Реверсивное счетное устройство Советский патент 1992 года по МПК H03K23/62 

мер, в микросхеме отечественного производства К155ИЕ6. Совместно с двумя датчиками, очередность поступления сигналов с которых определяет направление перемещения, и с целым рядом дополнительных элементов (логических, зайержки, памяти) реверсивный счетчик на известных счетных декадах может быть использован для подсчета предметов (объектов, меток, рисок), движущихся в противоположных направлениях.

Однако дополнительные элементы,, которые приходится ставить между выходами датчиков и входами счетчика, обуславливают Сложность схемотехнического решения такого реверсивного счетного устройства. Кроме того, сложность устройства обуславливается еще и сложностью реверсивной счетной декады.

Известно устройство, содержащее реверсивный счетчик и два датчика, выход ; каждого из которых соединен со счетным входом одного из двух счетных триггеров, одним из входов входного логического элемента И и входом элемента задержки, два четырехвходовых логических элемента И1/1Л И, два входа каждого из которых соединены с выходами триггера, два RS-триггера, S-вход первого из которых соединен с выходом входного логического элемента И, а инверсный выход соединен с первым входом трехвходового логического элемента ИЛИНЕ, других входа которого пдключены к выходам датчиков, выход которого соединен с S-входом второго RS-триггера, двухвходовый логический элемент И. входы которого подключены к выходам четырехвходовых логических элементов И-ИЛИ, трехвходовый логический элемент ИЛ И, выходкоторого соединен с S-входами счетных и первого RS-триггеров, а входы реверсив иого счетчика соединены с первым и вторым входом второго tpexвxoдoвoгo логического элемента ИЛИ.,Недостатком известного устройства является сложность схемотехнического решения, обусловленная наличием в его составе промежуточных элементов между выходами датчиков и входами счетчика (в предыдущем предложении эти промежуточные элементы заключены в скобки), а также слож,ностью схемотехнического решения самого реверсивног о счетчика с раздельными входами сложения и вычитания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является реверсивное счетное устройство, содержащее первый и второй датчики и счетные декады, которые соединены последовательно, а

каждая счетная декада содержит четыре счётных триггера, семь элементов И и пять элементов ИЛИ.

Однако счетные декадь этого устройства по сравнению с предлагаемым сложны и неравномерно по тактам работы потребляют большую мощность в динамическом режиме.

Целью изобретения является снижение и стабилизация потребляемой в динамическом режиме мощности. Достижение цели обеспечивается тем, что в каждом такте работы устройства в каждой счетной декаде изменяет свое состояние на противоположное только один элемент памяти.

Для достижения поставленной цели реверсивное счетное устройство содержит первый и второй датчики и счетные декады, которые соединены последовательно, первый и второй входы первой четной декады соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков, а каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера, семь элементов И и два элемента ИЛИ, прямой выход каждого К-го {К 1,2, 3) счетного триггера соединен с первым входом К-го элемента И, счетный вход первого триггера является первым входом счетной декады и соединен с первымвходом первого элемента ИЛИ, вь1ход которого является первым выходом счетной декады, второй вход счетной декады соединен с первым входом четвертого элемента И., выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, а второй выход счетной декады соединен с выходом пятого элемента И.

Первые входы пятого, шестого и седьмого элементов И соединены с инверсными выходами соответственно третьего, второго и первого триггеров, вторые входы первого и седьмого элементов И соединены со вторым входом счетной декады, вторые входы второго и шестого элементов И соединены с выходом седьмого элемента И, вторые входы третьего и пятого элeмeнfoв И соединены С выходом шестого элемента И, выход каждого К-гр (К 1. 2, 3) элемента И соединен со счетным входом (К + 1)-го триггера, прямые выходы первого, второго и третьего триггеров-соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым.входом четвертого элемента И, а, инверсный выход четвертого триггера соединен с третьим входом первого элемента И.

На фиг. 1 изображена структурная схема реверсивного счетного устройства; на фиг. 2 - структурная схема счетной декады.

Реверсивное счетное устройство содержит первый 1 и второй 2 датчики и счетные

декады 3--1, ,..3-n, входы 4 и 5 и выходы 6 и 7 которых соединены поеледовательно, первый А и второй 5 входы первой 3-1 счетной декады соединены соответственно с выходами первого 1 и второго 2 датчиков. Каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера 8-11, семь элементов И 12-18 и дваэлемента ИЛИ 19 и 20.Прямой выход каждого К-го (К 1, 2, 3) счетного триггера (В, 9,10) соединен с первым входом К-го элемента И (12-14). Счетный вход первого счетчика триггера 8 является первым входом 4 счетной декады и соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 19, выход которого является первым выходом 6 счетной декады. Второй вход счетной декады 5 соединен с первым входом четвертого элемента И 15, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 19. Второй выход счетной декады 7 соединен с выходом пятого элемента И 16.

Отличие от прототипа заключается в том, что первые входы пятого 16, шестого 17 и седьмого 18 элементов И соединены с инверсными выходами соответственно 1 третьего 10, второго 9 и первого 8 триггеров. Вторые входы первого 12 и седьмого 18 элементов И соединены со вторым входом 5 счетной декады. Вторые входы второго 13 и шестого 17 элементов И соединены с-выходом седьмого элемента И 18. Вторые входы третьего 14 и пятого 16 элементов И соединены с выходом шестого элемента И 17. Выход каждого К-го (К 1.2, 3) элемента И (12i 13. 14) соединен со счетным входом (К+1)-го триггера (9-11). Прямые выходы первого 8. второго 9 и третьего 10 триггеров соединены соответственно с первыму вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ 20, выход которого Соединен со вторым входом четвертого элемента И 15. Инверсный выход четвертого триггера 11 соединен с третьим входом первого элемента И 12.

Реверсивное счетное устройство работает следующим образом.

Датчики 1 и 2 предназначены для определения направления перемещения объекта (предмета, частицы, метки, риски и т.Д;). Если сигналы поступили вначале от первого 1, а затем от второго 2 датчиков, считают, что объект вошел в контролируемую зону и в реверсивном счетчике результат должен измениться на единицу в сторону увеличения. Если сигна лы поступили вначале от второго 2, а затем от первого 1 датчиков, считают, что объект покинул контролируемую зону и в реверсивном с1етчике результат должен измениться на единицу в сторону уменьшения. Если сигнал дважды

поступает с выхода одного из датчиков (1 или 2), считают, что объект вошел в пространство между датчиками и вновь покинул его в обратном направлении, а в реверсивном счетчике результат должен остаться прежним.

Функционирование реверсивного счетчика определяется работой входящих в его состав счетных декад 3, 1, 3, 2, .... 3.i ... З.п.

0 Каждая счетная декада функционирует в соответствии с таблицей .переходов.

Счетная -декада имеет десять окончательных состояний, которые в таблице пронумерованы . Перед началом работы

5 счетные декады устанавливаются в некоторое начальное (например, нулевое) состояние подачей сигналов на устанрвочные входы триггеров 8-11 (установочные входы триггеров не показаны). Каждому устойчивому состоянию декады соответствует вполне определенное состояние триггеров

8-11. В устройстве использованы триггеры, которые переключаются по заднему фронту сигналов, поступающих на их счетные входы, Если триггер находится в нулевом состоянии, то единичный сигнал присутствует на его инверсном выходе и отсутствует на прямом выходе Если триггер находится в единичном состоянии, то единичный сигнал

0 присутствует на его прямом выходе и отсутствует на инверсном выходе. Начальное состояние триггеров устанавливается по входам R и S.

Появление сигналов на счетных входах .

5 8-11 и На выходах 6 или 7 счётной декады возможно только при наличии сигналов на входах 4 или 5 этой счетной декады.

Сигнал с .выхода 4 счетной декады поступает на счетный вход первого триггера 8.

0 По окончании действия сигнала с входа 4 триггер 8 переключается в противоположное состояние.

Сигнал с входа 5 счетной декады поступает на счетный вход триггера, следующего

5 за самым младшим триггером, хранящим единичное значение. По Окончании действия сигнала с входа 5-отмеченный триггер переключается в противоположное состояние. Исключением является случай, когда

0 четвертый триггер 1 i вклнрчен: в этом случае запрещается переключение второго триггера 9, что обеспечивается связью с инверсного выхода триггера 9 на третий вход элемента И 12.

5 Последовательное поступление двух сигналов на один из входов (4 или 5) не приводит к изменению содержимого данной счетной декады (так как при этом дважды переключается один и тот же триггер декады) и не приводит к изменению содержимого следующих счетных {так как в HHk тоже дважды переключается один и тот же триггер).

Все сигналы с входа 4 проходят на выход 6, откуда поступают на вход следующей декады.

Сигнал с входа 5 проходит на выход 7 только в нулевом состоянии счетной декады, когда все триггеры 8-11 хранят нулевое значение. Во всех остальных разрешенных состояниях счетной декады сигналы с входа 5 проходят на выход 6.

В соответствии с таблицей переходов окончательное состояние декады представлено в строках соответственно 1-й, 5-й, 9-й, 13-й, 17-й. 21-й, 25-й, 29-й, 33-й и 37-й, В этих состояниях сигналы на входах 4 и 5 и выходах 6 и 7 декады отсутствуют. Состояния декады, представленные в соседних строках таблицы, являются соседними, причем состояния в 1-й и 40-й строках также являются соседними (замкнутое кольцо из 40 состояний, причем, 10 из них являются окончательными). Переход в окончательное состояние с большим наединицу номером (в том числе и переход из состояния 9 в состояние О) осуществляется последовательной подачей сигналов вначале на вход 4, а затем на вход Б. Переход в окончательное состояние с меньшим на единицу номером (в том числе и переход из состяния О в состояние 9) осуществляется последовательной подачей сигналов вначале на вход 5, а затем на вход 4.

При подаче сигнала на один из входов (4 или 5) .состояние декады, т.е. состояние триггеров 8-11, не изменяется (в четных строках таблицы предыдущие состояния обозначены ) до тех пор, пока присутствует сигнал (пока его действие проявляется на счетных входах части или всех триггеров 8-11). По окончании действия сигналах входа 5 или 4 триггеры, на счетных входах которых присутствовал сигнал, изменят свое состояние на противоположное и счетная декада оказывается в промежуточном состоянии. Промежуточные состояния 9, 8, 7, 6, 5, 4, , 2, 1, О) декады представлены в строках соответствевнно 3й, 7-й, 11-й, 15-й. 19-й, 23-й, 27-й, 31-й, 35-й, 39-й.

При подаче сигнала на прсгтивоположный вход декады после снятия зтого сигнала декада перейдет в окончательное состояние, имеющее номер на единицу больший, если сигналы подавались вначале на вход 4, а затем на вход 5, и наоборот перейдет в окончательное состояние, имеющее номер на единицу меньший, если сигналы подавались вначале на вход 5, а затем на вход 4.

При переходе из окончательного состояния с номером 9 в окончательное состояние с номером О формируются сигналы вначале на выходе 6. а затем на выходе 7 декады, обеспечивая увеличение результата в старшей декаде на единицу, I При переходе из окончательного состояния с номером О в окончательное состояние с номером 9 формируются сигналы вначале на выходе 7, а затем на выходе б декады, обеспечивая уменьшение результата в старшей декаде на единицу.

Во всех остальных случаях при переходе из одного окончательного состояния в другое посл едовательно формируются два сигнала на выходе б декады и результат в старшей декаде остается прежним.

Применение предлагаемого реверсивного счетного устройства целесообразно в тех случаях, когда время перехода из одного окончательного состояния в другое меньше, чем время нахождения счетного устройства в окончательном состояний.

Таким образом обеспечивается реверсивный счет предметов.

Технико-экономичесий зффект от внедрения изобретения заключается в снижении потребляемой в динамическом режиме мощности и в ее стабилизации. Если в прототипе максимальное число переключающихся в одном такте элементов памяти равнялось 4хп, где п - число счетных декад, то в предлагаемом устройстве в каждой декаде за .такт работы переключается только один элемент памяти. Таким образом, по; требляемая в динамическом режиме мощность снижена в 4 раза. Кроме того, так как в предлагаемом устройстве в каждом такте переключается одно и то же число элементов памяти, то потребляемая в динамическом режиме мощность стабильна; в прототипе число переключающихся в каждом такте элементов памяти в общем случае различно. Положительный эффект достигнут без усложнения устройства.

Таким образом, по потребляемой в динамическом режиме мощности, по ее стабильности, предлагаемое устройство имеет преимущественные по сравнению с прототипом характеристики, а по сложности и быстродействию приблизительна такие же,

Формулаизобретения

Реверсивное счетное устройство, содержащее первый и второй датчики и счетные декады, которые соединены последовательно, первый и второй входы первой счетной декады соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков, а каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера, семь элементов И

и два элемента ИЛИ, прямой выход каждого К-го (К 1, 2, 3) счетного триггера соёдичен с первым входом К-го элемента И, счетинй вход первого счетного триггера является первым входом счетной декады и соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом счетной декады, второй вход счетной декады .соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента VIЛ И, второй выход счетной декады соединен с выходом пятого элемента И, отл ича ющеесятем, что, с целью снижения и стабилизации nioтребляемой в динамическом режиме мощности, первые входы пятого, шестого и седьмого элементов И соединены с инверсными выходами соответственно третьего, второго и первого триггеров, вторые входы первого и седьмого элементов И соединены с вторым входом счетной декады, вторые входы второго и шестого элементов И соединены с выходом седьмого элемента И. вторые входы третьего и пятого элементов И соединены с выходом шестого элемента И, выход каждого К-го (К 1,2, 3) элемента И соединен со счетным входом (К + 1)-го триггера, прямые выходы первого, второго и третьего триггеров соединены соответственное первым, вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом четвёртого элемента И, а инверсный выхода четвертого триггера соединен с третьим входом первого элемента И.

Фиг. 2

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано дяя подсчета разности количества объектов (меток, рисок).движущихся относительно двух датчиков в' противоположных направлениях. Целью изобретения является снижение и стабилизация потребляемой в динамическом режиме мощности. Устройство содержит датчики 1, 2 и счетные декады 3-1, ...3-п, каждая из которых С0|держит входы 4, 5 и выходы 6, 7, счетные триггеры 8...11, элементы И 12,.,18 и элементы ИЛИ 19, 20. Если сигналы поступают вначале от первого, а затем от'зторого датчиков, то в счетных декадах реализуется операция прямого счета. Если сигналы поступают вначале от второго, а затем 6т первого датчиков, то в счетных декадах реализуется операция обратного счета. Если сигналы дважды поступают ^от одного и того же датчика, то результат в счетных декадах сохраняется. 2 ил., 1 табл.feИзобретение относится к автоматике1 измерительной и вычислитель^ной технике и может 6bitb использовано для подсчета предметов,(объектов, меток, рисок), движущихся относительно двух датчиков в каком- то одном направлении, или,для подсчета разности количества предметов (объектов,, меток, рисок), движущихся относительно двух датчиков в противоположных направлениях, например для отсчета перемещений • рабочих органов станков, снабженных импульсными датчиками перемещений, в цифровых термометрах и весах, в автоматике лифтов и конвейеров, в преобразователях линейного перемещения в код, угла поворо' та вала в код. в счетчиках метража магнитной ленты, в устройствах для пройденного пути и определения местоположения объекта по дорожным меткам, в устройствах для учета количества людей, животных, единицподвижного транспорта (автомобильного, железнодорожного) или складской продукции в контролируемой зоне, если указанные объекты имеют возможность входить в контролируемую зону и покидать ее, для формирования цифрового кода рассогласовнаия требуемого и действительного значений регулируемого (из'меряемого, контролируемого) параметра, в делителях частоты, а также может Найти применение в цифровых преобразователях накапливающего действия, распределителях и коммутаторах. Результат вычислений представляется в нестандартном двоично-десятичном коде, который при необходимости может быть преобразован в пози- ционный десятичный код с помощью дешифраторов.^Известна реверсивная счетная декада с раздельными входами и выходами ярямо- го и обратного счета, реализованная, напри-<4 О Ю СЛО^