Счетчик импульсов

/56 5)4 Н 03 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ выходом сумматора,ычитан ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Сумский филиал Харьковскогоордена Ленина политехнического института им, В.И. Ленина(56) Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств.М.: Советское радио, 1975,с. 170, рис. 6-66.Авторское свидетельство СССРУ 1077054, кл. Н 03 К 23/00, 1983(54)(57) СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ, содержащий входную шину и )1 разрядов,каждый из которых содержит триггер,два элемента И, элемент НЕ, первыйэлемент ИЛИ и сумматор, а разряды свторого по К-й, где К - контрольноечисло меньшее числа разрядов, содержат второй элемент ИЛИ, в каждомразряде первая группа входов сумматора соединена с прямым и инверсным выходами триггера, входы установки в "1" и "0" которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первыйвход второго элемента И соединен свходом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, вторые входы первого и второго элементов И каждого разряда, начиная с (К+1)-го, соединены с выходом второго элемента Ипредыдущего разряда, в каждом разряде вторая группа входов сумматорасоединена с выходами сумматорапоследующего разряда, входная шина соединена с вторым входом второгоэлемента И первого разряда, а такжс вторыми входами первых элементовИ, начиная с первого по К-й разрядв каждом разряде первый вход и выхпервого элемента ИЛИ соединены соответственно с прямым выходом триггера и с входом элемента НЕ, в разрядах с второго по К-й выходвторого элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента И,а первый вход второго элемента ИЛИи второй вход второго элемента И сдинены с выходом второго элементапредыдущего разряда, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностейпутем выполнения операции вычитания, в счетчик введены шины сложения и вычитания, первая и втораягруппы, состоящие соответственноиз К и (п-К+1) элементов И, в первый разряд введен второй элементИЛИ, в каждый разряд счетчика, начиная с первого по (К)-й, еслиК ) (п-К+1), или по (И-К)-й, еслиК (п-К+1), введен третий элементв каждый разряд счетчика введенывертый и пятый элементы И, шина сжения соединена с первымивходаьиэлементов И первой группы, а в кадом разряде - с первым входом пятго элемента И, второй вход и выхокоторого соединены соответственно, с выходом сумматора, соответствующим числу К, и с вторым входом перэлемента ИЛИ, третий вход которогсоединен с выходом четвертого элета И, первый и второй входы которго соединены соответственно с шин1187263 соответствующим числу (И-К+1), шина вычитания соединена с первымивходами элементов И второй группы,выходы сумматора первого разряда,соответствующие числам с нулевогопо (К)е, соединены соответственнос вторыми входами с первого по К-йэлементов И первой группы, выходыс первого по К-й элементов И которойсоединены соответственно с вторымивходами вторых элементов ИЛИ разрядов с К-го по второй и с первымвходом второго элемента ИЛИ первогоразряда, выходы сумматора первогоразряда, соответствующие числамс нулевого по (Н-К)-е, соединенысоответственно с вторыми входамис первого по (и-К+1)-й элементов Ивторой группы, выходы с первого по Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах дискретной обработки информации, в частности, в качестве помехоустойчивых счетчиков, распределителей импульсов и устройств помехоустойчивого кодирования информации,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем реализации операции и вычитания.На чертеже изображен пятиразрядный счетчик импульсов с контрольным числом К=4, который может быть переключен на контрольное число К = 2 для выполнения операции вычитания.Введены следующие обозначения; первые элементы ИЛИ 1.1-1.5, триггеры 2.1-2.5, элементы НЕ 3.1-3.5, первые элементы И 4.1-4.5, вторые. элементы И 5.1-5.5, вторые элементы ИЛИ 6. 1-6,4, сумматоры 7. 1-7.5, входная шина 8, шина 9 вычитания, шина 10 сложения, первая группа элементов И 11.1-11.4, вторая группа элементов И 12.1-12.2, третьи элементы И 13.1-13.3, четвертые элементы И 14.1-14.5, пятые элементы И 15.1-15.5, выходные шины 16.1-16.5. 5 10 15 20 25(11-К+1)-й элементов И которой соединены соответственно с третьими входами вторых элементов ИЛИ разрядовс (и-К+ 1)-го по второй и с вторымвходом второго элемента ИЛИ первогоразряда, в котором выход второгоэлемента ИЛИ соединен с третьимвходом первого элемента И, первыйвход третьего элемента И соединенс инверсным выходом триггера своегоразряда, выход, соответствующийчислу (п-К+1) каждого разряда отК-го по второй, и выходы, соответствующие числам от нулевого по(П-К)-е каждого сумматора от(11-К+1)-го разряда по второй, соединены с инверсными входами, третьих элементов И всех младших разрядов. Первые группы входов сумматоров 7.1-7.5 соединены соответственно с прямыми и инверсными выходами триггеров 2. 1-2.5, входы установки в 1 111 которых соединены соотв ет с тве нно с выходами первых элементов И 4 . 1 -4 . 5, входы установки в "О" триггеров 2 . 1 -2 . 5 соединены с оотв етст в енн о с выходами вторых элементов И 5 . 1 -5 , 5, первые входы которых соединены соответственно с выходами первых элементов ИЛИ 1 . 1 - 1 . 5 и соединены соответственно с входами элементов НЕ 3 . 1 -3 . 5, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первых элементов И 4 . 1 -4 . 5 . Выходы вторых элементов И 5 . 1 -5 . 4 соединены соответственно с первыми входами вторых элементов ИЛИ 6 . 1 -6 . 3 , с вторым входом первого элемента И 4 . 5 и соединены соотв ет ственно с вторыми входами вторых элементов И 5 . 2-5 . 5, входная шина 8 соединена с вторым входом второго элемента И 5 . 1 первого разряда и с вторыми входами первых элементов И 4 . 1 -4 . 4 , Прямые выходы триггеров 2, 1 -2 . 5 соединены соответственно с первыми входами первых элементов ИЛИ 1 . 1 - 1 . 5, выходы вторых элемен тов ИЛИ 6 . 1 -6 . 3 соединены, с оот10 30 55 ветственно, с третьими входами пер вых элементов И 4.2-4.4.Шина 10 сложения соединена с первыми входами элементов И 11.1-11,4 и пятых элементов И 15.1 - 15.5, вторые входы которых соединены соответственно с выходами, соответствующими числу К, равному четырем, сумматоров 7.1-7.5, выходы пятых элементов И 15, 1-15,5 соединены соответственно с вторыми входами первых элементов ИЛИ 1,1-1.5, третьи входы которых соединены соответственно с выходами четвертых элементов И 14.1-14.5, первые входы которых соединены с шиной 9 вычитания, вторые входы четвертых элементов И 14.1-14.5 соединены соответственно с выходами, соответствующими числу й в Кравному двум, сумматоров 7.1-7,5. Шина 9 вычитания соединена с первыми входами элементов И 12.1 - 12.2, выходы сумматора 7.1, соответствующие числам с нулевого по (К)-е, равное трем, соединены соответственно с вторыми входами элементов И 11.1-11.4, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами элементов ИЛИ 6,1-6,3 и с первым входом элемента ИЛИ 6,4.Выходы сумматора 7,1, соответствующие числам с нулевого по (п-К)-е, равное единице, соединены соответственно с вторыми входами элементов И 12, 1 и 12.2, выходы которых .соединены соответственно с третьим входом элемента ИЛИ 6,1 и с вторым входом элемента ИЛИ 6.4, выход которого соединен с третьим входом первого элемента И 4.1, первые входы третьих элементов И 13.1 - 13.3 соединены соответственно с инверсными выходами триггеров 2.1-2.3, выходы каждого из сумматоров 7.2- 7.4, соответствующие числу и -К+ 1, равному двум, соединены с инверсными входами соответствующих элементов И 13.1-13.3 младших разрядов, выход,соответствующий числу ноль сумматора 7.2, соединен с пятым инверсным входом И 13.1, выходные шины 16.1-16.5 соединены соответственно с выходами элементов И 13,1-13,3 и с инверсными выходами триггеров 2.4 и 2.5. Кодовые комбинации при выполнении операции вычитания снимаются с выходных шин 16.1-16.5. В таблице, в качестве примера, приведены состояния счетчика для его работы в режиме сложения с К=4, а также получены состояния этого же счетчика при К = и-К+1 = 2. Для получения состояний счетчика в режиме вычитания необходимо значения разрядов снимать с инверсных выходов счетчика, работающего в режиме сложения с К = 2. Затем в младшие разряды записывать нули, если в старших разрядах П-К+1 нулей или К единиц.Счетчик импульсов работает следующим образом. В исходном состоянии все триггеры счетчика стоят в нуле, т.е. счетчик находится в нулевом состоянии 00000, на шине 10 сложения присутствует сигнал, на шине 9 вычитания сигнал отсутствует, На нулевом выходе сумматора 7.1 соответственно имеется единичный сигнал, который проходит через элемент И 11.1 и элемент ИЛИ 6.3 на вход элемента И 4,4. Так как с четвертого выхода сумматора 7.4 (через элемент И 15.4), выхода элемента И 14,4 и единичного выхода триггера 2.4 поступают нулевые сигналы на элемент ИЛИ 1,4, то элемент И 5.4 закрыт нулевым сигналом, а элемент И 4,4 открыт единичным . сигналом с элемента НЕ 3.4. Поэтому тактовый сигнал, поступающий на входную шину 8, устанавливает триггер 2.4 в единичное состояние 01000, соответственно на первом выходе сумматора первого разряда 7.1 появляется единичный сигнал, который через элемент И 11.2 и элемент ИЛИ 6,2 дает разрешение на установку в единичное состояние триггера 2.3, т,е. счетчик по тактовому импульсу в соответствии с описанным переходит в состояние 01100.Аналогично получены состояния 01110 и 01111. Так как при состоянии счетчика 01111 триггер 2.1 находится в единичном состоянии и, следовательно, на выходе элемента ИЛИ 11 и на входе элемента И 5.1 имеется единица, то следующий тактирующий сигнал устанавливает триггер 2.1 в нуль и с выхода элемента И 5,1 идет на вход элемента И 5.2 и также сбрасывает25 В исходном состоянии при работе счетчика в режиме вычитания все триггеры находятся в нуле 00000, на шине 9 вычитания находится единичный сигнал, соответственно на выходных шинах 16.5-16.1 снимается кодо 40 вая комбинация 11110. Причем на шины 16.5 и 16.4 единичные сигналы поступают непосредственно с инверсных выходов соответствующих триггеров 2,5 и 2,4, а на шины 16.3 и 16.2 - с инверсных выходов соответствующих триггеров 2.3 и 2.2 через соответствующие элементы И 13.3 и 13.2 (разрешение на прохождение сигналов поступает с двух выходов сумматоров 7.4 - 7.3 на инверсные входы элементов И 13.3 и 132). Так как счетчик в нулевом состоянии, то на нулевом выходе сумматора 7.2 находится единичный сигнал, который поступает на пятый инверсный вход элемента 13.1 и запрещает прохождение через него единичного сигего в нуль. Аналогично сброс триггеров распространяется до триггера 2.5. Так как он находится в нуле,то элемент ИЛИ 1,5 выдает нуль ичерез элемент НЕ 3.5 разрешает сигналу сброса установить его в единицу, т,е. получено состояние 10000.При этом на первом выходе сумматора 7. 1 имеется единичный сигнал. 1 ОЭтот сигнал через элементы 11.2 И,6.2 ИЛИ и 4.3 И устанавливает триггер 2.3 в единицу, в результатесчетчик находится в состоянии 10100.По следующим тактовым импульсам, 15по аналогии с описанным происходит заполнение второго и первогоразрядов счетчика. В результате получаем следующие состояния 10110 и10111По следующему тактовому импульсу происходит сброс в нуль триггеров 2.1-2,3 и записывается единица в триггер 2.4 - 11000. Затем процесс записи единицы в младшие разряды повторяется - 11100, 11110. Всостоянии счетчика 11110 на 4-мвыходе сумматора 7.1 появляетсяединица. Она разрешает прохождениетактовому импульсу через элемент И5.1 на вход установки в "0" триггера 21 и дальнейшему его распространению через элементы И 5.2-5.5.В результате счетчик переходит в исходное состояние 00000. нала с инверсного выхода триггера 2.1. В результате на шине 16,1 снимается нулевой сигнал. На нулевом выходе сумматора 7. 1 также имеется единичный сигнал, который проходит через элементы 12.1 И и 6,1 ИЛИ на вход элемента И 4.2, Так как со второго выхода сумматора 7,2 (через элемент И 14.2), выхода элемента И 15.2 и единичного выхода триггера 2.2 поступают нулевые сигналы на элемент ИЛИ 12, то элемент И 5.2 закрыт нулевым сигналом, а элемент И 4.2 открыт единичным сигналом с элемента НЕ 3.2. Тактовый сигнал, поступающий на входную шину 8, устанавливает триггер 22 в единичное состояние 00010, на выходных шинах 16,5-16.1 - 11101, соответственно на первом выходе сумматора 7. 1 появляется единичный сигнал, который через элементы 12.2 И и 6.4 ИЛИ дает разрешение на установку в единичное состояние триггера 2.1 т.е. счетчик по тактовому импуль- су в соответствии с описанным переходит в состояние 0001, на выходных шинах 16.5-16. 1 - 1100.Так как при состоянии счетчика 00011 триггер 21 находится в единичном состоянии и, следовательно, на выходе элемента И 5,1 имеется единица, то следующий тактирующий сигнал устанавливает триггер 2.1 в нуль и с выхода элемента И 5.1 идет на вход элемента 5.2 И и также сбрасывает его в нуль. Так как триггер 2.3 находится в нуле, то элемент ИЛИ 1.3 выдает нуль и через элемент НЕ 3.3 разрешает сигналу сброса установить его в единицу т.е. получено состояние 00100, на шинах 16,5-16.1 - 11011При этом на первом вюСоде сумматора 7.1 имеется единичный сигнал, Этот сигнал через элементы 12.2 И, 6,4 ИЛИ и 4.1 И устанавливает триггер 2.1 в единицу; в результате счетчик находится в состоянии 00101, на шинах 16.5-16.1 - 11010. По следующему тактовому импульсу происходит сброс триггера 2.1 в нуль и этим же сигналом установка триггера 2.2 в единицу, получаем состояние счетчика 00110, на шинах 16.5-16.1 - 11000.На втором выходе сумматора 7. 1 появляется единичный сигнал, который через элементы 14.1 И и 1,1 ИЛИ11 И 263 Вычитан с К4 01100 100 011 0010 11011 01111 0101 10 1000 00 11000 10100 10110 01000 011 1000110 10111 010 10 перехо на шин 11000 11010 01100 10000 1000101 001 01110 10010 1100 00000 00 10100 11000 01000 00010 0100 0000 разрешает тактовому сигналу пройти через элементы И 15.1, 15.2 и 15.3, сбрасывает триггеры 2.2 и 2,3 в ноль и установит триггер 2.4 в единицу, Получаем состояние счетчика 01000, на шинах 16.5-16,1 10111. Затем процесс записи единицы в младший разряд и дальнейший перенос ее в старшие разряды повторяется; 01001, 01010, 01100, 10000, 10001, 10010, 10100, 11000, на шинах 16.5-16.1 соответственно 10110, 10100, 10000, 01111, 01110, 01100, 01000, 00000, В состоянии счетчика 11000 на втором выходе сумматора 7, 1 появляется единица, к торая разрешает прохождение тактовому импульсу через элементы И 5.1- 5,5 на вход установки в "0" триггеров 2.4 и 2.5. В результате счетчикдит в исходное состояние 0000 ах 16.5-16. - 11110. остаяния счетчика и.Продолжение табли Состояния счетчика при Сложение с К, равным1187263 оставитель С. Раковехред П.Микеш дактор Н. Боб рректор В. Бутяг каз 65 о 5 иал ППП "Патент" жгород, ул ктная,59 Тираж 871 ПодлВНИИ 11 И Государственного комитета СССРпо делам изобретения и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/