Генератор последовательности чисел Советский патент 1983 года по МПК G06F1/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для генерирования последовательности чисел с заданным периодом следования. Известен генератор последовательности чисел, содержащий генератор так товых импульсов, два регистра сдвига, сумматор, два блока, настройки, два блока синхронизации, два триггера одиннадцать элементов И, четыре элемента ИЛИ и два элемента задержки Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор последовательности чисел, содержащий .генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, два блока настройки, регистр сдвига, сумматор, три триггера, два элемента задержки, пять элементов И, четыре элемента ИЛИ и коммутатор 2 . Недостатком известных генераторов является ограниченный класс генерируемых последовательностей чисел. Целью изобретения является расширение класса генерируемых последовательностей чисел за счет генерации последовательностей импульсов с заданным периодом следования и перестраиваемым функциональным законом изменения. Поставленная цель достигается тем, что генератор последовательности чисел, содержащий генератор тактовых имлульсов, распределитель импульсов, два блока настройки, каждый из которых состоит из блока ключей и элемента ИЛИ, причем входы блока ключей являются входами соответствующего блока настройки, выходы блока ключей подключены,ко входам соответствующего элемента ИЛИ, выход которого является выходом соответствующего блока настройки, три триггера, сумматор, первый регистр сдвига, первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы И, трехвходовый элемент ИЛИ, элемент задержки, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к переключающему входу распределителя импульсов и к тактовому входу первого регистра сдвига, выходы распределителя импульсов С первого по п-й (п - число разрядов в представлении чисел) подкючены ко входам первого и второго блоков настройки, первый выход распределителя импуЛьсов подключен к первому входу первого элемента И, (п+1)-ый выход распредели

теля импульсов подключен ко входам Установки в ноль первого, второго - и третЬ-его триггеров, прямой выход первого триггера и выход первого блока настройки через второй элемен И подключены к первому входу сумматора, выход которого подключен ко входу первого регистра сдвига, выхо первого регистра сдвига подключен к первому входу третьего элемента Н, выход которого подключен ко второму .входу сумматора, выход второго блока настройки и прямой выход второго триггера.через четвертый элемент И подключены к первому входу трехвходового .элемента ИЛИ, содержит делитель частоты, счетчик, второй регистр сдвига, элемент НЕ, шестой и седьмой элементы И, задатчик числа импульсов,, дополнительную группу из п элементов И, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу второго регистра сдвига, первый выход распределителя имтульсов через делитель частоты подключен к единичному входу третьего триггера и к счетному входу счетчика, выход переполнения которого является выходом импульсной последовательности генератора последовательности чисел и подключен к единичному входу второго триггера и через элемент задержки - к первым, входам элементов И дополнительной группы., вторые входы которых подключены к выходам задатчика числа импульсов, а выходы элементов И дополнительной группы подключены ко входам разрядов счетчика, (п+1)-ый выход распределителя импульсов ерез элемент НЕ подключен ко второму входу третьего элемента И и к первому входу пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго регистра сдвига, а выход пятого элемента И - с вторым входом трехвходового элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом шестого элемента И, выход трехвходового элемента ИЛИ - с входом Еторого регистра и со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, инверсный и прямой выходы третьего триггера подключены соответственно к третьему входу третьего элемента И и к первому входу седьмого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого регистра сдвига, а выход седьмого элемента И является выходом последовательности чисел генератора последовательности чисел и подключен к первому входу шестого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, а выход шестого элемента И - с третьим входом трехвходового элемента ИЛИ.

На чертеже представлена стуруктурная схема генератора последовательности чисел.

Генератор последовательности чисел содержит генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсов, два блока 3 и 4 настройки, два регист ра 5 и 6 сдвига, сумматор 7, триггеры 8-10, делитель 11 частоты, счетчик 12, эадатчик 13 последовательности чисел, группу элементов И 14

элемент 15 задержки, элемент ИЛИ 16 семь элементов И 17-23, элемент НЕ 24, первую 25 и вторую 26 выходные

, ишны генератора.

Блоки 3 и 4 настройки имеют идентичную структуру и содержат блок ключей 27 и элемент ИЛИ 28.

Генератор последовательности чисел работает следующим образом.

Генератор 1 тактовых импульсов вырабатывает импульсные сигналы с частотой f, которые поступают на вход распределителя 2 импульсов, имеющего п+1 выходов, где п - количество разрядов регистров 5 и 6 сдвига. На п+1 выходах распределителя импульсов 2 формируется п+1 последовательно.стей импульсов, сдвинутых друг относительно друга на один период частоты и действующих с частотой /п+1.

Сигналы первого распределителя 2 импульсов поступают на вход делителя 11 частоты, который выполняет деление входной частоты в п раз

На выходе делителя 11 частоты действует последовательность импульсов с частотой f/nCn+l), которая поступает на счетный вход счетчика 12. Счетчик 12 выполняет деление входной последовательности импульсов в заданное число N, которое определяется двоичным кодом предварительной установки, формируемым с помощью задатчика 13,

Импульсы переполнения.счетчика 12 поступают на выходную шину 25 генератора, а также через элемент 15 задержки восстанавливают в счетчике

12код предварительной установки, сигналы.которого с выходов задатчика

13через группу элементов И 14 поступают на входы предварительной установки счетчика 12. Код предварительной установки вычисляется из выражения 2 - N, где m - количество разрядов счетчика 12.

На выходной шине 25 генератора таким образом действует последовательность импульсов перестраиваемой частоты F fJ/N, где N - целое число, определяемое задатчиком 13, а , /п(п-И).

Формирование периодической последовательности чисел, которые изменяются по заданному функциональному закону, осуществляется следующим образом. Настройка генератора на заданный вид последовательности чисел ВЕЛПОЛняется при помощи блоков 3 и 4 настройки посредством задания двоичны кодов настройки на блоках ключей 27 блоков 3 и 4. Коды настройки вь числяются в соответствий с требуемым функциональным законом. Период посл довательности чисел, изменяющихся по заданному функциональному закону задается с покющью задатчика 13, который также определяет количество генерируемых чисел за один период Т N/, , где f/nCn+1). Натрой ка задатчика 13 выполняется установ кой двоичного кода, соответствующег величине 2 - N, m - количество раз рядов счетчика 12. Последовательность генерируемых двоичных чисел формируется согласно соотношению i A-Y. , i 1, 2, ..., N, где Yj и Y - генерируемые числа в i-OM и (i-l)-oM циклах соответственно; - постоянное число, определяющее заданный функциональный за кон и задаваемое блоком 3 настройки Начальное число YQ задается блоком 4 настройки согласно значения заданной функции при начальном значении аргумента Хд, Рассмотрим работу генератора последовательности чисел, в течение цикла формирования первого числа вы ходной последовательности чисел на шине 26. Цикл начинается в момент появления импульса на выходе делите ля 11 частоты, когда происходит пер полнение счетчика 12, .на выхйде переполнения которого формируется импульсный сигнал. Триггеры 9 и 10 устанавливаются в единичное состояние. Триггер 9 в единичном состоянии открывает сигналом прямого выхода элемент И 19.и закрывает сигналом инверсного выхода элемент И 22. Триггер 10 в единичном состоянии открывает сигналом прямого выхода элемент И 23 и закрывает сигналом инверсного выхода элемент И 17. Блок 3 настройки формирует из выходных сигналов распределителя 2 импульсов последовательный двоичный код числа А. Аналогичным образом блок 4 настройки формирует из выход ных сигналов распределителя импульсов 2 последовательный двоичный код начального числа У, который, начинай с младшего разряда, поступает через элементы И 19 и ИЛИ 16 на вхо ды регистра 6 сдвига и элемента И 20 .Если в младшем (первом) разряде дво ичного кода числа содержится единица, то элемент И 20 срабатывает по синхронизирующему сигналу первого выхода распределителя 2 импульсов и триггер 8 устанавливается в единичное состояние. Триггер 8 в единичном состоянии открывает элемент И 18, через который на вход сумматора 7 поступает, начиная с младаиего разряда, последовательный двоичный код числа А. За п тактов произойдет запись числа А с выхода сумматора 7 в регистр 5 сдвига и запись числа Y с выхода элемента ИЛИ 16 в регистр 6 сдвига. В (п-«-1)-ом такте сигнал (п+1)-го выхода распределителя 2 импульсов сбрасывает триггеры 8 - 10 в нулевое состояние, а также через элемент НЕ 24 стирает младшие разряды чисел А и YO , закрывая элементы И 17 и И 21, соответственно. Триггер 10 в нулевом состоянии закрывает сигналом прямого выхода элемент И 23 и снимает блокировку элемента И 17 сигналом инверсного вьлхода. Триггер 9 в нулевом состоянии блокирует сигналом прямого выхода элемент И 19 и снимает блокировку элемента И 22 сигналом инверсного выхода. Блокировка элемента И 19 обеспечивает отключение выхода блока 4 настройки от входа регистра 6 сдвига. Элемент И 22 блокируется нулевым сигнсшом выхода И 23. Выход регистра 6 сдвига замыкается с его входом через, элементы И 21 и ИЛИ 16, через которые в ()-ом такте сигнал второго -разряда числа YQ поступает на вход элемента И 20 в момент действия на первом выходе распределителя 2 импульсов импульсного сигнала. В случае единичного кода во втором разряде числа Y элемент И 20 срабатывает и триггер 8 вновь устанавливается в единичное ростояние, подключая с помощью элемента И 18 выход блока 3 настройки к входу сумматора 7, на другой вход которого с выхода регистра 5 сдвига через элемент И 17 сдвигается, начиная со второго разряда, двоичный код числа А. Сумматор 7 формирует на выходе последовательный двоичный код суммы числа А, поступающего с выхода блока 3 настройки и числа А, поступающего с выхода регистра 5 сдвига. Причем число А, формируемое блоком настройки 3, сдвинуто на один разряд в сторону регистра 6 сдвига. Этот сдвиг осуществляется через каждые (п+П-Ый такт благодаря тому, что период следования выходных сигналов распределителя 2 импульсов составляет п+1 такт, а период обращения числа в регистрах 5 и 6 сдвига - п тактов. В случае единичных

кодов в двух младших разрядах числа YQ сумматор 7 формирует сумму чисел 2 Л + А, которая сдвигается в регистр 5. В дальн€ йшем устройство работает аналохичным образом и в регистре 5 сдвига спустя n(n-f-l) тактов накапливаются п старших разрядов, произведения А Уд которое равно первому числу Y, , генерируемой последовательности чисел.

Спустя п(п+1 тактов после начала цикла работы генератора на выходе делителя 11 частоты формируется импульсный сигнал, который устанавливает триггер 10 в единичное состо яние к моменту сдвига с выхода регистра 5 п старших разрядов первого числа Y . Триггер 10 в единичном состоянии блокирует элемент И 17 и с помощью элемента И 23 подключает выход регистра 5 сдвига к выходной шине 26, на которой последовательно появляется п старших разрядов первого числа YJ , поступающие также через элементы И 22 и ИЛИ 16 на входы регистра 6 сдвига и, элемента И 20.

Запись числа Y/, с выхода регистр 5 сдвига через элементы И 23, И 22 и ,,ИЛИ 16 в регистр 6 сдвига обеспечивает формирование нового начального числа Y, для генерирования второго числа YA выходной последовательности.

-Аналогичным образом за Nn(n+1) тактов генерируются все N чисел выходной последовательности на выходной шине 26, счетчик 12 переполняется и цикл работы генератора заканчивается .

Технико-экономические преимущества предлагаемого генератора поцледовательности чисел заключаются в более широких функциональных возможностях, которые позволяют генерировать последовательность импульсов с заданным периодом следования и последовательности чисел с перестраиваемым функциональным законом изменения.

50

Формула изобретения

Генератор последовательности чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, два блока настройки, каждый из которых состоит из блока ключей и элемента ИЛИ, причем входы блока к;тчей являются входами соответствующего блока настройки, выходы блока ключей подключены ко входам соответствующего элемента ИЛИ, выход которого-является выходом соответствующего блока настройки, три триггера, сумматор, первый регистр сдвига, первый, второй, третий, четвертый, пятый

элементы И, трехвходовый элемент ИЛИ, элемент задержки, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к переключающему входу распределителя импульсов и к тактовому входу первого регистра сдвига, выходы распределителя импульсов с первого яо п-ый (п - число разрядор в представлении чисел) подключены ко входам первого и второго блоков настройки , первый выход распределителя импульсов подключен к первому входу первого элемента И, ()-ый выход распределителя импульсов подключен ко входам Установки в ноль первого, второго и третьего триггеров, прямой выход первого триггера и выход первого блока настройки через второй элемент И подключены к первому входу сумматора, выход которого подключен ко входу первого регистра сдвига, выход первого регистра сдвига подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен ко второму входу суммато,ра, выход второго блока настройки и прямой выход второго триггера через четвертый элемент И подключены :к первому входу треквходового элемента ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью расширения класса генерируемых последовательностей чисел за счет генерации последовательностей импульсов с заданным периодом следования и перестраиваемым функциональным законом изменения, он содержит делитель частоты, счетчик-, второй регистр сдвига, элемент НЕ, шестой и седьмой элементы И, задатчик числа импульсов, дополнительную группу из п элементов: И, при(ем выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу второго регистра сдвига, первый выход распределители импульсов через делитель частоты подключен к единичному входу третьего триггера и к счетному входу счетчика, выход переполнения которого является выходом импульсной последовательности генератора последовательности чисел и подключен к единичному входу второго триггера и через элемент задержки - к первым входам элементов И дополнительной группы, вторые входы которых подключены к выходам задатчика числа иМпульсов, а выходы элементов И дополнительной группы подключены ко входам разрядов счетчика, ()-ый выход распределителя импульсов через элемент НЕ подключен ко второму входу третьего элемента И и я первому входу пятого элемента И, второй вход

которого соединен с выходом второго регистра сдвига/ а выход 1 ягого ялемента И - с вторым BXOJJOM ,вого элемента ИЛИ, третий iixo/t кок-.