Счетное устройство с контролем Советский патент 1992 года по МПК H03K21/40 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для контроля работы двоичных счетчиков.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема счетного устройства с контролем; на фиг. 2 - пример выполнения ключа; на фиг. 3 - таблица состояний М-разрядного двоичного счетчика; на фиг. 4 показаны временные диаграммы работы устройства.

Счетное устройство с контролем содержит N-разрядный двоичный счетчик 1, первый 2.1 и второй 2.2 шифраторы, первый 3.1 и второй 3.2 сумматоры, блок 4 сравнения, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 элементы ИЛИ, N-2 формирователей 9.1-9. N-2 импульсов, первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13 и пятый 14 элементы задержки, первый элемент И 15, вход 16 и выход 17 устройства, дополнительный 2-разрядный двоичный счетчик 18, дополнительный формирователь 19 импульсов, шестой элемент 20 задержки, ключ 21 и пятый элемент ИЛИ 22. Причем вход 16 устройства соединен с входом шестого элемента 20 задержки, со счетным входом дополнительного 2-разрядного двоичного счетчика 18 и со счетным входом N-разрядного двоичного счетчика 1, выходы которого, начиная с третьего, соединены с входами формирователей 9.1-9. N-2 импульсов, выходы которых соединены с входами шифратора 2.1, а также, начиная с третьего формирователя, с входами второго шифратора 2.2. Выходы шифратора 2.1 соединены с входами первого элемента ИЛИ 5, а также, кроме первого выхода, соединены с информационными входами, начиная с второго, сумматора 3.1,

cJnarJaJ

jxj

§

;О

;Сл

;о

I

выходы которого соединены с первыми входами блока 4 сравнения. Выходы шифратора 2.2 соединены с входами второго элемента ИЛИ 6, а также, кроме первого выхода, соединены с информационными входами, начиная со второго, сумматора 3.2, выходы которого соединены с вторыми входами блока 4 сравнения, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И 15. Первый вход элемента ИЛИ 7 соединен с первым выходом шифратора 2.1, второй вход - с входом элемента 11 задержки и с выходом первого разряда счетчика 1, а выход - с первым информационным входом сумматора 3.1, управляющий вход суммирования, управляющий вход вычитания и вход сброса которого соединены соответственно с входом элемента 11 задержки, с выходом элемента 12 задержки и с выходом переноса счетчика 1. Первый вход элемента ИЛИ 8 соединен с первым выходом шифратора 2.2, второй вход - с выходом третьего разряда счетчика 1 и с входом элемента 13 задержки, а выход - с первым информационным входом сумматора 3.2, управляющий вход суммирования, управляющий вход вычитания и вход сброса которого соединены соответственно с выходом элемента 13 задержки, с выходом элемента 14 задержки и с выходом переноса счетчика 1. Выход элемента ИЛИ 5 соединен с входом элемента 12 задержки, выход которого через элемент 10 задержки соединен с вторым входом элемента И 15, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 12. Выход элемента ИЛИ 6 соединен с входом элемента 14 задержки. Выходы первого и второго разрядов и инверсный выход второго разряда дополнительного счетчика 18 соединены соответственно с первым входом ключа 21, с третьим входом ключа 21 и с входом дополнительного формирователя 19 импульсов, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ 5. Второй и четвертый входы ключа 21 соединены с выходами соответственно первого и второго разрядов счетчика 1, а информационный вход и выход ключа 21 соединены соответственно с выходом элемента 20 задержки и с первым входом элемента ИЛИ 22, выход которого является выходом 17 устройства.

Ключ 21 содержит первый 23 и второй 24 элементы сравнения, элемент И 25 и элемент ИЛИ 26, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого 23 и второго 24 элементов сравнения. Выход элемента ИЛИ 26 соединен с вторым входом элемента И 25, первый вход и выход которого соединены соответственно с информационным входом и выходом

ключа. Первый, второй, третий, четвертый входы ключа соединены соответственно с первым, вторым входами соответственно первого 23 и второго 24 элементов сравнения.

Ключ 21 пропускает сигнал, присутствующий на его информационном входе при условии присутствия на первом и втором или третьем и четвертом входах сигналов

разного логического уровня, т.е. представляет собой схему сравнения двухразрядного двоичного кода, разрешающую прохождение с информационного входа на выход в случае неравенства кодов.

Дополнительный формирователь 19 предназначен для формирования коротких импульсов по переднему фронту сигнала с инверсного выхода второго разряда счетчика 18. Может представлять собой обычную

дифцепочку.

Время задержки элемента 20 определяется временем переходных процессов в дополнительном счетчике 18. Описание других устройств и остальные особенности устройства приведены в описании известного изобретения.

Сущность работы устройства заключается в определении количества единиц в двоичном коде счетчика с помощью двух

сумматоров по разным каналам и последующем сравнении содержимого сумматоров, которое при нормальной работе устройства на момент сравнения должно быть одинаковым. На фиг. 3 представлена таблица, в которой показаны в столбце 27 значения М счетчика 1 в десятичном коде, в столбце 28 состояния счетчика 1 в двоичном коде, в столбце 29 количество единиц в двоичном коде, в столбце 30 изменение количества

единиц от состояния к состоянию (А 1) счетчика 1, в столбце 31 количество единиц в двоичном коде для состояний счетчика 1, при которых значение А1 отрицательное, в столбце 32 изменение количества единиц

для состояния столбца 31 (А 2). Как видно из таблицы фиг. 3, количество единиц в двоичном коде счетчика 1 изменяется по определенному закону, а именно а) при установлении первого разряда счетчика 1 в

единицу А 1 + 1; б) при установлении второго разряда счетчика 1 в единицу А1 0; в) при установлении третьего, четвертого, пятого и т.д. разрядов счетчика 1 в еди- ницуд1 равна соответственно -1, -2, -3 и

т.д.

Кроме того, как видно из столбца 32 для состояний счетчика 1, при которых значение А 1 отрицательное, последовательность значений А 2 повторяет последовательность значений Д1, но при этом А2 1 при установлении в единицу третьего разряда счетчика 1, Д 2 0 при установлении в единицу четвертого разряда, Д2 -1, -2, -3 при установлении в единицу соответственно пятого, шестого, седьмого разрядов и т.д. Таким образом, для контроля работы счетчика 1 достаточно производить сравнение значений сумматоров 3.1 и 3.2 (соответственно, столбцы 29 и 31 таблицы на фиг. 3) в моменты, когда Д 1 имеет отрицательное значение. Кроме того, контроль первого и второго разрядов счетчика 1 производится при помощи дублирующего дополнительного счетчика 18, а контролирующий сигнал формируется дополнительно с входного импульса, предназначенного для счета, и с второго разряда дополнительного счетчика 18.

Устройство работает следующим образом.

Временные диаграммы работы элементов устройства показаны на фиг. 4, где 1-1 - выходы счетчика 1 соответственно разрядам 15; штриховкой показаны сигналы с выходов соответствующих элементов задержки; для диаграмм . 1-1, 3.1 и 3.2 кружками обозначены правильные состояния, а треугольниками - неправильные (результаты сбоев).

С приходом первого импульса первый разряд счетчика 1 устанавливается в единицу. Сигнал с первого разряда счетчика 1 поступает через элемент ИЛИ 7 на первый информационный вход сумматора 3.1 и через элемент 11 задержки на управляющий вход суммирования сумматора 3.1. Таким образом, при установлении первого разряда счетчика 1 в единицу в сумматор 3.1 прибавляется единица. Счетные импульсы с входа 16 устройства поступают также на дополнительный счетчик 18. При неравенстве состояний первых или вторых разрядов счетчиков 1 и 18 сигнал с выхода элемента 20 задержки поступает через открытый ключ 21 и через элемент ИЛИ 22 на выход 17 устройства, сигнализируя о сбое в работе устройства.

При установлении третьего разряда счетчика 1 в единицу на выходе формирователя 9.1 появляется сигнал, поступающий на вход шифратора 2.1, на выходе которого появляется код единицы, поступающий через элемент ИЛИ 7 на информационный вход сумматора 3.1. Этот сигнал через элемент ИЛИ 5 и элемент 12 задержки поступает на управляющий вход вычитания сумматора 3.1, производя вычитание единицы из его содержимого. Аналогичные действия производит (дублирует) сигнал, поступающий с инверсного выхода

счетчика 18 через формирователь 19 на элемент ИЛИ 5. Кроме того, сигнал с третьего разряда счетчика 1 поступает через элемент ИЛИ 8 на первый информационный вход

сумматора 3.2 и через элемент 13 задержки на управляющий вход суммирования сумматора 3.2, увеличивая его содержимое на единицу. Аналогично описанному работает устройство при установлении четвертого и

0 пятого разрядов счетчика 1 в единицу с тем отличием, что при установлении в единицу следующих разрядов счетчика 1 на информационные входы сумматоров 3.1 и 3.2 поступают с шифраторов 2.1 и 2.2

5 соответствующие разрядам коды. При установлении пятого разряда счетчика 1 в единицу в сумматоре 3.2 вычитается единица, при установлении шестого разряда-двойка и т.д..

0 Сигнал с выхода элемента ИЛИ 5 через элемент 12 задержки и через элемент 10 задержки поступает на второй вход элемента И 15, на первый вход которого поступает сигнал с выхода блока 4 сравнения. При

5 равенстве содержимого в сумматорах 3.1 и 3.2 на инверсном выходе блока 4 сравнения сигнал отсутствует, поэтому сигнал сбоя на выходе 17 устройства также отсутствует, в противном случае на выходе 17 устройства

0 появляется сигнал, фиксирующий сбой в работе счетчика 1. При неработающем счетчике 1 сигнал ошибки формируется по цепи: вход 1 б устройства - элемент 20 задержки - выход 17 устройства. По этой же цепи фор5 мируется сигнал ошибки при неверно работающих первых двух разрядах счетчика 1 или при сбоях счетчика 18. При отсутствии сигналов с третьего разряда счетчика 1 контролирующий сигнал формируется по цепи:

0 второй разряд счетчика 18 - формировател ь 19 - элемент ИЛИ 5 - элемент 12 задержки -элемент 10 задержки -элемент И 15(если содержимое сумматоров 3.1 и 3.2 не равно) - элемент ИЛИ 22 - выход 17 устройства.

5 Таким образом, счетное устройство с контролем производит подсчет числа импульсов, поступающих на его вход, с проверкой достоверности работы счетчика путем динамического сравнения значений

0 двух сумматоров, содержимое которых формируется по разным каналам, а также путем сравнения работы младших разрядов основного счетчика с работой дополнительно счетчика.

5 Формула изобретения

1. Счетное устройство с контролем по авт. св. № 1660173, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, в него введены дополнительный двухразрядный счетчик, дополнительный

формирователь импульсов, пятый элемент ИЛИ, шестой элемент задержки и ключ, вход шестого элемента задержки соединен с входом устройства и со счетным входом дополнительного двухразрядного двоичного счетчика, прямой выход первого разряда которого соединен с первым входом ключа, второй вход которого подключен к прямому выходу второго разряда дополнительного двухразрядного двоичного счетчика, инверсный выход которого соединен с входом дополнительного формирователя импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ, выход первого и второго разрядов N-разрядного двоичного счетчика соединен соответственно с вторым и четвертым входами ключа, информационный вход и выход которого соединены соответственно с выходом шестого элемента

задержки и первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, выход пятого элемента ИЛИ подключен к выходу устрой- ства.

2. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что ключ содержит первый и второй элементы сравнения, элемент ИЛИ и эле0 мент И, первый вход и выход которого соединены соответственно с информационным входом и выходов ключа, первый - четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами

5 соответственно первого и второго элементов сравнения, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого псдкпючен второму входу элемента И.

22

17

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для контроля работы двоичных счетчиков с высокой степенью надежности за счет формирования независимого контролирующего сигнала. Сущность изобретения: счетное устройство с контролем содержит М-раз- рядный двоичный счетчик 1, два шифратора 2.1, 2.2, два сумматора 3.1, 3,2, блок 4 сравнения, пять элементов ИЛИ 5, 6, 7, 8, 22, шесть элементов 10, 11, 12, 13, 14, 20 задержки, N-2 формирователя 9.1-9.N-2 импульсов, дополнительный двухразрядный двоичный счетчик 18, дополнительный формирователь 19 импульсов, ключ 21. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

-&

с

Фиг f

о т 20

Фиг 2

«22

о со со о

UD

г16.

123456 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1В 17

JprU Ik II И И И II И И II II И II II II II II

mug.fi