Реверсивное счетное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0951 б А 3 К 236 5)5 Я Е ОБ К АВТОРСКОМ ТЕЛЬСТВУ 2 мати ке, хнике и та разрисок),ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ(56) Справочник по интегральным микросхе- .мам/Под ред, Б,В, Тарабрина, Изд, второе.М.; Энергия, 1980, с. 140 - 142.Акцептованная заявка ВеликобританииМ 1284876,кл, 6 08 С 21700, 09,08.1972,Авторское свидетельство СССРЬЬ 1396276, кл. Н 03 К 23/62, 26,05,1986.ф 4) РЕВЕРСИВНОЕ СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТ-(57) Изобретение относится к автоизмерительной и вычислительной теможет быть использовано для подсчности количества объектов (меток Изобретенйе относится к автоматике,змерительной и вычислительной технике и может бысть использовано для подсчета предметов,(объектов, меток, рисок), движущихся относительно двух датчиков в какомто одном направлении, или,для подсчета разности количества предметов (объектов, меток, рисок), движущихся относительно двух датчиков в противоположных направлениях, например для отсчета перемещенийрабочих органов станков, снабженных импульсными датчиками перемещений, в цифровых термометрах и весах, в автоматике лифтов и конвейеров, в преобразователях линейного перемещения в код, угла поворо. та вала в код, в счетчиках метража магнитной ленты, в устройствах для пройденного пути и определения местоположения объекта по дорожным меткам, в устройствах для учета количества людей, животных, единиц / движущихся относительно двух датчиков в противоположных направлениях. Целью изобретения является снижение и стабилизация потребляемой в динамическом режиме мощности. Устройство содержит датчики 1, 2 и счетные декады 3-13-п, каждая из которых содержит входы 4, 5 и выходы 6. 7, счетные триггеры 8.11, элементы И 12,1.8 и элементы ИЛИ 19, 20. Если сигналы поступают вначале от первого; а затем отвторого датчиков, то в счетных декадах реализуется операция прямого счета, Если сигналы поступают вначале от второго, а затем Ьт первого датчиков, то в счетных декадах реализуется операция обратного счета, Если сигналы дважды поступают от одного и того же датчика, то результат в счетных декадах сохраняется, 2 ил., 1 табл. подвижного транспорта (автомобильного, железнодорожного) или складской продукции в контролируемой зоне, если указанные объекты имеют возможность входить в контролируемую зону и покидать ее, для формирования цифрового кода рассогласовнаия требуемого и действительного значений регулируемого (измеряемого, контролируемого) параметра, в делителях частоты, а также может найти применение в цифровых преобразователях накапливающего действия, распределителях и коммутаторах. Результат вычислений представляется в нестандартном двоична-десятичном коде, который при необходимости может быть преобразован в позиционный десятичный код с помощью дешифраторов.Известна реверсивная счетная декада с раздельными входами и выходами, прямого и обратного счета, реализованная, например, в микросхеме отечественного производства К 155 ИЕ 6, Совместно с двумя датчиками, очередность поступления сигналов с которых определяет направление перемещения, и с целым рядом дополнительных элементов (логических, за 3 ержки, памяти) реверсивный счетчик на известных счетных декадах может быть использован для подсчета предметов (обьектов, меток, рисок), движущихся в противоположных направленияхОднако дополнительные элементыкоторые приходится ставить между выходами датчиков и входами счетчика, обуславливают сложность схемотехнического решения такого реверсивного счетного устройства, Кроме того, сложность устройства обуславливается еще и сложностью реверсивной счетной декады.Известно устройство, содержащее реверсивный счетчик и два датчика, выход . .каждого из которых соединен со счетным входом одного из двух счетных триггеров, одним из входов входного лОгического элемента И и входом элемента задержки. два четырехвходовых логических элемента ИИЛИ, два входа каждого из которых соединены с выходами триггера, два ВЯ-триггера, Б-вход первого из которых соединен с выходом входного логического элемента И, а ин-. версный выход соединен с первым входом трехвходового логического элемента ИЛИ - НЕ, два других входа которого.пдключекы к выходам датчиков, выход которого соединен с Я-входом второго ВЗ-триггера, двухвходовый логический элемент. И, входы которого подключены к выходам четырехвходовых логических элементов И - ИЛИ, трехвходовый логический элемент ИЛИ, выходкоторого соединен с 3-входами счетных и первого ВЯ-триггеров, а входы реверсивйого счетчика соединены с первым и вторым входом .второго трехвходового логического элемента ИЛИ.Недостатком известного устройства является сложность схемотехнического решения, обусловленная наличием в его составе промежуточных элементов между выходами датчиков и входами счетчика (в предыдущем предложении зти промежуточные элементы заключены в скобки), а также сложностью схемотехнического решения самого реверсивного счетчика с раздельными входами сложения и вычитания.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту. является реверсивное счетное устройство, содержащее первый и второй датчики и счетные декады, которые соединены последовательно, акаждая счетная декада содержит четыре счетных триггера, семь элементов И и пять элементов ИЛИ.Однако счетные декады этого устройства по сравнению с предлагаемым сложны и . неравномерно по тахтам работы потребляют большую мощность в динамическом режиме,Целью изобретения является снижение- и стабилизация потребляемой в динамическом режиме мощности. Достижение цели обеспечивается тем, что в каждом такте ра 10 боты устройства в каждой счетной декадеизменяет свое состояние на противополож 15 ное только один элемент памяти,Для достижения поставленной цели реверсивное счетное устройство содержит первый и второй датчики и счетные декады, которые соединены последовательно, первый и второй входы первой счетной декады соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков, а каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера,семь элементов И и два элемента ИЛИ, пря 45 ды третьего и пятого элементов И соединены С выходом шестого элемента И, выход каждого К-го (К = 1. 2, 3) элемента И соединен со счетным входом (К +:1)-го триггера, прямые выходы первого, второго и третьего 50 триггеров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И, а инверсный выход четвертого триггера соединен с третьим входом первого элемента И,На фиг. 1 изображена структурная схема реверсивного счетного устройства; на фиг 2 - структурная схема счетной декады.Реверсивное счетное устройство содержит первый 1 и второй 2 датчики и счетнье 25 мой выход каждого К-го (К = 1, 2, 3) счетноготриггера соединен с первым входом К-го . элемента И, счетный вход первого трйггера является первым входом счетной декады и соединен с первымвходом первого элемен та ИЛИ, выход которого является первымвыходом счетной декады, второй вход счетной декады соединен с первым входом чет. вертого элемента И., выход которогосоединен со вторым входом первого эле мента ИЛИ, а.второй выход счетной декадысоединен с выходом пятого элемента И,Первые Входы пятого, шестого и седьмого элементов И соединены с инверскыми выходами соответственно третьего, второго 40. и первого триггеров, вторые входы первогои седьмого элементов И соединены со, вторым входом счетной декады, вторые входы второго и шестого элементов И соединены с выходом седьмого элемента И, вторые вхо10 20 30 35 40 45 50 55 гдекады 3-1, З-п, входы 4 и 5 и выходы 6 и 7 которых соединены последовательно, первый 4 и второй 5 входы первой 3-1 счетной декады соединены соответственно с выходами первого 1 и второго 2 датчиков. Каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера 8 - 11, семь элементов И 12 - 18 и два элемента ИЛИ 19 и 20, Прямой выход каждого К-го (К = 1, 2, 3) счетного триггера(8, 9, 10) соединен с первым входом К-го элемента И (12 - 14), Счетный вход первого счетчика триггера 8 является первым входом 4 счетной декады и соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 19, выход которого является первым выходом 6 счетной декады, Второй вход счетной декады 5 соединен с первым входом четвертого элемента.И 15, выход которого соединен со втррым входом первого элемента ИЛИ 19. Второй выход счетной декады 7 соединен с выходом пятого элемента И 16. Отличие от прототипа заключается в том, что первые входы пятого 16, шестого 17 и седьмого 18 элементов И соединены с инверсными выходами соответственно. третьего 10, второго 9 и первого 8 триггеров, Вторые входы первого 12 и,седьмого 18 элементов И соединены со вторым входом 5 счетной декады, Вторые входы второго 13 и шестого 17 элементов И соединены с,выходом седьмого элемента И 18. Вторые входы третьего 14 и пятого 16 элементов И соединены с выходом. шестого элемента И 17, Выход каждого К-го (К = 1, 2, 3) элемента И (12. 13, 14) соединен со счетным входом (К+1)-го триггера (9-,11). Прямые выходы первого 8, второго 9 и третьего 10 триггеров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго. элемента ИЛИ 20, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И 15. Инверсный выход четвертого триггера 11соединен с третьим входом первого элемента И 12.Реверсивное счетное устройство работает следующим образом,Датчики 1 и 2 предназначены для определения направления перемещения объекта (предмета, частицы, метки, риски и т,д.),Если сигналы поступили вначале от первого 1, а затем от второго 2 датчиков, считают, что объект вошел в контролируемую зону и в реверсивном счетчике результат должен измениться на единицу в сторону увеличения. Если сигналы поступили вначале от второго 2, а затем от первого 1 датчиков, считают, что обьект покинул контролируемую зону и в реверсивном слетчике результат должен измениться на единицу в сторону уменьшения, Если сигнал дважды поступает с выхода одного из дагчиков (1или 2), считают, что объект вошел в пространство между датчиками и вновь покинулего в обратном направлении, а в реверсивном счетчике результат должен остатьсяпрежним.Функционирование реверсивного счетчика определяется работой входящих в егосостав счетных декад 3, 1, 3, 2, 3. . З.п.Каждая счетная декада функционирует в соответствии с таблицей, переходов.Счетная, декада имеет десять окончательных состояний, которые в таблице пронумерованы "0"-"9". Перед началом работысчетные декады устанавливаются в некоторое начальное (например, нулевое) состояние подачей сигналов на устанрвочныевходы триггеров 8 - 11 (установочные входытриггеров не показаны). Каждому устойчивому состоянию декады соответствует вполнеопределенное состояние триггеров8 - 11. В устройстве использованы триггеры,которые переключаются по заднему фронтусигналов, поступающих на их счетные входы, Если триггер находится в нулевом состоянии, то единичный сигнал присутствует наего инверсном выходе и отсутствует на прямом выходе, Если триггер находится в единичном состоянии, то единичный сигналприсутствует на его прямом выходе и отсутствует на инверсном выходе. Начальное состояние триггеров устанавливается повходам К и, Я.Появление сигналов на счетных входах,8 - 11 и на выходах 6 или 7 счетной декадывозможно только при наличии сигналов навходах 4 или 5 этой счетной декады.Сигнал с.выхода 4 счетной декады поступает на счетный вход первого триггера 8.По окончании действия сигнала с входа 4триггер 8 переключается в противоположное состояние.Сигнал с входа 5 счетной декады поступает на счетный вход триггера, следующегоза самым младшим триггером, хранящимединичное значение, По окончании действия сигнала с входа 5-отмеченный триггерпереключается в противоположное состояние, Исключением является случай, когдачетвертый триггер 11 включен: в этом случае запрещается переключение второготриггера 9; что обеспечивается связью с инверсного выхода триггера 9 на третий входэлемента И 12,Последовательное поступление двухсигналов на один из входов (4 или 5) неприводит к изменению содержимого данной счетной декады (так как при этом дважды переключается один и тот же триггердекады) и не приводит к изменению солержимого следующих счетных декад (так как в них тоже дважды переключается один и тот же триггер).Все сигналы с входа 4 проходят нз выход 6, откуда поступают на вход следующей декады,Сигнал с входа 5 проходит на выход 7 только в нулевом состоянии счетной декады, когда все триггеры 8-11 хранят нулевое значение. Во всех остальных разрешенных состояниях счетной декады сигналы с входа 5 проходят на выход 6.В соответствии с таблицей переходов окончательное состояние декады "0" в "9" представлено в строках соответственно 1-й, Б-й, 9-й, 13-й, 17-й, 21-й, 25-й, 29-й, 33-й и 37-й. В этих состояниях сигналы на входах 4 и 5 и выходах 6 и 7 декады отсутствуют. Состояния декады, представленные в соседних строках таблицы, являются соседними, причем состояния в 1-й и 40-й строках также являются соседними (замкнутое кольцо из 40 состояний, причем,10 из них явля 10 20 ются окончательными), Переход в 253035 окончательное состояние с большим на единицу номером (в том числе и переход из состояния "9" в состояние "О") осуществляется последовательной подачей сигналов вначале на вход 4, а затем на вход 5. Переход в окончательное состояние с меньшим на единицу номером (в том числе и переход иэ состяния "О" в состояние "9") осуществляется последовательной подачей сигналов вначале на вход 5, а затем на вход 4.При подаче сигнала на один из входов (4 или 5).состояние декады, т.е. состояние триггеров 8-11, не изменяется (вчетных строках таблицы предыдущие состояния обозначены+) до тех пор, пока присутствует счетных вхоДах части или всех триггеров 8-11). По окончании действия сигнала с входа 5 или 4 триггеры, на счетных входах которых присутствовал сигнал, изменят. свое состояние на противоположное и счетная декада оказывается в промежуточном состоянии. Промежуточные состояния "9", "8",45"7", "6"; "5", "4", "3"; "2", "1", "0") декады представлены в строках соответствевнно 3- й, 7-й, 11-й, 15-й, 19-й, 23-й, 27-й, 31-й, 35-й, 39-й,При подаче сигнала на првтивоположный вход декады после снятия этого сигнала декада перейдет в окончательное состояние, имеющее номер на единицу больший,если сигналы подавались вначале на вход 4,а затем на вход 5, и наоборот перейдет в окончательное состояние, имеющее номер на единицу меньший, если сигналы подава лись вначале нэ вход 5, а затем на вход 4. сигнал (пока его действие проявляется на 40 При переходе из окончательного состояния с номером "9" в окончательное состояние с номером "О" формируются сигналы вначале на выходе 6. з затем на выходе 7 декады, обеспечивая увеличение результата в старшей декаде на единицу.При переходе из окончательного состояния с номером "О" в окончательное состояние с номером "9" формируются сигналы вначале на выходе 7, а затем на выходе 6 декады, обеспечивая уменьшение результата в старшей декаде на единицу.Во всех остальных случзях при.переходе из одного окончательного состояния в другое последовательно формируются два сигнала нэ выходе 6 декады и результат в старшей декаде остается прежним,Применение предлагаемого реверсивного счетного устройства целесообразно в тех случаях, когда, время перехода из одного окончательного состояния в другое меньше, чем время нахождения счетного устройства в окончательном состоянии.Таким образом обеспечивается реверсивный счет предметов.Технико-экономичесий эффект от внедрения изобретения заключается в снижении потребляемой в динамическом режиме мощности и в ее стабилизации, Если в прототипе максимальное число переключаю(щихся в одном такте элементов памяти равнялось 4 хп, где и - число счетных декад, то в предлагаемом устройстве в каждой декаде за.такт работы переключается только один элемент памяти. Таким образом, по-, требляемая в динамическом режиме мощность снижена в 4 раза. Кроме того, так как в.предлагаемом устройстве в каждом такте переключается одно и то же число элементов памяти, то потребляемая в динамическом режиме мощность стабильна; в прототипе число переключающихся в каждом такте элементов памяти в общем случае различно. Положительный эффект достиг; нут без усложнения устройства,Таким образом, по потребляемой в динамическом режиме мощности, по ее стабильности, предлагаемое устройство имеет преимущественные по сравнению с прототипом характеристики, а по сложности и быстродействию приблизительно такие же.Формула изобретения Реверсивное счетное устройство, содержащее первый и второй датчики и счетные декады, которые соединены последовательно, первый и второй входы первой счетной декады соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков, а каждая счетная декада содержит четыре счетных триггера, семь элементов И9 101709516 и два элемента ИЛИ, прямой выход каждого К-го (К = 1, 2, 3) счетного триггера соединен с первым входом К-го элемента И, счетный вход первого счетного триггера является первым входом счетной декады и соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом счетной декады, второй вход счетной декады,соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй выход счетной декады соединен с выходом пятогоэлемента И, отл ича ющее с ятем, что, с целью снижения и стабилизации, потребляемой в динамическом режиме мощности, первые входы пятого, шестого и седьмого элементов И соединены с инверсными выходами соответственно третьего, второго и первого триггеров, вторые входы первого и седьмого элементов И соединены с вторым входом счетной декады, вторые вхо ды второго и шестого элементов И соединеныс выходом седьмого элемента И, вторые входы третьего и пятого элементов И соединены с выходом шестого элемента И, выход каждого К-го (К = 1, 2, 3) элемента И соединен со 10 счетным входом (К + 1)-го триггера, прямыевыходы первого, второго и третьего триггеров соедиены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом 15 четвертого элемента И, а инверсный выходчетвертого триггера соединен с третьим входом первого элемента И. Сигналы на счетных входэх триггеров Состое.ние дека. Строка,М Сигналы навходах Сигналы нэ аыхо. ека ы ах ека ы Состояние триггеров 10 ды 10 1 2 3 4 5 6 7 6 9 10 11 12 13 15 16 17 18 19 20 21 22 23 ,24 25 26 27 26 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 401709516 едактор Н:Горват Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям п 113035, Москва, Ж, Раушская наб 45 СССР зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 аз 436ВНИИПИ Го Составитель,Техред М.Мо ражнов тал Корректор Н.Ревска