Счетчик импульсов в коде грея

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в счетных и измерительных устройствах. Целью изобретения является повышение надежности работы. Устройство содержит счетчик, в каждом разряде которого имеется D-триггер 4, элемент ИЛИ - НЕ 5, элемент ИЛИ 6, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7. Управляющие D-триггеры 1 и 2 вместе с элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 и 11 позволяют помимо обеспечения работы счетчика в ходе Грея получить на выходе 13 сигнал при сбоях работы счетчика. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления. Цель изобретения - повышение надежности работы счетчика за счет обнаружения переключения триггеров при отсутствии счетных импульсов. На чертеже представлена схема предлагаемого счетчика. Счетчик импульсов в коде Грея содержит первый 1 и второй 2 управляющие D-триггеры, первый вспомогательный элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 и в каждом разряде - D-триггер 4.1 (4.2), элемент ИЛИ-НЕ 5.1 (5.2), элемент ИЛИ 6.1 (6.2), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1 (7.2), первый вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ последующего разряда, второй вход - с прямым выходом D-триггера данного разряда и первым входом элемента ИЛИ последующего разряда, вход сброса D-триггера каждого разряда соединен с шиной 8 обнуления счетчика, а тактовый вход - с выходом элемента ИЛИ-НЕ данного разряда, первый вход элемента ИЛИ-НЕ каждого, кроме первого, разряда соединен с инверсным выходом D-триггера предыдущего разряда, второй вход элемента ИЛИ-НЕ каждого, кроме первого, разряда соединен с вторым входом элемента ИЛИ данного разряда и выходом элемента ИЛИ предыдущего разряда, первый вход элемента ИЛИ-НЕ первого разряда соединен с инверсным выходом первого управляющего D-триггера 1, второй вход элемента ИЛИ-НЕ первого разряда соединен с вторым входом элемента ИЛИ первого разряда и с тактовым входом первого управляющего D-триггера, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ последнего разряда соединен с шиной 9 управления счетчика, прямой выход первого управляющего D-триггера 1 соединен с первым входом элемента ИЛИ первого разряда и первым входом первого вспомогательного элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, D-входы первого и второго управляющих D-триггеров соединены с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого разряда, тактовый вход второго управляющего D-триггера 2 подключен к шине 10 счетных импульсов. Счетчик также содержит второй вспомогательный элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 и инвертор 12, тактовый вход второго управляющего D-триггера через инвертор соединен с тактовым входом первого управляющего D-триггера, прямой выход второго управляющего D-триггера соединен с вторым входом первого вспомогательного элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго вспомогательного элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к шине счетных импульсов, а выход является контрольным выходом 13 счетчика, вход сброса второго управляющего D-триггера подключен к шине 8 обнуления счетчика. D-вход D-триггера каждого разряда соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ данного разряда. Выходы 14, 15 и 16 последнего разряда являются выходами счетчика. Управляющая шина 9 используется для организации режимов работы счетчика. При поступлении на указанную шину сигнала логическая "1" счетчик работает в режиме сложения, при поступлении сигнала логический "0" - в режиме вычитания. Шина 9 вместе с выходами 14-16 может быть использована для наращивания разрядов счетчика, причем дополнительные разряды счетчика могут быть выполнены отличными от указанных на схеме, изображенной на чертеже, например могут устанавливаться сигналом начальной установки в состояние логическая "1", могут иметь асинхронные S-входы для записи начального состояния и т.д. При наращивании разрядов счетчика в коде Грея, имеющих в своем составе элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 для получения информации о состоянии разрядов, шина 9 подключается к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ младшего дополнительного разряда счетчика. Счетчик импульсов в коде Грея работает следующим образом. Пусть для определенности шина 9 и выходы 14-16 использованы для подключения к счетчику некоторого числа дополнительных разрядов, также организованных в коде Грея; нечетное количество дополнительных разрядов в исходном состоянии устанавливаются в состояние логическая "1". На шину управления 9 в исходном состоянии поступает сигнал логический "0". При правильном функционировании счетчика при поступлении на шину 8 импульса установки разрядные триггеры 4.1, 4.2 и D-триггер 2 обнуляются. На прямых выходах триггеров разрядов при этом появляются уровни логический "0", на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1 - также уровень логический "0". В отсутствие счетного импульса на шине 10 имеется уровень логический "0", а на выходе инвертора 12 - уровень логическая "1", поэтому D-триггер 1 воспринимает информацию по D-входу, а D-триггер 2 не чувствителен к информации по D-входу. На прямом выходе D-триггера 1 устанавливается уровень логический "0", на инверсном выходе - уровень логическая "1", на прямом выходе D-триггера 2 - уровень логический "0". В результате, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 - уровень логический "0", на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 и выходе 13 - уровень логический "0", соответствующий отсутствию сигнала ошибки. При поступлении первого счетного импульса на шину 10 он через элементы ИЛИ 6.1, 6.2 проходит на выход 16 счетчика, элемент ИЛИ-НЕ 5.1 при этом закрыт сигналом логическая "1" с инверсного выхода D-триггера 1. С выхода 16 счетный сигнал поступает на переключение одного из дополнительных разрядов счетчика (в соответствии с логикой кода Грея), в результате указанного переключения на управляющей шине 9 и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1 появляется сигнал логическая "1". D-триггер 2 в процессе действия счетного сигнала (уровня логическая "1" на шине 10) подключен по D-входу к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1, поэтому одновременно с переключением триггера дополнительного разряда происходит переключение D-триггера 2. D-триггер 1 в процессе действия счетного сигнала свое состояние не изменяет. В результате на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 появляется уровень логическая "1", на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 сохраняется уровень логический "0" (отсутствие сигнала ошибки). По окончании счетного импульса к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1 подключается D-триггер 1, на его прямом выходе появляется уровень логическая "1". Состояние D-триггера 2 в паузе между счетными импульсами не изменяется. В результате на обоих входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 действуют уровни логическая "1" и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 - уровень логический "0". Следующим счетным сигналом по логике кода Грея переключается первый разряд счетчика (D-триггер 4.1). При этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1 устанавливается уровень логический "0", которым D-триггер 2 устанавливается в состояние логический "0". На первом входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, таким образом, присутствует сигнал логический "0", на втором остается сигнал логическая "1", на выходе этого элемента - сигнал логическая "1", на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 - сигнал логический "0". По окончании второго счетного сигнала триггер 1 переключается в состояние логический "0", сигнал на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 - логический "0", на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 - логический "0". Таким образом, при обнулении всех разрядов счетчика и правильном его функционировании, заключающемся в переключении по переднему фронту счетного импульса одного из разрядов, сигнал ошибки на контрольном выходе 13 отсутствует. При неустановке в ноль одного любого разряда счетчика во время действия сигнала обнуления на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1 появляется сигнал логическая "1", поэтому на прямом выходе D-триггера 1 появляется уровень логическая "1". На прямом выходе D-триггера 2 - уровень логический "0". В результате, в отсутствие счетного импульса на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 появляется уровень логическая "1", фиксирующий отказ в счетчике. Аналогичным образом система контроля действует при несанкционированном переключении одного любого разрядного триггера счетчика в паузе между счетными импульсами: происходит изменение потенциала на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1, которое передается на прямой выход триггера. В результате на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 появляется уровень логическая "1". Несанкционированные переключения разрядных триггеров счетчика во время действия счетного импульса обнаруживаются следующим образом. Пусть при действии очередного счетного импульса переключается не один, а два триггера. В результате на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1 и на прямом выходе D-триггера 2 потенциал не изменяется, D-триггер 1 во время действия счетного импульса отключен от выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7.1, поэтому на его выхода сохраняются уровни сигнала, записанные до начала действия счетного импульса. В результате на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 формируется сигнал ошибки. Таким образом, сигнал ошибки на контрольном выходе 13 счетчика формируется при неустановке в ноль одного любого разряда счетчика, а также при несанкционированном переключении любого из разрядных триггеров как во время действия счетного импульса, так и в его отсутствие. Сигнал ошибки может быть использован для индикации факта сбоя в счетчике или в системах, работающих без участия оператора, для автоматического запрета формирования счетчиком команд.

Формула изобретения

СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ В КОДЕ ГРЕЯ, содержащий первый и второй управляющие D-триггеры, первый вспомогательный элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и в каждом разряде D-триггер, элемент ИЛИ - НЕ, элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ последующего разряда, второй вход - с прямым выходом D - триггера данного разряда и первым входом элемента ИЛИ последующего разряда, вход сброса D - триггера каждого разряда соединен с шиной обнуления счетчика, а тактовый вход - с выходом элемента ИЛИ - НЕ данного разряда, первый вход элемента ИЛИ - НЕ каждого, кроме первого, разряда соединен с инверсным выходом D - триггера предыдущего разряда, второй вход элемента ИЛИ - НЕ каждого, кроме первого, разряда соединен с вторым входом элемента ИЛИ данного разряда и выходом элемента ИЛИ предыдущего разряда, первый вход элемента ИЛИ - НЕ первого разряда соединен с инверсным выходом первого управляющего D-триггера, второй вход элемента ИЛИ - НЕ первого разряда соединен с вторым входом элемента ИЛИ первого разряда и с тактовым входом первого управляющего D триггера, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ последнего разряда соединен с шиной управления счетчика, прямой выход первого управляющего D-триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ первого разряда и первым входом первого вспомогательного элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, D-входы первого и второго управляющих D-триггеров соединены с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого разряда, тактовый вход второго управляющего D-триггера подключен к шине счетных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены второй вспомогательный элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инвертор, тактовый вход второго управляющего D-триггера через инвертор соединен с тактовым входом первого управляющего D-триггера, прямой выход второго управляющего D-триггера соединен с вторым входом первого вспомогательного элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго вспомогательного элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к шине счетных импульсов, а выход является контрольным выходом счетчика, вход сброса второго управляющего D-триггера подключен к шине обнуления счетчика, D-вход D-триггера каждого разряда соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ данного разряда.

РИСУНКИ

Рисунок 1