Реверсивное счетное устройство

 

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано дяя подсчета разности количества объектов (меток, рисок).движущихся относительно двух датчиков в' противоположных направлениях. Целью изобретения является снижение и стабилизация потребляемой в динамическом режиме мощности. Устройство содержит датчики 1, 2 и счетные декады 3-1, ...3-п, каждая из которых С0|держит входы 4, 5 и выходы 6, 7, счетные триггеры 8...11, элементы И 12,.,18 и элементы ИЛИ 19, 20. Если сигналы поступают вначале от первого, а затем от'зторого датчиков, то в счетных декадах реализуется операция прямого счета. Если сигналы поступают вначале от второго, а затем 6т первого датчиков, то в счетных декадах реализуется операция обратного счета. Если сигналы дважды поступают ^от одного и того же датчика, то результат в счетных декадах сохраняется. 2 ил., 1 табл.feИзобретение относится к автоматике1 измерительной и вычислитель^ной технике и может 6bitb использовано для подсчета предметов,(объектов, меток, рисок), движущихся относительно двух датчиков в какомто одном направлении, или,для подсчета разности количества предметов (объектов,, меток, рисок), движущихся относительно двух датчиков в противоположных направлениях, например для отсчета перемещений • рабочих органов станков, снабженных импульсными датчиками перемещений, в цифровых термометрах и весах, в автоматике лифтов и конвейеров, в преобразователях линейного перемещения в код, угла поворо' та вала в код. в счетчиках метража магнитной ленты, в устройствах для пройденного пути и определения местоположения объекта по дорожным меткам, в устройствах для учета количества людей, животных, единицподвижного транспорта (автомобильного, железнодорожного) или складской продукции в контролируемой зоне, если указанные объекты имеют возможность входить в контролируемую зону и покидать ее, для формирования цифрового кода рассогласовнаия требуемого и действительного значений регулируемого (из'меряемого, контролируемого) параметра, в делителях частоты, а также может Найти применение в цифровых преобразователях накапливающего действия, распределителях и коммутаторах. Результат вычислений представляется в нестандартном двоично-десятичном коде, который при необходимости может быть преобразован в позиционный десятичный код с помощью дешифраторов.^Известна реверсивная счетная декада с раздельными входами и выходами ярямого и обратного счета, реализованная, напри-<4 О Ю СЛО^

союз соВетских СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (. п)5 Н 03 К 23/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ кадах сохраняется, 2 ил., 1 табл.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4769283/21 (22) 12.12.89 (46) 30,01.92. Бюл. hh 4 (72) В.А. Вражнов (53) 621.374.32(088.8) (56) Справочник по интегральным микросхемам/Под ред. Б,В. Тарабрина. Изд. второе.

M.: Энергия, 1980, с. 140 — 142.

Акцептованная заявка Великобритании

М 1284876,кл. G 08 С 21/00. 09.08.1972.

Авторское свидетельство СССР

N 1396276, кл. Н 03 К 23/62, 26,05.1986. (54) РЕВЕРСИВНОЕ СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВ0 (57) Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для подсчета разности количества объектов {меток, рисок), Изобретенйе относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может бысть использовано для подсчета предметов,(объектов, меток, рисок), движущихся относительно двух датчиков в какомто одном направлении, или,для подсчета разности количества предметов (объектов. меток, рисок), движущихся относительно двух датчиков в противоположных направлениях, например для отсчета перемещений рабочих органов станков, снабженных импульсными датчиками перемещений, в цифровых термометрах и весах, в автоматике лифтов и конвейеров, в преобразователях линейного перемещения в код, угла поворо. та вала в код, в счетчиках метража магнитной ленты, в устройствах для пройденного пути и определения местоположения объекта по дорожным меткам, в устройствах для учета количества людей, животных, единиц г

„„5U„„1709516 А1 движущихся относительно двух датчиков в" противоположных направлениях. Целью изобретения является снижение и стабилизация потребляемой в динамическом режиме мощности. Устройство содержит датчики

1, 2 и счетные декады 3-1, ...З-п, каждая из которых содержит входы 4, 5 и выходы 6. 7, счетные триггеры 8.„11, элементы И 12...1.8 и элементы ИЛИ 19, 20. Если сигналы поступают вначале от первого; а затем от второго датчиков, то в счетных декадах реализуется операция прямого счета, Если сигналы поступают вначале от второго, а затем Ьт первого датчиков, то в счетных декадах реализуется операция обратного счета. Если сигналы дважды поступают.от одного и того же датчика, то результат в счетных деподвижного транспорта (автомобильного, железнодорожного) или складской продукции в контролируемой зоне, если указанные объекты имеют возможность входить в контролируемую зону и покидать ее, для формирования цифрового кода рассогласовнаия требуемого и действительного значений регулируемого (измеряемого, контролируемого) параметра, в делителях частоты, а также может найти применение в цифровых преобразователях накапливающего действия, распределителях и коммутаторах. Результат, вычислений представляется в нестандартном двоична-десятичном коде, который при необходимости может быть преобразован в позиционный десятичный код с помощью дешифраторов.

Известна реверсивная счетная декада с раздельными входами и выходами, прямого и обратного счета, реализованная, напри1709516 мер, в микросхеме отечественного производства К155ИЕ6, Совместно с двумя датчиками, очередность поступления сигналов с которых определяет направление перемещения, и с целым рядом дополнительных элементов (логических, за3 ержки, памяти) реверсивный счетчик на известных счетных декадах может быть использован для подсчета предметов (объектов, меток, рисок}, движущихся в противоположных направлениях.

Однако дополнительные элементы„которые приходится ставить между выходами датчиков и входами счетчика, обуславливают сложность схемотехнического решения такого реверсивного счетного устройства, Кроме того, сложность устройства обуславливается еще и сложностью реверсивной счетной декады.

Известно устройство. содержащее реверсивный счетчик и два датчика, выход . .каждого из которых соединен со счетным входом одного из двух счетных триггеров, одним из входов входного лргического элемента И и входом элемента задержки. два четырехвходовых логических элемента ИИЛИ, два входа каждого из которых соединены с выходами триггера, два RS-триггера, S- âõîä первого из которых соединен с выходом входного логического элемента И, а инверсный выход соединен с первым входом трехвходового логического элемента ИЛИ—

НЕ, два других входа которого.пдключекы к выходам датчиков, выход которого соединен с S-входом второго RS-триггера, двухвходовый логический элемент И, входы которого подключены к выходам четырехвходовых логических элементов И вЂ” ИЛИ, трехвходовый логический элемент ИЛИ, выход которого соединен с S-входами счетных и первого RS-триггеров, а входы реверсивного счетчика соединены с первым и вторым входом .второго трехвходового логического элемента ИЛИ.

Недостатком известного устройства является сложность схемотехнического решения, обусловленная наличием в его составе промежуточных элементов между выходами датчиков и входами счетчика (в предыдущем предложении эти промежуточные элементы заключены в скобки), а также сложностью схемотехнического решения самого реверсивного счетчика с раздельными входами сложения и вычитания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту. является реверсивное счетное устройство, содержащее первый и второй датчики и счетные декады, которые соединены последовательно, а каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера, семь элементов И и пять элементов ИЛИ.

Однако счетные декады этого устройства по сравнению с предлагаемым сложны и, неравномерно по тахтам работы потребляют большую мощность в динамическом режиме.

Целью изобретения является снижениеи стабилизация потребляемой в динамическом режиме мощности. Достижение цели обеспечивается тем, что в каждом такте ра10 боты устройства в каждой счетной декаде изменяет свое состояние на противополож15 ное только один элемент памяти.

Для достижения поставленной цели реверсивное счетное устройство содержит первый и второй датчики и счетные декады, которые соединены последоваТельно, первый и второй входы первой счетной декады соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков, а каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера. семь элементов И и два элемента ИЛИ, пря25 мой выход каждого К-ro (К =- 1, 2, 3) счетного триггера соединен с первым входом К-го элемента И, счетный вход первого трйггера является первым входом счетной декады и соединен с первым входом первого элемен30 та ИЛИ, выход которого является первым выходом счетной декады, второй вход счетной декады соединен с первым входом четвертого элемента И., выход которого соединен со вторым входом первого эле35 мента ИЛИ, а.второй выход счетной декады соединен с выходом пятого элемента И, Первые Входы пятого, шестого и седьмого элементов И соединены с инверскыми выходами соответственно третьего, второго

40. и первого триггеров, вторые входы первого и седьмого элементов И соединены со, вторым входом счетной декады, вторые входы второго и шестого элементов И соединены с выходом седьмого элемента И, вторые вхо50 триггеров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И, а инверсный выход четвертого триггера соединен с третьим входом первого элемента И, На фиг. 1 изображена структурная схема реверсивного счетного устройства; ка фиг. 2 — структурная схема счетной декады.

Реверсивное счетное устройство содержит первый 1 и второй 2 датчики и счетнь е

45 ды третьего и пятого элементов И соединены С выходом шестого элемента И, выход каждого К-ro (К = 1. 2, 3) элемента И соединен со счетным входом (К +:1)-ro триггера, . прямые выходы первого, второго и третьего

1709516

20

55 декады 3-1, ...З-п, входы 4 и 5 и выходы 6 и

7 которых соединены последовательно, первый 4 и второй 5 входы первой 3-1 счетной декады соединены соответственно с выходами первого 1 и второго 2 датчиков.

Каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера 8 — 11, семь элементов И

12 — 18 и два элемента ИЛИ 19 и 20, Прямой выход каждого -ro (К = 1, 2, 3) счетного триггера (8, 9, 10) соединен с первым входом

К-го элемента И (12 — 14), Счетный вход первого счетчика триггера 8 является первым входом 4 счетной декады и соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 19, выход которого является первым выходом 6 счетной декады, Второй вход счетной декады 5 соединен с первым входом четвертого элемента-И 15, выход которого соединен со втррым входом первого элемента ИЛИ 19.

Второй выход счетной декады 7 соединен с выходом пятого элемента И 16.

Отличие от прототипа заключается в том, что первые входы пятого 16, шестого 17 и седьмого 18 элементов И соединены с инверсными выходами соответственно. третьего 10, второго 9 и первого 8 триггеров.

Вторые входы первого 12 и,седьмого 18 элементов И соединены со вторым входом

5 счетной декады. Вторые входы второго 13 и шестого 17 элементов И соединены с.выходом седьмого элемента И 18. Вторые входы третьего 14 и пятого 16 элементов И соединены с выходом шестого элемента И

17, Выход каждого К-го (К = 1, 2, 3) элемента

И (12. 13, 14) соединен со счетным вхбдом (К+1)-го триггера (9-,11). Прямые выходы первого 8, второго 9 и третьего 10 триггеров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго. элемента

ИЛИ 20, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И 15. Инверсный выход четвертого триггера 11 соединен с третьим входом первого элемента И 12.

Реверсивное счетное. устройство работает следующим образом.

Датчики 1 и 2 предназначены для определения направления перемещения объекта (предмета, частицы, метки, риски и т,д.), Если сигналы поступили вначале от первого

1, а затем от второго 2 датчиков, считают, что объект вошел в контролируемую зону и в реверсивном счетчике результат должен измениться на единицу в сторону увеличения. Если сигналы поступили вначале от второго 2, а затем от первого 1 датчиков, считают, что обьект покинул контролируемую зону и B реверсивном с летчике результат должен измениться на единицу в сторону уменьшения, Если сигнал дважды поступает с выхода одного из дагчиков (1 или 2), считают, что объект вошел в пространство между датчиками и вновь покинул его в обратном направлении, а в реверсивном счетчике результат должен остаться прежним.

Функционирование реверсивного счетчика определяется работой входящих в его состав счетных декад 3. 1, 3, 2,,... З.i „. 3.п.

Каждая счетная декада функционирует в соответствии с таблицей, переходов.

Счетная, декада имеет десять окончательных состояний, которые в таблице пронумерованы "0"-"9". Перед началом работы счетные декады устанавливаются в некоторое начальное (например, нулевое) состояние подачей сигналов на устанрвочные входы триггеров 8 — 11 (установочные входы триггеров не показаны). Каждому устойчивому состоянию декады соответствует вполне определенное состояние триггеров

8 — 11. В устройстве использованы триггеры, которые переключаются по заднему фронту сигналов, поступающих на их счетные входы, Если триггер находится в нулевом состоянии, то единичный сигнал присутствует на его инверсном выходе и отсутствует на прямом выходе. Если триггер находится в единичном состоянии, то единичный сигнал присутствует на его прямом выходе и отсутствует на инверсном выходе. Начальное состояние триггеров устанавливается по входам Rи,S.

Появление сигналов на счетных входах .

8 — 11 и на выходах 6 или 7 счетной декады возможно только при наличии сигналов на входах 4 или 5 этой счетной декады.

Сигнал с.выхода 4 счетной декады поступает на счетный вход первого триггера 8.

По окончании действия сигнала с входа 4

1 триггер 8 переключается в противоположное состояние.

Сигнал с входа 5 счетной декады поступает на счетный вход триггера, следующего за самым младшим триггером, хранящим единичное значение. По окончании действия сигнала с входа 5-отмеченный триггер переключается в противоположное состояние, Исключением является случай, когда четвертый триггер 11 включен: в этом случае запрещается переключение второго триггера 9; что обеспечивается связью с инверсного выхода триггера 9 на третий вход элемента И 12.

Последовательное поступление двух сигналов на один из входов (4 или 5) не приводит к изменению содержимого данной счетной декады (так как при этом дважды переключается один и тот же триггер декады) и не приводит к изменению содер1709516 жимого следующих счетных декад (так как в . них тоже дважды переключается один и тот же триггер).

Все сигналы с входа 4 проходят нэ выход 6, откуда поступают на вход следующей декады.

Сигнал с входа 5 проходит на выход 7 только в нулевом состоянии счетной декады, когда все триггеры 8-11 хранят нулевое значение. Во всех остальных разрешенных состояниях счетной декады сигналы с входа

5 проходят на выход 6.

В соответствии с таблицей переходов окончательное состояние декады "0" — "9" представлено в строках соответственно 1-й, 5-й,.9-й, 13-й, 17-й, 21-й, 25-й, 29-й, 33-й и

37-й. В этих состояниях сигналы на входах

4 и 5 и выходах 6 и 7 декады отсутствуют.

Состояния декады, представленные в соседних строках таблицы, являются соседними, причем состояния в 1-й и 40-й строках также являются соседними (замкнутое кольцо из 40 состояний, причем, 10 из них явля10

20 ются окончательными). Переход в

35 окончательное состояние с большим на единицу номером (в том числе и переход из состояния "9" в состояние "0") осуществляется последовательной подачей сигналов вначале на вход 4, а затем на вход 5. Переход в окончательное состояние с меньшим на единицу номером (в том числе и переход иэ состяния "0" в состояние "9") осуществляется последовательной подачей сигналов вначале на вход 5, а затем на вход 4.

При подаче сигнала на один из входов (4 или 5) состояние декады, т.е. состояние триггеров 8-11, не изменяется (в четных строках таблицы предыдущие состояния обозначены+) до тех пор, пока присутствует счетных вхоДах части или всех триггеров

8-11). По окончании действия сигнала с входа 5 или 4 триггеры, на счетных входах которых присутствовал сигнал, изменят. свое состояние на противоположное и счетная декада оказывается в промежуточном состоянии. Промежуточные состояния "9", "8", 45

"7", "6"; "5", "4", "3"; "2", "1", "0") декады представлены в строках соответствевнно 3й, 7-й, 11-й, 15-й. 19-й, 23-й, 27-й, 31-й, 35-й, 39-й.

При подаче сигнала на противоположный вход декады после снятия этого сигнала декада перейдет в окончательное состояние, имеющее номер на единицу больший, если сигналы подавались вначале на вход 4, а затем на вход 5, и наоборот перейдет в окончательное состояние, имеющее номер на единицу меньший, если сигналы подава лись вначале нэ вход 5, а затем на вход 4. сигнал (пока его действие проявляется на 40

При переходе из окончательного состояния с номером "9" в окончательное состояние с номером "О" формируются сигналы вначале на выходе 6. а затем на выходе 7 декады, обеспечивая увеличение результата в старшей декаде на единицу.

При переходе из окончательного состояния с номером "О" в окончательное состояние с номером "9" формируются сигналы вначале на выходе 7, а затем на выходе 6 декады, обеспечивая уменьшение результата в старшей декаде на единицу.

Во всех остальных случаях при переходе из одного окончательного состояния в другое последовательно формируются два сигнала нэ выходе 6 декады и результат в старшей декаде остается прежним, Применение предлагаемого реверсивного счетного устройства целесообразно в тех случаях, когда, время перехода из одного окончательного состояния в другое меньше, чем время нахождения счетного устройства в окончательном состоянии.

Таким образом обеспечивается. реверсивный счет предметов.

Технико-экономичесий эффект от внедрения изобретения заключается в снижении потребляемой в динамическом режиме мощности и в ее стабилизации, Если в прототипе максимальное число переключаюс щихся s одном такте элементов памяти равнялось 4хп, где n — число счетных декад, то в предлагаемом устройстве в каждой декаде за такт работы переключается только один элемент памяти. Таким образом, по-, требляемая в динамическом режиме мощность снижена в 4 раза. Кроме того, так как в.предлагаемом устройстве в каждом такте переключается одно и то же число элементов памяти, то потребляемая в динамическом режиме мощность стабильна; в прототипе число переключающихся в каждом такте элементов памяти в общем случае различно. Положительный эффект достиг; нут без усложнения устройства, Таким образом, по потребляемой в динамическом режиме мощности, по ее стабильности, предлагаемое устройство имеет преимущественные по сравнению с прототипом характеристики, а по сложности и быстродействию приблизительно такие же.

Формула изобретения

Реверсивное счетное устройство. содержащее первый и второй датчики и счетные декады, которые соединены последовательно, первый и второй входы первой счетной декады соединены соответственно с выходами первого M второго датчиков, а каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера, се ль элементов И

10 1769516

I и два элемента ИЛИ, прямой выход-каждого

К-го (К = 1, 2, 3) счетного триггера соединен с первым входом К-го элемента И, счетный вход первого счетного триггера является первым входом счетной декады и соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом счетной декады, второй вход счетной декады,соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй выход счетной декады соединен с выходом пятого элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения и стабилизации, потребляемой в динамическом режиме мощности, первые входы пятого, шестого и седьмого элементов И соединены с инверсными выходами соответственно третьего, второго и первого триггеров, вторые входы первого и седьмого элементов И соединены с вторым входом счетной декады, вторые вхо5- ды второго и шестого элементов И соединены с выходом седьмого элемента И, вторые входы третьего и пятого элементов И соединены с выходом шестого элемента И, выход каждо-го К-го (К = 1, 2, 3) элемента И соединен со

10 счетным входом (К+ 1}-го триггера, прямые выходы первого, второго и третьего триггеров соеди(-(ены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом

15 четвертого элемента И, а инверсный выход четвертого триггера соединен с третьим входом первого элемента И.

Сигналы на счетных еходэх триггеров

Состовние декаСтрока, ге

Сигналы на входах ека ы

Состояние триггеров

Сигналы нэ выхоах ека ы t0 ды

1

3

5

7

9

11

12

13

15 . 16

17

16

19

21

22

23 ,24

Z6

27

29

29

31

32

33

34

36

37

38

39

"0

t (9) л

Ф

Г8) "2

+ (7) 3" ("6") 4 л ("5 ) 5

В ("4 ) А

Ф ("3 ) в

+ (2) *

* (1") "9 (О) Ю

l

0

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

1

О

О

О

О о

О

О

О

О

О

О

1

О

О

О

О

О

О

О

0

О

О

О а

О

О

О

О а

О

О

О

О

0

О

О

1

0 а

О

О

О

0

0

О

0

0

О

О

О

О

О

О

О

О

0

0

О

О

0

О

О

О

О

О а

0

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О а

О о

О

О

0

О

О

О

О

О

О

1.0

О

О

О

О . О

1 ,О

О

О

О

О

О (О

О

О

О

О 0

О

О

О

О

О

О

О

0

1 .0

О

О

О

О

О

О

0

0

О а

О

О

О

О

О

О

О

0

О

О

1

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О а

О

О

0 а

О

О

О

О

О

О

О

О

О

0

0

О

О

О

О

О

О

0

О

0

О

О

О

О

О

О

О

О

О

0

О

О

О

О

О

0

О

О

О

О

О

О

О

О

О

0

О

0

О

О

О

О

О

О

Ф

1

О

О

t

Ф

О в

О

Ф

1 в

Ф

Ф

О

Ф

О

О в о

-О . ° !

1 .t

1

Ф

О

О о

Ф о в

О

О

Ф

О

Ф

О

Ф

1

1

Ф

Ф

О

О в

О

Ф о

Ф

О

О

Ф

1 . °

Ф

t

Ф

Ф

1

Ф

Ф

1 в

1 в

О

0

Ф

0 в

О

О о

Ф

О

0

О

О о о

1

1

Ф

1

О в

О

О б

О

О л

О л

О б

1709516

Фиг. 1

Ф

Составитель В.Вражнов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор Н:Горват

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

Заказ 43б Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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