Преобразователь линейного позиционного кода в двоичный код

 

Союз Советских

Сациапистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 935944 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22)Заявлено 09.07.80 (21) 2909947/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (53)M. Кл.

G 06 F 5/02

1веударотвенный комитет

СССР

le делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.0б.82. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания17.0б.82 (53) Уд К681. 325 (088.8) Л. С. Хуршудян, И. Н. Чигарков, А. И. Зверев и В. П. Вуколов (72) Авторы изобретения е

1

s !

f (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ПОЗИЦИОННОГО

КОДА В ДВОИЧНЫЙ КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств преобразования и кодирования информации, получаемой в многокоордиS натных и многодатчиковых системах.

Известен преобразователь, содержащий регистр сдвига, счетчик, триг- . гер опроса, триггер управления, элементы И, ИЛИ (1).

Недостаток известного преобразо" вателя состоит в необходимости больших аппаратных затрат.

Наиболее близким по технической сущности и схемному построению к предлагаемому является устройство преобразования линейного позиционного кода в двоичной код, содержащее сдви" говый регистр, выход младшего разряда которого соединен с информацион- з0 ным входом синхронного триггера, двоичный счетчик кодирования, генератор импульсов, к выходу которого подключены входы синхронизации сдвигового регистра и триггера и счетный вход двоичного счетчика, управляющий вход генератора импульсов подключен к выходу элемента запрета, сигнальный вход которого соединен с. выходом многовходного элемента ИЛИ, сигнальные входы которого подключены к выходам сдвигового регистра, а вход "Запрет" подключен к выходу триггера. Устройство содержит также формироватьель сигнала записи данных в регистр, вход которого связан с соответствующим входом сдвигового регистра, формирователь сигнала сброса, выход которого соединен с установочным R входом триггера, и блок управления, выход которого (для перевода регистра из режима записи в режим сдвига и наоборот) соединен с управляющим входом сдвигового регистра 1 2);

Недостатком известного преобразователя является сравнительно невысокое его быстродействие, которое

935944 линейно убывает с увеличением длины кодируемого слова и соответственно с увеличением разрядности N-сдвигового регистра, вследствие чего среднее время преобразования, обеспечиваемое известным устройством при кодировании слов, содержащих одну единицу в позиционном коде, оказывается равным Т„„=0,5 ° (14-N) -(1/Fc) где Г - частота тактовых (сдвигающих о импульсов. Сравнительно большое время преобразования известного устройства существенно сужает область его применения, поскольку средняя скорость кодирования данных с многодатчиковых систем при этом характерном для практики случае в лучшем случае оказывает. ся порядка, 0,5 мГц/1б-разрядное сло« во, что вынуждает в целом ряде практических случаев переходить либо к 2О более быстродействующим способам преобразования кодов, либо к использованию разравнивающего буфера с вытекающим отсюда, как правило, отказом от асинхронного способа считыва- 25 ния данных с многодатчиковых систем.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь линейного позиционного кода в двоичный код, содержащий первый сдвиговый регистр, первый и второй триггеры, двоичный счетчик, выходы которого являются информационными выходами, преобразователя, Э5 генератор импульсов, элемент 2НЕ-И-1И, первый элемент И и многовходовой элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом младшего разряда .пер40 ного сдвигового регистра и управляющим входом первого триггера, единичный выход которого соединен с первым инверсным входом элемента 2НЕ-И-1И, прямой вход которого соединен с выходом многовходового элемента ИЛИ, выход которого является управляющим выходом преобразователя, а выход элемента 2НЕ-И-1И соединен с управляющим входом генератора импульсов, выход которого через первый элемент И соединен с синхровходом первого триггера, счетным входом двоичного счетчика и с входом сдвига первого регистра сдвига, выходы разрядов которого соединены с первой 5$ группой входов многовходового элемента ИЛИ, а информационные входы регистра сдвига являются первой группой информационных входов преобразователя введены второй регистр сдвига, управляющий триггер, анализатор линейного позиционного кода, первый и второй переключатели режимов, элемент ИЛИ и второй элемент И, выход которого соединен с управляющим входом первого сдвигового регистра, первый вход соединен с выходом младшего разряда второго сдвигового регистра, первым управляющим входом управляющего триггера и с вторым входом многовходового элемента ИЛИ, второй вход второго элемента И соединен с нулевым выходом второго триггера, единичный выход ко-. торого соединен со вторым управляющим входом управляющего триггера, синхровход которого соединен с выходом генератора импульсов и с входом сдвига второго регистра сдвига, разрядные выходы которого соединены со второй группой входов многовходового элемента ИЛИ, первая группа информационных входов второго регистра сдвига соединена со второй группой информационных входов преобразователя, третья группа информационных входов преобразователя соединена со второй группой информационных входов второго регистра и первой группой входов анализатора линейного позиционного кода, вторая группа входов которого соединена с первой группой информационных входов преобразователя, а выходы анализатора линейного позиционного кода соединены с управляющими входами второго триггера, единичный выход управляющего триггера соединен со вторым инверсным входом элемента 2НЕ-И-1И и через первый переключатель режимов с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходо» старшего разряда двоичного счетчика, а выход элемента ИЛИ является старшим разрядом информационного выхода преобразова1 теля, вход сброса которого соединен с входом сброса первого триггера и через второй переключатель режимов со входом сброса управляющего триггера, а управляюций вход преобразователя соединен с входами задания режимов работы первого и второго регистров сдвига, с синхровходом второго триггера и с входом сброса двоичного счетчика, а также тем, что в нем анализатор линейного позиционного кода содержит два элемента ИЛИ, 935

944 б выходы которых являются выходами анализатора линейного позиционного кода. первая группа входов которого соединена с первой группой входов первого элемента ИЛИ, вторая группа входов которого соединена с первой группой входов второго элемента ИЛИ первая и вторая группы входов которого являются второй группой входов анализатора линейного позиционного кода.

На фиг. 1 представлена блок-схема . предложенного преобразователя линейного позиционного кода в двоичный код для случая 16-разрядного позиционного кода (п=4); на фиг. 2 - блок-схема анализатора линейного позиционного .кода.

Преобразователь содержит 16-раз»рядный сдвиговый регистр (п=4), со- 20 стоящий из двух (1-ого и 2-го)восьмиразрядных регистров со своими независимыми входами управления, первый триггер 3, счетчик 4, генератор импульсов 5, элемент 2НЕ-И-1И 6, много- 2З входовый элемент ИЛИ 7, первый управляющий вход 8 преобразователя, вход сброса 9, анализатор 10 линейнот

ro позиционного кода, второй триггер 11, первый и второй элементы О

И 12 и 13, элемент ИЛИ 14, первый и второй переключатели режимов 15 и 16„

I третий триггер 17. Входной код посту.. пает на преобразователь через информационный вход 18 преобразователя, выходной код формируется на выходах преобразователя, а сигнал запроса информации на управляющем выходе 20 преобразователя. Анализатор 10 позиционного кода (фиг.2) построен на 40 двух элементах ИЛИ 21 и 22, а переключа" тели 15 и 16 в этом случае могут быть выполнены в виде перемычек, при этом для . .конкретности даны обозначения входов управления сдвигового регистра при- 4s менительно к универсальному сдвиговому регистру типа -155ИР1, а именно;

V4 - последовательный вход регистра, С - вход синхронизации для режима

1 записи данных в регистр, С - вход в синхронизации для режима сдвига содержимого регистра, М - вход управления режимом работы регистра.

Устройство работает следующим образом.

В момент занесения в сдвиговые регистры 1 и 2 входных данных, представленных в линейном позиционном коде, по управляющему входу 8 сигнал для записи данных одновременно поступает на вход синхронизации триггера 17, задающего режим перестройки преобразователя. В случае, когда на оба информационных входа этого триггера 17 от анализатора 10 поступают единичные уровни, то триггер режима взводится и блокирует при этом триггер 11, а с другой стороны - отпирает элемент И 12, благодаря чему содержимое сдвигового регистра 2 в такт со сдвигающими импульсами от генератора 5 передается в сдвиговый регистр 1. Таким образом, преобразователь в этом случае работает аналогично известному устройству,.а именно - по достижении лидирующей единицы первого разряда сдвигового регистра и соответственно при срабатывании от следующего тактового импульса триггера 3 единичный уровень с его выхода поступает на первый вход запрета элемента 7 и через элемент 6 блокирует дальнейшую работу генератора тактовых импульсов 5. При этом на выходах счетчика 4 устанавливается двоичный код соответствующего разряда линейного позиционного кода.

После считывания в накопитель (ЗВМ) этого двоичного кода по входу 9 на установочный К вход триггера 3 поступает сигнал сброса,в результате чего снимается "Запрет" с элемента 7.

Если при этом в сдвиговых регистрах

1-2 все еще содержатся единицы, то это вновь ведет к появлению разрешаю« щего уровня на выходе элемента 7 и соответственно к включению генератора 5. После окончания преобразования

I каждого слова от многовходового элемента ИЛИ 7 подается сигнал на управ ляющий выход .20, в ответ на который через вход 8 поступит..разрешающий уровень для генерации сигнала записи позиционного кода уже следующего слова, посредством которого одновременно осуществляется установка счетчика 4 в начальное состояние.

B случае, если при занесении новых данных в сдвиговые регистры, от анализатора 1О на хотя бы один из двух информационных входов триггера режима 17 поступает нулевой уровень, то преобразователь переходит в режим раздельного кодирования с помощью двух уже независимых в этом случае регистров 1 и 2. Нулевой

935944 сигнал с прямого выхода триггера

17 в этом случае блокирует элемент

12, так что содержимое второго регистра уже не может быть передано (сдвинуто ) в первый регистр 1 в течение всего цикла преобразования. В то же время триггер режима 17 в этом случае снимает блокировку со второго информационного входа триггера 11, в результате чегодополнительно введенный триггер 11 начинает выполнять те же функции, что и триггер 3, но только для логических единиц второй половины позиционного кода, выводимых иэ 9- Щ +1)-ого раз-. ряда сдвигового регистра. Одновременно триггер 11 в этом случае выполняет функции датчика сигнала переноса. к старшему разряду двоичного кода для логических единиц старшей 2О половины позиционного кода, которые и обуславливают срабатывание триггера 11. При срабатывании триггера

1 t единичный уровень с его прямого выхода приводит к останову генератора импульсов 5 и одновременно через второй переключатель 16 поступает на вход элемента ИЛИ 14. Таким образом, если, например, срабатывание триггера 11 происходит от логичес- Зо кой единицы в 14"ом разряде линейного позиционного кода, то двоичный счетчик 4 просчитывает при этом лишь

6 импульсов, и на его выходах (при начальной установке счетчика в нулевое состояние) устанавливается двоичный код 0110. Благодаря искусственному приданию к этому коду через элементы 16 и 14 сигнала переноса на

Выходах преобразователя устанавли- Î вается код 1110, отвечающий разрядности преобразуемого линейного позиционнОГО кОда.

Принципиальным моментом для пред45 лагаемого устройства является обеспечение такого режима, при котором в случае. наличия в позиционном коде нескольких логических единиц осущест1 вляется. строго упорядоченное преобразование в двоичный код номеров по50 зиционного кода в порядке возрастания их весов. Это обеспечивает анализатор структуры линейного позицион» ного кода 10 (фиг.2). В случае если одновременно от,8-входовых элементов ИЛИ 22 и 21, на которых строится анализатор 10, поступают единичные уровни, то преобразователь работает в обычном режиме. Если we наk пример, в позиционном коде содержатся две единицы во 2-ом и 13-ом его разрядах, то преобразование осуществляется раздельно-сначала передается код 0010, а затем после сброса триггера 3 и повторного запуска преобразователя на выход передается код 1101.

При подобном построении анализатора исключается возможность одновременного срабатывания обоих триггеров 3 и 11, поэтому переключатели режимов в этом случае могут быть выполнены в виде перемычек. В еще большей степени уменьшение вероятности работы преобразователя в обычном режиме достигается при сужении

"эоны охвата" анализатора 10, т.е. при отключении (обесточивании)1-ой входной клеммы у элемента ИЛИ-22 при одновременном отключении от 14-разрядного параллельного входа сдвигового регистра восьмого сигнального входа у элемента ИЛИ 21. В этом случае оба переключателя 15 и 16 выполняются в виде элементов запрета-элемент

16 для обеспечения приоритетной передачи в накопитель данных от первого регистра, а элемент 15 — для обеспечения селективного сброса триггера

3 после считывания этих данных.

Для обеспечения селективного сброса триггера 3 в ситуации, когда в режиме раздельного кодирования одновременно срабатывают оба триггера 3 и 11> вводится четвертый синхронный триггер (не показан) с логикой 2И на информационных входах, каждый из входов которого соединен с прямым выходом триггеров 3 и 11. При этом вход.синхронизации этого четвертого тактируемого триггера управляется сигналами сброса со входа 9. Во всех вариантах обеспечение высокой помехоустойчивости работы преобразователя достигается за счет выполнения синхронного триггера 17 в виде триггера Д-V типа (фиг.2), у которого информационный Ч-вход соединяется с входом 8, на котором (в зависимости от типа используемого сдвигового регистра ) вырабатывается сигнал задания режима сдвига содержимого регистров 1-2. В частности при использовании сдвигового регистра с двумя независимыми входами синхронизацииодин для режима записи, а другой для

5944 10 о

zo

25 зо

4О

55 режима сдвига содержимого регистра (как, например, у сдвигового регистра типа 155ИР1), Ч-вход синхронного триггера 17 соединяется непосредственно с, тем выходом триггера 17, который соединен с V -управляющим входом сдвигового регистра. Таким образом, при задании от триггера 17 на входы V сдвиговых регистров 1-2 нулевого уровня, при.котором регистр переводится в режим сдвига своего содержимого, одновременно за счет блокировки при этом триггера 17 по его информационному входу V исключается какая-либо воэможность случайной переустановки этого триггера в течение всего цикла преобразования, Сопоставительные экспериментальные испытания предлагаемого преобразователя линейного позиционного кода в двоичной код с известным преобразователем, выполненных на основе микросхем одного и того же типа (155 серия)показывают надежную и помехоустойчивую работу предлагаемого кодировщика вплоть до той же предельной частоты следования тактовых импульсов (c той же скважностью 1/3), при которой в известном преобразователе уже начинают иметь место сбои ° Таким образом в. условиях обеспечения предлагаемым преобразователем той же рабочей тактовой частоты сдвигаю" щих импульсов, что и в известном за счет нового принципа шифрации в предлагаемом устройстве скорость ., преобразования линейного позиционного кода одиночных событий в двоичный код возрастает вдвое. При этом благодаря сохранению в предлагаемом преобразователе (при подключении к нему стандартного блока со вторым двоичным счетчиком) возможности од-:. новременного кодирования также числа подряд следующих единиц в смежных разрядах позиционного кода сох" раняется также одно из основных достоинств преобразователя на основе сдвигового регистра - возможность yt:корения передачи данных и уменьшения объема занимаемой памяти при шифрации "кластерных" событий, когда попадание заряженной частицы в многопроволочный детектор, например, при ее наклонном прохождении через детектор приводит к срабатыванию нескольких подряд следующих каналов ре" гистрации. Вместе с этим; поскольку вероятность того, что одновременно попадание двух и тем более трех заряженных частиц в одну и ту же опрашиваемую группу иэ двух датчиков (обычно n=4 или 5) на практике достаточно мала .{так как их регистрация производится лишь во время строб-импульса длительностью порядка 60нс, а сама зона охвата одной группой составляет всего несколько сантиметров), то и в случае наличия в общем массиве обрабатываемых данных подобного типа слов с "раэнесенны, и" единицами в целом средняя скорость преобразования данных, обеспечиваемая предлагаемым устройством по отношению к известному, практически вдвое выше.

Действительно предлагаемый преобразователь работает в таком же режиме что и известный лишь в том случае, когда разнесенные между собой единицы содержатся как в первой половине линейного позиционного кода (т.е. до 2" его -разряда), так и одновременно в третьей его четверти, т,е. с (2" "+1) по 3 2 " его разрядах.

Между тем наиболее ощутимый выйгрыш в скорости преобразования, т.е. в числе сдвигающих тактов, соответствует такой ситуации, когда единицы в линейном позиционном коде разнесены между собой на значительное число разрядов, например, когда единица размещена B первой четверти позиционного кода, а вторая находится в последней четверти преобразуемого кода.

Именно при такой структуре линейного позиционного кода, когда наиболее важно выиграть во времени преобразования, в предлагаемом преобразователе происходит его перестройка, и без использования каких-либо блокировочных обратных связей происходит раздельная и "одновременная" шифрация обоих событий. Более того усиление положительного эффекта прй преобразовании подобных структур линейного позиционного кода может быть в еще большей степени усилено при дополнительном использовании в анализаторе линейного позиционного кода уже добавочных элементов 2" ЪЛИ"НЕ для анализа взаиморасположения:единиц внутри "запретной зоны" во 2-3 четвертях линейного позиционного кода и в последней его четверти до 2"- 1 разряда.

Увеличеиие средней скорости кодирования в предлагаемом преобразователе" практически вдвое при сохранеФормула изобретения

11 9359 нии в целом достоинств устройств кодирования на основе сдвигового регистра и двоичного счетчика существенно расширяет область их применения для решения практических задач s экспериментальной физики.

1. Преобразователь линейного по- 10

I зиционного кода в двоичный код, со. держащий первый сдвиговый регистр, первый и второй триггеры, двоичный счетчик, выходы которого являются информационными выходами преобразо-. вателя; генератор импульсов, weмент 2НЕ-И-1И, первый элемент И и многовходовый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен .с выходом младшего разряда первого сдвигового регистра и управляющим входом первого триггера, единичный выход которого соединен с первым инверсным входом элемента 2НЕ"И-1И, прямой вход которого соединен с выходом многовходового элемента ИЛИ, выход которого является управляющим выходом преобразователя, а выход элемента

2НЕ-И-1И соединен с управляющим входом генератора импульсов, выход кото» З0 рого через первый элемент И соединен с синхровходом первого триггера, счетным входом двоичного счетчика и с входом сдвига первого регистра сдвига, выходы разрядов которого соединены с первой группой входов многовходового элемента ИЛИ, а информационные входы регистра сдвига являются первой группой информационных входов преобразователя, о т и и ч а- 40 ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в. него введены второй регистр. сдвига, управляющий триггер, анализатор линейного позиционного кода, первый и второй 4S переключатели режимов элемент ИЛИ

I и второй элемент И, выход которого соединен с управляющим входом первого сдвигового регистра, первый вход соединен с выходом младшего разряда второго сдвигового регистра, первым

50 управляющим входом управляющего триггера и с вторым входом многовходового элемента ИЛИ, второй вход второго элемента И соединен с нулевым выходом второго триггера„ единичный выход ко- торого соединен с вторым управляющим входом управляющего триггера, син44 12 хровход которого соединен с выходом генератбра импульсов и с входом сдвига второго регистра сдвига, разрядные выходы которого соединены с второй группой входов многовходового элемента ИЛИ, первая группа информационных входов второго регистра сдвига соединена с второй группой информационных входов преобразователя, третья группа информационных входов преобразователя соединена с второй группой информационных входов второго регистра и первой группой входов анализатора линейного позиционного кода вторая группа входов которого соединена с первой группой информационных входов преобразователя„ а выходы анализатора линейного позиционного кода соединены с управляющими входами второго триггера, единичный выход управляющего триггера соединен с вторым инверсным входом элемента 2НЕ-И-1И и через первый переключатель режимов с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда двоичного счетчика, а выход элемента ИЛИ является старшим разрядом информационного выхода преобразователя, вход сброса которого соединен с выходом сброса первого триггера и через второй переключатель режимов с входом сброса управляющего триггера, а управляющий вхОд преобразователя соединен с входами задания режима работы первого и второго регистров сдвига, с синхровходом второго триггера и с входом сброса двоичного счетчика.

2. Преобразователь по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что в нем анализатор линейного позиционного кода содержит два элемента ИЛИ, выходы которых являются выходами анализатора линейного позиционного кода, первая группа входов которого соединена с первой группой входов первого элемента ИЛИ, вторая группа входов которого соединена с первой группой входов второго элемента ИЛИ, первая и вторая группы входов которого являются второй группой входов анализатора линейного позиционного кода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Приборы и техника эксперимента". 1977, 8Г 4, с. 97, рис. 2.

2. "Приборы и техника эксперимента". 1976, Г 3, с. 58, рис. 2.

935944

Составитель М. Аршавский

Редактор Л. Повхан Тех ред К „Мыцьо Корректор И. Муска

Заказ 4213/52 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Н-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Па-.ент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4