Г. Н. Кулаков, В. И. Александров, В. А. Куценко, В. Я. Контарев, В. И. Щетинин и В. В. Воробьева (71) Заявитель (54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике, телемеханике, вычислительной технике и может использоваться при разработке и проектировании цифровой аппаратуры.

Известно устройство, содержащее четырехразрядный счетчик, элементы И вЂ” НЕ, элемент И, выполняющее функции делителя частоты с переменным коэффициентом деления (1). Однако это устройство имеет низкое быстродействие и ограниченные функциональные возможности.

Известно также многофункциональное счетное устройство, содержащее четырехразрядный параллельный счетчик на IK,триггерах, два элемента И, четыре элемента И вЂ” НЕ, первые входы которых соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами устройства, выходы первого, второго и третьего элементов И вЂ” НЕ соединены соответственно с установочными входами IK-триггеров второго, третьего и четвертого разрядов счетчика, второй вход четвертого элемента И вЂ” НЕ соединен с пятым входом устройства, прямые выходы всех разрядов счетчика соединены с четырьмя входами первого элемента И, выход которого соединен с первым выходом устройства (2).

Однако функциональные возможности этого устройства также ограничены.

Цель изобретения вЂ” расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в предлагаемое многофункциональное счетное устройство введены пять элементов НЕ вЂ” И вЂ” HE, два элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, элемент ИЛ Ив

HE и шесть RS-триггеров, причем выход элемента ИЛИ вЂ” НЕ соединен со счетными входами IK-триггеров, с пятым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым выходом устройства, прямые выходы всех разрядов счетчика соединены соответственно с четырьмя прямыми входами первого элемента НЕ вЂ” И вЂ” НЕ, выход которого соединен с третьим выходом устройства, а инверсный вход вЂ” с шестым входом устройства и с первым входом элемента ИЛИ вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с седьмым входом устройства, а третий вход вЂ” с выходом четвертого элемента

И вЂ” HE, установочный вход 1К-триггера первого разряда счетчика подключен к выходу первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, первые входы двух схем И первого элемента

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ соединены с восьмым входом устройства и с инверсным входом второго элемента НЕ вЂ” И вЂ” НЕ, выход которого соединен с входом сброса IK-триггера первого разряда, второй вход первой схемы

655073

И первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” HE соединен с прямым выходом 1К-триггера первого разряда, инверсные входы третьего, четвертого и пятого элементов НЕ вЂ” И вЂ” НЕ соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами устройства, а их выходы вЂ” с входами сброса IK-триггеров соответственно второго, третьего и четвертого разрядов счетчика, инверсные выходы которых соединены с первыми входами трех схем И второго элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” HE, выход которого соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И вЂ” НЕ и третьим входом первой схемы И первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, первый вход четвертой схемы И второго элемента ИвЂ”

ИЛИ вЂ” НЕ соединен с девятым входом устройства и с первым инверсным входом сброса первого RS-триггера, прямой выход которого соединен с четвертым выходом устройства и с вторым входом второго элемента И, а второй инверсный вход сбросав с выходом первого элемента И, инверсный выход первого RS-триггера соединен с инверсным входом сброса второго RS-триггера, инверсный выход которого соединен с первым инверсным установочным входом первого RS-триггера, второй инверсный установочный вход первого RS-триггера и инверсный установочный вход второго RSтриггера соединены с вторыми входами всех схем И второго элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ и с прямым выходом третьего RS-триггера, инверсный выход которого соединен с прямыми входами второго, третьего, четвертого и пятого элементов НЕ вЂ” И вЂ” НЕ, и с вторым входом второй схемы И первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, инверсные установочные входы третьего и четвертого RS-триггеров соединены с пятым входом устройства, инверсный вход сброса третьего RSтриггера соединен с инверсным выходом четвертого RS-триггера, первый инверсный вход сброса которого соединен с прямым выходом пятого RS-триггера, инверсный вход сброса пятого RS-триггера соединен с вторым инверсным входом сброса четвертого RS-триггера, первый прямой установочный вход пятого RS-триггера соединен с десятым входом устройства и с инверсным установочным входом шестого RS-триггера, прямой выход которого соединен с вторым прямым установочным входом пятого RSтриггер а.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого многофункционального счетного устройства; на фиг. 2 вЂ” временная диаграмма работы устройства в режиме деления частоты; на фиг. 3 вЂ” временная диаграмма работы устройства в режиме формирования строба, пачки и длительности импульсов.

Многофункциональное счетное устройство содержит четырехразрядный параллельный счетчик на IK-триггерах 1 вЂ” 4, два элеi0

65 мента И 5 и 6, четыре элемента И вЂ” НЕ 7вЂ”

10, пять элементов НЕ вЂ И вЂ 11 вЂ” 15, два элемента И вЂ ИЛИ вЂ 16, 17, элемент

ИЛИ вЂ” НЕ 18 и шесть RS-триггеров 19 вЂ” 24, причем первые входы четырех элементов

И вЂ” НЕ соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами 25вЂ”

28 устройства, выходы первого, второго и третьего элементов ИвЂ HF 7 вЂ” 9 соединены соответственно с установочными входа мп

IK-триггеров 2 вЂ” 4 второго, третьего и четвертого разрядов счетчика, второй входчетвсртого элемента И вЂ” НЕ 10 соединен с пятым входом 29 ус;гройства, прямые выходы всех разрядоз счетчика соединены с четырьмя входами первого элемента И 5, выход которого соединен с первым выходом

30 устройства, выход элемента ИЛИ вЂ” HE

18 соединен со счетными входами IК-триггеров 1 вЂ” 4, с пятым входом первого элсмента И 5 Il с первым входом второго элемента И 6, выход которого соединен с вторым выходом 31 устройства, прямые выходы всех разрядов счетчика соединены соответственно с четырьмя прямыми входами первого элем вЂ” íòà HE вЂ” И вЂ” HE 11, выход которого соединен с третьим выходом 32 устройства, а инверсный вход вЂ” с шестым входом 33 и с первым входом элемента ИЛИвЂ”

HE 18, второй вход которого соединен с седьмым входом 34 устройства, а третий вход вЂ” с выходом четвертого элсмента ИвЂ”

НЕ 10, установочный вход IK-триггера 1 первого разряда счетчика подключен к выходу первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 16, первые входы двух схем И первого элемента И- вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 16 соединены с восьмым входом 35 устройства и с инверсным входом второго элемента НЕ вЂ” И вЂ” HE 12, выход которого соединен с входом сброса IКтриггера 1 первого разряда, второй вход первой схемы И первого элемента ИвЂ”

ИЛИ вЂ” НЕ 16 соединен с прямым выходом

IК-триггера 1 первого разряда, инверсные входы третьего, четвертого и пятого элементов НЕ вЂ” И вЂ” НЕ 13 вЂ” 15 соединены соответственно с первым, вторым и TpcTbHM входами 25 -27 устройства, а их выходывЂ” с входами сброса IК-триггеров 2 вЂ” 4 второго третьего и четвертого разрядов счетчика, инверсные выходы которых соединены с первыми входами трех схем И второго элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 17, выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И вЂ” НЕ 7 вЂ” 9 и третьим входом первой схемы И первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 16, первый вход четвертой схемы И второго элемента ИвЂ”

ИЛИ вЂ” НЕ 17 соединен с девятым входом

36 устройства и с первым инверсным входом сброса первого RS-триггера 19, прямой выход которого соединен с четвертым выходом 37 устройства и с вторым входом второго элемента И 6, а второй инверсный вход сброса вЂ” с выходом первого элемента

655073

К„= 2" вЂ” К„

И 5, ипвсрспый выход первого RS-триггера

19 соединен с инверсным входом сброса второго RS-триггера 20, инверсный выход которого соединен с первым инверсным установочным входом первого RS-триггера

19, второй инверсный установочный вход первого RS-триггера и инверсный установочный вход второго RS-триггера 20 соединены с вторыми входами всех схем И второго эл".ìåíòà И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 17 и с прямым выходом третьего RS-триггера 21, инверсный выход которого соединен с прямыми входами второго, третьего, четвертого и пятого элементов НЕ вЂ” И вЂ” НЕ 12 вЂ” 15, и с вторым входом второй схемы И первого элемента И--ИЛИ вЂ” НЕ 16, инверсные установочнь е входы третьего и четвертого

RS-тпиггероз 21 и 22 соединены с пятым вхо лом 29 i стройства, инверсный вход сбпоса третьего RS-триггера 21 соединен с инверсным выходом четвертого RS-триггера

22, первый и 1всрсный вход сброса которогп сосдгп ен с прямым выходом пятого RSтриггера 23, инверсный вход сброса пятого

RS-триггсоа 23 соединен с вторым инверсны 1 входом сброта четвертого RS-триггера

22, гсовь1й прямой установочный вход пятоrî тпиггсоа 23 соединеч с десятым входом

38 л.тро."ства и с инверсным установочным входом гпестого RS-триггера 24, прямой

Выход которого соединен с Вторым прямым установочным входом пятого RS òðèããåра 23.

Многофункциональное счетное устройство огботает следующим образом.

Входы 33, 34, 36 и выход 32 служат для напашивания нескольких подобных устройс в при построении многоразрядных счстчиков v. при работе устройства заземляются. На вход 34 подается частота

Вход 28 ст,.жит,чля образования обратной связи с выхода 37 при работе устройства в качестве каскада задержки, формирователя пачки импульсов и формирователя длител1 ности импульсов. При работе устройства в режиме делителя частоты на вход 28 подается логическая «1». Кроме того, . тоойство имеет вход 38 для подачи имг. л .са на:альной установки, входы 35, 25. 26, 27 для записи кода числа, соответствующего первоначальному состоянию счетчика.

Многофункциональное счетное устройство в качестве делителя частоты с переменным коэффициентом деления может работать в двух режимах:

1. Деление частоты без начальной установки в исходное состояние;

2. Деление частоты с начальной установкой в исходное состояние.

В зависи лости от режима деления частоты вход 38 заземляется или на него подается внешний импульс начальной установки.

Работа устройства в режиме деления частоты с начальной установкой поясняется временной диаграммой, представленной на фпг. 2. Исходное состояние определяется коэффициентом пересчета и выражается формулой где г вЂ” число разрядов счетчика;

К, вЂ” коэффициент пересчета;

К, коэффициент деления.

Коэффициентом пересчета Кп называется число, которое необходимо записать в пересчетное устройство, чтобы получить нужный коэффициент деления.

Коэффициентом деления К называется число, равное количеству импульсов, которое необходимо подать на вход пересчетного устройства, чтобы получить импульс на его выходе.

В качестве примера выбирается К„=7, т. е. на вход пересчетного устройства нужно подать 7 импульсов, чтобы получить импульс на его выходе. Тогда исходным состоянием схемы будет состояние, соответствующее числу «9» (24 вЂ” 7=9), код которого (1001) нужно записать в счетчик. Для этого на входы 35 и 27 подаются сигналы логическая «1», а на входы 25 и 26 вЂ” сигналы логический «О». Нулевая информация переписывается в счетчик с появлением сигнала разрешения, который вырабатывается на инверсном выходе третьего RS-триггера

21 после подачи импульса начальной установки. Единичная информация переписывается в счетчик при наличии сигнала разрешения с инверсного выхода третьего RSтриггера 21 и сигнала разрешения с выхода второго элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 17. ПоследННА вырабатывается следующим после импульса начальной установки импульсом, так как в этом случае логический «О», появившийся на прямом выходе третьего RS-триггера, подается на все входы второго элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 17. По окончании этого импульса частоты на прямом выходе третьего RS-триггера появляется устойчивая логическая «1», не зависящая от дальнейшего прохождения частоты. Она обрывает сигнал на прямом выходе третьего RS-триггера и на выходе второго элемента И вЂ” ИЛИвЂ”

HE 17. Причем сигнал на прямом выходе третьего RS-триггера теперь может появляться только при подаче нового импульса начальной установки, а состояние выхода втопого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 17 зависит теперь только от состояния инверсных выходов IK-триггеров 2 вЂ” 4 трех последних разрядов счетчика. По механизму записи информации первый разряд счетчика отличается от остальных разрядов. В случае первоначальной установки и нулевая и единичная информация записывается при наличин разрешения с инверсного выхода третьего RS-триггера, таким образом, устц.

655073

65 новка в исходное состояние производится первым из семи поданных импульсов, после чего происходит только счет импульсов до переполнения счетчика. Переполнение наступает по окончании седьмого импульса.

Слсдующим после переполнения (восьмым) импульсом счетчик возвращается в исходное состояние, соответствующее числу «9».

Это происходит следующим образом. Разрешение на запись кода числа «9» поступаст с выхода второго элемента И вЂ” ИЛИ-НЕ 17. Появляется этот сигнал на выходе второго элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 17 по окончании шестого импульса, когда триггеры трех последних разрядов счетчика устанавливаются в единичное состояние и на соответствующие входы второго элемента ИвЂ”

ИЛИ вЂ” НЕ 17 поступают сигналы логический «О» с нулевых плеч триггера. По окончании следующего седьмого импульса состояние трех последних разрядов счетчика не меняется, так как на входы 1 и К их триггеров поступает логический «0» с первого разряда. Триггер первого разряда счетчика по окончании седьмого импульса переключается в единичное состояние, и логическая «1» с выхода его единичного плеча поступает на входы 1 и К триггеров последующих разрядов счетчика и на вход первой схемы И первого элемента ИвЂ”

ИЛИ вЂ” НЕ 16, на выходе которой при этом появляется сигнал логический «0». На выходе пятого элемента НЕ вЂ” И вЂ” НЕ 15, стоящего в цепи «Уст. 0», триггера 4 четвертого разряда счетчика, логический «0» по:является с возникновением сигнала разрешения с выхода второго элемента ИвЂ”

ИЛИ вЂ” НЕ 17. По окончании восьмого импульса триггеры первого и четвертого разрядов, несмотря на то, что на входах 1 и К присутствует логическая «1», удерживаются в единичном состоянии, так как на их входы «Уст. 1» поданы сигналы логический

«0». Триггеры второго и третьего разрядов счетчика по окончании восьмого импульса переключаются в нулевое состояние, так как на всех входах 1 и К присутствует сигнал логическая «1». При этом обрывается сигнал размещения с выхода второго элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 17, так как на его соответствующие входы поступают сигналы логическая «1» с нулевых плеч второго и третьего разрядов. Таким образом, счетчик устанавливается в исходное состояние следующим после заполнения (восьмым) импульсом, который одновременно является первым импульсом следующего цикла.

При работе многофункционального счетного устройства в качестве каскада задержки нужно соединить выход 37 с входом 28.

Импульс подается на вход 29. На вход 38 подается импульс начальной установки. 3адержанный относительно этого импульса сигнал снимается с выхода 30, Величина задержки сигнала определяется формулой

45 и вЂ” 2 (зад ими) foò где n вЂ” число разрядов счетчика, Кроме того, следует учитывать т,„„„вЂ” время задержки между импульсом начальной установки и импульсом частоты, которое тоже впосит погрешность.

Задание необходимого коэффициента пересчета осуществляется подачей соответствукппего кода на входы 35, 25, 26, 27.

В данном случае устройство не начнет считать до тех пор, пока на вход 38 не будет подан импульс начальной установки, так как логический «0» на инверсной выходе первого RS-триггсра запрещает прохождение частоты.

С приходом импульса начальной установки на прямом выходе первого RS-триггера появляется положительный потенциал, соответствующий логической «1», разрешающий прохождение частоты до тех пор, пока все триггеры счетчика не установятся в единичное состояние. При этом на выходе первого элемента И с приходом следующего после заполнения восьмого импульса появляется задержанный на время т„„относительно импульса начальной установки сигнал. По окончании восьмого импульса стробирующий импульс на прямом выходе первого RS-триггера обрывается, и дальнейшее прохождение частоты запрещается до прихода следующего импульса начальной установки.

Упрощенная временная диаграмма для этого режима работы устройства представлена на фиг. 3.

При работе устройства в качестве формирователя пачки импульсов осуществляются те же коммутации, что и при работе устройства в качестве каскада задержки.

Пачка импульсов снимается с выхода 31.

Коэффициент пересчета схемы в этом случае подсчитывается по формуле

К„= 2" вЂ” (и вЂ” 1), где и вЂ” количество импульсов в пачке.

Упрощенная временная диаграмма работы устройства в режиме формирования пачки импульсов приведена на фиг. 3.

При работе устройства в качестве формирователя длительности импульса осуществляются те же коммутации, что и при работе его в качестве каскада задержки.

Коэффициент пересчета схемы К„, который необходимо дать для формирования заданной длительности сигнала, определяется по формуле

К„= 2" (т,„„вЂ” т„) f,.

Упрощенная диаграмма для этого режима работы приведена на фиг. 3.

Все это позволяет широко использовать данное устройство в автоматике, телемеханике, вычислительной, цифровой и измерительной технике в качестве:

655073

10 вЂ” делителя частоты по любому модулю (от 2 до 16); вЂ” каскада задержки, вместо каскадов, выполненных на линиях с распределенными параметрами, которые в интегральном исполнснии не технологичны; вЂ” формирователя пачки импульсов; вЂ” узла синхронизации.

Увеличение логических возможностей и уменьшение задержек в цепи обратных связей, что обеспечивает повышение быстродействия, значительно расширяют функциональные возможности устройства. Малое коли .сство внешних выводов дает возможность интегрального исполнения предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Многофункциональное счетное устройство, содержащее четырехразрядный параллельный счетчик на IK-триггерах, два элемента И, четыре элемента И вЂ” НЕ, первые входы которых соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами устройства, выходы первого, второго и третьего элементов И вЂ” НЕ соединены соответственно с установочными входами 1К-триггеров второго, третьего и четвертого разрядов счетчика, второй вход четвертого элемента

И вЂ” HE соединен с пятым входом устройства, прямые выходы всех разрядов счетчика соединены с четырьмя входами первого элемента И, выход которого соединен с первым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство дополнительно введены пять элементов HEвЂ”

И вЂ” НЕ, два элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, элемент ИЛИ вЂ” НЕ и шесть Rs-триггеров, причем выход элемента ИЛИ вЂ” НЕ соединен со счетными входами 1К-триггеров, с пятым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым выходом устройства, прямые выходы всех разрядов счетчика соединены соответственно с четырьмя прямыми входами первого элемента НЕ вЂ” И вЂ” НЕ, выход котооого соединен с третьим выходом устройства, а инверсный вход вЂ” с шестым входом устройства и с первым входом элемента ИЛИ вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с седьмым входом устройства, а третий вход вЂ” с выходом четвертого элемента И вЂ” HE, установочный вход IK-триггера первого разряда счетчика подключен к выходу первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, первые входы двух схем И первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ соединены с восьмым входом устройства и с инверсным входом второго элемента НЕ вЂ” И вЂ” НЕ, выход которого соединен с входом сброса IK-триггера

З0

60 первого разряда, второй вход первой схемы

И первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ соединен с прямым выходом 1К-триггера первого разряда, инверсные входы третьего, четвертого и пятого элементов НЕ вЂ” И вЂ” НЕ соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами устройства, а их выходы вЂ” с входами сброса IK-триггеров соответственно второго, третьего и четвертого разрядов счетчика, инверсные выходы которых соединены с первыми входами трех схем И второго элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов

И вЂ” HE и третьим входом первой схемы И первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, первый вход четвертой схемы И второго элемента

И вЂ” ИЛИ вЂ” HE соединен с девятым входом устройства и с первым инверсным входом сброса первого RS-триггера, прямой выход которого соединен с четвертым выходом устройства и с вторым входом второго элемента И, а второй инверсный вход сбросав с выходом первого элемента И, инверсный выход первого RS-триггера соединен с инверсным входом сброса второго RS-триггера, инверсный выход которого соединен с первым инверсным установочным входом первого RS-триггера, второй инверсный установочный вход первого RS-триггера и инверсный установочный вход второго RSтриггера соединены с вторыми входами всех схем И второго элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ и с прямым выходом третьего RSтриггера, инверсный выход которого соединен с прямыми входами второго, третьего, четвертого и пятого элементов НЕ вЂ” И вЂ” НЕ, и с вторым входом второй схемы И первого элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, инверсные установочные входы третьего и четвертого RSтриггеров соединены с пятым входом устройства, инверсный вход сброса третьего

RS-триггера соединен с инверсным выходом четвертого RS-триггера, первый инверсный вход сброса которого соединен с прямым выходом пятого RS-триггера, инверсный вход сброса пятого RS-триггера соединен с вторым инверсным входом сброса четвертого RS-триггера, первый прямой установочный вход пятого RS-триггера соединен с десятым входом устройства и с инверсным установочным входом шестого RSтриггера, прямой выход которого соединен с вторым прямым установочным входом пятого R S-тр и ггер а.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных приборах. Л., «Энергия», 1974, с. 86, рис. 43 (в).

2. Авторское свидетельство СССР № 489227, кл. Н ОЗК 23/00, 1974.

655073

Рие 3

Составитель О. Скворцов

Редактор Е. Караулова Техред А. Камышникова Корректоры: А. Галахова и Т. Добровольская

Заказ 195/8 Изд. № 250 Тираж 1059 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2