Счетное устройство

 

Изобретение относится к устройствам разностного счета и может быть использовано для разностного счета предметов (обьектов. меток, рисок), движущихся в противоположных направлениях, для формирования прямой и обратной последовательностей кодовых комбинаций кода Грея, а также для счета одиночных импульсов . Цель изобретения - снижение потребляемой в динамическом режиме мощности. Устройство содержит входные шины 1 и 2 и счетные разряды 3-1,...,3-п, каждый из которых содержит первый элемент И 4-1,...,4-п, счетный триггер 5-1,...,5-п и второй элемент И6-1.....6-П. При равновесном счете предметов очередность поступления импульсных сигналов на входные шины 1 и 2 определяет направление счета (прямой или обратный). При формировании прямой и обратной последовательностей кода Грея направление (прямая или обратная последовательность) задается исходным состоянием триггеров 5-1,...,5-п, а информация снимается с разрядов 3-2,3-3,.,.,3-п, при этом входные импульсы поступают на входные шины 1 и 2 одновременно. При однонаправленном счете входные импульсы также поступают на входные шины 1 и 2 одновременно 2 ил 3 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК. Ж 1707760 А1

rs!>s Н 03 К 23/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КСМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к устройствам разностного счета и может быть использовано для разностного счета предметов (обьектов. меток рисок), движущихся в противоположных направлениях, для формирования прямой и обратной последовательностей кодовых комбинаций кода

Грея, а также для счета одиночных импуль(21) 4765626/21 (22) 05.12.89 (46) 23.01.92. Бюл. N. 3 (72) В.А.Вражнов (53) 621.374.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1492474, wn. H 03 K 23/58, 1957.

Авторское свидетельство СССР

N. 1115076, кл. G 06 М 7/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР

М 1358091, кл. Н 03 К 23/58, 1986, сов. Цель изобретения — снижение потребляемой в динамическом режиме мощности.

Устройство содержит входные шины 1 и 2 и счетные разряды 3-1....,3-п, каждый иэ которых содержит первый элемент И 4-1,...,4-п, счетный триггер 5-1,...,5-п и второй элемент

И 6-1,....6-п. При равновесном счете и редметов очередность поступления импульсных сигналов на входные шины 1 и 2 определяет направление счета (прямой или обратный).

При формировании прямой и обратной последовательностей кода Грея направление (прямая или обратная последовательность) задается исходным состоянием триггеров

5-1, „5-п, а информация снимается с разрядов 3-2,3-3,...,3-п, при этом входные импульсы поступают на входные шины 1 и 2 одновременно. При однонаправленном счете входные импульсы также поступают на входные шины 1 и 2 одновременно 2 ил

3 табл.

1707760

Изобретение относится к устройствам разностного счета и может быть использовано для подсчета разности предметов, движущихся в двух противоположных направленияхх, а также для формирования прямой и обратной последовательностей кода сигнал: если триггер находится а единичном сч

Грея.

Целью изобретения является снижение потребляемой в динамическом режиме

Мощности.

На фиг,1 изображена структурная схема устройства для случая, когда первый выход триггера каждого счетного разряда является прямым, а второй — инверсным; на фиг.2— то же, когда первый выход триггера каждого счетного разряда является инверсным, а второй — прямым.

Счетное устройство содержит первую 1 и вторую 2 входные шины и счетные разряды 3-1,...3-п, каждый из которых содержит первый элемент И 4-1...,4-п, счетный триггер 5-1,.„5-п и второй элемент И 6-1,...,6-п.

Первый вход первого элемента И 4-1 первого разряда 3-1 подключен к первой входной шине 1 устройства. Счетный вход триггера 5-1 первого разряда 3-1 подключен к второй входной шине 2 устройства.

B каждом разряде 3-1,...3-п первый выход триггера 5-1,...,5-п подключен к второму входу первого элемента И 4-1,...4-tl своего разряда. Первый вход второго элемента И

6-1 первого разряда 3-1 подключен к первой входной шине 1 устройства. Счетный вход триггера 5-2,...,5-п каждого последующего разряда 3-2,...,3-п подключен к выходу первого элемента И 4-1,,4-(п-1) предыдущего разряда 3-1,....3-(n-1). Первые входы первого 4-2, „4-fl и второго 61,...,6-п элементов И каждого последующего разряда 3-2,...,3-п подключены к выходу второго элемента И 6-1...,6-(n-1) предыдущего разряда 3-1,...,3-(п-1). Второй выход триггера 5-1,...,5-п каждого разряда подключен к второму входу второго элемента И 6-1„..6-п своего разряда.

В устройстве использованы счетные триггеры 5-1„,5-п, переключающиеся в противоположное состояние по заднему фронту импульсного единичного сигнала, поступающего на их счетный вход "+1," Начальная установка триггеров в нулевое (по входу R) или в единичное (по входу S) состояние обеспечивается подачей импульсных единичных сигналов на соответствующие входы R или S. При этом если триггер находится в нулевом состояния (выключен), то на его прямом выходе присутствует потенциальный нулевой сигнал, а на инверсном — потенциальный единичный

55 состоянии (включен). то на его прямом выходе присутствует потенциальный единичный сигнал, а на инверсном — потенциальный нулевой сигнал. Одновременная подача импульсных единичных сигналов на входы R, S и н+1 не допускается.

B варианте устройства, изображенном на фиг,1, первый выход триггера является прямым, а второй — инверсным, в варианте устройства, изображенном на фиг.2, первый выход триггера является инверсным, второй — прямым, Результаты счета могут сниматься как с прямых, так и с инверсных выходов триггеров. Однако для описания работы устройства условимся, что выходная информация снимается только с пря лых выходов триггеров 5-1...5-п, B устройстве использованы элементы

И, обеспечивающие наличие единичного сигнала на выходе только при наличии единичных сигналов на обоих входах, Как для триггеров, так и для элементов

И не имеет значения, какими уровнями напряжений или других физических параметров представлены нулевой и единичный сигналы, Это обуславливается для реализации типом логики

Устройство обеспечивает два режима работы: разностного счета предметов и разностнсго счета импульсов.

В режиме разностного счета предметов импульсные единичные сигналы поступают на входные шины 1 и 2 счетного устройства с выходов двух соответствующих датчиков, причем очередность поступления сигналов с датчиков определяет направление счета (прямой или обратный). Выходная информация снимается с прямых выходов триггеров

5-1...,5-п.

В режиме разностного счета импульсов импугьсные единичные сигналы подаются на входные шины 1 и 2 счетного устройства одновременно. Выходная информация снимается с прямых выходов триггеров 52,.„5-п. Триггер 5-1 выступает в этом случае s качестве вспомогательного, обеспечивающего подсчет импульсов либо в режиме прямого счета, либо в режиме обратного счета, Для удобства рассмотрения работы на всех отмеченных режимах необходимо хорошо представлять, как функционирует устройство при подаче импульсного единичного сигнала только на входную шину 1, только на входную шину 2 и одновременно на обе входные шины 1 и 2.

Рассмотрим работу устройства во всех этих случаях, причем условимся разряд 3-1 итать младшим, а состояние триггеров 51707760

1,...5-п счетных разрядов — произвольным

Если триггер счетного разряда включен, то будем считать, что разряд хранит единичное значение, если выключен — нулевое. Импульсный единичный сигнал для краткости будем называть импульсом, Действие импульса на входную шину 1 в варианте устройства, изображенном на фиг.1, приводит к переключению в противоположное состояние триггера только того разряда, который следует за самым младшим разрядом, хранящим единичное значение. При этом импульс проходит через последовательную цепь, состоящую иэ вторых элементов И 6 тех разрядов (начиная с младшего 3-1), которые хранят нулевое значение, через первый элемент И 4 разряда, хранящего единичное значение, и поступает на счетный вход триггера следующего за ним разряда, По окончании действия импульса с входной шины 1 он снимается со счетного входа триггера того разряда. который следует за самым младшим разрядом, хранящим единичное значение, в результате чего этот триггер переключается в противоположное состояние. Если в исходном состоянии (на момент до поступления импульса на входную шину 1) все разряды хранили нулевое значение, то по импульсу с входной шины 1 никаких переключений триггеров не происходит, Действие импульса на входную шину 1 в варианте устройства, изобата.+енном на фиг.2, приводит к перек"»с-ению в г ротивоположное состояние триггера только того разряда, который следует за самым младшим разрядом, хранящиM нучевое значение. При этом импульс проходит через последовательную цепь, состоящую иэ вторых элементов И 6 т х разрядов (начиная с младшего 3-1), которые хранят единичное значение, через первый элемент И

4 разряда. хранящего нулевое значение, и поступает на счетный вход три;гера следующего эа ним разряда. По окончании действия импульса с входной шины1 он снимается со счетного входа триггера того разряда. который следует за самым младшим разрядом, хранящим нулевое значение, в результате чего этот триггер п-реключается в противоположное состояние. Если в исходном состоянии (на момен до поступления импульса на входную ш. vy 1) все разряды хранили единичное значение, To no импульсу с входной lllI ны 1 никаких переключений триггеров нг nl.ои-ходит.

Действие импульса ч вхгдную шину 2 в обоих вариантах устроиг pI.åãäà приводит к переключению пп * I""» y фронту

55 мпульса только триггера 5-1 младшего разряда 3-1.

Действие импульса одновременно на входные шины 1 и 2 в варианте устройства. изображенном на фиг.1, приводит к переключению по заднему фронту этого импульса триггера 5-1 младшего разряда 3-1. а также к переключению триггера: либо разряда 3-2, если триггер 5-1 разряда 3-1 на момент до поступления импульса на входные шины 1 и 2 был включен: либо разряда, следующего за самым младшим разрядом, начиная с 3-2. хранящим единичное значение.

Действие импульса одновременно на входные шины 1 и 2 в варианте устройства, изображенном на фиг.2, приводит к переключению по заднему фронту этого импульса триггера 5-1 младшего разряда 3-1, а также к переключению триггера: либо разряда 3-2, если триггер 5-1 разряда 3-1 на момент до поступления импульса на входные шины 1 и 2 был включен. либо разряда, следующего за салым младшим разрядом, начиная с 3-2, хранящим нулевое значение.

В режиме разностного счета предметов устройство работает с соответствии с табл.1. переходов, составленной для первых трех разрядов 3-1, 3-2, 3-3 устройства исходном положении в счетные разряды мо кет быть записана любая двоичная информация по входам R u S триггеров счетных разрядов, В соответствии с табл,1. устройство, изображенное на фиг.1, в режиме разностного счета предметов функцион. рует пп следующему алгоритму если единичные сигчалы поступают сначала на шину 2, а затем на шину !. то устройство переходит в состояние с номером, на единицу большим и ходного, а из

7-го — в нулевое: если единичные си v=.,ëû постуI 3IIT сначала на шину 1, а затем на шину 2, то устройство переходит в состояние с номером, на единицу меньшим исходного, а из нулевого — в 7-е; если единичные сигналы поступают дважды на одну и ту же входную шину, то в итоге состояние устройства остается прежним.

В соответствии в табл.1. устройство, изображенное на фиг.2, в режиме разностного счета предметов функционирует по следующему алгоритму: если единичные сигналы поступаюг сначала на шину 1, а затем на шину 2, то устройство переходит в состояние с номером, на единицу большим исходного, а из

7-го — в нулввп

55 если единичные с11 нзлы поступают сначала на шину 2, а зате .:. ьину 1, fo устройство переходит в состояние с нол1ером, на единицу меньшим исходного, а из

7-го — в нулевое; если единичные сигналы поступают дважды на одну и ту же шину, то в итоге состояние устройства остается прежним.

Несмотря на то, что номер состояний счетного устройства не соответствует двоичным номерам, дешифрация состояний счетчика может осуществляться стандартным дешифратором двоичного кода в позиционный, так как счетное устройство за цикл работы проходит все возможные двоичные комбинации. Изменится в соответствии с табл.1 только нумерация выходов такого дешифратора.

Разностный счет предметов предполагает, например, разностный счет рисок (меток) на валу, точное положение которого необходимо постоянно учитывать; разностный счет меток (рис3K), нанесенных на линейно перемешивающийся в двух противоположных направлениях режущий и нструме нт; ра з наст н ы и счет меток (ри сок), нанесенных на магнитную ленту (диск) с целью определения местонахождения записанной на нем информации; разностный счеT обьектîв, входящих в K0нтролируе>1уlo зону и покидающих, ее, с целью сбора информации о текущем количестве обьектов в контролируем"й зоне и 1.д 60 всех этих случаях импульсные сигналы cl «)ахают с выходов датчиков. фикси1рующ11х фэлT f1 f0 ождения мимо н 1х предмета (абье и та, и ° е-,ки, РИСКИ). ОЧЕРЕДНОСТЬ ПОСтУПЛЕН,1Я ИМП ЛЬсов с датчиков определяет направлен 1е переме,цения и счета f,ïðÿK,îl, или обратный)

Если же предмет вошел в з" íó л1ежду датчиками, после чего покинул эту зону в обоатном направлeIII" и. То счетное устройство такой предмет не уч 1тывает (по тупление импульсного сигнала дважды на один и тот же вход не приводит к изменению Состояния счетного устройства).

В режиме прямого или обратного счета импульсов или формирования прямой ii обратной последовательностей иода Грея импульсы подают на входные шины 1 и 2 одновременно, Триггер 5-1 s этом случае выступает в качестве вспол1огательного. Информацию в коде Грея снимают с прямых выходов триггеров 5-2, 5-3. 5-4,....

Табл.2 переходов отражает работу счетного устройства, представленного на фиг.1, в режимах прямого и обратного счета, Табл,3 переходов отражает работу счетного устройства, представленного на фиг.2, в режимах прямого и обратного счета.

Из табл.2 и 3 следует, что исходное состояние счетного устройства для режима прямого счета — О, для режима обратного счета — 7. Соответствующая установка триггеров счетных разрядов перед началом работы осуществляется по их входам R u S.

Еще раз следует отметить, что информация в коде Грея снимается только с триггеров

5-2, 5-3,...5-п, но не со вспомогательного для этого режима триггера 5-1. При этом для варианта устройства на фиг.1 код

Грея классический, для варианта на фиг,2 можно говорить о том, что в каждом такте работы устройства изменяет свое состояние только один элемент памяти в информационных (но не вспомогательных) разрядах.

Таким образом, устройство обеспечивает формирование 2" (и-1) разрядных кодовых комбинаций кода Грея в прямой и обратной последовательностях, где и — число разрядов устройства.

Это же устройство может быть использовано для однонаправленного счета импульсов, поступающих на входные шины 1 и 2 одновременно. При этом емкость счетного устройства равна 2", разряд 3-1 также является информационным, а следовательно, подсчет осуществляется уже не в коде

Грея.

Таблицы переходов для этого случая л1ожно получить из табл.2 для фиг.1 или табл 3 для фиг.2, если считать, что обратный счет является продолжением прямого счета.

При этом состояние 7 обратного счета необходи 1о заменить на 8, 6 — на 9; 5 — на 10; 4 — на 11; 3 — на 12;2 — на13; 1 — на14иО— на 15 Таблица в этом случае окажется замкиутОГ1. т.Е, ИЗ 15-ГО СОСтОяНИя СЧЕТНОЕ уСтройство будет переходить в нулевое. ц ормула изобретения

Счетное устройство, содержащее в каждом разряде первый элемент И, первый вход которого в первом разряде подключен к первой входной шине устройства. и триггер, счетный вход которого B первом разряде подключен к второй входной шине устройства, первый выход триггера каждого разряда подключен к второму входу первого элемента И своего разряда, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потребляемой в динамическом режиме мощности, в каждый его разряд введен второй элемент И, первый вход которого в первом разряде подключен к первой входной шине устройства, счетный вход триггера каждого последующего разряда подключен к выходу первого элемента И предыдущего разряда, первые входы первого и

1707760 второго элементов И каждого последующего разряда подключены к выходу второго элемента И предыдущего разряда, а второй выход триггера каждого разряда подключен к второму входу второго элемента И своего разряда.

Таблица 1

Табли а пе ехо ов я Ст ОиСтВа пафИГ.!

Табли а пе ля ст ойства по иг ехо ов

СостоСигналы на входных шинах

Состояние устрой ства

Сигналы на прямых выходах триггеров

Сигналы на прямых выходах триггеров

Сигналы на входных шинах яние устройства

5-3

5-2

5-1

5-3

5-2

5-1

ry l

П р и м е ч а н и е, Звездочкои обозначено сохранение соответствующим триггером своего предыдущего состояния при наличии единичного сигнала на входной шине 1 или 2.

0

1

0

1

0

t

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0 х

0 х

0 х

0 х

1 х

1 х

1 х

1 х

1 х

1 х

1 х

1 х

0 х

0 х

0 х

0 х

0 х

0 х

1 х

1 х

1 х

1 х

0 х

0 х

0 х

0 х

1 х

1 х

1 х

1 х

0 х

0 х

0 х

1 х

1 х

1 х

О х

1 х

1 х

0 х

0 х

1 х

1 х

0 х

0 х

1 х

1 х

0 х

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0 х

0 х

0 х

0 х

0 х

0 х

0 х

1 х

1 х

1 х

1 х

0 х

1 х

1 х

1 х

1 х

0 х

0 х

0 х

0 х

1 х

1 х

1 х

1 х

0 х

0 х

0 х

12

Таблица 2

Таблица ".

Дат

Фиг Г

Составитель О, Скворцов

Редактор В. Петраш Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор О, Кравцова

Заказ 275 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101