Преобразователь параллельного комбинаторного кода в позиционный код

СОЮЗ СОВЕтСНИХЮ,ИЛ апнепвиРЕСПУБЛИК Р 5/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНк Авторскому свидетяльстеу АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОНРЫТИЙ(:21) 3415314/.18-24, (4:б) .15.,08.83. Вюл. ВЗО (72). В.Я; .Анахови:-В.И., Шаповалов (71) Уральскйй электромеханический" . институт инженеров Железнодорожноготранспорта. (56), 1 ф,.",Варин В.с., Ърсноков Ю. Н. Преобразователь комбииаторного кода в двойчМый. - Известия ВУЗоз приборостроение", 1978, Я 4..- .2 Шария Ю.С., Ильницкий В.И О.преобразованни .комбинаторного кода. - Известия ВУЗов фПриборостроениеф, 1975, В 2 (прототйп), (54) (5:7)1, ПЕОВАЗОВАЕЛЬ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КОМБИНАТОРНОГО КОДА В ПОЗИЦИОННЫй КОД, содержащий кольце. вой сдвигающий регистр, дешиФратор. исходных комбинаций н генератор. импульсов, выходкоторого соединен с тактовым входом кольцевого сдвигающего регистра, первый. вход блокировки генератора. импульсов соединен с:первым выходом дешифратора исходных комбинаций, вход которого соединен с выходом кольцевого сдзигающего регистра, о т л ич а ю щ и й с я тем, что с целью расширения класса решаемых эа 8010 5 А дач, состоящего в обеспечении преобразования кодов, содеркащих, основные, вспомогательными., и: доиолнительнне символы. и построейщюс на. базе кодовых колец,:а также с целью упращеийн преобразователя, :.в него введены блок преобразования прямого кода.в обратйый и.шифратор, выход которогь является:ввшодом преобразователя, тактовый .вход шиФ- ратора соединен с выходом генератора импульсов, второй вхщблоки.ровки которого соединен с управляю:щим выходом шифратора, первый информационный вход которого соедйен с вьдодом дешнфраторвисходных комбинаций, а второй информационный Е вход шифратора соединен с входом вспомогательных символов входного Када ПрЕОбрававатЕЛя, Вкадм ОСНОВ- ,рею иик и дополнительных символов вход вае . ного кода которого соединены соответственно с разрядным.,и .инвр-..В . жирующим входами блока преобразования пряьего кода в обратный, выход которого соединен с ин 4 Ьрмационным входом кольцевого сдвигаю- щего регистра, а.вход опроса блока преобразования прямого мода в обратный соединен с входом пуска генератора импульсов и является входом опроса преобразователя.11035597 40 45 50 2. Преобразователь по п. 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтов нем число разрядов кольцевогосдвигающего регистра равно числуосновных символов входного кода,причем единичный выход старшего 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и телемеханики, в измерительных системах и системах цифровой индикации.Известен преобразОватель Колъцевого кода большого объежа в двоичный, содержащий. сдвиговый регисТр, дешифратор и генератор импульсов Ц,Недостатками этого преобразователя являются применимость для очень небольшого числа кольцевых кодов с определенными параметрами и структурой, большая сложность, невысокая надежность работы.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь кольцевого кода в десятичный, содержащий кольцевой сдвигающий регистр (КСР), соответствующие входы разрядов кото- рого подключены к генератору импульсов (ГИ), а выходы - к входам дешифратора исходных комбинационных (ДИК) кодовых колец КК) 2)Недостатки известного преобразователя состоят в том, что он применим только для кольцевого кода с определенной структурой (синтезированного из и-членных кодовых колец) и параметрами (число колец10, и = 10), большая сложность и невысокая надежность работы (сбой в работе регистра или дешифратора ведут к ложным сигналам на выходе преобразователя).Цель изобретения - расширение класса решаемых задач, состоящее в обеспечении преобразования кодов, содержащих основные, вспомогательные и дополнительные символы и построенных на базе кодовых колец, и упрощение преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь параллельного комбинаторного кода в позиционный код, содержащий кольцевой сдвигающий регистр, дешифратор исходных комбинаций и генератор импульсов, выход которого соединен с тактовым входом кольцевого сдвигающего регистра, первый вход блокировки генератора импульсов соедиразряда кольцевого сдвигающего регистра соединен с нулевым входоммладшего разряда, а нулевой выход старшего разряда кольцевогосдвигающего регистра соединен с единичным входом младшего разряда. 2нен с первым выходом дешифрйтораисходных комбинаций, вход которого:соединен с выходом кольцевого сдвигающего регистра, введены блок пре образования прямого кода в обратный и шифратор, выход которогоявляется выходом преобразователя,тактовый вход. шифратора соединенс выходом генератора импульсов, 10 второй вход блокировки которого соединен с управляющим выходом шифратора, первый информационный входкоторого соединен с .выходом дешиф.ратора исходных комбинаций, а второйинформационный вход шифратора соединен с входом вспомогательных симво-лов входного кода преобразователя,входы основных и дополнительных сим,волов входного кода которого сое,динены соответственно с разрядным 20 и инвертирующим входами блока пре. образования прямого кода в обратный,выход которого соединен с информационным входом кольцевого сдвигающего регистра., а вход опроса блока 25 преобразования прямого кода в обратный соединен с входом пуска генератора импульса и является входомопроса преобразователя.Кроме того, в предлагаемом пре" 30 обраэователе число разрядов кольцевого сдвигающего регистра равночислу основных символов входного кода, причем единичный выход старшегоразряда кольцевого сдвигающего реЗ 5 гистра соединен с нулевым входоммладшего разряда, а нулевой выходстаршего разряда кольцевого сдвигающего регистра соединен с единичнымвходом младшего разряда. Устройство предназначено для преобразования таких кодов, комбинации которых состоят из трех частей: основной Во , вспомогательной В и дополнительной Вд, . Каждая часть формируется с,помощью одной кодовой дорожки (КД) шкалы и взаимодействующих с ней считывающих элементов (СЭ).Основную часть образует и в членная комбинация Ву, вп -членного КК (х - порядковый номер кольца, х = 1,2, , Е, 1 - число использованных при построении кодавп 1 -членных КК, у - порядковыйномер кодовой комбинации в кольце,У = 12 вп 1), В зависимостиот состава основной части комбинации кода разделены на .блоки. В пер-вом блоке основную часть образуюткомбинации В 1, во вто,зом -ВХ 3 и т.д. до ВХ,ифи,) . Комбинации каждого блока разделены на К 1групп одинакового состава (в группу входят комбинации В 1 у, В 2 у,ВКу ). Таким образом, числокомбинаций кода И можной определитьпо формулеХ = 1 с М 1 вп 1,из которой следует В/Ы, /И, пп/И,Во всех группах блока с нечетными номерами 1,3,5 В-. 1) поря-.док чередования комбинаций один.номерами - другой (обратный)., Припереходе от одной комбинации группы к другой изменяется один символв основной части, а при переходе,от одной группы к другой - одинсимвол вспомогательной части. Символы основной и вспомогательнойчастей вместе образуют комбинацииоднопеременного кода.Установлено, что при соблюдениисоотношений1 сп 1 = вИ.У2 п/ впгде и - число символов, образующих часть В комбинаций кода, всегда можно построить полный однопеременный код с описанной структуройи длиной комбинаций и = пА 1- пЭ/Структура вп-членных (КЮ, используемых для синтеза преобразуемыхкодов, при в = 2 такова, что вннх послЕ первых п,1 комбинаций В,В, , Ви 1 слЕдует коМбинацииЦ 11 В 1 Я у В)4 й В Я ррЪи 1 = ВпЯгде Я - подстановкаО, 1, , в 1Я1, 2, .., 0Следовательно, комбинации кольца разбитына две группы М,1 - В 1 у Ву+р ВИ и М 2 Виф 1ВИФ 2Р В 2 И 1причем любая комбинация группы М 1 связана через подстановку Я с соответствующей комбинацией группы М. Например, для КК- М =0001, 0011, 0111, 1111, а.М = 1 1110, 1100, 1000, 0000.Поскольку комбинации вп 1-членных колец образуют и -членную;1часть комбинаций преобразуемого кода последние также можно разделить на две равные по числу элементов группы. Зафиксировать принадлежность комбинации кода к груп 65 Р:1 а 1аф а, а 1, , аИ 1/ пе М 1 или М можно с помощвю допол-нительного символа кодовой комбинации В, формируемого .дополнительной дорожкой щкалы и дополнительным СЭ. Кроме того, с помощью комбиций В можно фиксировать принадлеж. ность преобразуемой комбинации к определенной группе блока комбинаций.Применение кодов с подобной струк-.турой вместо широко распространен 10 ных (код Грея и др.) позволяетзначительно упростить конструкциюглавйого элемента,кодирующего устройства (КУ) . кодовой шкалы, Упрощение достигается за счет умень 15 шения числа кодовых дорожек и ко.личества участков разного качествайа них. При увеличении объемакода разница в сложности шкал увеличивается. Можно также существен-но уменьшить диаметр шкалы, сделавего равным диаметру дорожки старшего разряда и-дорожечной шкалы(например, шкалы для кода Грея),Поиск базовой комбинации 2 п-член25 ного КК моно вонищью и-элементного КСР. Однако поскольку длина КК в этом случаебольше длины КСР, процесс дешифрирования видоизменяется, Он выполняется с учетом структуры 2 п-членных колец.В исходной записи 2 п-членногоКК можно выделить два отрезка одинаковой длины Е 1 = а, а .а ии Е = а,1,1 а+ . , а 2. СимвоЗ 5 лы отрезка Е образуют базовую1., комбинацию ВБ. Обозначим, через Вкомбинацию, первый символ которойвходит в отрезок Е( (х = 1,2)и имеет в этом отрезке порядковый40 номер у (у = .12 . и).Алгоритм преобразования комбинации Ву в общем случае включаеттри шага:1. Преобразование в комбинацию45 В 1 в соответствии с выражениемВ = ВХу Я(Ю2. Преобразование символов вкомбинации Вз , входящих в отрезок.Е ( - порядковый номер символав отрезке Е , = 1, 2, , и)в символы отрезка Е 1 в соответствии с выражениемЬ 1= Ь. ь . ЯВ результате образуется комбинация,В и-членного КК, включающего комбинацию ВБ соответствующего 2 п-членного КК (г - число тактов работыКСР, переводящих ВБ в В),3. Преобразованйе комбинации В240 в В в соответствии с выражениемВ щ В РИБ 2 . сгде р - перестановка1035597 Преобразуемый код Десятичное число В(р Э а 4. а 5 а 6 а 1 О. 0 1 0 0 0 0 0 00 О 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 2 0 0 0 0 0 0 1 При х = 1, уф Ф 1 выполняются только шаги 2 и 3 алгоритма, прих Ф 1, у = 1 - только шаг 1, приРх = 1, у = 1 никакого преобразования не требуется (в КСР вводится комбинация В) .На фиг. 1 приведено КУ., формирующее код с параметрами в = 2, п. = 7, И = 64; на фиг. 2 - структурная схема предлагаемого преобразователя, на Фиг. 3 - принципиальная схема преобразователя кода, Формируемого КУ,. в двоичный код.КУ содержит СЭ: 1-4, формирующиечасть В, СЭ 5 и 6, формирующие часть В 6 , и считывающий элемент 7, Формирующий часть В комбинаций кода, кодовые дорожкй 8 шкалы. С .помощью наружной и средней КД шкалы и СЭ 1-6 формируется полный однопеременный код с параметрами/щ 2, и 6 (и 4, пв 2), И = 64. Для построения п-членной части комбинаций использованы дваКК (М = 2): - 00011110 - и 10010110 - с параметрами щ = 2, и= 4. Комбинации каждого кольца повторяются четыре раза (1 = 4). Шкала (Фиг. 1) имеет три дорожки с .24 участками на них а шкаладля кода Грея того же объема - 15 шесть дорожек и 64 участка.В таблице приведены коды.еиый код вва 1 ) 2 О О О О 2 О .0 0 0 О 1 1 1 О О 0 2 О 0О 1 1 11035597 10 азуемыи код Десятичное число В б а 6 а а 1 0 1 1 0 0 1 0 11 1 0 0 10 1 0 1 1 0 . 00 0 а вых вы за Для сигналотора 20 справе ах шифрасимости 5 г сигнало вляется ов от д Комбинацияшифратора 19бинации сигнаБф 21 и ДИК1 у = 1(Х а выходах нкцией ком- фратора 2,3. Х Преобразователь содержит (Фиг. 2) 9 преобразования прямого кода в обратный, КСР 10, ДИК 11, шифратор 12, ГИ 13, входы 14, 15 и 16, представляющие соответственно основную Во, вспомогательную ВС и дополнительную В и части преобразуемой комбинации, выходной сигнал 17 (комбинация позиционного кода), вход 18 опроса.Кроме того, преобразователь включает ( Фиг. 3) элементы Т, - Тр памяти (триггеры), шифратоРы 19 и 20, младших и старших разрядов, соответственно, дешифратор 21 вспомогательной части кода, распределитель 22. Каждый выход блоков ДИК 11 и дешифратора 21 обозначен комбинацией состояний соответственно элементов блока КСР 10 и элементов Т- Т 6 памяти, вызывающей появление сигнала на данном выходе. Входы 14, 15 и 16 обозначены номерами соответствующих СЗ кодирующего устройства, приведенного на Фиг. 1, выход каждого блока и шифратора 19 комбинацией трех младших разрядов выходного кода, соответствующей появлению сигнала на выходе данной схемы. Продолжение таблицы у 1 ф уа ) =(Хьс )у. = (Хги)число импульсов сдвига,поступивших на вход распределителя 22 от ГИ 13,Х - сигнал на выходе "1 ф триг- геаТ 1О 4, (О, ).ВРаспределитель 22 в шифраторе 20 представляет собой сдвигающий регис состоящий из четырех элементов.В исходном положении элемент Т находится в состоянии "1", а все остальные - в состоянии "0". При по даче сигнала на вход Сдвига распределителя импульсов состояние "1" .,перемещается по регистру. Блок 9 преобразования прямого кода в обратный (фиг. 2) служит д выполнения шага 1 алгоритма кодопреобраэовання. На одну группу вх дов его поступает код Вр с входа 14, на другой вход - код В с вхо да 16. При В = 0 код Вр проходит на выход блока 9 без изменения1 при В= 1 символы комбинации Вр изменяются на противоположные.Шаги 2 и 3 алгоритма выполняют ся одновременно с помощью блока КСР 10Для выполнения шага 2 необходимо сигналы с выходов последнего и - .го разряда КСР 9, йподать на информдуонные входы первого разряда 1, .д:1 .так, чтобывыполнялнсь: условия11 = 9 м ф .1. = 9 м. 5Для выполнения-шага 3 на соот.ветствующие:.,входы элементов КСР 10.,подаются:импульсы сдвигаМомент поязления в КСР 10 ксм. бинацми В:фиксируется.блоком .ДИк 1 О11,.:на:одном из виходов котортотоявляется сигнал. Этот сигнал посту-пает йа вход шифратора .12, .на другие:входы которого:поступают код ВЕ свхода 15 и сигналы от ГИ 13.,На Б:выходного кода, соответствующая.:ксмби=нации сигналов, постуйивших на входышиФратора 12,Сложность. шифратора зависит.от .20.параметров преобразуемого кода. Наи-большее влияние оказывает йараметрК = КК. При преобразовайии вдваичный:коц оптимальными являются. Предлагаемый преобразователь рабо.тает, следующим образом.Процесс" преобразования начинается по сигналу фОпрос", причем на 1вход ГИ.13 и КСР 10. этот сигнал поступает позже:, чем на входы 18 шифратора .19 и деаиФратора. 21. на время,необходимое для его Фиксации этимй . 35блоками, Перед сигналом опроса ксР10 и распределитель 22. устанавливаются в исходное состояние сигналом фСбросф (в КСР все элементы приэтом переходят в состояние ф 04), 40По сигналу опроса сначала в Т., Т,записываются сигналы от СЭ 5, би 7, а:затем в ячейки КСР 10 черезблок 9 проходят сигналыот СЭ 1-4,Если после. записи символов в КСР 10оказывается, что они образуют одну .из базовых комбинаций Вб;,= 0001 илиВб. - 1001 КК .,4 = -00011110А = 10010110-, входящих в структуру преобразуемого кода, то наодном нз выходов ДИК 11 появляетсясигнал. Этот сигнал поступает вшифратор 12 и ва вход ГИ 13. В результате импульсы ГИ 13 не проходят на вход сдвига КСР 10 и комбинация В Фиксируется. Если же 55записанная в КСР комбинация не является базовой, то на выходах ДИК 11сигнала нет, импульсы ГИ 13 проходят на вход сдвига КСР 10 и распределителя 22. После прихода 60импульсов (1 й п в КСР 10 фиксируетсяя соотв етств ующая комбинацияВт . При появлении сигнала на одном из выходов Д 11 К 11 (а, в) навыходах у 4 .- у шифраторов 19 и 20 65 появляются комбинации младших и ,старших. разрядов двоичного кода.Предлагаемый преобразователь обеспечивает защиту отошибок выэванных неоднозначным считыванием в Ку, и обладает определенным уровнем помехозащнщенности. Ошибка из-за неоднозначности считывания может появитьея при. переходе .СЭ 7 одного участка внутренней КД на другой. На Фиг+ 1 кодовая шкафа показана в положении,когда нроиеходит пере-, ход от комбинации В 64 = а 1.а 70000001 к комбинации В. = Ь,, Ь = 0001000. Комбинации Вб+ и В отличаются друг от друга дву, мя символами а., Ф Ь 4, а 7 А Ь 7 При 1 переходе могут появиться ложные комбинации Вр = ООООООО или В =0001001.Рассмотрим процесс преобразова.ния комбинации В .Поскольку а = 0 символы а - а,7 .проходят блок 9 без изменения и в КСР 10: записывается комбинация В. ОООО, Так как В; Ф Вна выходе ДИК сигнала нет. Поэтому от .ГИ 13 на вход сдвига ГСР 10 и распределителя 22 проходят.п 1- 1 = 3 :импульса, которые приводят к появ:лению в КСР 10.комбинаций 1000, 1100. 1110. Ни одна иэ этих койби:Наций не является базовой. Поэгому сигнала на выходах ДИК 11, а значит и на выходах преобразова.теля нет. Аналогичный результат получают при поступлении комбинации Вр 2При поступлении комбинацнй В, Вна контрольном выходе К сигнала иетЭто можно использовать для запрета ввода комбинации в ЭВМ или другие устройства.Ложные комбинации на входе преобразователя могут появляться также при искажении символов частей,В 0, Вб, В комбинаций кода в процессе их считывания или передачи от КУ к преобразователю. Если в результате искажения В .получается комбинация, преобразование которой в блоке 9 не приводит к по" явлению в КСР 10 комбинации из отрезка Е , Ц, 1, 2, , 1 с), то сигнала на выходе нет. В таблице черточками отмечены комбинации, искажение которых (О - 1, 1 - О) не приводит к ложньм комбинациям на выходе преобразователя (рассматриваются только одиночные искажения как наиболее вероятные 1 Из общего числа возможных искажений а= 448 значительная часть, Ь = 1 б 8, не приводит к ложныч комбинациям. Следовательно, схема КП обеспечивает защиту кода на выходе от однозначных искажений на 37,53.14 1035597 ИИП каз 5833/49 Тираж 706 Подписное Филиал ППП "Патентф, г,ужгород,ул.Проектная,4 Код, Формируемый КУ на Фиг. 1, можно. также преобразовать в позиционный с помощью преобразователя, выполненного по традиционной схеме дешифратор - шифратор без использования КСР. Если построить дешифратор по наиболее экономичной двухступенчатой схеме, то для построения КП потребуется 46 корпусов микросхем 155-й серии, что более чем в три раза превышает число микросхем, необходимых для построения предлагаемого преобразователя (13-14 .корпусов). Разница в аппаратурных затратах быстро возрастает с увеличением рпН (при оптимальных значениях К ),Быстродействие предлагаемого уст-.ройства такое же как и у прототи-,па. По сравнению с традиционной,предлагаемая схема обладает меньшим быстродействием, При использовании микросхем 155-й серии разница в худшем случае при и -1 Ф 3тактах работы КСР на фиг. 3) составляет 165 - 175 нс. Однако во мно-..гих практических случаях быстродействие предлагаемого преобразова.теля является приемлемым,