Цифровой функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ВСЮ С 06 Р 7 556 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 746540, кл. С 06 Р 7/556, 1978.2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 3545326,кл. С 06 Р 7/556, 25.01.83 ( прото - тип 1.(54) (57) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫИПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий в - разрядный счетчик, и -разрядный счетЧик, причем п) и, реверсивный счетчик, первый коммутатор, генератор, формирователь импульса, первую и вторую группы элементов И, первый,второй и третий элементы ИЛИ и триггер, вход установки которого соединен с входом выбора режима преобразователя, выход обнуления реверсивного счетчика подключен к входу сброса триггера, выход которого соединен с управляющим входом первогокоммутатора и через формировательимпульса с входами сброса и установки 1 п - и о -разрядных счетчиков,выходы элементов И первой и второйгрупп подключены соответственно квходам первого и второго элементовИЛИ, инверсные входы ь-разрядногосчетчика соединены с потенциальнымивходами элементов И первой группы,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональных 80 3 Д 2 Ы 22 А возможностей путем вычисления дополнительных функций р = "к,1 п и ч =х , в .него введены вычита - тель, делитель, второй и третий коммутаторы и элемент задержки, причем информационный вход преобразова - теля соединен с первым информацион - ным входом первого коммутатора и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу вычитателя и через эле - мент задержки к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого сое - динен с первым информационным входом второго коммутатора, выход которого подключен к счетному входу в -разрядного счетчика, прямые выходы старших разрядов которого соединены с импульсными входами элементов И второй группы, потенциальные входы которых подключены к прямым выходам младших разрядов т в разрядно счетчика, прямой выход (н - 1+ 1) разряда которого соединен с импульсным входом элементов И первой группы, где 1 - инверсный выход ь -разрядного счетчика ( 11,2. и), выход генератора подключен к входу делителя и к первому информационному входу третьего ком - мутатора, первый выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход делителя подключен к второму информационному входу второго коммутатора и к второму входу вычитателя, выход которого соединен с вторым информационным входом первого коммутатора, выход которого подключен к счетному входу-разрядного счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, второй выход которого подключен к вы -читающему входу реверсивного счетчика,1120322 выход триггера соединен с управляюшими входами второго и третьего коммутаторой, Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и можетбыть использовано н качестве специа -лизированного вычислителя, входящего в состав устройств автоматики,управления и контроляИзвестно устройство для вычисле -ния логарифмов чисел, содержащеедва счетчика, регистор, коммутатор,восемь элементов И-НЕ, триггер,пять элементов И и элемент ИЛИ 1,Недостатком данного устройстваявляется способность вычислятьтолько логарифмическую функцию.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсявычислительное устройство, содержащее два счетчика, реверсинный счет -чик,коммутатор, дне группы элементов И; сумматор в нычитате, генератор, формирователь, триггер,шесть элементов И и пять элементов ИЛИ 23,Недостатком известного устройст -ва является неспособность вычислятьфункции вида р = 1 1 п х и ч =2МПХЦель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемвычисления дополнительных функцийР =к 1 пх и У = х 1 п1Поставленная цель достигаетсятем, что в цифровой функциональныйпреобразователь, содержащий в -раз -рядный счетчик, и в разрядн счетчик, причем п)у, реверсивный счет -чик, первый коммутатор, генератор,формирователь импульса, первую и вторую группы элементов И, первый, второй и третий элементы ИЛИ и триггер,вход установки которого соединен свходом выбора режима преобразова -теля, выход обнуления реверсивногосчетчика подключен к входу сбросатриггера, выход которого соединен суправляющим входом первого коммутатора и через формирователь импульсас входами сброса и установки п - и1 О 1 20 и-разрядных счетчиков, выходы элемен - тов И первой и второй групп подключены соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, инверсные выходы о -разрядного счетчика соединены с потенциальными входами элементов И первой группы, введены вычитатель, делитель, второй и третий коммутаторы и элемент задержки, причем информационный вход преобразователя соединен с первым информационным входом первого коммутатора и первым входом третьего элемента ИЛИ, ныход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу нычитателя и через элемент задержки к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, вы - ход которого подключен к счетномувходу г -разрядного счетчика, прямые выходы старших разрядов которого соединены с импульсными входами элементов И второй группы, потенциаль ные входы которых подключены к прямымвыходам младших разрядов в -разрядного счетчика, прямой выход ( о - 1 ++ 1) разряда которого. соединен симпульсным входом элементов И первой группы, где 1 - инверсный выход и -разрядного счетчика (1,2.,ь), выход генератора подключен к входу делителя и к первомуинформационному входу третьего ком -мутатора, первый выход которогосоединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход делителяподключен к второму информационному входу второго коммутатора и квторому входу вычитателя, выход которого соединен с вторым информационным входом первого коммутатора, выход которого подключен к счетному входу и -разрядного счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, второйювыход которого подключен к вычитаю0322 4татор 12, вызывает приращение Вх импульсной последовательности й на выходе элемента ИЛИ 8. С учетом этого на инверсных выходах и -разрядно,го счетчика 3 формируется дополнительный код текущего значения числа Мможно записать 112 Й - х Йг = -- -Йу,а10где а=2" - коэффициент пересчетаи - разрядного счетчика 3,Элемент 31 задержки служит дляразнесения во времени импульсов,15 поступающих на входы элемента ИЛИ 1 О.Приращение ду импульсной последовательности у определяется суммой приращений 3 х и Йу импульсных последовательностей х и г соответствен- но(4) у = а 1 пх В это же время приращение ду импульсной последовательности , поступающей на вход ъ -разрядного счетчик а 4, вызывает приращение д р им -пульсной последовательности р на выходе элемента ИЛИ .9. п -разрядныйсчетчик 4 совместно с второй груп- пой элементов И 7 и элементомИЛИ 9 образует двоичный умножительчастоты, который управляется этимже в -разрядным счетчиком 4,Поэтому 45 ДрХ С 1 уагде а =2 - коэффициент пересчетаьт-разрядного счетчика 4.Импульсная последовательностьр через третий коммутатор 21 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 5. Проинтегрироваввыражение (5) с учетом пределов 55 интегрирования и подставив значение у из выражения (41 и д у из выражения 3 ), получаем значениечисла р в реверсивном счетчике 5:,щему входу реверсивного счетчика,выход триггера соединен с управляющими входами второго и третьего коммут ат оров.На фиг. 1 представлена структурнаясхема цифрового функционального пре -образователя; на фиг. 2 - один из возможных вариантов реализации вычитателя и временная диаграмма его работы; на Фиг, 3 - структурная схемапервого ( второго ) коммутатора; нафиг, 4 - структурная схема третьегокоммутатора.Цифровой функциональный преобразователь (фиг, 1) содержит информационный вход 1 пр еобр азов ат еля, вход2 выбора режима преобразователя,ь-разрядный счетчик 3, в - разрядныйсчетчик 4, реверсивный счетчик 5,первую 6 и вторую 7 группы элемен -тов И, первый 8, второй 9 и третий10 элементы ИЛИ, первый 11 и второй12 коммутаторы с информационными входами 13, 14 и 15, 16, управляющимивходами 17 и 18, выходами 19 и 20соответственно, третий .коммутатор21 с информационными входами 22 и 23,управляющим входом 24 и выходами 25и 26, вычитатель 27 с входами 28 и 29и выходом 30, элемент 31 задержки,делитель 32, генератор 33, триггер3034 и формирователь 35 импульсов.Вычитатель 27 (фиг.21 содержитР-триггер 36 и элемент 37 ИЛИ.Первый 11 и второй 12 коммутаторы (фиг.31 содержат элементы И 38и 39, элемент ИЛИ 40 и инвертор 41,третий коммутатор ( фиг.4) - элементы И 42 и 43 и инвертор 44,Преобразователь работает следующим образом,В исходном состоянии триггер 34и в-разрядный счетчик 4 находятсяв нулевом состоя нии, Ь -р аз рядный счетчик 3 - в единичном состоя,нии. Входная импульсная последовательность х поступает на инфармационный вход 1 преобразователя и через первый коммутатор 11 на счетныйвход и -разрядного счетчика 3, который своими инверсными разряднымивыходами управляет двоичным умножителем частоты, состоящим из ю-разрядного счетчика 4, первой группы 6 элементов И и элемент ИЛИ 8;Приращение Зу импульсной последовательности, поступающей на вход,1 п-разрядного счетчика 4 с выходаэлемента ИЛИ 1 О через второй коммуИз выражений (1) и (2) Проинтегрировав выражение (3 ) с учетом пределов интегрирования, получаем значение у в в-разрядном счетчике 4(8) р -1 с 1 пх, (6)2 ю-щгде 1 с 2В случае, если необходимо вычислять. Функции, описанные форму - лами (41 и (6 ), то по окончании импульсной последовательности х работа устройства прекращается.Если необходимо вычислять функции ч х), то по окончании импульсной последовательности х на вход 2 выбора режима преобразователя подается импульс, который устанавливает триггер 34 в единичное состояние, изме - няя потенциалы на управляющих входах третьего 21, второго 12 и первого 11 коммутаторов. На выходе формирователя 35 импульса появляется короткий импульс, который устанавливает в единичное состояние и-разрядный счетчик 3 и сбрасывает в "0" в-разрядный счетчик 4. Импульсная последовательность о от генератора 33 через тре - тий коммутатор 21 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 и )а вход делителя 32. Импульсная последовательность О, и с выхода делителя 32 поступает на вход нычитателя и через второй коммутатор 12 на счетный вход ы -разрядного счетчика 4 и на вход вычитателя 27, По 30 следовательность ц связана с последовательностью ц выражениемццЭ(7)А 35 где 5 - коэффициент деления дели 4теля.Приращение 0 ц импульсной после 1довательности ц вызывает приращение 1 импульсной последователь ности 2 на выходе элемента ИЛИ 8, которая поступает на вход вычитателя. Приращение М импульсной последовательности ч на выходе 30 вы - читателя 27 и на входе ь -разрядного счетчика 3 определяется выра- жениемПРиращение д Г импульсной последовательности 1 связано с прираще - нием Йц импульсной последовательнасти ц соотношением а-ч й 1 = - - - Йц а(10) н и-разрядном счетчике 3 ч=е =х Таким образом, введение в состав устройства указанных узлов и изме - 3нение связей позволяет дополнительно вычислять функции нида р = 1 Ь 1 хх 1 слх Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаются в расширении области применения путем получения возможности воспроизведения дополнительных Функций, так как отпадает необходимость в создании специализированного устройства для воспроизведения указанных выше Функций каждой в отдельности. Па достижении импульсной последовательностью о величины числа р, записанного ранее в реверсивном счетчике 5, этот счетчик обнуляется и сигналом с выхода обнуления переключает триггер 34 в нулевое состояние, которое запрещает даль) нейшее прохождение импульсов от генератора 33 через второй 12 и третий 21 коммутаторы. На этом процесс преобразования заканчивается.Учитывая равенство ц и р и интегрируя выражение (10) с учетом пределов интегрирования и уравнения (7) получаем текущее значение числа ч/36 Тираж 698ВНИИПИ Государственного комитета ССпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб. Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4