Функциональный счетчик Советский патент 1981 года по МПК H03K23/02 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СЧБТЧИК

Изобретение отиосится к вычислительной технике и может &ить использовано в качестве счетщ|ка, делителя частоты с переменным коэффициентом делет(я, а также для получения гру повых кодовых последовательностей импульсов. . Известен кольцовой счетчик Джонсона, выполненный на основе синхронного регистра сдви га, инверсный выход последнего разряда которого соединен с информационным входом первого разряда. При работе счетчика происходит заполнение разрядов ретстра еданицами, а затем нулями 1. Недостатком известного устройства является невозможность осуществления циклического заполнения единичными к нулевыми состояниями произвольнее длительности и в произвольной последовательности разрядов регистра. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является функциональный счетчяк, содержащий N-разрядный регистр сдвига, тртггер управления, две шины управления, четы ре двухвходовых элемента И-НБ и формирователь одиночных импульсов 2. Недостатком известного функционального счетчика является недостаточный объем счета и низкая надежность, обусловленная малой длительностью импульса снимаемого с N-oro разряда регистра, определяемой временем срабатьшания формирователя одиночных импульсов, временем прохождения импульса установа через два элемента И-НЕ и временем установления последнего р азряда регистра в исходное состояние. Кроме того, устройство относительно сложно. Цель изобретения - увеличение объема счета и повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в функциональном счетчике, содержащем N-разрядный регистр сдвига, триггер управления, две ишны управления, четыре даухвходовых элемента И-НЕ, причем первая щина управления соединена с первым входом первого элемента И-НЕ и со входом тртггера управления, вторая шина управления соединена с первым входом второго элемента И-НЕ и входом триггера управления, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера управления, а выход третьего элемента И-НЕ соединен с S-входами разрядов регистра сдвига, кроме последнего, выход второго элемента И-НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера управления и информационным входом первого разряда регистра сдвига, а выход четвертого элемента И-НЕ соединен с R-входами разрядов регистра, кроме последнего, входы синхронизаиии разрядов регистра соединены со входом счетчика, прямой выход последнего разряда регистра сдвига соединен со вторым входом первого элемента И-НЕ, инверсный выход последнего разряда регистра сдвига соединен со вторым входом первого элемента И-НЕ, инверсный выход последнего разряда регистра сдвига соединен со вторым входом второго элемента И-НЕ, а S- и R-входы последнего разряда регистра сдвига соединены соответственно с первой и второй шинами управления. На чертеже представлена схема функционального счетчика. Устройство содержит триггер 1 .управления, элементы И-НЕ 2-5, N-разрядный регистр сдвига, шины 7 и 8 управления и шину 9 тактовых импульсов, являюшуюся входом счетчика. Шина 7 управления соединена с S-входом триггера 1 управления, с R-входом последнего разряда регистра и с первым входом элемента И-НЕ 3, второй вход которого соединен с инверсным выходом последнего разряда регистра. Шина 8 управления соединена с В-вхо дом триггера 1 управления, с S-входом последнего разряда регистра и с первым входом элемента И-НЕ 2, второй вход которого соединей с прямым выходом последнего разряда регистра сдвига . Прямой выход триггера 1 управления соединен с информационным входом первого разряда регистра сдвига и с первым входом элемента И-НЕ 5, второй вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 3 а выход - с В-входами всех разрядов регистра сдвига, кроме последнего, разряда . Инверсный выход триггера 1 управления соединен с первым входом элемента И-НЕ 4, второй вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 2 а выход - с S-входами всех разрядов регистра сдвига, кроме последнего, разряда . Входы синхронизации разрядов 6«1 - регистра сдвига соединены с шиной 9 тактовых импульсов (входом счетчика). Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии (после подключения источника питания) на шинах 7 и 8 присутствуют высокие уровни напряжения, на шине 9 счетные импульсы отсутствуют. При подаче кра ковременного нулевого уровня на шину 7 на прямом выходе триггера 1 управления устанавливается высокий уровень напряжения, который разрешает заполнение разрядов регистра единичными состояниями, а на прямом выходе последнего разряда регистра устанавливается нулевой уровень. Элементы И-НЕ 3 и 5 срабатывают и на входах разрядов - 6:N регистра сдвига появляется кратковременный нулевой уровень напряжения, который устанавливает их в нулевое состояние. После прихода первого счетного импульса пО шине 9 перЬый разряд регистра сдвига переключается и на его прямом выходе устанавливается единичный уровень напряжения. После прихода (N-l)-ro счетного импульса по шине 9 переключается разряд 6«N-1 регистра сдвига и на его прямом выходе появляется единичный уровень напряжения. После прихода N-ro счетного импульса единичный уровен напряжения появляется на прямом выходе разряда 6-N регистра сдвига, а на его инверсном выходе появляется нулевой уровень напряжения, который поступая на вход элемента И-НЕ. 3, вызывает появление на его выходе единичного уровня напряжения, поступающего иа вход элемента И-НЕ 5. Поскольку на другом входе элемента И-НЕ 5 присутствует едини р1ый уровень напряжения с прямого выхода триггера 1 управления, то с выхода элемента И-НЕ 5 нулевой уровень напряжения поступает на входы разрядов - 6-N регистра сдвига, устанавливая их в исходное состояние, при котором на их прямых выходах присутствуют нулевые уровни напряжения. Так как на информационном входе последнего разряда 6-N регистра сдвига устанавливается нулевой уровень напряжения, то после прихода следующего счетного импульса по шине 9 последний разряд регистра также переключается в исходное состояние, при котором на его прямом выходе присутствует .нулевой зфовень напряжения, а на инверсном выходе - единичный уровень напряжения, который поступает на вход элемента И-НЕ 3. Поскольку на другом входе элемента И-ПЕ 3 также присутствует единичный уровень напряжения с шины 7 управления, то на выходе элемента И-НЕ 3 устанавливается нулевой уровень напряжения, который вызьшает появление на выходе элемента И-НЕ 5 единичного уровня напряжения, разрешая тем самым заполнение разрядов регистра сдвига единичными состояинями. Такой цикл заполнения единичными состояниями повторяется при наличии счетных импульсов на шине 9. Аналогично функциональный счетчик работает при заполнении нулевыми состояниями. В этом случае после подачи управляющего импульса по шине 8 триггер 1 управления устана| ливается в состояние, при котором на его прямом выходе присутствует нулевой уровень напряжения, а разряды - 6N регистра в -состояние, при котором на их прямых выходах присутствуют единичные уровни напряжения . После поступления счетных импульсов по ишие 9 разряды 6«1 - 6-N регистра по очереди устанавливаются в нулевые состояния, при которых на их прямых выходах устанавливакхтся нулевые уровни напряжения. При установлении в нулевое состояние последнего разряда регистра 6«N регистра с его прямого выхода нулевой уровень напряжения поступает на вход элемента И-НЕ 2, на выходе которого появляется единичный уровень напряжения, который поступает на вход элемента И-НЕ 4. Поскольку на другом входе элемента И-НЕ 4 присутствует единичньш уровень напряжения с инверсного выхода триггера 1 управления, то на выходе элемента И-НЕ 4 появляется нулевой уровень напряжения, который воздействует на входы разрядов - 6N-l регистра сдвига, устанавливает их в исходное состояние, при KQTOpoM на Прямых выходах разрядов 6-1 устанавливаются единичные уровни на1фяжения. При поступлении следующего счетного импул са по шине 9 последний разряд 6-N регистра также устанавливается в исходное единичное состояние. При этом на выходе элемента И-НЕ 4 появляется единичный уровень напряжения, котррьй разрешает заполнение разрядов - 6N регистра сдвига нулевыми состояниями. Такой цикл заполнения нулевыми состояниями повторяется при наличии счетных импульсов на шине 9. Осуществляя управление по шииам 7 и 8 в произвольной последовательности, можно получить соответствующее заполнеш1е едишчными или нулевыми состояниями разрядов регистра сдвига. Построение функционального счетчика по пре лагаемюй схеме позволяет увеличить объем счета и повысить надежность функционального счегшка. Объем счета увеличивается за счет получения с последнего разряда счетчика сигналов с тштельностью, равной периоду тактовой часхоты. В известном устройстве длительность сигнала с последнего разряда счетчика определяется временем срабатываиия формирователя одиночных импульсов, двух элементов И-НЕ и трт гера последнего разряда регистра, поэтому она очень мала и нестабильна, что делает невозможным использова1ше сигнала с последнего разряда счетчика. Формула изобретен и я Функциональный счетчик, содержащий N-разрядный регистр сдвига, триггер управления, две щины управления, четыре двухвходовых элемеи- та И-НЕ, причем первая шина управления соединена с первым входом первого элемента И-НЕ и со входом триггера управления, вторая шина управлешя соединена с первым входом второго элемента И-НЕ и входом триггера управления, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера управления, а выход третьего злемента И-НЕ соединен с S-входами разрядов регистра сдвига, кроме последаего, выход второго элемента И-НЕ соединен с первым входом четвертого элемента К-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера управления и информационным входом первого разряда регистра сдвига, а выход четвертого элемента И-НЕ соединен с R-входами разрядов регистра, кроме последнего, входы синхронизации разрядов регистра сог единены со входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью увеличения объема счета и повышения надежности устройства, прямой выход последнего разряда регистра сдвига соединен со вторым входом первого элемента И-НЕ, инверсный выход последнего разряда регистра сдвига соединен со вторым входом второго элемента И-НЕ, а S- и R-BXOды последнего разряда сдвига соединены соответстренно с первой и второй . управления. Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе 1.Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных приборах. Л., Энергия, 1974, с.б5, рис. 32. 2.Авторское свидетельство СССР № 680177, кл. Н 03 К 23/02, 1979.