Кольцевой счетчик

Н 9) ИВ ,80,1 О 56 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧВИИХРЕСПУБЛИК Зе) Н 0 ОПИСАНИЕ ИЭОБРСК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ е ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ"Энергия", 1979, с, 53, рис. ч 2.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Н 3286953/18-21,кл. Н 03 К 23/00, 1981.(5 Й)(57) КОЛЬЦЕВОЙ СЧЕТЧИК, каждыйразряд которого содержит триггер,первый и второй элементы И, каждыиразряд, кроме первого, содержит третий и цетвертый элементы И, первыйразряд содержит элемент НЕ, элементИЛИ, первые входы первого, третьего .и второго, четвертого элементов Икаждого разряда, кроме первого, ипервого и второго элементов И перво-.го разряда соединены соответственнос инверсным и прямым выходами триггера своего разряда, вторые входыи рвого, второго и третьего, четвертого элементов И второго и каждогопоследующего разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера первого разряда и выходами первого и четвертого элементов И предыдущего разряда, асинхрон"ные входы установки в "1" и "0" триггера первого разряда соединены соответственно с выходом второго элемента И первого разряда и выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом первого элемента И первого разряда и шиной сброса, тактовый вход триггера каждого разряда соединен с входной шиной, о т л и ц а ю щ и й с л тем, цто, с целью повышения достоверности функционирования, введены в первый разряд элемент ИЛИ-НЕ и третий и цетвертый элементы И, первые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера своего раз" ряда, вторые входысоединены с выходами соответственно первого и цетвертого элементов И последнего разряда, , а выходь 1 первого и второго элементов И первого разряда соединены соответственно через элемент НЕ и элемент ИПИ-, НЕ с вторыми входами третьего и цет-; ( вертого элементов И, второй вход элемента ИЛИ.НЕ соединен с шиной сброса выход третьего элемента И каждого разрлда соединен с синхронизируемым входом установки в 1" триггера сво" его разрлда, синхронизируемые входы установки в "0" триггеров каждого ,разряда, кроме первого,.и первого ,разряда соединены соответственно с выходом второго элемента И и выходом четвертого элемента И, асинхронные входы установки триггеров всех разрядов, кроме первого, соединены с шиной сброса,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при реализации технических средств автоматики и вычислительной техники.5Известен кольцевой счетчик, содержащий входную шину, разряды на триггерах с синхронизируемыми входами ус" тановки в "0" и "1", синхронизируемые входы установки в 10 л н 1 п триггера 10 первого и каждого последующего разряда соединень 1 соответственно с пря" мым и инверсным выходами триггера последнего разряда и инверсным и прямым выходами триггера предыдущего разряда, входная шина соединена с тактовыми входами всех триггеров 11, 1Недостатком данного устройствЪ является низкая достоверность Функци" онирования, так как возможны сбои в виде лишних волн нулей и единиц и после сбоя правильный счет не восстанавливается. Наиболее близким по технической 25 сущности является кольцевой счетчик, каждый разряд которого содержит триггер, первый и втррой элементы И, каждый разряд, кроме первого, содержит третий и четвертый элементы И, 30 первый разряд содержит элемент НЕ, элемент ИЛИ, первые входы первого,третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме пер" вого, и первого и второго элементов И первого разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера своего разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго и каждого последующего разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера первого разряда и выходами первого и четвертого элементов И предыдущего разряда, асинхронные входы установки в "1" и .ноль триггера первого разряда соеди. нены соответственно с выходом второго ьэлемента И первого разряда и выходом элемента ИЛИ, входы которого соедине- ны с выходом первого элемента И первого разряда и шиной сброса, тактовый вход триггера каждого разряда соединен с входной шиной 2 .Недостатком известного устройства является относительно невысокая дос товерность Функционирования,так какесли все-таки произошел сбой триггера предыдущего от выходного сигнала разряда, .то правильный счет не восстанавливается Цель изобретения - повышение достоверности Функционирования. Поставленная цель достигается тем, что в кольцевой счетчик, каждый разряд которого содержит триггер, первый и второй элементы И, каждый разряд, кроме первого, содержит третий и четвертый элементы И, первый разряд содержит элемент НЕ, элемент ИЛИ, первые входы первого, третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме первого, и первого и второго элементов И первого разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера своего разряда, вторые входы первого второго и третьего, четвертого элементов И второго и каждого последую- щего разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами тригге-, ра первого разряда и выходами первого и четвертого элементов И предыдущего разряда, асинхронные входы установки в "1" и "0" триггера первого разряда соединены соответственно с выходом второго элемента И первого разряда и выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом первого элемента И первого разряда и шиной сброса, тактовый вход триггера каждого разряда соединен с входной шиной, введены в первый разряд элемент ИЛИ-НЕ и третий и четвертый эЛементы И; первые входы которых соеди-.нены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера своего разряда, вторые входы соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И последнего разряда, выходы первого и второго элементов И первого разряда соединены соответст" венно через элемент НЕ и элемент ИЛИ-НЕ с вторыми входами третьего и четвер" того элементов И, второй вход элемента ИЛИ-НЕ соединен с шиной сброса, выход третьего элемента И каждого разряда соединен с синхронизируемым вхо" дом установки в "1" триггера своего разряда, синхронизируемые входы установки в "0" триггеров, каждого разряда, кроме первого, и первого разряда соединены соответственно с выходом второго элемента И и выходом четвертогр элемента И, асинхронные входы установки триггеров всех разрядов, кроме первого, соединены саиной седроса.На Фиг. 1 представлена схемакольцевого счетчика; на Фиг. 2 - ва"риант реализации кольцевого счетчикана триггерах, содержащих асинхронные5- и 1 -входы.5Кольцевой счетчик содержит триггеры 1-1, 1-21-И,элементы И 2-2,.2-3 .Я-п, 3-1, 3-2,.,3-п,ч,-2, , 1-Ь, 5-2, 5-3,5-И,6,7элемент ИЛИ-НЕ 8, элемент НЕ 9, элемент 10-210"11 ИЛИ, где 1,2,3,;порядковый номер разряда) шину 11сброса, тактовую шину 12, Первые входы элементов И 7, 1-1, и 3-1, б соединены соответственно с инверсным и 15прямым выходами триггера 1-1, вторыевходы элементов И -1, 3-1 соединенысоответственно с выходами элементов 2-И и 5-П И, выходы элемвнтовИ ч:и 3-1 соединены соответственно черезэлемент НЕ 9 и элемент ИЛИ-НЕ 8 свторыми входами элементов 7 и 6, вто"рой вход элемента ИЛИ-НЕ 8 соединенс шиной 11 сброса, асинхронные входыустановки в "1" и, "0" триггера 1-1соединены с вцходом элемента И б ивыходом элемента ИЛИ 10, входы которого соединенц.с выходом элемента И 7и шиной 11 сброса, первые входы пер"вого, третьего и второго, четвертогоэлементов И каждого, кроме первогоразряда соединены соответственно синверсным и прямым выходами триггера,вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второгои каждого послеДующего разряда соеди-35нены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера 1-1 первого разряда, и выходами первого и четвертого элементов И предыдущего разряда,40выходы второго и третьего элементов Икаждого разряда соединены соответственно с синхронизируемыми входами установки в "0" и "1" триггера, тактовый вход триггера каждого разряда иасинхронный вход установки в "0", кро 45ме триггера 1-1, соединены соответст-.венно с тактовой шиной 12 и шиной 11сброса,Кольцевой счетчик работает следую ф щим образом,Сначала, после сброса, происходит. последовательное заполнение логическими н 1 натриггеров всех разрядов, наци" ная с триггера первого разряда, а за" 55 .тем триггер первого разряда устанавливается в "0" и происходит обратный процесс: последовательное заполнение триггеров всех разрядов логическими "0". КоэФФициент пересчета равен 2 й. Позиционными выходами кольцевого счетчика являются выходы элементов 4- 1, 1-2ч-М,3-1, 3-2,.,3-И.Установка исходного состояния осу. ществляется подачей "1" на шину 11. Сигнал установки через элемент 8 от" ключает обратную связь на .-вход триггера 1-1, элемент 6 и устанавливает триггера всех разрядов в "0", на выходах элементов 2-2,2-3,2-11, появятся "1" и "1" появится на выхо" де элемента 1-1, первом позиционном выходе кольцевого счетчика, что и соответствует исходному состоянию. Ло" гическая "1" с выхода элемента ччерез элемент 9 отключит обратную связь на асинхронный Й -вход триггера 1-1 элемент 7 и разрешит его установку в "1" первым тактовым импульсом.После первого тактового импульса на выходах триггеров 1 т 1,1-21-И будет состояние 1000 и "1" будет на выходе элемента ч. После второго тактового импульса на выходах триггеров будет. состояние 11000 и "1" будет на выходе элемента 1-3 и т,д. После (П -1) -го тактового импульса на выходах триггеров 1-1,1-21 ф, 1-11 будет состояние 1110 и "1" будет на выходе элемента ч-ц, На выходе элемента 1-1 получен сигнал совпадения логйческая "1 ф нулевых состояний триггеров всех разрядов. На выходах элементов 4-2,-1-31-Ь получены сигналы совпадений единичных состояний триггеров предыдущих разря" дов с первым триггером с нупевым со" стоянием.1На выходах элементов 1-1, 1-2, , 1-И в каждый момент времени может быть одна,и только одна "1,", так как не может быть одновременно двух сигналов совпадений, любой сигнал совпа" дения логическая "1") исключает появление в этот момент других сигналов совпадений, В процессе первой половины счета ложная установка в "0" триг- . гера предыдущего от выходного позиционного сигнала разряда, кроме триггера первого разряда, приводит к переносу выходного позиционного сигнала назад в предыдущие разряды, но следующим тактовым импульсом по шине 12 . инФормация восстанавливается, т.е. 1" появляется на том выходе, на котором была до сбоя, так как на вос0564становление состояния, которое было.до .сбоя, требуется один тактовый импульс по шине 12, то после восстановления состояния счетчика на 1 меньше, чем должно быть, т.е. погрешность1 тактовый импульс.Гсли произошла ложная установкав "0" одновременно двух триггеровпредыдущих разрядов, то на восстанов.ление состояния, которое было до сбояопотребуется два тактовых импульса,В случае ложной установки в "1" в про"цессе первой половины счета триггера.1последующего от инФормационной "1"разряда будет пропущено одно состоя", 15ние. Например, пусть. в момент 1 10000 произошла ложная установка в "1"триггера последующего разряда и появилось состояние 1 10100. Послеследующего тактового импульса получим 20состояние 111100, т.е. будетпропущено состояние 111000. Вслучае ложной установки в "0" .триггера предыдущего разряда и в случае ложной установки в "1" триггера последую 5щего разряда возникает погрешностьодин тактовый импульс.Элемент 3-1 устраняет задержку исчезновения "1" на выходе кольцевогосчетчика при переходе от состояния 301, .1 к состоянию ,011, которая существовала бы, если бы выход кольцевого счетцика был непосредственно со-,единен с выходом элемента 5-И засчет времени перехода из в0"последовательной цепочки элементов5 25 3 5 1, В течение этой задержки на выходах элементов 5-И и 3-2одновременно будут "1 н т.е. "1" были бы одновременно на двух выходахкольцевого сцетцика. Ложная установ,ка в "1" первого триггера с нулевымсостоянием приводит к автоматическому переносу позиционного сигнала логической н" на выходе кольцевогосчетчика) в следующий разряд. Одновременная ложная установка в н" первоготриггера с нулевым состоянием и последующего приводит к переносу выходной "1" кольцевого счетчика на два .,разряда вперед,Послед -го тактового импульса навыходах триггеров будет состояние11 и "1" появится на выходе злемен"та 3-1 которая через элемент 8 отключит обратную связь с-прямого выходана асинхронныйб "вход триггера 1"1- элемент б и тем разрешит установку в"0" триггера 1-1 Чледующим тактовым 68импульсом После И+1)-го тактовогоимпульса триггер 1-1 устанавливаетсяв "0", на выходах триггеров будет со"стояние 011 и "1" будет на выходеэлемента 3-2. Начнется вторая половина счета - последовательное заполнег не триггеров разрядов "Она После(О +21-го тактового импульса на выходах. триггеров будет состояние 001 1и "1" будет на выходе элемента 3"3и т.д, Последующими тактовыми им"пульсами по шине 12 в триггеры 1"3,1-4,1-(д -1,1- О будут последовательно записываться "0" и "1" бу"дут последовательно появляться,на выходах элементов 3-43-,И)3-и после 3 Вго тактового импульса всетриггеры устанавливаются в "0" и"1" появится на выходе элемента 4-1.Логическая "1" с выхода элемента 4-через элемент. 9 отключит обратнуюсвязь с инверсного выхода. на асинхронный к -вход триггера 1-1 - элемент 7 и разрешит установку тригге"ра 1-1 2 ю) -м тактовым импульсомв "1", после чего процесс сцета повторяется,В процессе второй половины счета .ложная установка в "1" триггера, сбойтриггера, предыдущего от выходногопозиционного сигнала разряда, кроме триггера 1" первого разряда, при-.водит к переносу. выходного сигналалогицеской н",1 назад в предыдущиеразряды, но следующим. тактовым импульсом по шине 2 информация вос- .станавливается, т.е. появляетсяна том выходе, на котором была досбоя, так как на восстановление со"стояния, которое было до сбоя, требуется один тактовый импульс по шине 12, то после восстановления состояние счетчика на 1 меньше цемдолжно быль т.е. погрешность 1 так"товый импульс.Сбои триггера 1-1, ложная уста"новка в "0" в течение первой полови"ны счета или ложная установка в "1"в течение второй половины счета, вхудшем случае приводит к погрешностисчета й тактов. Учитывая зто .досто"верность функционирования триггера1-1 повышена за счет заведения обрат"ных связей с выходов на асинхронныевходы установки, осуществляемые элементами 6 и 7 и запрещающие ложнуюустановку в "0" и триггера 1-1и, отклюцающиеся только когда нужнаустановка по синхронизирующим вхо7 1056 дам, т.е. при состояниях 00 и 1 1. Сбой, ложная установка в "1" в процессе второй половины счета триггера предыдущего разряда, кроме триг" гера первого разряда, может бытьвосстановлен без затрат тактового импульса, если до следующего тактового импульса истинная поэициойная Ч" не успеле исчезнуть за счет задержки перехода йз "1" в "0" последователь ной цепочки элементов И между разрядами с ложной и истинной позиционными "1". Тогда следующим импульсом в . "Оп устанавливается два триггера " сбившийся и следующий по счету. Если проИзошла ложная установка в1" одновременно двух триггеров предыдущих разрядов, то на восстановление состояния, которое было до сбоя, по" требуется два тактовых импульсаВ случае ложной установки в "0" в процессе второй половины счета триггера последующего от информационной "1" разряда будет пропущено одно состояние.25Элемент И 4-1 устраняет задержку исцезновения "1" на выходе кольцевого счетчика при переходе от состояния 00 к состоянию 100, которая существовала бц, если бц выход коль-. цевого счетчика был непосредственно30 соединен с выходом элемента И 2-й за счет времени перехода из "1" в "0" последовательной цепочки элементов И 2-2 2-32-И В течение этой задержки на выходах элементов И 2- Ь . 35 и 4-2 одновременно будут.1", т.е. "1" бцли бы одновременно на двух выходах .кольцевого счетчика. Триггеры разрядов могут быть как двухступенца тыми, Запись информации происходит по 4 О заднему Фронту положительного импуль-, са по шине 12; так и динамическими, 4 468 8запись информации происходит по переднему Фронту положительного импульса по шине 12.Триггеры разрядов 2,3,,., могут содержать также асинхронныеб-входы, причем асинхронные 1 - и 5- входы, как и в известном счетцике, соединяются соответственно с выходами первого и цетвертого элементов И, которые запрещают их ложные установки в "1" и "О", Таким образом на выходах кольцевого счетчика может быть в лю-, бой момент времени одна и только одна "1". Ложный перенос в результате сбоя этой одной и только одной "1"назад в предцдущие разряди возможен только максимум на время одного периода тактовой частоты но шине 12, так как следующий после сбоя тактовый им, пульс восстановит состояние, которое было до сбоя, В известном счетчике ложный перенос "1" назад запрещен, но если он все-таки произошел, сбился один иэ триггеров 2,3, д -го предыдущего от " 1" разряда, то состояние которое было до сбоя, следующим после сбоя тактовым импульсом не восстанав-: ливается, т.е. дальше кольцевой сцет-. чик будет считать с погрешностью, ко". торая в худщем случае равнаИ): такту.Таким образом, технико-экономичес; ким эффектом изобретения является получение нового эффекта - восстановление правильного счета после сбоя следующим тактовым импульсом. Бовы,шение достоверности Функционирования достигается эа счет восстановления правильного счета первым после сбоя тактовым импульсом тем, цто выходы второго и третьего элементов И каждого разряда соединены соответст.- венно с синхронизируемыми входами установки в "О" и "1" триггера, 105 бб 81056468 иг Ыекмар Ревакто Заказ 9 н Р 4/5 Проектная, 1 Составитель Л. СимоШандор Техреа А.Бабинец /5 Г Тираж 936ВНИИПИ ГосУдарственного комипо делам изобретений и от И 305 Иосквад И-Я Раушская лиал ПЙЙ Ч 1 атент", г. Ужгород,ова Корре Подпи ета СС рытий наб