Преобразователь двоичного кода угла в двоично-десятичный код градусов, минут и секунд

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 140280 (21) 2908888/18-24 51 М. КЛ. Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетС 06 Г 5/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300882 рС.В.Билибин, П.П.Гараев, Н.А.Иванов, ,Ф.РЩенко,М.Я,Савельев и Б.А.Сарычевфи ,ь.Ъ.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВОИЧНОГО КОДА УГЛА В ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ КОД ГРАДУСОВ,МИНУТ И СЕКУНДИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано при построении преобразователей в устройствах сбора иобработки информации, а также в контрольно-регистрирующей аппаратуре,Известен преобразователь двоичного кода угла в двоично-десятично-шестидесятиричный код, содержащий генератор импульсов, элемент И, двоичныйсчетчик, дешифратор нуля, выходнойсчетчик, блок запрета и,группу корректирующих счетчиков 1 .Недостатком данного преобразователя является относительно низкая точность и надежность функционирования.Наиболее близким к предлагаемомуявляется преобразователь двоичногокода угла в двоично-десятичный кодградусов, минут и секунд, содержащийдвоичный счетчик, дешифратор нуля,двоично-десятичный счетчик градусов,минут и секунд, регистр хранения,информационное табло, первый элеяентИ-НЕ 2,Недостатком известного преобразователя является относительно невысокая точность и низкая надежность.Цель изобретения - повышение точности и надежности преобразования,Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь двоичного кода угла в двоично-десятичный код градусов, минут и секунд, содержащий двоичный счетчик, дешифратор нуля, входы которого соединены с выходами двоичного счетчика, двоично-десятичный счетчик гранусов, минут и секунд, регистр результата, информационные входы которого соединены с выходами двоично-десятичного счетчика градусов, минут и секунд, информационное табло, входы которого соединены с выходами регистра результата, генератор импульсов, первый элемент И-НЕ, выход которого соединен со счетными входами двоичного счетчика и двоичнодесятичного счетчика градусов, минут, секунд, первый вход первого элемента И-НЕ соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход - с выходом дешифратора нуля, введены блок умножения, состоящий из группы инверторов и четырех сумматоров, второй и 25 третий элементы И-НЕ, счетчик команд,дешифратор команд, входы которого, соединены с выходами счетчика команд,установочный выход дешифратора команд соединен с входами сброса двоичного 30 счетчика и двоично-десятичного счет 955022чика градусон, минут и секунд, выходприема дешифратора команд соединен свходом загрузки двоичного счетчика,выход начала преобразования дешифратора команд соединен с третьим входомпервого и первым входом второго элементон И-НЕ, выход окончания преобразования дешифратора команд соединен суправляющим входом регистра результата, второй вход второго элементаИ-НЕ соединен с выходом дешифратора Онуля, а выход соединен с первым вхо .,дом третьего элемента И-НЕ, второйвход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединенс входом счетчика команд, информационный вход преобразователя соединенс входами иннерторов группы, с пер,выми группами входов первого и второго сумматоров и с второй группойвходов со сднигом на три разрядавправо первого сумматора, выходы которого соединены со сдвигом на одинразряд нпрано с первой группой входов третьего сумматора, вторая группа входов, которого соединена с выходами группы инверторон, а выходы сосдвигом на шесть разрядов вправосоединены с второй группой входоввторого сумматора, выходы которогосоединены с первой группой входовчетвертого сумматора и со сдвигом надва разряда вправо - с второй группывходов четвертого сумматора, выходыкоторого, являющиеся выходами блокаумножения, соединены с информационными входами двоичного счетчика, выход 35переносов второго сумматора соединенс входом переноса второго сумматора,гНа фиг.1 представлена структурнаясхема преобразователя; на фиг.2 - 40вреяенная диаграмма работы преобразователя.Преобразователь содержит блок 1умножения, генератор 2 импульсов,первый 3, второй 4 и третий 5 элементыИ-НЕ, счетчик 6 команд, дешифратор7 команд, двоичный счетчик 8, дешифратор 9 нуля, двоично-десятичныесчетчики секунд 10, минут 11 и градусов 12, регистр 13 результата, информационное табло 14. Дноично-десятичный счетчики градусов, минут и секунд 10-12 н совокупности образуютдвоичный десятичный счетчик 15 гра-,дусов, минут и секунд,Блок 1 умножения содержит группы 55инверторов 16 и сумматоры 17-20.В основу принципа действия преобраэонателя положен метод двойногопреобразования-. В начале с помощьюблока умножения 1 осуществляется перничное пресбразование двоичного кодаугла Х, цена единицы младшего разряда которого соответствует двоичному360Рядуи Знои ныл код угла у с2 65 ценой единицы младшего разряда, равной одной угловой секунде или долей угловой секунды. Затем, с помощью всей остальной части устройства путем пересчета производИтся преобразонание сформированного на выходе блока 1 умножения кода в двоично-десятичный код с последующей индикацией значения угла в десятичном виде на табло 14. Суть первичного преобразования с цены единицы младшего разряда двоичного кода угла заключается в умножении текущего значения кода угла Х на постоянный коэффициент К, величина 1 которого в общем случае может быть выбрана из выражения360 о 60"60" 1 296 00"К - ш юее ав - аее.щ (1)2" 2 пПрактически целесообразно принять н формуле (1) П =20, так как в этом случае коэффициент преобраэонания К имеет значение, наиболее близкое к 1. Точное значение К при и =20 равноК= --= 1,235 961 914 0625,1 296 000"22Таким образом, блок 1 умножения преобразует входной код Х в код У в соответствии с выражениемУ=1,235 961 914 0625 Х.(2)В результате такого умножения на выходе блока 1 образуется двоичный код, число единиц которого (число импульсов унитарного кода). соответ ствует числу секунд и долей секунды з значении угла, представленного кодом Х. При реализации блока 1 выражение (2) было представлено в видеУ=Хе 1 25(1 + + )1 1 1(3)Я 28Используя выражение (3), можно преобразовать любой двоичный код угла в двоичный код, 21-й разряд которого равен 1 угловой секунды,все разряды старше 21-го будут иметь целое число секунд, а все разряды младше 21-го - доли секунды. Формиронание кода У в блоке 1 умножения в соответствии с (3) происходит следующим образом. Текущее значение кода угла подается на первую группу входов первого сумматора 17 и со сдвигом на три разряда вправо (т.е, в сторону младших разрядон) подается на вторую группу входов этого же сумматора. В сумматоре 17 реализуется операция + для правильнойх хг г"работы которого на свободные входы должны быть поданы нулевые потенциалы, На выходах сумматора 17 с учетом переноса образуется код, старший разряд которого соответствует 9-сму ра- ряду формируемого кода У. Этот код поступает на входы сумматора 19 со сдвигом на один разряд вправо отнсительно кода, подаваемого на первую955022 5 группу входов этого же сумматора. В сумматоре 19 реализуется операцияХ Х Хи+ а, )28 2+ 26г.е. осуществляется вычитание двух кодов, которое фактически заменено сложением кода х/2 з х(2" с инверсным значением исходного кода Х, получаемого на выходах группы инверторов 16. На свободный вход сумматора 19 подается нулевой потенциал, а на входы пяти старших разрядов первой группы логические "1" (инверсия "нулей" кода Х), в результате первый разряд кода Х суммируется с нулевым потенциалом, второй разряд кода Х суммируется со старшим-(первым) разрядом выходного кода сумматора 17 и т.е деНа выходах сумматора 19 образуется инверсный (относительно входного) код, старший (первый), разряд которого (без учета разряда переноса, который в сумматоре 19 не используется) соответствует 8-му разряду фор-мируемого кода У. Этот код подается ,со сдвигом на б разрядов вправо на входы сумматора 18, на первые входы которого заводится исходное значение кода Х. В сумматоре 18 реализуется операцияХ Х Х+, +Х.28 2 26Разряд переноса в сумматоре 18 используется для корректировки его выходного кода. Так как на. вторые входы сумматора 18 поступает инверсный код, то для правильнсй работы сумматора на входы его шести младших разрядов второй группы подаются логические единицы, а на входы десяти старших разрядов первой группы логические нули. На выходах сумматора 18 получается прямой код, который заводится на входы первой группы сумматора 20 и со сдвигом на два разряда вправо на входы второй группы этого же сумматора, На входы двух младших разрядов второй группы на входы двух старших разрядов первой группы подаются логические "нули". В результате чего реализуется операция умножения кода1 1Х(1-26+2- )йа коэффициент11+- =1 25.4 ф 5 10 15 20 25 дах - низкий), который запрещает прохождение импульсов с генератора 2 О через элемент И 3 и разрешает прохождение их через элемент И 5, Эти импульсы, поступая на счетный вход вычитающего счетчика 8, начинают уменьшать количество единиц записанного На выходах сумматора 20 получается и +14 разрядный код У, который связан с входным кодом Х соответственно (3), а методическая погрешность равна О.При дальнейшем использовании кода У разряды выше 21-го (доля секунды) могут быть отброшены или использованы по усмотрению разработчика. В тех случаях, когда допустимая погрешность преобразования составляет 1 угловуюсекунду, разряды выше 21-го могут быть отброшены и в промежуточных ступенях комбинационного умножителя 1, т.е. в сумматорах 17-19, при этом упрощается схемная реализация блока 1 умножения.СФормированный код У записывается в двоичный счетчик 8, а затем преобразуется вчисло импульсов, .которое фиксируется в двоично-десятичном счетчике 10 секунд, минут 11 и гра- дусов 12, переписывается в регистр 13 результата и отображается на информационном табло 14. .енератор 2, счетчик команд б, дешифратор команд 7, а также элементы 3-5 задают. цикл преобразования и формируют необходимые команды управления; Конец цикла преобразования и формирует необходимыекоманды управления. Конец цикла преобразования фиксируется дешифратором9 нуля.. Рассмотрим работу системы в динамике, Предположим, что в начальный момент времени о, .счетчик команд б находится в состояйии, когда на еговыходах 1 и 2 установлен нулевой код,В этом случае (фиг.2) на первом выходе. дешифратора команд 7 будет высокий потенциал, по которому счетчики 8 и 12 устанавливаются в нулевое состояние. Однсйременно на выходахэлементов И 4 и 5 устанавливаются 35 высокие потенциалы, и элемент И 3пропускает импульсы генератора 2.После прихода на счетчик команд Ьочередного импульса с генератора 21момент времени 1 4 (на первом выходе 40 дешифратора команд 7 устанавливаетсякоманда низкий потенциал,. а на выходе приема появляется команда (высокий потенциал) Загрузка, по которой код У с выхода блока 1 умноже ния записывается в двоичный счетчик,8. Так как запаздывание блока умножения определяется только собственными постоянными времени сумматоров17-20, которые достаточно малы, тоновое значение кода У устанавливается практически одновременно с поступлением нового значения кода Х. Послезаписи в двоичный счетчик кода У навыходе дешифратора 9 нуля устанавливается высокий потенциал, и следующий.импульс с генератора 2 устанавливается на выходе 3 дешифратора команд 7 высокий Потенциал (на остальных выхов счетчике двоичного числа и, одно 955022временно, эти же импульсы записывают данное двоичное число в двоично-деся тичные счетчики 10-12. Момент времени , когда двоичное число в двоичном счетчике 8 будет полностью описа но, фиксируется дешифратором 9 нуля, на выходе которого устанавливается, низкий потенциал. Этот потенци" ал запрещает прохождение импульсов с генератора 2 через элемент И 5 и вновь разрешает прохождение их через элемент И 3 на счетчик команд б в момент времени 4 очередного импульса на выходе дешифратора команд 7 появляется высокий потенциал (команда фЗаписьф), по которому двоично-десятичное число переписывается из двоичнодесятичных счетчиков 10-12 в регистр результата 13 и поступает на индикацию в информационное табло 1.4, В момент времени 5 очередной импульс генератора 2 снимает с выхода дешифратора команд 7 команду Запись и устанавливает на его ,установочном выходе команду уст. Оф счетчиковЦикл преобразования будет повторяться.Быстродействие преобразователя определяется выбранной частотой генератора 2 и разрядностью преобразуе-, мого кода. Быстродействие можно повысить, если произвести прямую дешифрацию (известными способами) старших разрядов кода У.Таким, образом, предлагаемый преобразователь позволяет преобразовать двоичный код угла в градусы, минуты и секунды с более высокой точностью и надежностью, чем известный. Повышение точности достигается эа счет исключения методической погрешности преобразования в комбинационном умно жителе и за счет многократного автоматического преобразования двоичного кода секунд в двоично-десятичный код градусов, минут и секунд (по усмотрению разработчикадолей секунды с требуемой точностью), Автоматическое повторение цикла преобразования снижает также влияние сбоев в двоичном и двоично-десятичных счетчиках на результат преобразования и, таким образом, повышает надежность системы в целом.Кроме того, повышение надежности системы достигается и за счет более высокой помехоустойчивости блска умножения по сравнению с известнымФормула изобретенияПреобразователь двоичного кода угла в двоично-десятичный код гра-.дусов, минут и секунд, содержащийдвоичный счетчик, дешифратор нуля,входы которого соединены с выходамидвоичного счетчика, двоично-десятичный счетчик градусов, минут и секунд, 5 регистр результата, информационныевходы которого соединены с выходамидвоично-Десятичняго счетчика градусов, минут и секунд, информационноетабло, входы которого соединены с 10 выходами регистра результата, генератор импульсов, первый элемент И-НЕ,выход которого соединен со счетнымивходами двоичного счетчика и двоич;но-десятичного счетчика градусов, 5 минут и секунд, первый вход первогоэлемента И-НЕ соединен с выходом,генератора импульсов, а второй входс выходом дешифратора нуля, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и надежности, внего введены блок умножения, состоящий из группы инверторов и четырехсумматоров, второй и третий элементы И-НЕ, счетчик команд, дешифраторкоманд, входы которого соединены свыходами счетчика команд, установочный выход дешифратора команд соединен с входами сброса двоичного счетчика и двоично-десятичного счетчикаградусов, минут и секунд, выход прио ема дешифратора команд соединен свходом загрузки двоичного счетчика,выход начала преобразования дешифратора команд соединен с третьимвходом первого и первым входом вто рого элементов И-НЕ, выход окончанияпреобразования дешифратора командсоединен с управляющим входом регистра результата, второй вход второгоэлемента И-НЕ соединен с выходом 40 дешифратора нуля, а выход соединенс первым входом третьего элементаИ-НЕ, второй вход которого соединенс выходом генератора импульсов, авыход соединен с входом счетчика ко манд,информационный вход преобразователя соединен с входами инверторов группы, с первыми группами входов первого и второго сумматоров ис второй группой входов со сдвигомна три разряда вправо первого сумматора, выходы которого соединены сосдвигом на один разряд вправо с первой группой входов третьего сумматора, вторая группа входов которого соединена с выходами группы инверторов,а выходы со сдвигом на шесть разрядов вправо соединены с второй группой входов второго сумматора, выходыкоторого соединены с первой группойвходов четвертого сумматора и со 6 О сдвигом на два разряда вправо " свторой группой входов четвертогосумматора, выходы которого, являющиеся выходами блока умножения, соединены с информационными входами двоичного счетчика, выход переноса второго сумматора соединен с входом переноса второго сумматора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 297960, кл, С 06 Р 5/02, 1971.2. Иванов О.А, и Чулочников В.Г. Быстродействующий преобразователь двоичного угла поворота вала в двоично-десятичный код градусов и минут. в Автометрия, г.Новосибирск, АН СССР, 1976, Р 2, с.93-95,рис.1 и 2 (прототип) .Тираж 7 31 осударстве лам изобре Москва, ЖПодписиого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д.4/5