Реверсивный счетчик

Союз СоветскикСоциалистическихреспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 25.05,81 (21) 3295256/18.21с присоединением заявки Эй(5.)М. Кд. Н 03 К 23/02 3 Ьеударстакнный комнтет СССР до делам нэебретеннй н открытнй(54) РЕВЕРСИВНЫЙ СЧЕТЧИК 1Изобретение относится к дискретной автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве многопрограммного счетчика "единичного" кода в аналого-цифро вых преобразователях и в качестве дискретного регулятора скважности импульсов в циф% ровых системах обработки информации.Известен реверсивный счетчик на кольцевом регистре, каждьй разряд которого содержит О-триггер и элемент И - ИЛИ - НЕ 11.Недостатком данного устройства являются узкие функциональные возможности, выража. емые в способностях пересчет только в од. ном определенном коде,Известен реверснвный счетчик, содержащий входную шину, две шины управления, две шины установки и й разрядов, каждый иэ которых содержит О-триггер и элемент И-ИЛИНЕ, первые входы первой и второй струтстур И которого соединены соответственно с первой 2 п и второй шинами управления, О.вход О.триг. гера соединен с выходом элемента И - КЛИНЕ, второй вход первой структуры И элемента И - ИЛИ - НЕ в каждом разряде, кроме первого, соединен с инверсным выходомО.триггера предыдущего разряда, второй входпервой структуры И элемента И - ИЛИ - НЕпервого разряда соединен с прямым выходомО.триггера последнего разряда, второй входвторой стуктуры И элемента И - ИЛИ - НЕ каж.дого разряда, кроме последнего, соединен спрямым выходом О-трютера последующегоразряда, второй вход второй структуры Иэлемента И - ИЛИ-НЕ последнего разряда соединнен с инверсным выходом О триггера пер.вого разряда, входная шина соединена с тактовыми входами О триггеров разрядов (2. Недостатком известного устройства являютсяузкие функциональные воэможности, обуслов.ленные. способностью обеспечения пересчетаимпульсов только в коде Либау-Крейга.Цель изобретения - расширение фушсци.опальных возможностей и области применения,Поставленная цель достигается тем, что вреверснвный счетчик, содержащий входнуюшину, две шины управления, две шины установки и й разрядов, каждый из которых9822013содержит 0-триггер и элемент ИИЛИНЕ,первые входы первой и второй структур Икоторого соединены соответственно с первойи второй шинами управления, О.вход Р-триггера соединен с выходом элемента И - ИЛИ-НЕ, 5второй вход первой структуры И элементаИ - ИЛИ - НЕ в каждом разряде, кроме первого, соединен с инверсным выходом 0-триггера предыдущего разряда, второй вход первой структуры и элемента И - ИЛИ - НЕ первого разряда соединен с прямым выходомО.триггера последнего разряда, второй входвторой структуры И элемента И - ИЛИ - НЕкаждого, разряда, кроме последнего, соединен с прямым выходом О-триггера последую. 15щего разряда, второй вход второй структурыИ элемента И - ИЛИ - НЕ последнего разрядасоединен с инверсным выходом Р-триггерапервого разряда, введены два элемента ИИЛИ, два элемента И, два элемента И - НЕдополнительный элемент И - ИЛИ - НЕ, третьяи четвертая шины управления, последняя изкоторых соединена с первым входом первогоэлемента И - НЕ, с первым входом первойструктуры И и с первым инвертирующимвходом второй структуры И дополнительногоэлемента И - ИЛИ - НЕ, второй инвертирующийвход второй структуры И и первый входтретьей структуры И которого соединены стретьей входной шиной и с первым входомвторого элемента И - НЕ, выходы первого ивторого элементов И - НЕ соединены соответ.ственно с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соедииены соответственно с первой и второй шинами установки, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входамиустановки в ноль и в единицу О-триггеровразрядов, первые входы первых и вторыхструктур И элементов И - ИЛИ соединены соот 40ветственно с второй и первой шинами управления, вторые входы первых структур И пер.вого и второго элементов И - ИЛИ соединенысоответственно с прямым и инверсным выходами О-триггера первого разряда, вторыевходы вторых структур И первого и второгоэлементов И в И соединены соответственнос прямым и инверсным выходами О-триггерапоследнего разряда, выходы первого и второгоэлементов И - ИЛИ соединены соответственнос вторыми входами третьей и перврй струк 50тур; И дополнительного элемента И - ИЛИ - НЕи соединены соответственно с вторыми входа.ми первого и второго элементов И - НЕ, третьивходы которых соединены с входной шиной ис третьими входами структур И дополнительного элемента И - ИЛИ - НЕ, выход которогосоединен с тактовыми входами О-триггеровразрядов,4На фиг. 1 представлена принципиальная схема четырехразрядного реверсивного счет. чика; на фиг. 2 - таблицы 1 - 6 кодов пере. ключения четырехразрядного реверсивного счетчика при различных режимах работы.Схема включает О-триггеры 1 - 1, 1 - 2, 1 - 3, 1-4, соответственно первого, второго, третьего и четвертого разрядов; элементы 2 - 1, 2 - 2, 2-3, и 2-4 И-ИЛИ-НЕ соответственно первого, второго, третьего и четвертого разрядов; элементы 3 и 4 И - ИЛИ, элементы 5 и 6 И;элементы 7 и 8 И - НЕ; элемент 9 И - ИЛИ - НЕ входную шину 10; шины 11 и 12 установки в единицу и в ноль соответственно и шины 13-16 управления.Шина 13 управления соединена с первыми входами первых структур И элементов 2 - 1, 2 - 4 И - ИЛИ - НЕ, вторые входы первых струкГ тур И которых соединены соответственно с- прямым выходом О-триггера 1 - 4, с инверсными выходами О.триггеров 1 - 1 - 1 - 3, шина 14 управления соединена с первыми входами вторых структур И элементов 2 - 12 - 4 И - ИЛИ - НЕ,:вторые входы вторых структур И которых соединены соответственно с прямыми выходами О.триггеров 1 - 2 - 1 - 4 и с инверсным выходом О-триггера 1-1, выходы элементов 2 - 1 - 2 - 4 И - ИЛИ - НЕ со. единены соответственно с О.входами Р.триггеров 1-.1 - 1-4, входы установки в ноль и единицу которых соединены соответственно с выходами элементов 5 и 6 И, первые входы которых. соединены соответственно с шинами 12 и 11 установки, вторые входы элементов 5 и 6 И соединены соответственно с выходами элементов 7 и 8 И - НЕ, первый вход последнего из которых соединен с шиной 15 управления, с первым входом первой структуры И и с первым инвертирующим входом второй структуры И элемента 9 И - ИЛИ - НЕ, второй инвертирующий вход второй структуры И и первый вход третьей структуры И которого соединены с первым входом элемента 7 И - НЕ и с шиной 16 управления, вторые входы элементов 7 и 8 И - НЕ соединены соответственно с вторыми входами первой и третьей структур И элемента 9 И в ИЛИ в и соединены соответственно с выходами элементов 3 и 4 И - ИЛИ, первые входы первых и вторых структур И которых соединены соответственно с шинами 14 и 13 управления, вторые входы первых структур И элементов 3 и 4 И - ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами О-триггера 1 - 1, вторые входы . вторыхструктур И элементов 3 и 4 И - ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами О-триггера 1 - 4, третьи входы элементов 7,8 И - НЕ соединены с входной5 98220шиной 10 и с третьими входами структур Иэлемента 9 И - ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с тактовыми входами О.триггеров 1 - 11 - 4.Таблицы 1 - 6 кодов переключения четырехразрядного реверсивного счетчика (фиг. 2)соответствуют следующим кодам на шинах13-16 управления: 1000, 0100, 1001, 0101,1010 н 0110,Предлагаемое устройство работает следую. 10щим образом.По шинам 11 или 12 счетчик устанавливается в первоначальное единичное или нулевое исходное состояние, В зависимости оттребуемого режима и порядка (направления) 13пересчета на шинах 13 - 16 устанавливаетсясоответствующий код.Так при подаче кода 1000 на шины 13 - 16блокируются элементы 7 и 8 И - НЕ и перваяи третья структуры И элемента 9 И - ИЛИ - НЕ,26при подаче тактовых импульсов по шине 10устройство работает в прямом коде Либау.Крейга (фиг. 2, табл. 1).Обратный порядок счета в коде Либау.Крейга получается при подаче на шины 13 - 16 фкода 0100 (фиг. 2, табл. 2).В обоих укаэанных режимах пересчета, бла.годаря запертым соответствующим входнымцепям элементов 7, 8 и 9, потактно изменяющиеся кодовые комбинации на входах эле. 30ментов 3 и 4, а также соответствующие уровни потенциалов на их выходах не передаютсяна установочные входы триггеров 1 - 1 - 1 - 4счетчика н не нарушают его соответствующиенормальные циклы пересчета в коде ЛибауКрейга,В остальных четырех возможных режимахработы предлагаемый счетчик на единичныхвыходах своих триггеров 1 - 1 - 1 - 4 обеспечивает ту или иную модификацию единичногокода (фиг. 2, табл. 3 - 6),При режиме формирования "единичного"кода пересчета (фиг. 2, табл. 3) на шины13 - 16 подается код 1001, при этом, еслипо нулевому сигналу от шины 12 счетчикпервоначально установлен в нулевое состояние, то на выходе элемента 3 имеется ну.левой потенциал, а на выходе элемента 4 -единичный потенциал.При поступлении по шине 10 тактирующихимпульсов к тактовым входам триггеров1 - 1 - 1 - 4 (через третью структуру И логического элемента 9) в триггерах 1 - 11 - 4 счетчика, начиная с первого, постепенноувеличивается число логических единиц. ПоИпереходу последнего его триггера 1 - 4 в единичное состояние на выходе элемента 3 возникает единичный потенциал, и одновременнос этим, на выходе элемента 4 - нулевой 1 6потенциал. Зто приводит к запиранию третьей структуры И элемента 9 и открыванию элемента И - НЕ. Благодаря этому на один такт запрещается поступление в счетчик последующего тактирующего импульса, Этот очередной импульс проходит через элементы 7 и 5 и по нулевым установочным входам триггеров 1 - 1 - 1 - 4 устанавливает счетчик в первоначальное нулевое состояние.Последующие циклы формирования единичного кода в этом режиме аналогичныописанному первому циклу.Обратный порядок формирования описанного "единичного" кода (режнм формирования "единичного" кода, фиг, 2, табл, 4) создается при изменении потенциалов на обратное лишь на шинах 13 и 14.Кодовые наборы этого режима являются как бы зеркальным отображением по верти. кали кодовых наборов описанного предыдущего режима (фиг. 2, табл, 3), В связи с этим процессы функционирования элементов 3, 4, 5, 7 и 9 при рассматриваемом режиме аналогичны уже описанным для предыдущего режима. Отличие заключается в том, что за. вершение цикла формированик обратного по. рядка пересчета в "единичном" коде и установка счетчика в последующем такте в ис. ходное нулевое состояние при рассматриваемом реявме осуществляется при переходе в еди. ничиое состояние триггера не последнего, а первого разряда.Как видно нз табл, 3 и 4 на фиг. 2, при этих режимах формирования "единичного" кода осуществляется потактное увеличение числа единиц в разрядах триггеров предлагаемого устройства, начиная с нулевого кодо. вого набора.В отличие от них в последующих двух возможных режимах формирования "единичного " кода (табл, 5 и 6) осуществляется потактное уменьшение числа единиц в тригге рах устройства, начиная с единичного набора.Для создания режима формирования "единичного" кода по табл, 5 (фиг, 2) на шины управления 13-16 подается код 1010. Благодаря этому в процессе функционирования устройства вводятся элементы 8 и первая структура И элемента 9. При этом если: по нулевому сигналу от шины 11 счетчик перво. начально установлен в единичное состояние (исходное), то на выходе элемента 3 имеется единичный потенциал, а на выходе элемента 4 - нулевой потенциал, Йо поступлении так. тирующих импульсов к счетным входам триггеров (через первую структуру И элемента 9) в разрядах счетчика, начиная с первого, постепенно увеличивается число логических нулей, По переходу последнего триггера (1-4) в7 9822нулевое состояние на выходах элементов 3и 4 изменяются логические потенциалы на обратные. Это приводит к запиранию первойструктуры И элемента 9 и открыванию элемента 8. Благодаря этому на один такт за- юпрещается поступление в счетчик последующего тактирующего импульса, Этот Очереднойимпульс проходит через элементы 8 и б идалее по единичным установочным входамтриггеров 1 - 1 - 1 - 4 устанавливает счетчик 10в первоначальное единичное состояние. Последующие циклы формирования единичногокода в этом режиме аналогичны описанному .первому циклу.Обратный порядок пересчета описанного"единичного" кода (фнг, 2, табл. 6) создается при изменении кода на шинах 13 и 14на обратные. Кодовые наборы этого режимаявляются как бы зеркальным, отображениемпо вертикали кодовых наборов табл. 5, Это 20является результатом того, что при обоихпоследних режимах элементы 3,4,б,8, и 9 устройства функционируют аналогично, Отличиезаключается в том, что завершение циклапересчета и установка счетчика в последующем 23такте в исходное единичное состояние при последнем режиме осуществляется при переходев единичное состояние триггера не последнего1-4, а первого 1-1 разряда.При всех шести описанных режимах устрой- З 0ства пересчет может быть начат как с нулевых,так и с единйчных состояний всех триггеров,Первые два режима формирования "единичного" кода (табл, 3 и 4) можно назвать режимами нарастающего "ешшичного" кода,ЗЭ а вторые два режима (табл. 5 и 6) - сорт ветственно режимами убывающего "единич.ного" кодаТаким образом, нри наличии небольшой дополнительной аппаратуры (элементы 3 - 9), базовый реверсивный счетчик на кольцевом регистре с перекрестными связями обеспечивает шесть различных режимов пересчета, что свидетельствует о его широких функциональных возможностях, а также широкой области его применения.Формула изобретенияРеверсивный счетчик, содержащий входную шину, две шины управления, две шины установки и й разрядов, каждый иэ которых содержит О-триггер и элемент И - ИЛИ - НЕ,первые входы первой и второй структур, И которого соединены соответственно с первой и второй шинами управления, О-вход О-триг. гера соединен с выходом элемента И - ИЛИ-НЕ,5% второй вход первой структуры И элемента И - ИЛИ - НЕ в каждом разряде, кроме первого, соединен с инверсным выходом О-триггера предыдущего разряда, второй вход .первой О 18 структуры И элемента И - ИЛИ - НЕ первогоразряда соединен с прямым выходом О-триггера последнего разряда, второй вход второй структуры И элемента И - ИЛИ - НЕ каждогоразряда, кроме последнего, соединен с прямым выходом О-триггера последующего разряда, второй вход структуры И элемента И - ИЛИ - НЕпоследнего разряда соединен с инверсным выходом О.триггера первого разряда, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,в него введены два элемента И - ИЛИ, дваэлемента И, два элемента И - НЕ, дополнительный элемент И - ИЛИ - НЕ, третья и четвертаяшины управления, последняя из которыхсоединена с первым входом первого элемента И - НЕ, с первым входом первой структуры И и с первым инвертирующим входомвторой структуры И дополнительного элемента И - ИЛИ - НЕ, второй инвертирующийвход второй структуры И и первый входтретьей структуры И которого соединены стретьей входной шиной и с первым входомвторого элемента И - НЕ, выходы первогои второго элементов И - НЕ соединены соот. ветственно с первыми входами первого и второго элементов И, вторые вхоцы которыхсоединены соответственно с первой и второй шинамн установки, выходы первого и второгоэлементов И соединены соответственно с входами установки в ноль и в единицу О-триггеров разрядов, первые входы первых и вторых структур И элементов И - ИЛИ соединенысоответственно с второй и первой шинами управления, вторые входы первых структурИ первого и второго элементов И-ИЛИ, сое динены соответственно с прямым и инверснымвыходами О-триггера первого разряда, вторыевходы вторых структур И первого и второгоэлементов И-ИЛИ соединены соответственнос прямым и инверсным выходами О.триггерапоследнего разряда, выходы первого и второго элементов И в И соединены соответствен.но с вторыми входами третьей и первой структур И дополнительного элемента И в ИЛИ ви соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И - НЕ,третьи входы которых соединены с входнойшиной и с третьими входами структур Идополнительного элемента И - ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с тактовыми входамиО-тржтеров разрядов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Маиоров С, А. и др. Проектирование микроэлектронных цифровых устройств, М