Генератор последовательности чисел

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцнаанстическнкРеспублик о 11999032(23) ПриоритетОпубликовано 230283. Бюллетень Мо 7Дата опубликования описания 23.0283 РМ Кп з С Об Г 1/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийГ.Л. Баранов и В.Л, Баранов"д/ ": у.Институт электродинамики АН Украинской ССРъ,Ф25 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для генерирования последовательности чисел с заданным периодомследовайия.Известен генератор последовательности чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, два регистра сдвига, сумматор, два блока, настройки,два блока синхронизации, два триггера,одиннадцать элементов И, четыре элемента ИЛИ и два элемента задержки 1,Наиболее близким техническим реше-нием к изобретению является генератор последовательности чисел, содержащий.генератор тактовых импульсов,распределитель импульсов, два блоканастройки, регистр сдвига, сумматор,три триггера, два элемента задержки,пять элементов И, четыре элемента 20ИЛИ и коммутатор Я ,Недостатком известных генераторовявляется ограниченный класс генерируемых последовательностей чисел. Целью изобретения является расширение класса генерируемых последовательностей чисел за счет генерации последовательностей импульсов с заданным периодом следования и перестраиваемым функциональным закономизменения. Поставленная цель достигается тем, что генератор последовательности чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, два блока настройки, каждый из которых состоит из блока ключей и элемента ИЛИ, причем входы блока ключей являются входами соответствующего блока настройки, выхода блока ключей подключены ко входам соответствующего элемента ИЛИ, выход которого является выходом соответствующего блока настройки, три триггера, сумматор, первый регистр сдвига, первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы И, трехвходовый элемент ИЛИ, элемент задержки, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к переключающему входу распределителя импульсов и к тактовому входу первого регистра сдвига, выходы распределителя импульсов с первого по и-й (и - число разрядов в представлении чисел) подкючены ко входам первогои второго блоков настройки, первый выход распределителя импуЛьсов подключен к первому входу первого элемента И, (и+1)-ый выход распредели.5 10 5 теля импульсов одключен ко входам"установки в ноль" первого, нторогои третьего триггеров, прямой выходпервого триггера и выход первогоблока настройки через второй элементИ подключены к первому входу сумматора, выход которого подключен ковходу первого регистра сдвига, выходпервого регистра сдвига подключен кпервому входу третьего элемента И,выход которого подключен ко второму,входу сумматора, выход второго блока настройки и прямой выход второготриггера. через четвертый элемент Иподключены к первому входу трехвходового элемента ИЛИ, содержит делитель частоты, счетчик, второй ре-.гистр сдвига, элемент НЕ, шестой иседьмой элементы И, задатчик числаимпульсовдополнительную группуиз п элементов И, причем выход генератора тактовых импульсов подключенк тактовому входу второго регистрасдвига, первый выход распределителяимпульсов через делитель частоты подключен к единичному входу третьеготриггера и к счетному входу счетчика, выход переполнения которого является выходом импульсной последовательности генератора последовательности чисел и подключен к единичному входу второго триггера ичерез элемент задержки - к первымвходам элементов И дополнительнойгруппы вторые входы которых подключены к выходам задатчика числа импульсов, а выходы элементов И допол.нительной группы подключены ко входам разрядов счетчика, (п+1)-ый выход распределителя импульсов черезэлемент НЕ подключен ко второму входу третьего элемента И и к первомувходу пятого элемента И, второй входкоторого соединен с выходом второгорегистра сдвига, а выход пятого элемента И - с вторым входом трехвходовОго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом шестогоэлемента И, выход трехвходоного элемента ИЛИ - с входом второго регистра и со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен кединичному входу первого триггера,инверсный и прямой выходы третьеготриггера подключены соответственнок третьему входу третьего элементаИ и к первому входу седьмого элемента И, второй вход которого подключенк выходу первого регистра сдвига,а выход седьмого элемента И является выходом последовательности чисел генератора последовательностичисел и подключен к первому входушестого элемента И, второй входкоторого соединен с инверсным выходом второго триггера, а выход шестого элемента И - с третьим входомтрехвходового элемента ИЛИ. 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На чертеже представлена стуруктурная схема генератора последовательности чисел,Генератор последовательности чисел содержит генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсон, два блока 3 и 4 настройки, два регистра 5 и 6 сдвига, сумматор 7, триггеры 8-10, делитель 11 частоты, счетчик 12, задатчик 13 последователь. ности чисел, группу элементов И 14 элемент 15 задержки, элемент ИЛИ 16, семь элементов И 17-23, элемент НЕ 24, первую 25 и нторую 26 выходные шины генератора. Блоки 3 и 4 настройки имеют идетичную структуру и содержат блокключей 27 и элемент ИЛИ 28.Генератор последовательности чисел работает следующим образом.Генератор 1 тактовых импульсоввырабатывает импульсные сигналы счастотой Г,которые поступают на входраспределителя 2 импульсон, имеющего и+1 выходов, где и - количестворазрядов регистров 5 и 6 сдвига.На и+1 выходах распределителя импульсов 2 формируется и+1 последовательностей импульсов, сдвинутых друготносительно друга на один периодчастоты Е и действующих с частотойЕ/и+1Сигналы первого выхода распределителя 2 импульсов поступают на входделителя 11 частоты, который выполняет деление входной частоты в и раз.На выходе делителя 11 частотыдействует последовательность импульсов с частотой К/п(п+1), которая поступает на счетный вход счетчика 12,Счетчик 12 выполняет деление входнойпоследовательности импульсов в заданное число М, которое определяется двоична кодом предварительнойустановки, формируемым с помощьюзадатчика 13.Импульсы переполнения счетчика 12поступают на выходную шину 25 генератора, а также через элемент 15 задержки восстанавливают в счетчике12 код предварительной установки,сигналы. которого с выходов задатчика13 через группу элементов И 14 поступают на входы предварительнойустановки счетчика 12, Код предварительной установки вычисляется извыражения 2 - Х, где щ - количество разрядов счетчика 12.На выходной шине 25 генераторатаким образом действует последовательность импульсов перестраиваемойчастоты ь = т /Й, где И - целое число, определяемое задатчиком 13, аЕ = Х/пп+1),Формирование периодической последовательности чисел, которые изменяются по заданному функциональному закону, осуществляетсяследующимобразом.Настройка генератора на зацанныйвид последовательнОсти чисел выполняется при помощи блоков 3 и 4 настройки посредством задания двоичных 5кодов настройки на блоках ключей 27блоков 3 и 4. Коды настройки вьчисляются в соответствии с требуемымфункциональным законом, Период последовательности чисел, изменяющихся 10по заданному функциональному закону,задается с помощью задатчика 13,который также определяет количествогенерируемых чисел за один периодТ = М/Е, где Е = Е/п(п+) . Натройка задатчика 13 выполняется установкой двоичного кода, соответствующеговеличине 2 п - И, а - количество разрядов счетчика 12,Последовательность генерируемыхдвоичных чисел формируется согласно,соотношениюУ = А У , 1 = 1, 2,, М,25где У, и У,- генерируемые числав 1-ом и (-1)-ом циклах соответственно;А О - постоянное число, определяющее заданный функциональный закон и задаваемое блоком 3 настройки.Начальное число У задается блоком 4 настройки согласно значениязаданной функции при начальном значении аргумента Х .,Рассмотрим работу генератора по- З 5следовательности чисел, в течениецикла формиронания первого числа выходной последовательности чисел нашине 26, Цикл начинается в моментпоявления импульса на выходе делителя 11 частоты, когда происходит переполнение счетчика 12, .на выходе переполнения которого Формируется импульсный сигнал. Триггеры 9 и 10устанавливаются в единичное состояние.Триггер 9 в единичном состоянииоткрывает сигналом прямого выходаэлемент И 19 и закрывает сигналоминверсного выхода элемент И 22.50Триггер 10 в единичном состоянииоткрывает сигналом прямого выходаэлемент И 23 и закрывает сигналоминверсного выхода элемент И 17.Блок 3 настройки формирует извыходных сигналов распределителя 2импульсов последовательный двоичныйкод числа А, Аналогичным образомблок 4 настройки формирует из выход.ных сигналов распределителя импульсов 2 последовательный двоичный код 60начального числа У , который, начинай с младшего разряда, поступаетчерез элементы И 19 и ИЛИ 16 на входы регистра 6 сдвига и элемента И 20,Если в младшем (первом) разряде дво-. 65 ичного кода числа У содержится единица, то элемент И 20 срабатывает по синхронизирующему сигналу первого выхода распределителя 2 импульсов н триггер 8 устанавливается в единичное состояние.Триггер 8 в единичном состоянии открывает элемент И 18, через которыйна вход сумматора 7 поступает, начиная с младшего разряда, последовательный двоичный код числа А,За п тактов произойдет запись Числа А с выхода сумматора 7 н регистр 5 сдвига и запись числа Уо с выхода элемента ИЛИ 16 в регистрб сдвига. В (и+1)-ом такте сигнал(и+1)-го выхода распределителя 2 импульсов сбрасывает триггеры 8 - 10 н нулевое состояние, а также черезэлемент НЕ 24 стирает младшие разряды чисел А и Уе, закрывая элементыИ 17 и И 21, соответственно.Триггер 10 в нулевом состояниизакрывает сигналом прямого выходаэлемент И 23 и снимает блокировку элемента И 17 сигналом инверсноговыхода.Триггер 9 и нулевом состоянии блокирует сигналом прямого выхода элемент И 19 и снимает блокировку элемента И 22 сигналом инверсного выхода, Блокировка элемента И 19 обеспечивает отключение. выхода блока 4 настройки от входа регистра б сдвига. Элемент И 22 блокируется нулевым сигналом выхода И 23. Выход регистра 6 сдвига замыкается с его входом через, элементы И 21 и ИЛИ 16, через которые н (п+2)-ом такте сигнал второго разряда числа Уо поступает на вход элемента И 20 в момент действия на первом выходе распределителя 2 импульсов импульсного сиг- нала, В случае единичного кода но втором разряде числа Уо элементИ 20 срабатывает и триггер 8 вновь устанавливается н единичное достояние, подключая с помощью элемента И 18 выход блока 3 настройки к входу сумматора 7, на другой вход которого с выхода регистра 5 сдвига через элемент И 17 сдвигается, начиная со второго разряда, двоичный код числа А. Сумматор 7 Формирует на выходе последовательный двоичный код сум. мы числа А, поступающего с выхода блока 3 настройки и числа А, поступа ющего с выхода регистра 5 сдвига. Причем число А, Формируемое блоком настройки 3, сдвинуто на один разряд в сторону регистра 6 сдвига. Этот сдвиг осуществляется через каждые (и+)-ый такт благодаря тому, что период следования выходных сигналов распределителя 2 импульсов составляет п+1 такт, а период обращения числа в регистрах 5 и 6 сдни;га - п тактон. В случае единичных65 кодов в двух младших разрядах числаУо сумматор 7 формирует сумму чиселА + А, которая сднигается в регистр 5 В дальнейшем устройство ра.ботает аналогичным образом и н регистре 5 сдвига спустя п(и+1) тактов накапливаются и старших разрядон, произведения А Уо которое равно первому числу У , генерируемойпоследовательности чисел.Спустя и(п+1) тактов после начала цикла работы генератора на выходе делителя 11 частоты формируетсяимпульсный сигнал, который устанавлинает триггер 10 в единичное состояние к моменту сдвига с выхода регистра 5 и старших разрядов первогочисла У, . Триггер 10 в единичномсостоянии блокирует элемент И 17 ис помощью элемента И 23 подключаетвыход регистра 5 сдвига к выходнойшине 26, на которой последовательнопоявляется и старших разрядов первого числа У поступающие также через элементы И 22 и ИЛИ 16 на входырегистра 6 сдвига и элемента И 20,Запись числа У с выхода регистра5 сдвига через элементы И 23, И 22и ИЛИ 16 в регистр 6 сдвига обеспечивает формирование нового начального числа У для генериронаниявтоРого числа У выходной последо 2вательности,Аналогичным образом за Ип(п+1)тактов генерируются все И чиселвыходной последовательности на выходной шине 26, счетчик 12 переполняется и цикл работы генератора заканчивается. Технико-экономические преимущест" ва предлагаемого генератора последовательности чисел заключаются н более широких функциональных возможностях, которые позноляют генерировать последовательность импульсон с заданным периодом следования и последовательности чисел с перестраиваемым функциональным законом изменения,Формула изобретения Генератор последовательности чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, два блока настройки, каждый из которых состоит из блока ключей и элемента ИЛИ, причем входы блока ключей являются входами соответствующего блока настройки, выходы блока ключей подключены ко входам соответствующего Элемента ИЛИ, выход которого является выходом соответствующего блока настройки, три триггера, сумматор, первый регистр сдвига, первый, второй, третий, четвертый, пятый 10 15 20 25 ЗО 35 49 45 элементы И, трехнходоный элементИЛИ, элемейт задержки, причем выходгенератора тактовых импульсов подключен к переключающему входу распределителя импульсов и к тактовомувходу первого регистра сдвига, выходы распределителя импульсов с первого по п-ый и - число разрядон впредставлении чисел) подключены ковходам первого и второго блоков настройки, первый выход распределйтеля импульсов подключен к первомувходу первого элемента И, (п+1)-ыйвыход распределителя импульсов подключен ко входам "Установки н ноль"первого, второго и третьего триггеров, прямой выход первого триггеи выход первого блока настройки через второй элемент И подключены кпервому входу сумматора, выход которого подключен ко входу первого регистра сдвига, выход первого регистра сдвига подключен к первому входутретьего элемента И, выход которогоподключен ко второму входу суммато,ра, выход второго блока настройкии прямой выход второго триггера через четвертый элемент И подключены,к первому входу трехвходового элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения классагенерируемых последовательностейчисел за счет генерации последовательностей импульсов с заданным периодом сдедования и перестраинаемымфункциональным законом изменения,он содержит делитель частоты, счетчик, второй регистр сдвига, элементНЕ, шестой и седьмой элементы И, задатчик числа импульсов, дополнительную группу из и элементов И, при 1 емвыход генератора тактовых импульсовподключен к тактовому входу второгорегистра сдвига, первый выход распределителя импульсов через делительчастоты подключен к единичному входутретьего триггера и к счетному входусчетчика, выход переполнения которого является выходом импульсной последовательности генератора последовательности чисел и подключен к единичному нходу второго триггера и через элемент задержки - к первымвходам элементов И дополнительнойгРуппы, вторые входы которых подключены к выходам задатчика числа иМпульсов, а выходы элементов И дополнительной группы подключены ко входамразрядон счетчика, (и+1)-ый выходраспределителя импульсов через элемент НЕ подключен ко второму входутрртьего элемента И и к первому входу пятого элемента И, второй вход котороо соединен с выходом второго регистра сдвига, а выходяого -пи. - мента И - с вторым входом т;. охи х дг. - ного элемента ИЛИ, третиц ход км:-.рого соединен с выходом шестого эле.мента И, а выход трехвходового элемента ИЛИ - с входом второго регистра сдвига и со вторым .входом первого элемента И, выход которого подключен к единичному входу первого триггера, инверсный и прямой выходы :третьего триггера подключены соответственно к третьему входу третьего элемента И и к первому входу седьмого элемента И, второй вход которогоодключен к выходу первого регистра сдвига, а выход седьмого элемента И является выходом последовательности.; чисел генератора последовательностичисел и подключен к первому входушестого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным. выходомвторого триггера, а выход шестогоэлемента И - с третьим входом трехвходового элемента ИЛИ.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетелеьство СССРР 647680, кл, 6 Об Г 1/02, 1976,2. Авторское свидетелветво СССРпо заявке Р 2805730/18-24,кл. 6 06 Р 1/02, 1979 прототип).