Реверсивный счетчик Советский патент 1982 года по МПК H03K23/02 

(54) РЕВЕРСИВНЫЙ СЧЕТЧИК

1

Изобретение относится к дискретной автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве многопрограммного счетчика единичного кода в аиалого-дафровых преобразователях и в качестве дискретного регулятора скважности импульсов в цифровых системах обработки информации.

Известен реверсивный счетчик на кольцевом регистре, каждый разряд которого содержит D-TfMrrep и элемент И-ИЛИ-НЕ (1.

Недостатком данного устройства являются узкие функциональные возможности, выражаемые в способностях пересчета только в одном определенном коде.

Известен реверсивный счетчик, содержаищй ,j входную ишну, две шины управления, дае шины установки и N разрядов, каждый из которых содержнт D-триггер и элемент И-ИЛИ НЕ, первые входы первой и второй структур И которого соединены соответственно с первойго и второй шинами управления, D-вход О-триггера соединен с выходом злемента И-ИЛИ- НЕ, второй вход первой структуры И элемента И-ИЛИ-НЕ в каждом разряде, кроме

первого, соеданен с инверсным выходом О-триггера предыдущего разряда, второй вход первой структуры И элемента И-ИЛИ-НЕ первого разряда соединен с прямым выходом D-триггера последнего разряда, второй вход второй стуктуры И элемента И-ИЛИ-НЕ каждого разряда, кроме последнего, соединен с прямым выходом О-триггера последующего разряда, вход второй структуры И элемента И-Ш1И-НЕ последнего разряда ней с инверошм выходом D-триггера первого разряда, входаая шина соединена с тактовыми входами D-триггеров разрядов 2.

Недостатком известного устройства являются узкие функциональные возлгожностн, обусловленные, спосо&юстью обеспечения пересчета импульсот только в коде Либау-Крейга.

Цель изобретения - расширение функцисмалыаш возможностей и области п|Я1менеш1я.

Поставленная цель достигается тем, что в реверсивный счетедк, содержащий входную шину, две шины управления, две шины установки и N разрядов, каждый из которых 39 содержит D-триггер и элемент И--ИЛИ- Hfi, первые входы первой и второй структур И которого соединены соответственно с первой и второй управления, D-вход D-триггера соединен с выходом элемента И-ИЛИ-Н второй вход первой структуры И элемента И-ИЛИ-НЕ в каждом разряде, кроме первого, соединен с инверсным выходом D-триггера Предыдущего разряда, второй вход первой структуры и элемента И-ИЛИ-НЕ первого разряда соединен с прямым выходом D-триггера последнего разряда, второй вход второй структуры И элемента И-ИЛИ-НЕ каждого, разряда, кроме последнего, соединен с npflMbjM выходом О-триггера последующего разряда, второй вход второй структуры И элемента И-ИЛИ-НЕ последнего разряда соединен с инверсным выходом D-триггера первого разряда, введены два элемента И- ИЛИ, два элемента И, два элемента И-НЕ, . дополнительный элемент И-ИЛИ-НЕ, третья и четвертая шины управления, последняя из которых соединена с первым входом первого элемента И-НЕ, с первым входом первой структуры И и с первым инвертирующигл входом второй структуры И дополнительного элемента И-ИЛИ-НЕ, второй инвертирующий вход второй структуры И и первый вход третьей структуры И которого соединены с третьей входной шиной и с первым входом второго элемента И-НЕ, выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соеди нены соответственно с первой и второй тинами установки, выходы первого и второго эле ментов И соединены соответственно с входами установки в ноль и в единицу О-триггеров разрядов, первые входы первых и вторых структур И элементов И-ИЛИ соединены соот ветственно с второй и первой пшнами управления, вторые входы первых структур И первого и второго элементов И-ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами D-триггера первого разряда, вторые входы вторых структур И первого и второго элементов И-ИЛИ соединены соответстве шо с прямым и инверсным выходами D-триггера последнего разряда, выходы первого и второг элементов И-ИЛИ соединены соогаетственно с вторы ш входами третьей и перврй структур; И дополнительного элемента И-ИЛИ-НЕ и соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И-НЕ, треть входы которых соединены с входной шиной и с третьими входами структур И дополнительного элемента И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с тактовыми входами О-триггеров разрядов. На фнг. 1 представлена принципиальная схема четырехразрядного реверсивного счетчика; на фиг. 2 - таблицы 1-6 кодов переключения четырехразрядного реверсивного счетчика при различных режил ах работы. Схема включает О-триггеры 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, соответственно первого, второго, третьего и четвертого разрядов; элементы 2-1, 2-2, 2-3, и 2-4 И-ИЛИ-НЕ соответственно первого, второго, третьего и четвертого разрядов; элементы 3 и 4 И-ИЛИ, элементы 5 и 6 И; элементы 7 и 8 И-НЕ; элемент 9 И-ИЛИ-НЕ входную шину 10; шины И и 12 установки в единицу и в ноль соответственно и щины 13-16 управления. Шина 13 управления соединена с первыми входами первых структур И элементов 2-1, 2-4 И-ИЛИ-НЕ, вторые входы первых структур И которых соединены соответственно с прямым выходом D-триггера 1-4, с инверсными выходами D-триггеров 1-1 - 1-3, шина 14 управления соединена с -первыми входами вторых структур И элементов 2-1 - 2-4 И-ИЛИ-НЕ j вторые входы вторых структур И которых соединены соответственно с прямыми выходами D-триггеров 1-2 - 1-4 и с инверсным выходом D-триггера 1-1, выхода элементов 2-1 - 2-4 И-ИЛИ-НЕ соединены соответственно с D-входами D-триггеров 1 - 1 - 1-4,. входы установки в ноль и единицу которых соединены соответственно с выходами элементов 5 и 6 И, первые входы которых соединены соответственно с щинами 12 и 11 установки, вторые входы элементов 5 и 6 И соединены соответственно с выходами элементов 7 и 8 И-НЕ, первый вход последнего из которых соединен с шиной 15 управления, с первым входом первой структуры И и с первым инвертирующим входом второй структуры И элемента 9 И-ИЛИ-НЕ, второй инвертирующий вход второй структуры И и первый вход третьей структуры И которого соединены с первым входом элемента 7 И-НЕ и с щиной 16 управления, вторые входы элементов 7 и 8 И-НЕ соединены соответственно с вторыми входами первой и третьей структур И элемента 9 И-ИЛИ-НЕ и соединены соответственно с выходами элементов 3 и 4 И-ИЛИ, первые входы первых и вторых структур И которых соединены соответственно с щинами 14 и 13 управления, вторые входы первых структур И элементов 3 и 4 И-ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами D-триггера 1-1, вторые входы вторых стрзпстур И элементов 3 и 4 И-ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами D-триггера 1-4, третьи входы элементов 7,8 И-НЕ соединены с входной 59 шиной 10 и с третьими входами структур И элемента 9 И-ИЛИ-ИЕ, выход которого соединен с тактовыми входалси D-триггеров 1 - 1 1-4. Таблицы 1-6 кодов переключения четырехразрядного реверсивного счетчика (фиг. 2) соответствуют следующим кодам на шинах 13-16 управления: 1000, 0100, 1001, 0101, 1010 и ОНО. Предлагаемое устройство работает следующим образом. По щинам 11 или 12 счетчик устанавливается в первоначальное единичное или нулевое исходное состояние. В зависимости от требуемого режима и порядка (направления) пересчета на щинах 13-16 устанавливается соответствующий код. Так при подаче кода 1000 на шины 13-16 блокируются элементы 7 и 8 И-НЕ и первая и третья структуры И элемента 9 И-ИЛИ-Н при подаче тактовых импульсов по ишие 10 устройство работает в прямом коде ЛибауКрейга (фиг. 2, табл. 1). Обратный порядок счета в коде Ли5ауКрейга получается при подаче на шины 13-1 кода 0100 (фиг. 2, табл. 2). В обоих указанных режимах пересчета, бла годаря запертым соответствующим входным цепям элементов 7, 8 и 9, потактно изменяющиеся кодовые комбинации на входах элементов 3 и 4, а также соответствующие уров ни потенциалов на их выходах не передаются на установочные входы триггеров 1 - 1 - 1-4 счетчика и не нарушают его соответствующие нормальные циклы пересчета в коде ЛибауКрейга. В остальных четырех возможных режимах работы предлагаемый счетчик на единичных выходах своих триггеров 1 - 1 - 1-4 обеспечивает ту или иную модификацию еданичного кода (фиг. 2, табл. 3-6). При режиме формирования единичного кода пересчета (фиг. 2, табл. 3) на шины 13-16 подается код 1001, при этом, если по нулевому сигналу от шины 12 счетчик первоначально установлен в нулевое состояние, то на выходе элемента 3 имеется нулевой потенциал, а на выходе элемента 4 единичный потенциал. При поступлении по шине 10 тактируюишх импульсов к тактовым входам триггеров 1-1 - 1-4 (через третью структуру И логического элемента 9) в триггерах 1-1 - 1-4 счетчика, начиная с первого, постепенно увеличивается число логических единиц. По переходу последнего его триггера 1-4 в единичное состояние на выходе элемента 3 возникает единичный потенциал, и одновременно с этим, на выходе элемента 4 - нулевой потен1шал. Это приводит к запиранию грегьей структуры И элемента 9 и открыванию элемента И-НЕ. Благодаря этому на один такт запрещается поступление в счетчик последующего тактирующего импульса. Этот очередной импульс проходит через элементы 7 и 5 и по нулевым установочным входам триггеров 1-11-4 устанавливает счетчик в первоначальное нулевое состояние. Последующие циклы формирования единичного кода в этом режиме аналогичны описанному первому циклу. Обратный порядок формирования описанного единичного кода (режим формирования единичного кода, фиг. 2, табл. 4) создается при изменении потенциалов на обратное лишь на щинах 13 и 14. Кодовые наборы этого режима являются как бы зеркальным отображением по вертикали кодовых наборов описанного предыдущего режима (фиг. 2, табл. 3). В связи с этим процессы функционирования элементов 3, 4, 5, 7 и 9 при рассматриваемом режиме аналогичны уже описанным для предыдущего режима. Отличие заключается в том, что завершение цикла формирования обратного порядка пересчета в единичном коде и установка счетчика в последующем такте в исходное нулевое состояние при рассматриваемом режиме осуществляется при переходе в единичное состояние триггера не последнего, а первого разряда. Как видно из табл. 3 и 4 на фиг. 2, при этих режимах формирования единичного кода осуществляется потактное увеличение числа единиц в разрядах триггеров предлагаемого устройства, начиная с нулевого кодового набора. В отличие от них в последующих двух возможных режимах формирования еданичного кода (табл. 5 и 6) осуществляется потактное уменьшение числа единиц в тригге pax устройства, начиная с единичного набора. Для создания режима формирования единичного кода по табл. 5 (фиг. 2) на шины управления 13-16 подается код 1010. Благодаря этому в процессе функционирования устройства вводятся элементы 8 и первая структура И элемента 9. При этом если- по нулевому сигналу от иишы 11 счетчик первоначально установлен в единичное состояние (исходаое), то иа выходе элемента 3 имеется единичный потенциал, а на выходе элемента 4 - нулевой потенциал. По поступлении тактирующих импульсов к счетным входам триггеров (через первую структуру И элемента 9) в разрядах счетчика, начиная с первого, постепенно увеличивается число логических нулей. По переходу последнего триггера (1-4) в 79 нулевое состояние на выходах элементов 3 и 4 изменяются логические потенциалы на об ратные. Это приводит к запиранию первой структуры И элемента 9 и открыванию элемента 8. Благодаря этому на один такт запрещается поступление в счетчик последующего тактирующего импульса. Этот йчередной импульс проходит через элементы 8 и 6 и далее по единичным установочным входам триггеров 1-1 - 1-4 устанавливает счетчик в первоначальное единичное состояние. Последующие Щ1КЛЫ формирования единичного кода в этом режиме аналогичны описанному первому циклу. Обратный порядок пересчета описанного единичного кода (фиг. 2, табл. 6) создается при изменении кода на шинах 13 и 14 на обратные. Кодовые наборы этого режима являются как бы зеркальным , отображением по вертикали кодовых наборов табл. 5. Это является результатом того, что при обоих последних режимах элементы 3,4,6,8, и 9 устройства функционируют аналогично. Отличие заключается в том, что завершение цикла пересчета и установка счетчика в последующем такте в исходаое единичное состояние при по следнем режиме осуществляется: при переходе в едшшчное состоявме триггера не последнего 1-4, а первого 1-1 разряда. При всех шести описанных режимах устрой ства пересчет может быть начат как с нулевых,так и с единшшых состояний всех триггеров. Первые два режима формирования еданичного кода (табл. 3 ч 4) можно назвать реяшмами нарастающего единичного кода, а вторые два режима (табл. 5 и 6) - соответственно ре)О1мами убывающего единичного кода. Таким образом, при наличии небольшой дополнительной аппаратуры (элементы 3-9), базовый реверсивный счетчик на кольцевом регистре с перекрестными связями обеспечивает шесть различных режимов пересчета, что свидетельствует о его широких функциональных возможностях, а также широкой области его применения. Формула изобретения Реверсивный счетчик, содержащий входную шину, две шины управления, две шины установки и N разрядов, каждый из которь1х содержит О-триггер и элемент И-ИЛИ-НЕ, первые входа первой и второй структур. И которого соединены соответственно с первой и второй шинами управления, р-вход О-триггера соединен с выходом элемента И-ИЛИ-НЕ второй вход первой ст уктуры И элемента И-ИЛИ-НЕ в каждом разряде, кроме первого, соединен с инверсным выходом D-триггера предьщущего разряда, второй вход первой 1g структуры И элемента И-ИЛИ-НБ первого разряда соединен с прямым выходом D-тригrepa последнего разряда, второй вход второй структуры И элемента И-ИЛИ-НЕ каждого разряда, кроме последнего, соединен с прямым выходом D-триггера последующего разряда, второй вход структуры И элемента И-ИЛИ-НЕ последнего разряда соединен с инверсным выходом D-триггера первого разряда, о тличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два элемента И-ИЛИ, два элемента И, два элемента И-НЕ, дополнительный элемент И-ИЛИ-НЕ, третья и четвертая шины управления, последняя из которых соединена с первым входом первого элемента И-НЕ, с первым входом первой структуры И и с первым инвертирующим входом второй структуры И дополнительного элемента И-ИЛИ-НЕ, второй инвертирующий вход второй структуры И и первый вход третьей структуры И которого соединены с третьей входной шиной и с первым входом второго элемента И-НЕ, выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первой и второй шинами установки, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входами установки в ноль и в единицу D-триггеров разрядов, первые входы первых и вторых структур И элементов соединены соответственно с второй и первой шинами управления, вторые входы первых структур И первого и второго элементов И-ИЛИ. соединены соответственно с прямым и инверсным выходами D-триггера первого разряда, вторые входы вторых структур И первого и второго элементов И-ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами D-триггера последнего разряда, выходы первого и второго элементов И-ИЛИ соединены соответственно с вторыми входами третьей и первой структур И дополнительного элемента И-ИЛИ-НЕ и соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И-НЕ, третьи входы которых соединены с входной шиной и с третьими входами структур И дополнительного элемента И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с тактовыми входами D-триггеров {израдов. Источники ниформашга, принятые во внимание при экспертизе 1. Майоров С. А. и др. Проектирование микроэлектронных цифровых устройств. М., Советское радио, 1977, с. 202, рис. 5.35. 2. Приборы и техника экспе{имента. 1978, N 4, с. 116 (прототип).