Двоичный счетчик с последовательным переносом

(Ю (И) СО 103 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Н 03 К 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НООИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬГПИ ЗОБРЕТЕНИЯЕЛЬСТВУ САН(56) 1. Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств, Му "Сов радиоф, 1973, с. 142.2. Авторское свидетельство СССРР 577682, кл. Н 03 К 23/00, 1976 (прототип).(54) (57) ДВОИЧНЫЙ СЧЕТЧИК С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ПЕРЕНОСОМ, преимущественно для работы в (г,1) системе счисления, содержащий входную шину, дешифратор полных состояний, многовходовый элемент ИЛИ, а в каждом 1-м разряде, кроме первого, счетный триггер, два элемента И, элемент ИЛИ, прямой выход счетного триггера соединен с одним из входов дешифратора полных состояний и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход и выход которого соеди- . нены соответственно с выходом второго элемента И и с тактовым Входом счет ного триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И АВТОРСИОИУ СВИД,:предыдущего разряда, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента И соответствующего младшего разряда, выходы де- шифратора полных состояний соединены с входами многовходового элемента ИЛИ, первый разряд содержит счетный триггер, элемент И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом счетного триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в каждый 1-й разряд введен элемент И-НЕ, г входов .которого соединены с прямыми выходами счетных триггеров последующих ,;г разрядов, а выход элемента И-НЕ сое- динен с третьим входом второго эле-, мента И, с третьего по (г+1)-1 входы элемента ИЛИ соединены соответст- С .венно с выходами первых элементов И с 1+1 по 1+(г) разрядов с третье- р го по (г+1 )-й входыпервого элемента И соединены соответственно с прямыми. выходами .счетных триггеров с 1-1 по -(г.) разрядов в первом разряде, выход элемента И-НЕ соеди- . нен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входной шиной, с вторым входом элемен;та И и с одним из входов первого элемента И.соответствующего старшего разряда.Изобретение относится к вычислительной, технике и.может быть использовано при построении цифровых устройств поаехоустрй 11 ивой.обработкиинФормации.Известен двоичный счетчик с после.довательным переносом, содержащий вкаждом разряде триггер со счетнымвходом и элемент И, причем единичный выход триггера соединен с однимиз входов элемента И, второй вход 10элемента И соединен со счетной управляющей шиной (1 .Недостаток приведенного счетчиказаключается в том, что он не позволяет обнаруживать определенные виды оши 15бок, возникающие в результате неисправной работы устройства,Известен двоичный счетчик с последовательным переносом для работыв Фибоначчиевых системах счисления,СОДЕРжащий Входную шину, дешифраторполных состояний, многовходавый элемент ИЛИ, а в каждом 1-м разряде,,кроме первого, счетный триггер,дву элемента И, элемент .ИЛИ, прямойвыход счетного триггера соединен содним из входов дешифратора полныхсостояний и с первым входом первогоэлемента И, выход которого соединенс первым входоМ элемента ИЛИ, второйвход и выход которого соединены соответственно с выходом второго элемента И и с тактовым входом счетноготриггера, инверсный выход которогосоединен с первым входом второгоэлемента,И, второй вход которого сое динен с выходом первого элемента Ипредыдущего разряда, второй вход первого элемента И соединен с выходомпервого элемента И соответствующегомладшего разряда, г.других входов 40второго элемента И соединены с ин- .версными выходами счетных триггеровпоследующих г разрядов, выходы дешифратора полных состояний соединеныс входами многовходового элемента 45ИЛИ, первый разряд содержит счетныйтриггер,два элемента И и элемент ИЛИ,выход которого соединен с тактовымвходом счетного триггера, прямой иинверсный выходы которого соединены 1соответственно с первыми входамипервого и второго элементов И 21,Недостаток приведенного прототипа заключается в том, что он ограничивает Функциональные возможностипомехоустойчивых счетчиков, использующих избыточййе,(г,Р) системы счисления, допуская изменения лишь характеристическогб параметра Р и непозволяет производить функцию счета,при изменении характеристического60параметра г .Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей, за,ключающееся в выполнении дополнитель-,ной фУнкции помехоустойчивого счета ,65 импульсов в (г,1) системе счисления, при сохранении функции помехоустойчивого. счета в Фибоначчиевой системе счисления.Поставленная цель достигается тем, что в двоичном счетчике с последовательным переносом, преимущественно для работы в (г,1) системе счисления, содержащем входную шину, дешифратор полных состояний, многовходовый элемент ИЛИ, а в каждом 1-м разряде, кроме первого, счетный триггер, два элемента И, элемент-. ИЛИ, прямой выход счетного триггера соединен с одним из входов дешифратора полных состояний и с первым входом первого элемента И, выхдд которого соединен с первым входом элеМента ИЛИ, второй вход и .выход которого соединены соответственно с выходом второго элемента И и с тактовым входом счетного триггера, инверсный выход которого, соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И :предыдущего разряда, второй входпервого элемента И соединен с выходом первого элемента И соответствующего младшего разряда, выходы дешифратора полных сдстояний соединены с входами многовходового элемента ИЛИ, первый разряд содержит счетный триггер, элемент И и элемент ИЛИ, выход которогО соединен с тактовым входом счетного триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И, в каждый 1-й разряд введен элемент И-НЕ, г входов которого соединены с прямыми выходами счетных триггеров последующих г разрядов, а выход элемента И-НЕ соединен с третьим входом второго элемента И, с треть. его по г+1-й входы.элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первых элементов И с 1+1 по .1 (г) разрядов с третьего по г+1-й входы первого элемента И соединены соответственно с прямыми выходами счетных триггеров с 1-1 по -(г) разрядов в первом разряде, выход элемента И-НЕ соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входной шиной, с вторым входом элемента И с одним из входов первого элемента и соответствующего старшего разряда..На чертеже изображена структурная электрическая схема предлагаемого счетчика.Двоичный счетчик с последовательным переносом содержит .счетные триггеры 1-1 -. 1-6, элементы 2-1 - 2-6 и элемент 3 ИЛИ, дешифратор 4 полных состояний, вторые элементы 5-1 - 5-6 ИЛИ, элЕменты 6-1 - 6-5 И, элементы 7-1 - 7-6 И-НЕ, входную шину 8.1034197 б 5 3742 1 0 0 0 Принцисчетчика ческих па мировании определенляются ра заданного 0 4 10101100 Элементы 7-1 И-НЕ, 5-1 ИЛИ, 2-1 Ии счетный триггер 1-1 составляютпервый разряд. Элементы 7-2 И-НЕ,5-2 ИЛИ, 6-1, 2-2 И и счетный триггер 1-2 составляют 1-г-.й разряд.Элементы 7-.4 И-НЕ, 5-4 ЙЛИ, 6-3, . 52-4 И и счетный триггер 1-4 составляют -й разряд. Элементы 7-6 И-НЕ, .5-6 ИЛИ, 6-5, 2-6 И и счетный триггер 1-6 составляют +г-й разряд.Элементы 7-3 И-НЕ, 5-3 ИЛИ, 6-2, 102-3 И и счетный триггер 1-3 составляют разряд с номером между -г-тыми -тым. Элементы 7-5 И-НЕ, 5-5 ИЛИ,6-4, 2-5 И и счетный триггер 1-5составляют разряд с номером между 15-м и +г-м. На чертеже для каждого -го разряда входы элемента,например 7-4 И-НЕ соединены с прямы,ми выходами счетных триггеров с 1, 5по 1-6 соответственно старших разрядов с +1 по +г-й. Инверсные выходы счетных триггеров 1-2 - 1-6соединены соответственно с первымивходами элементов б- 6-5 И, выходы которых соединены сОответственнос первыми входами элементов 5-25-6 ИЛИ, выходы элементов 5-1 -5-6 ИЛИ соединены соответственно стактовыми входами счетных триггеров1-1 - 1"б, прямые выходы которых сое-динены соответственно с первыми входами элементов 2-1 - 2-6 И и с входами дешифратора 4 полных состояний,выходы которых соединены с входамимноговходового эЛемента .3 ИЛИ, прямые выходы счетных триггеров 1-2 - 351"5 соединены соответственно с вторы-,ми входами элементов 2-3 в2-6 И,выходы элементов 7-1 - 7-6 И-НЕсоединены соответственно с первымвходом элемента 5-1 ИЛИ и.вторыми 40входами элементов 6-1. - 6-5 И, третьивходы которых соединены соответственно с выходами элементов 2-1 -2-5 И, выходы элементов 2-2 - к-б Исоединены соответственно с вторыми,входами элементов 5-2 - 5-6 ИЛИ,третьи входы элементов 5-2 - 5-5 ИЛИсоединены соответственно с выходамиэлементов 2-3 - 2-6 И, третьи входыэлементов 2-6 - 2-4 И соединены соответственно с выходами элементов 2-32-1 И, третий вход элемента 2-3 " 2+1 И,разряда и вторые входы элементов 2-Г,;2-1 И соединены соответственно с входной шиной 8, с выходом элемента2-1 И и с входной шиной 8, котораясоединена с вторым входом элемента5-1 ИЛИ.м помехоустойчнвой работы ри изменении характеристиаметров г основан на Форв процессе счета строго ых кбмбинаций, которые яврешенными для конкретно значения параметра г иопределяемые следующим рекурентнымсоотношением: в - в ++в г+в1=г+ Р+ ,г+ Р+ 2, . -, . в". г = ф 3,.; Р= 3, 2;в - в-вр 1. 3 вр+2- 2 вз. 2з-(Р)1 г5В+3Р+,еР+г 1Здесь г - максимальное количество единиц, находящихся в соседних двоичных разрядах числа и,образующих разрешенную группу единиц, а параметр Р указывает на минимальное количество нулей между разрешенными группами единиц.При г= о и Р-"0 система (г, Р) яв" ляется классической двоичной, так, как при общем числе двоичных разрядов, равном г., содержит толькоодну группу разрешенных единиц, весовые коэффициенты которых равны степени двойки.При г=1 и Р=1, 2.получаем известные Фибоначчиевые системы счисления.Случай п 1 и Р"-1.2. , соответ,ствует системам счисления (г, Р), занимающих промежуточное положение :между классической и Фибоначчиевой системами счисления и предназначенные для.построения помехоустойчивых .устройств и сквозного контроля инФормационно"вычислительных систем.Пусть .г=2, тогда при Р=1 из соот,ношенияполучаем соответствующие значения весовых коэффициентов (в) и разрешенные комбинации в интервале натуральных чисел (приведенных в качестве примера) от О до 24 (таблица)=Г (5-3 )=1 Т(1-3) =1,что 1-й +1 Сч(2-1) Т(1-2) = Г(б) 5-й +1 Сч, то же,Как видно из .таблицы, в приведенном интервале чисел двоичные комбинации ,.1110=7,11100=13, 101110=20 и т,д. являются зайрещенными (избыточными) для данной системы счисления.Очевидно, что при г=3 максимальная разрешенная комбинация..011101110, при г=3 и Р=2-0111001110, при г=-г и Р=О п=г цифрДля упрощения задачи конструирования счетчика для любой системы 35 счисления при конкретном задании характеристического параметра воспользуемся выходными булевыми функФ т / циями логических элементов, Г; - г (,М), где 1 - порядковый номер разряда счетчика; 1 обозначает первую цифрУ4 элемента на схеме, для которого определяется выходная функция.Выходные функции для каждого 1-го разряда определяются следующими рекурентными соотношениями 45-1Пцставляя конкретные значения харак-утеристического параметра в выражении (2), получаем соответствующую конфигурацию счетчика Определим в качестве примера входные функциисоответствующих элементов четвертого 6 О разряда при г=2.7(т,е. входы элемен 4 -т тта И-НЕ четвертого разряда необходимо соединить с единичными выходами 65 бтриггеров пятого и шестого разрядов)Г = т,г Т 3 Г(т.е. вхоДы пеРвогго элемента И четвертого разряданеобходимо соединить с единичными выходами данного и младшего разрядови с выходом первого элемента И перво.го разряда) .1 2- Г 3 в - (т.е. входы второ-,го элемента И четвертого разряданеобходимо соединить с выходами элемента И-НЕ и нулевым выходом триггера данного разряда и первого элемента И третьего разряда).На структурной схеме дана полнаяконфигурая первых шести разрядовпредлагаемого счетчика е указаниеммест рекурентности связей для любо-;го значения параметра.Для описания работы счетчика воспользуемся соответствующими выходными булевыми функциями и таблицей(так как значение нулевого разрядапри всех разрешенных комбинацияхравно нулю, то при построении счет чика он во внимание не принимается),Предположим, что в исходном состоянии на единичных выходах триггеровбудут нулевые значения сигналов(Т(1-1)- Т(1-б)=0, выходные функцииэлементов И-НЕ будут иметь значениелогической единицыг 1(7-1) + г(7-б)=1, выхбдные функ ции первых элементов И будут иметьзначение логического нуля г (2-1)+2Е 2(2-б ) =О.При подаче на вход элемента 5-1сигнала +1 Сч на шине 8 выходнаяфункция 1примет значение единицы,5так как=+1 СчЛ(,-(- Л - в -)=1.Ю1 Т 1-3 Т 1-3Единичным значением этой функциив счетчик будет занесен код логической единицы. Выходная функция элемента 2-1 И останется нулевой, таккак в предыдущий момент времени триг гер 1-1 находился в нулевом состояг,нии, т.е. Г =Здесь и далее для описания состояний элементов счетчика при поступлении текущего сигнала +1 Сч, по шине 8,примем следующую запись;1-й +1 сч; Г(5-1)=1, Т(1-1)=1;2-й +1 Сч: 1 1(5-1) =1, Т(1-1) =О;Г,2(2-1 ) =.Х (6-2) =Г (5-2) =1,Т(1-2)=1,(7-1)=111 (5-1)=1, Т(1-1)=0;5У .,(2-1)=1 (2-4)=Ф,(5-4)щ 15Г(5-3) =1;т(1-3)=т(1 4)=О;1 ф (6-4)=У (5-5)=1,Т(1-5) 1то же, что и 1-й +1 Сч20то же, что и 1-й +1 Сч,сохранив при этом предыдушее состояние счетчика11010,Я (7-3)=0, Г г(7-2)=111(5-1)щ 1, Т (1-1)=01. (2-1)= Г (2-2)= У (5-2)== +(5-4)=1,Т(1-5)=Т(1-4)=0,6(6-5)=1(5-6)=1,Т(1-6)=1 й т,д.Если в результате неисправной работы оборудования на выходе счетчикапоявится одна из запрещенных комбинаций (для нашего примера,1110, 0111;,1111, ), то на всехвыходах дешифратора 7 полных состояний будут нулевые сигналы и-на выходе элемента 3 ИЛИ будет зафиксирован сигнал ошибки.Аналогично производится построениеи -рассматривается работа и разрядного помехоустойчивого счетчика споследовательным переносом при любомзначении характеристического параметра птгЬ. Таким. образом, использование нового элемента и связей,рассчитываемых с помошью рекурентных соотношений (2), для конкретнозаданного параметра ог 1 позволяет расширить Функциональные возможности устройства .по сравнению с прототипом, при этом выбор характеристических параметров позволяет разработчику изменять технические характеристики счетчика, что являетсякачественно новым показателем приразработке подобных цифровых устройств и тем самым увеличивает эф"Фективность использования цифровыхустройств при помехоустойчивой"об".работке информации.Тираж 936 Подпиосударственного комитета сссРелам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб.,д. атент", г, Ужгород, ул,. Проектная,