Кольцевой счетчик

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧНИИХ

РЕСПУБЛИК.А

3(51) Н 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

- -Ы ръ р " Д,6 f! аа .., . - .7,ã" >,,, н авто»сномм свидвтвльств с. (21) 3438201/18-21 (22) 13.05.82 .(46). 23.11.83. Бюл. И 43 ,,(72) В .В. Ирлничников (53) 621.374-32(088.8} (56) 1. Алексеенко А.Г, Современная микросхемотехника. Выпуск 994, И., "Энергия", 1979, с. 53 рис. 42.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 3286953/18-21, кл. H 03 K 23/00, 1981. (54)(57) КОЛЬЦЕВОЙ СЧЕТЧИК, каждый разряд которого содержит триггер, первый и второй элементы И, каждыи разряд, кроме первого, содержит тре1ий и четвертый элементы И, первый разряд содержит элемент НЕ, элемент

ИЛИ, первые входы первого, третьего . и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме первого, и первого и второго элементов И перво-. го разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера своего разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго и каждого последующего разряда соединены соответ- ственно с инверсными прямым выходами тригrepa первого разряда и выходами первого и четвертого элементов И предыдущего разряда, асинхронные входы установки в "1" и "0" триггера первого разряда соединены соответственно с выходом второго элеi; мента И первого разряда и выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом первого элемента И первого разряда и шиной сброса, тактовый вход триггера каждого разряда соединен с входной шиной, о т л и ч а ю щ и и с л тем, что, с целью повышения достоверности функционирования, введены в первый разряд элемент ИЛИ-НЕ и третий и четвертый элементы И, первые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера своего раз" ряда, вторые входы соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И последнего разряда, выходы первого и второго элементов и первого разряда соединены соответственно через элемент НЕ и элемент ИПИ-, НЕ с вторыми входами третьего и чет-; вертого элементов И, второй вход элемента ИЛИ -HE соединен с шиной сброса выход третьего элемента И каждого разрлда соединен с синхронизируемым входом установки в 1" триггера сво" его разрлда, синхронизируемые входы установки в "0" триггеров каждого ,разряда, кроме первого; и первого разряда соединены соответственно с выходом второго элемента И и выходом четвертого элемента И, асинхронные входы установки триггеров всех разрядов, кроме первого, соединены с шиной сброса, 105б4б8

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при реализации технических средств автоматики и вычислительной техники.

Известен кольцевой счетчик, содержащий входную шину, разряды на триггерах с синхронизируемыми входами ус" тановки в "0" и "1", синхронизируемые входы установки в "0" л "1" триггера первого и каждого последующего разряда соединень1 соответственно с пря" мым и инверсным выходами триггера последнего разряда и инверсным и прямым выходами триггера предыдущего раз- 5 ряда, входная шина соединена с тактовыми входами всех триггеров flj, 1

Недостатком данного устройства является низкая достоверность функци" онирования, так как возможны сбои в виде лишних волн нулей и единиц и после сбоя правильный счет не восстанавливается.

Наиболее близким по технической сущности является кольцевой счетчик, каждый разряд которого содержит триггер, первый и втррой элементы И, каждый разряд, кроме первого, содержит третий и четвертый элементы И, зО первый разряд содержит элемент НЕ, элемент ИЛИ, первые входы первого, ! третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме пер" вого, и первого и второго элементов И первого разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера своего разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго и каждого последующего разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера первого разряда и выходами первого и четвертого элементов И предыдущего разряда, асинхронные входы установки в "1" и .ноль триггера первого разряда соединены соответственно с выходом второго ь элемента И первого разряда и выходом элемента ИЛИ, входы которого соедине- ны с выходом первого элемента И первого разряда и шиной сброса, тактовый вход триггера каждого разряда соединен с входной шиной (2j .

Недостатком известного устройства является относительно невысокая дос- 55 товерность функционирования,так как если все-таки произошел сбой триггера предыдущего от выходного сигнала разряда, .то правильный счет не восстанавливается,.

Цель изобретения. - повышение достоверности функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в кольцевой счетчик, каждый разряд которого содержит триггер, первый и второй элементы И, каждый разряд, кроме первого, содержит третий и четвертый элементы И, первый разряд содержит элемент НЕ, элемент ИЛИ, первые входы первого, третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме первого, и первого и второго элементов И первого разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера своего разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго и каждого последую- щего разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами тригге-. ра первого разряда и выходами первого и четвертого элементов И предыдущего разряда, асинхронные входы установки в "1" и "0" триггера первого разряда соединены соответственно с выходом второго элемента И первого разряда и выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом первого элемента И первого разряда и шиной сброса, тактовый вход триггера каждого разряда соединен с входной шиной, введены в первый разряд элемент ИЛИ-НЕ и третий и четвертый эЛементы И; первые входы которых соеди-. нены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера своего разряда, вторые входы соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И последнего разряда, выходы первого и второго элементов И первого разряда соединены соответст" венно через элемент НЕ и элемент ИЛИ-НЕ с вторыми входами третьего и четвер" того элементов И, второй вход элемента ИЛИ-HE соединен с шиной сброса, выход третьего элемента И каждого разряда соединен с синхронизируемым вхо" дом установки в "1" триггера своего разряда, синхронизируемые входы установки в "0" триггеров, каждого разряда, кроме первого, и первого разряда соединены соответственно с выходом второго элемента И и выходом четвертогр элемента И, асинхронные входы установки триггеров всех разряров, кроме первого, соединены сшиной седроса.

1056468

На фиг. 1 представлена схема кольцевого счетчика; на фиг. 2 — вариант реализации кольцевого счетчика на триггерах, содержащих асинхронные

5- и 1 -входы.

Кольцевой счетчик содержит триггеры 1-1, 1-2,..., l-h,çëåìåíòû И 2-2,.

2-3>- ° -, -п, 3-1> 3-2,....З-п,4-1, t-2,.. ° 4-h., 5-2, 5-3, ",5-й,6,7 элемент ИЛИ-НЕ 8, элемент НЕ 9, эле- 10 мент 10-2,...,10"И ИЛИ,(где 1,2,3,..., порядковый номер разряда) шину 11 сброса, тактовую шину 12. Первые входы элементов И 7, 4-1, и 3-1, 6 соеди.нены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера 1-1, вторые входы элементов И 4-1, 3-1 соединены соответственно с выходами элементов 2-11 и 5-11 И, выходы элемвнтовИ 4-1: и 3-1 соединены соответственно через элемент HE 9- и элемент ИЛИ-НЕ 8 с вторыми входами элементов 7 и 6, вто" рой вход элемента ИЛИ-НЕ 8 соединен с шиной 11 сброса, асинхронные входы установки в "1" и. "0" триггера 1-1 соединены с выходом элемента И 6 и выходом элемента ИЛИ 10, входы которого соединены.с выходом элемента И 7 и шиной ll сброса, первые входы пер" вого, третьего и второго, четвертого элементов И каждого, кроме первого разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго и каждого послеДующего разряда соеди- .35 нены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера 1-1 первого разряда, и выходами первого и четвертого элементов И предыдущего разряда, 40 выходы второго и третьего элементов И каждого разряда соединены соответственно с синхронизируемыми входами установки в "0" и "1" три гера, тактовый вход триггера каждого разряда и асинхронный вход установки в "0", кро„45 ме триггера 1-1, соединены соответст-. венно с тактовой шиной 12 и шиной 11 сброса.

Кольцевой счетчик работает следую щим образом.

Сначала, после сброса, происходит. последовательное заполнение логическими "1н триггеров всех разрядов, начи" ная с триггера первого разряда, а за- 5 .тем триггер первого разряда устанавливается в "0" и происходит обратный процесс: последовательное заполнение триггеров всех разрядов логическими

"0". Коэффициент пересчета равен 2й.

Позиционными выходами кольцевого счетчика являются выходы элементов 4- 1, )-2,...,-4-.tl,3-1, 3 2,. ° °,3 И °

Установка исходного состояния осу. ществляется подачей "1" на шину 11.

Сигнал установки через элемент 8 отключает обратную связь на . -вход триггера 1-1, элемент 6 и устанавливает триггера всех разрядов в "0", на выходах элементов 2-2,2-3...„,2-11, появятся "1" и "1" появится на выхо" де элемента 4-1, первом позиционном выходе кольцевого счетчика, что и соответствует исходному состоянию. Ло" гическая "1" с выхода элемента 4- 1 через элемент 9 отключит обратную связь на асинхронный Й -вход триггера 1-1 элемент 7 и разрешит его установку в "1" первым тактовым импульсом.

После первого тактового импульса на выходах триггеров 1-,1,1-2,...„1-И будет состояние 100...0 и "1" будет на выходе элемента 4-2. После второго тактового импульса на выходах триггеров будет. состояние 1100...0 и "1" будет на выходе элемента 4"3 и т.д.

После (П -1) -го тактового импульса на выходах триггеров 1-1,1-2,...,1-{rl-ljl, l-fl будет состояние 11...10 и "1" будет на выходе элемента 4-и . На выходе элемента 4-1 получен сигнал совпадения (логйческая "1 ). нулевых состояний триггеров всех разрядов.

На выходах элементов 4-2,4-3,...,4-Ь получены сигналы совпадений единичных состояний триггеров предыдущих разрядов с первым триггером с нупевым со" стоянием.

На выходах элементов 4-1, 4-2,. -, 4-11 в каждый момент времени может быть одна.и только одна "1.", так как не может быть одновременно двух сигналов совпадений, любой сигнал совпа" дения (логическая "l ) исключает появление в этот момент других сигналов совпадений. В процессе первой половины счета ложная установка в "0" триг- . гера предыдущего от выходного позиционного сигнала разряда, кроме триггера первого разряда, приводит к переносу выходного позиционного сигнала назад в предыдущие разряды, но следующим тактовым импульсом по шине 12 . информация восстанавливается, т.е. н1н появляется на том выходе, на котором была до сбоя, так как на восФ 0564 становление состояния, которое было .до .сбоя, требуется один тактовый импульс по шине 12, то после восстановления состояния счетчика на 1 меньше, чем должно быть, т.е. погрешность

1 тактовый импульс.

Если произошла ложная установка в "О" одновременно двух триггеров предыдущих разрядов, то на восстанов.ление состояния, которое было до сбоя !

О потребуется два тактовых импульса.

В случае ложной установки в "1" в про" цессе первой половины счета триггера.1 последующего от информационной "1" разряда будет пропущено одно состоя-, !5 ние. Например, пусть в момент 1... 1000 ...О произошла ложная установка в "1" триггера последующего разряда и появилось состояние 1... 1010...0. После следующего тактового импульса получим 20 состояние !...1110...0, т.е. будет пропущено состояние 1...1100...0..В случае ложной установки в "О" триггера предыдущего разряда и в случае ложной установки в "l" триггера последую. 5 щего разряда возникает погрешность один тактовый импульс.

Элемент 3-1 устраняет задержку исчезновения "1" на выходе кольцевого счетчика при переходе от состояния ..30

1, .1 к состоянию,01...1, которая существовала бы, если бы выход кольцевого счетчика был непосредственно со-, единен с выходом элемента 5-tf, за

" счет времени перехода из "1" в 0" последовательной цепочки элементов

5-2,5-3,...,5-М. Ь течение этой задержки на выходах элементов 5-И и 3-2 одновременно будут "!", т.е. "1" были бы одновременно на двух выходах 40 кольцевого счетчика. Ложная установ;ка в "1" первого триггера с нулевым . состоянием приводит к автоматическому переносу .позиционного сигнала логической н!" на выходе кольцевого счетчика) в следующий разряд. Одновременная ложная установка в н!" nepaoro триггера с нулевым состоянием и последующего приводит к переносу выходной ".1" кольцевого счетчика на два ., 50 разряда вперед.

После!! -го тактового импульса на выходах триггеров будет состояние

1...1 и "1" появится на выходе злемен" та 3-1 которая через элемент 8 отключит обратную связь с-прямого выхода на асинхронный. р "вход триггера l"1 элемент б и тем разрешит установку в

"О" триггера 1-1 Чледующим тактовым

68 импульсом После (ц+1) -го тактового импульса триггер 1-1 устанавливается в "0", на выходах триггеров будет со" стояние 01...1 и "1" будет на выходе элемента 3-2. Начнется вторая половина счета - последовательное заполнег

не триггеров -разрядов "Она После (0+21-го тактового импульса на выходах. триггеров будет состояние 001... 1 и "1" будет на выходе элемента 3"3 и т.д. Последующими тактовыми импульсами по шине 12 в триггеры l"3, 1-4,...,1-(й - f j,1- A будут последовательно записываться "О" и "1" бу" дут последовательно появляться,на выходах элементов 3-4,...,3-(8-1),3-Ь и после 3В.го тактового импульса все триггеРы устанавливаются в "О" и

"1" появится на выходе элемента 4-1.

Логическая "1" с выхода элемента 4-1 через элемент. 9 отключит обратную связь с инверсного выхода. на асинхронный К -вход триггера 1-1 - элемент 7 и разрешит установку тригге" ра 1-1 (2ю-1) -м тактовым импульсом в "1", после чего процесс счета повторяется.

В процессе второй половины счета ложная установка в "1" триггера, сбой триггера, предыдущего от выходного позиционного сигнала разряда, кроме триггера !"f первого разряда,,при-. водит к переносу. выходного сигнала (логической н!") назад в предыдущие разряды, но следующим..тактовым импульсом по шине !2 информация вос- . станавливается, т.е. "!" появляется ! на том выходе, на котором была до сбоя, так как íà восстановление со" стояния, которое было до сбоя, требуется один тактовый импульс по шине 12, то после восстановления состояние счетчика на 1 меньше„ чем должно быль, т.е. погрешность 1 тактовый импульс.

Сбои триггера 1-1 ложная уста" новка в "Î" в течение первой полови" ны счета или ложная установка в "1" в течение второй половины счета, в худшем случае приводит к погрешности счета tl тактов. Учитывая зто .досто" верность функционирования триггера

1-1 повышена за счет заведения обрат" ных связей с выходов на асинхронные входы установки, осуществляемые элементами 6 и 7 и запрещающие ложную установку в "0" и "1" триггера 1 и. отключающиеся только когда нужна установка по синхронизирующим вхо7 1056 дам, т.е. при состояниях 0...0 и

1... 1. Сбой, ложная установка в "1" в процессе второй половины счета триггера предыдущего разряда, кроме триг" гера первого разряда, может быть восстановлен беэ затрат тактового импульса, если до следующего тактового импульса истинная поэициойная 11" не успеле исчезнуть за счет задержки перехода йз "1" в "0" последователь- 1О ной цепочки элементов И между разрядами с ложной и истинной позиционными "1". Тогда следующим импульсом в . "Оп устанавливается два триггера " сбившийся и следующий по счету. Ес ли проИзошла ложйая установка в "1" одновременно двух триггеров предыдущих разрядов, то на восстановление состояния, которое было до сбоя, потребуется два тактовых импульса..В случае ложной установки в "0" в процессе второй половины счета триггера последующего от информационной "1" разряда будет пропущено одно состояние. . 25

Элемент И 4-1 устраняет задержку исчезновения "1" на выходе кольцевого счетчика при переходе от состояния 0...0 к состоянию 10...0, которая существовала бы, если бы выход коль-. цевого счетчика был непосредственно

30 соединен с выходом элемента И 2-11 за счет времени перехода из "1 в "0" последовательной цепочки элементов

И 2-2, 2-3,...,2-11. В течение этой задержки на выходах элементов И 2- Ь . З5 и 4-2 одновременно будут."1", т.е, "l были бы одновременно на двух выходах .кольцевого счетчика. Триггеры разрядов могут быть как двухступенча тыми, Запись информации происходит по О заднему фронту положительного импуль-, са по шине 12; так и динамическими, б

468 8 запись информации происходит по переднему фронту положительного импульса

: по шине 12 Триггеры разрядов 2, 3, могут содержать также асинхронные

5-входы, причем асинхронные к - и 5входы, как и в известном счетчике, соединяются соответственно с выходами первого и четвертого элементов И, которые запрещают их ложные установки в "1" и "0". Таким образом на выходах кольцевого счетчика может быть в лю-, бой момент времени одна и только одна "1". Ложный перенос в результвте н сбоя этой одной и только одной "1" . назад в предыдущие разряды возможен только максимум на время одного периода тактовой частоты Ао шине 12, так как следующий после сбоя тактовый им пульс восстановит состояние, которое было до сбоя. В известном счетчике ложный перенос "1" назад запрещен, но если он все-таки произошел, сбился один иэ триггеров 2,3,... д -го преды дущего от " 1" разряда, то состояние,: которое было до сбоя, следующим после сбоя тактовым импульсом не восстанав-. ливается, т.е. дальше кольцевой счет-. чик будет считать с погрешностью, ко-. торая в худшем случае равна(п-1): такту.

Таким образом, технико-экономичес; ким эффектом изобретения является получение нового эффекта — восстановление правильного счета после сбоя следующим тактовым импульсом. Бовы,шение достоверности функционирования достигается эа счет восстановления правильного счета первым после сбоя тактовым импульсом тем, что выходы второго и третьего элементов И каждого разряда соединены соответст.венно с синхронизируемыми входами установки в "0" и "1" триггера.

1056468

1056468

Составитель Л Симонова

Редактор А. Йанвор Техре8 A Бабиней Корректор C°, 5аказ 9350/5Г Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 5 Иосквад И-Я Раушская наб, g 4/5

Филиал ПЙЙ "Йатент", г. Ужгород, ул. Проектная,