Многофункциональное счетное устройство Советский патент 1981 года по МПК H03K23/00 

(54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике, телемеханике, вычислительной технике и может быть использовано при разработке цифровой аппаратуры. По основному авт. свид. № 655073 известно многофункциональное счетное устройство, выполняющее функции делителя частоты, линии задержки, формирователя пачки импульсов, формирователя длительности импульсов с переменным коэффициентом выполняемой функции, содержащее четырехразрядный параллельный счетчик на JK-триггерах, два элемента И, четыре элемента И-НЕ, пять элементов НЕ-И-НЕ, два элемента И-ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИНЕ и щесть и RS-триггеров 1. Однако это устройство обладает ограниченным быстродействием по цепи начальной установки при работе устройства в качестве формирователя длительности импульсов и формирователя пачки импульсов, так как до начала отсчета пачки и длительности импульса первый RS-триггер должен находиться в состоянии нуля, для чего необходимо провести полный цикл пересчета, т. е. получить на выходе первого элемента И положительный импульс. Целью изобретения является повыщение быстродействия при работе устройства в качестве формирователя длительности импульсов и формирователя пачки импульсов. . Для этого в многофункциональное счетное устройство, содержащее четырехразрядный параллельный счетчцк на JK-триггерах, элементы И, И-НЕ, , И-ИЛИНЕ, ИЛИ-НЕ и RS-триггеры, введен дополнительный элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с прямым выходом шестого RS-триггера, второй вход - с десятой входной шиной, а выход - с инверсными входами первого, второго и шестого RS-триггеров. На чертеже представлена структурная электрическая схема многофулкциональнсго счетного устройства.. Устройство содержит четырехразрядный параллельный сЧетчик на JK-триггерах 1 - 4, элемент ИЛИ-НЕ 5, элементы НЕ-И- НЕ 6-10, элементы И 11, 12, элементы И-И Л И-НЕ 13, 14, элементы И-НЕ 15-18, RS-триггеры 19-24 и дополнительный элемент И-НЕ 25.

Первые входы элементов И-НЕ 15- 18 соединены соответственно с первой 26, второй 27, третьей 28 и четвертой 29 входными шинами устройства. Выходы первого 15, второго 16 и третьего 17 элементов И- НЕ соединены соответственно с установочными входами JK-триггеров второго, третьего и четвертого разрядов счетчика (JK-триггеры 2, 3 и 4). Второй вход четвертого элемента И-НЕ 28 соединен с входной шиной

30устройства. Прямые выходы всех триггеров разрядов счетчика соединены с четырьмя входами элемента И 11, выход которого соединен с первой выходной шиной

31устройства. Выход элемента ИЛИ-НЕ 5 соединен со счетными входами JK-триггеров счетчика, с пятым входом элемента И 11 и с первым входом элемента И 12, выход которого соединен со второй выходной шиной 32 устройства. Прямые выходы всех разрядов счетчика соединены соответственно с четырьмя прямыми входами элемента НЕ-И-НЕ 6, выход которого соединен с третьей выходной шиной 33 устройства, а инверсный вход - с шестой входной шиной 34 устройства и с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 5, второй вход которого соединен с седьмой входной шиной 35 устройства, а третий вход - с выходом элемента И-НЕ 18. Установочный вход JKтриггера 1 первого разряда счетчика подключен к выходу элемента И-ИЛИ-НЕ 13. Первые входы двух элементов И элемента И-ИЛИ-НЕ 13 соединены с восьмой входной шиной 36 устройства и с инверсным входом элемента НЕ-И-НЕ 7, выход которого соединен со входом сброса JK-триггера 1 первого разряда счетчика. Второй вход первого элемента И элемента И-ИЛИНЕ 13 соединен с прямым выходом JK-триггера 1 первого разряда счетчика. Инверсные входы третьего 8, четвертого 9 и пятого 10 элементов НЕ-И-НЕ соединены соответственно с первой 26, второй 27 и третьей 28 входными шинами устройства, а их выходы - со входами сброса JK-триггерйв второго, третьего и четвертого разрядов счетчика (JK-триггеры 2, 3, 4), инверсные выходы которых соединены с первыми входами трех элементов схем И элемента И- ЙЛИ-НЕ 14, выход которого соединен со вторыми входами первого 15, второго 16 и третьего 17 элементов И-НЕ и с третьим входом первого элемента И элемента И-ИЛИ-НЕ 13. Первый вход четвертого элемента И элемента И-ИЛИ-НЕ 14 соединен с девятой входной шиной 37 устройства и с первым инверсным входом первого RS-т иггера 24, прямой выход которого соединен с четвертой выхрдной шиной 38 устройства и со вторым входом элемента И 12, а второй инверсный вход - с выходом элемента И 11. Инверсный выход первого RS-триггера 24 соединен с инверсным входом второго RS-триггера 23, инверсный выход которого соединен с первым инверсным установочным входом первого RS-триггера 24. Второй инверсный установочный вход первого RS-триггера 24 и инверсный установочный вход второго RS-tpиггера 23 соединены со вторыми входами всех элементов И элемента И-ИЛИ-НЕ 14 и с прямым выходом третьего RS-триггера 22, инверсный выход которого соединен с прямыми входами второго 7, третьего 8, четвертого 9 и пятого 10 элементов НЕ-:И-НЕ,

и со вторым входом второго элемента И элемента И-ИЛИ-НЕ 13. Инверсные установочные входы третьего 22 и четвертого 21 RS-триггеров соединены с пятой входной шиной 30 устройства, инверсный вход

третьего RS-триггера 22 - с инверсным выходом четвертого RS-триггера 21, первый инверсный вход которого соединен с прямым выходом пятого RS-триггера 20, а второй инверсный вход - с инверсным входом пятого RS-триггера 20, первый прямой установочньш вход которого соединен с десятой входной шиной 39 устройства, а второй установочный вход - с прямым выходом шестого RS-триггера 19, инверсный установочный вход которого соединен с десятой входной шиной 39 устройства. Инверсный вход шестого RS-триггера 19 соединен с выходом дополнительного элемента И-.НЕ 25, со вторым инверсным входом RS-триггера 23 и с третьим инверсным входом RS-триггера 24. Первый и второй входы элемента 25 соединены соответственно с первым и вторым прямыми установочными входами пятого RS-триггера 20. Шины 33, 34, 35 и 37 служат для нараш,ивания нескольких подобных устройств при построении многоразрядных счетчиков

и при работе устройства заземляются. На шину 30 подается частота fo. Шина 29 служит для образования обратной связи с шиной 38 при работе устройства в качестве каскада задержки, формирователя пачки

д импульсов и формирователя длительности импульсов. При работе устройства в режиме делителя частоты на шину 29 подается логическая «единица. Кроме того, устройство имеет входную шину 39 для подачи импульса начальной установки, входные шины 26, 27, 28 и 36 - для записи кода числа, соответствуюш;его первоначальному состоянию счетчика.

Многофункциональное счетное устройство в качестве делителя частоты с переменным коэффициентом деления может работать в двух режимах: деления часто-ты без начальной установки в исходное состояние, и деления частоты с начальной установкой в исходное состояние.

В зависимости от режима деления частоты шина 39 заземляется или подается внешний импульс начальной установки.

При работе устройства в режиме деления частоты с начальной установкой исходное состояние определяется коэффициентом пересчета и выражается формулой

К„ ,. гдеп - число разрядов счетчика;

Кп-коэффициент пересчета;

/Со.- коэффициент деления.

Коэффициент пересчета /Со-число, которое необходимо записать в пересчетное устройство, чтобы получить нужный коэффициент деления.

Коэффициент деления /Су. - число, равное количеству импульсов, которое необходимо подать на вход пересчетного устройства, чтобы получить импульс на его выходе.

В качестве примера выбирается К 7, т. е. на вход пересчетного устройства нужно подать 7 импульсов, чтобы получить импульс на его выходе. Тогда исходным состоянием схемы будет состояние, соответствующее числу 9(2-7 9), код которого (1001) нужно записать в счетчик. Для этого на шины 36 и 28 подаются сигналы «единицы, а на шины 26, 27 - сигнал «нуля. Нулевая информация переписывается в счетчик с появлением сигнала разрешения, который вырабатывается на инверсном выходе RS-триггера 22 после подачи импульса начальной установки. Единичная информация переписывается в счетчик при наличии сигнала разрешения инверсного выхода RS-триггера 22 и сигнала разрешения с выхода элемента И-ИЛИ-НЕ 14. Последний вырабатывается следующим после импульса начальной установки импульсом частоты, так как в этом случае «нуль, появившийся на прямом выходе RS-триггера 22, продается на все входы элемента И- ИЛИ-НЕ 14. По окончании этого импульса частоты на прямом выходе RS-TpHrrepa 22 появляется устойчивая «единица, не зависящая от дальнейшего прохождения частоты. Она обрывает сигнал на инверсном выходе RS-триггера 22 и на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 14. Причем сигнал на инверсном выходе RS-триггера 22 теперь может появляться только при подаче нового импульса начальной установки, а состояние выхода элемента И-ИЛИ-НЕ 14 зависит теперь только от состояния инверсных выходов JK-триггеров трех последних разрядов, счетчика. По механизму записи информации первый разряд счетчика отличается от остальных разрядов. В случае первоначальной установки и нулевая и единичная информация записывается при наличии разрешения с инверсного выхода RS-триггера 22. Таким образом, установка в исходное состояние производится первым из семи поданных импульсов частоты, после чего происходит только счет импульсов частоты до переполнения счетчика. Переполнение наступает по окончании седьмого импульса частоты. Следующим после переполнения (восьмым) импульсом частоты счетчик возвращается в исходное состояние, соответствующее числу 9. Это происходит следующим образом. Разрешение на запись кода числа 9 поступает с выхода элемента И-ИЛИ-НЕ 14. Появляется этот сигнал на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 14 по окончании шестого импульса частоты, когда триггеры всех последних разрядов счетчика устанавливаются в единичное состоя0 ние и на соответствующие входы второго элемента И-ИЛИ-НЕ 14 поступают «нуль с нулевых плеч триггеров. По окончании следующего седьмого импульса состояние трех последних разрядов счетчика не меняется, так как на входы J и К их тригге5ров поступает- «нуль с первого разряда. Триггер первого разряда счетчика по окончании седьмого импульса частоты переключается в единичное состояние и «единица с выхода его единичного плеча поступает Q на входы J и К триггеров последующих разрядов счетчика и.,на вход первого элемента И элемента И-ИЛИ-НЕ 13, на выходе которого при этом появляется сигнал «нудя На выходе элемента НЕ-И-НЕ 10, стоящего в цепи «установка нуля К5 триггера 4 четвертого разряда счетчика «нуль появляется с возникновением сигнала разрешения с выхода элемента И- ИЛИ-НЕ 14. По окончании восьмого импульса JK-триггеры 1 и 4 первого и четвертого разрядов 4, несмотря на то, что на входах J и К присутствует «единица, остаются в единичном состоянии, так как на их входы «уст I поданы сигналы «нуля. Триггеры 2 и 3 второго и третьего разрядов счетчика по окончании восьмого 5 импульса частоты переключаются в нулевое состояние, т. е. на всех входах J и К присутствует сигнал «единицы. При этом обрывается сигнал разрешения с выхода элемента И-ИЛИ-НЕ 14, так как на - его соответствующие входы поступают 0 сигналы «единицы с нулевых плеч JK-триггеров 2 и 3 второго и третьего разрядов. Таким образом, счетчик устанавливается в исходное состояние следующим после заполнения (восьмым) импульсом частоты, который одновременно является первым импульсом следующего цикла.

При работе многофункционального счетного устройства в качестве каскада задержки нужно соединить щину 38 с шиной 29. Частота подается на шину 30. На шину 39 подается импульс начальной установки. Задержанный относительно этого импульса сигнал-снимается с шины 31.

Коэффициент пересчета в этом случае определяется по формуле

f о /.

(Г.„«-Г.

- «-MMn Задание необходимого коэффициента пересчета осушествляется подачей соответствующего кода на шины 26, 27, 28 и 36.