Реверсивное счетное устройство

па ЯО ив,3 Я.ИЫ Ру)С Эб И 3/4 ьЕВОЮ 1.:1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРЬВИЯМРИ П.НТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1358091, кл. Н 03 К 23/56, С 06 И 3/14, 1 986.Тгоупае 1 е Н, Ап 1 йсгос 1 цсй 1 оп со сошрцсег 1 ое 1 с, 975,с.457, 458 н 477. (54) РЕВЕРСИВНОЕ СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к устройствам разностного счета. Цель изобретения - упрощение реверсивного счетного устройства с коэААицкентом пересчета по модулю 21(1 ) 3). Реверсивное счетное устройство содержит входные лины 1 и 2 и реверсивиый счетныйузел 3, каждый разряд 4-14-п которого содержит счетный триггер, элемент И и элемент ИЛИ. Различные коэАициенгы пересчета получают введениемразличных обратных связей. В устройстве обеспечивается разностньй под"счет объектов без использования каких-либо промежуточных формирователей сигналов управления счетным узлом. 2 табл, 3 ил.Изобретение относится к устройст-,вам разностного счета (прямого, обратного или реверсивного) и можетбыть использовано в системах подсче-.та сигналов от датчиков для автоматического контроля при недвоичном коэфцициенте пересчета.Цель изобретения - упрощение устройства.На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг,2 . - примеры выполнения счетных разрядов дляслучая, когда используются триггерыс инверсными выходами; на Аиг.З - тоВе, для случая, когда используютсятриггеры с прямыми выходами.На Аиг.1-3 приняты следующие обо-,значения: 1 - первая входная шина илипервый датчик; 2 - вторая входная шина или второй датчик; 3 - счетныйузел, содержащий счетные разряды полдулю 21 4-1:4-п.Реврсивное счетное устройство сойеркит первый 1 и второй 2 датчикии реверсивный счетный узел 3, каждыйразряд 4-14-п которого содержитсчетный триггер 5-. 15-п, элементыИ 6-16-п, элементы ИЛИ 7-17-п.Выход элемента ИЛИ 7-х соединен спервым входом элемента ИЛИ 7-(.+1)следующего разряда, второй вход элемента ИЛИ 7-. соединен. с выходом И6-1,данного разряда 4-1., первый ивторой входы которого соединены соотВетственно с выходом первого датчика1 и выходом счетного триггера 5-.данного разряда, счетный вход которо.го соединен с первым входом элементаИЛИ 7- данного разряда, который впервом разряде 4-1 соединен с выходомвторого датчика 2Выходы датчиков 1 и 2 представляютсобой шины частичного 8 и полного 9обращения, Одновременное действие сигналов на шинах 8 и 9 эквивалентноедействию сигнала только на шине 9.Выход элемента ИЛИ 7-и является выходом 10 счетного разряда.В устройстве использованы триггеры, переключающиеся по заднему Арантуединичных сигналов, поступающих на ихсчетные входы,Для достижения поставленной цели вкаждой группе из последовательно соединенных разрядов (на Аиг.2 и 3 группа разрядов для случая, когда щ=5,включающая в свой состав разряды4-1 .4-5) выход элемента ИЛИ 7-5(вплоть до 21=4). В эту таблицу не 45 вошли коэААициенты пересчета 2, 4, б,8, 1 6, 32, 64, так как они реализуют-ся известными устройствами без обратных связей, В эту таблицу не вошлитакже коэдфициеяты пересчета 12 == 230, 68= 234, 72 = 2" 2 д 18, таккак они реализуются по сомножителям,которые либо входят в табл.1, либоявляются целой степенью числа 2, реализуемой без обратных связей.Пользуясь приведенным правилом,эта таблица может быть продолжена до 5 10 5 20 25 30 35 40 старшего ш-го (5-го 4-5) соединены с,. введенными третьими входами части из первых К (К=З) младших разрядов этой группы, а именно с введением третьими входами элементов И 6-1 и 6-3 соответственно первого 4-1 и третьего 4-3, разрядов, При этом коэффициент пересчета такой группы разрядов равен 22.Число ш разрядов, необходимое для реализации коэфАициента пересчета 21 (где 1 - нечетное число), в общем случае выбирается по ближайшей большей степени числа 2, Например, для нашего случая, когда 21 = 22, ближайшая целая степень числа 2 равна 32, Следовательно, потребное число разря-дов равно 5, так как 32 = 2Младшие разряды, на "введенные третьи входы элементов И которых организуется обратная связь с выхода элемента ИЛИ щ-го разряда, определяется по разности 2 -1, переведенной вщ-двоичный код, Обратная связь организуется на те разряды разности 2 -1, представленной в двоичном коде, которые содержат 1, например, для нашего случая когда щ=5, а 1=11 2 -1 = 5.Л Число 5, переведенное в двоичный код, записывается как 101 (2 = 1, 2 = О,о2 = 1);. Следовательно, обратная связь организуется на введенные входы элементов И разрядов 4-1 (2 ) и 4-3 (2 ),о 2Не следует забывать, что при этом . пересчет. импульсов осуществляется вткоде с избытком 2 -1 по кольцу из 21 состояний (для нашего случая в коде с избытком 5 по кольцу из 22 состояний).В табл.1 приведены данные, необходимые для синтеза реверсивного счет6 1302 5 165 ро . Таким образом, предлагаемое ре-. версивное счетное устройство позволяет осуществлять счет по любому четному модулю.Работа устройства основана нй операциях полного обращения, нулевого частичного обращения и единичного частичного обращения.Операция полного обращения осуществляется в устройстве по окончании действия сигнала на шине 9 полного обращения. При этом с появлением сигнала на вине 9 полного обращения этот сигнал по цепи последовательно соединенных элементов ИЛИ 7-.17-п всех счетных разрядов 4-14-п поступает на счетные входы триггеров 5-,1 5-и всех счетных разрядов. Так как триггеры 5-.15-п переключаются по заднему фронту сигналов, поступающих на их счетные входы, то переключения триггеров 5-1 5-и при этом не происходит. Так как на первых входах элементов ИЛИ 7- 7-и сигналы отсутствуют, то по окончании действия сигнала на шине 9 полного обращения сигналы на счетных входах триггеров 5-15=п всех 4-14-п счетных рардав исчезают, что обусловливает переключение триггеров 5-15-п всех 4-14-п счетных разрядов в противоположное состояние.Операция нулевого частичного обращения предусматривает использоВание триггеров 5-15-п, у которых сигнал на выходе сигнала переноса присутствует, если триггер хранит нулевое значение (фиг.1), и осуществляется следующим образом. С появлением сигнала на шине 8 частичного обращения он поступает на входы элементов И 6-1 6-и всех 4-4-п счетных разрядов, Действие этого сигнала проявляется на выходах элементов И только тех счетных разрядов, триггеры которых хранят нулевое значение. С выхода элемента И самого первого, начиная с младшего, разряда, хранящего нулевое значение, сигнал поступает на вход элемента ИЛИ этого счетного разряда, Далее по цепи последовательно соединенных элементов ИЛИ сигнал поступает на счетные входы триггеров всех счетных разрядов, следующих за самым первьв, начиная с младшего, счетным разрядом, хранящею нулевое значение. , Так как триггеры переключаются по заднему фронту сигналов, поступающих на их счетные входы, то переключение приэтом не происходит. По окончании действия единичного сигнала на шине 85частичного обращения сигналы на счетных входах триггеров всех счетных разрядов, следующих за самым первым, начиная с младшего, счетным разрядом,хранящим нулевое значение, становятсяО нулевыми и триггеры этих счетных разрядов переключаются в противоположное состояние,Операция единичного частичного обращения предусматривает использованиетриггеров 5-15-п, у которых сигнална выходе переноса присутствует, еслитриггер хранит единичное значение(фиг.2), и осуществляется следующимобразом. С появлением сигнала на шине20 8 частичного обращения он поступает навходь 1 элементов И 6-16-п всех4-4-и счетных разрядов. Действиеэтого сигнала проявляется на выходахэлементов И только тех счетных разря 25 дов, триггеры которыххранят единичное значение, С выхода элемента И самого первого, начиная с младшего,счетного разряда, хранящего единичноезначение, сигнал поступает на вход30 элемента ИЛИ этого счетного разряда.Далее по цепи последовательно соединенных элементов ИЛИ сигнал поступаетна счетные входы триггеров всех счетных разрядов, следующих за самым первым, начиная с младшего, счетньм раз 35рядом, хранящим единичное значение.Так как триггеры 5-5-и переключа. ются по заднему фронту сигналов, поступающих на их счетные входы,.то пере 40 ключение триггеров при этом не, происходит. По окончании дейс 1 вия единичного сигнала на шине 8 частичного обращения сигналы на счетных входахтриггеров всех счетных разрядов, сле 45 дующих за самым первым,.начиная смладшего, счетным разрядом, хранящимединичное значение, становятся нулевым и триггеры этчх счетных разрядовпереключаются в противоположное сос 50 тояние,Различие в работе счетного устройства при выполнении операций нулевогои единичного частичного обращения обусловлено разнотипностью применяемыхдля реализации этих операций тригге-,ров. Ксли устройство предусматривает(фиг.2) операции нулевого частичногои полного обращения, то для увеличения модуля хранимого в счетном уст-ройстве результата необходимо податьсигнал вначале нашину 8 частичного,а затем на шину 9 полного обращения,а для уменьшения модуля хранимого всчетном устройстве результата необходимо подать сигнал вначале на шину9 полного, а затем на шину 8 частичного обращения,Если устройство предусматривает(Лиг.З) операции единичного частичного и полного обращения, то для увеличения модуля хранимого в счетномустройстве результата необходимо подать сигнал вначале на шину 9 полного, а затем на шину 8 частичного обращения, а для уменьшения модуля хранимого в счетном устройстве результата необходимо подать сигнал вначалена шину 8 частичного, а затем на шину 209 полного обращения.При этом длительность сигнала должна превышать время его распростране,ния по логическим элементам устройства. Длительность паузы между входными 25сигналами должна превышать время переключения триггеров и время возвращения логических элементов устройства в исходное состояние.Так как двойное частичное или двой ное полное обращение результата, хранимого в счетных разрядах, не приводит к изменению этого результата, топосле поступления двух сигналов наодну из шин 9 или 8 устройства, результат, хранимый в его счетных разрядах, остается прежним.Перечисленные особенности в работесчетного устройства обусловливаютвозможность применения его совместно 40с двумя датчиками 1 и 2 без каких-либо промежуточных между датчиками исчетным устройством элементов для поподсчета предметов, объектов, частиц,меток, рисок и т.д, При этом возможен 4подсчет как их количества, если онидвижутся относительно датчиков в одном направлении (суммирование, вычитание), так и разности в их количестве, если они движутся относительнодатчиков в двух противоположных направлениях. Реализация любого иэ этихвариантов (суммирование, вычитание,реверсивный счет) однотипна. Достаточно на две соответствующих шины 8и 9 устройства подать сигнал с выходов двух датчиков 2 и 1. При Аикса -ции объекта (предмета, частицы, метки, риски и т,д,) дважды одним и тем же датчиком (соответствующий объектзашел за зону действия одного датчика,не дошел до зоны действия другого датчика и вернулся) результат в предлагаемом счетном устройстве остается неизменным,Пусть в разрядах содержится исходный результат 1101 01, содержимоесамого младшего разряда указано справа, а самого старшего - слева,Для увеличения содержимого разрядов (диг,1) на единицу проводят сначала операцию нулевого частичного обращения исходного результата. Получаютв разрядах промежуточный результат001 001, С полученным промежуточнымрезультатом осуществляют операцию полного обращения. Получают в разрядахокончательный результат 11 011 0, наединицу больший исходного. Для уменьшения содержимого разрядов на единицупроводят с исходным результатом 1101 01 сначала операцию полного обращения. Получают в разрядах промежуточныйрезультат 001 010. С полученным промежуточным результатом осуществляютоперацию нулевого частичного обращения, Получают в разрядах окончательный результат 1101 00, на единицуменьший исходного,Для увеличения содержимого разрядов (Аиг.2) на единицу проводят сначала операцию полного обращения исходного результата 11 01 01 . Получают в разрядах промежуточный результат 001010С полученным промежуточным результатом осуществляют операцию еди-. ничного частичного обращения. Получают .в разрядах окончательный результат 11011 0, на единицу больший исходного. Для уменьшения содержимого разрядов на единицу проводят с исходным результатом 1101 01 сначала опера- цию единичного частичного обращения. Получают в разрядах промежуточный результат 001011, С полученным промежуточным результатом осуществляют операцию полного обращения, Получают в разрядах окончательный результат 11.,01 00, на единицу меньший исходного.При увеличении содержимого 111111 счетных разрядов на единицу окон" чательным состоянием разрядов является состояние 000000. Цри уменьшении содержимого ООСООС разрядов на единицу окончательным состоянием является состояние 111111.Таким образом, осуществляется разностный подсчет объектов по модулю 2 ф т.е. в двоичном коде.5Отличие в работе предлагаемого устройства заключается в том, что калщая группа из а разрядов работает по своему (в общем случае различному) кольцу состояний. Перед началом работы триггеры тех разрядов, котооые содер О жат элементы И с введенными третьими авходами, устанавливаются в едйничное состояние, а остальные триггеры - в нулевое,Например, для случая на Жиг,2 и 3 в группе из а = 5 разрядов триггеры 5-1 и 5-3 перед началом работы устанавливаются в единичное состояние, а остальные - в нулевое.Последующая .работа группы из в=5 разрядов на Жиг.1 и 2 поясняется табл.2 переходов. В табл.2 "1" обозначено включенное, а "О" - выключенное состояние соответствующих триггеров для каждого из условия состояний 25 группы. Так как пересчет осуществляется в коде с избытком 5, то условное состояние группы всегда на 5 меньше двоичного веса, записанного в разрядах 4-14-5. ЗОВ соответствии с таблицей переходов группа из в=5 разрядов 4-14-5 осуществляет пересчет по кольцу из 22 условных состояний, пронумерованных от О до 21. При этом обеспечивается Аормирование сигналов переноса на счетные разряды следующих групп при переходе из 21-го состояния в О-е при прямом счете и при переходе из О-го состояния в 21-е при обратном,1 О счете. При любых других переходах сигнал дважды формируется на выходе 1 О элемента ИЛИ 7-5, обеспечивая двойное полное обр щение последующих разрядов, в результате чего они остаются 45 в том же состоянии, что и до поступления сигналов. При указанных перехо: - дах (из О в 21 состояние и наоборот) действие сигнала на шине 9 приводит к полному обращению следующих за группой О разрядм, а действие сигнала на шине 8 - к частичному (нулевому частпчч.му на фиг.2 и единичному частичному на фиг.3) обращению следую.".их за группой разрядов. Этим и обесп чивается фсрмирование сигналов переноса на следующие за группой разряды,Ф о р и у л а изобретенияРеверсивное счетное устройство, содержащее первую и вторую входные шины и счетный узел, каждь 1 й счетный разряд по модулю 21 (1 Ъ 3, нечстное, в общем случае различное для каждого разряда) которого содержит ш сча.ных триггеров, элементов И и элементов ИПИ (щ - наименьшее число,п.удовлетворяющее условию 1. 2 ), выход каждого К-го (К=1,2, ,ш) счетного триггера соединен с первым входомК-го элемента И, выход которого соединен с первым входом К-го элемента ИЛИ, выход которого (кроме ш-го) соединен со счетно входом (К+1)-го счетного триггера, второй вход первого элемента И является первым входом счетного разряда, счетный вход первого .счетного триггера является вторым входом счетного разряда, выход ш-го элемента ИЛИ является выходом счетного разряда и соединен с вторым входом следующего счетного разряда, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, счетный вход К-госчетного триггера соединен с вторым входом К-го "лемента ИПИ, второй вход первого элемента И соединен с вторыми входами второго и последующих элементов И, выход в-го элемента ИПИ соединен с ".ретьими входами тех элементов И, номера которых совпадают с номерами единичных позиций числа 2 -1, представленного в двоичном коде, где младшая позиция двоичного числа счита" ется первой, первые входы всех счетных разрядов соецинены с первой входной шиной, а второй вход первого счетного разряда - с второй входной шиной.1651302 2 блица 1 2 -1в десятичномкоде Коз зафициентпересчета 21 Обратная связь С выхода элемента ИЛИ разряда2 т.1 На третьи входы злементов И раз- рядов 2 2 222 3 3 5 4 7 4 9 5 11 5 13 5 15 5 17 6 19 6 21 6 23 6 25 6 27 6 29 6 31 6 33 7 35 7 37 7 Таблица 2 Фиг. 2 Переключениепо окончаниисигнала навходе Условный Фиг,номерсостояниягруппы Переключение по окончании сигна Сигналы выходах Сигналы на прямых выходах триггеров на прямых триггеров 5 5-4 5-5 5-4 5-5 5-2 5-1 5-3 5-2 5-1 Цла на входе 0 0 1 1 0 0 1 1 0 О 1 1 О 1 1 О О 1 1 0 0 1 1 О О 1 1 0 0 100 1 1 О 9 8 .9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 70 74 0 0 1 1 0,0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 О 1 1 О 0 1 1 0 0 11 О 0 10О 1 1 О 1 3 1 7 5 3 1 1 5 1 3 1 19 7 5 3 1 3 1 2 9 2 9 О О 1 0 1 0 0 1 0 О 1 О 1 0 ии2 -1 в двоичном коде 1 1 1 111 101 1 1 111 110,Продолжение табл, 2 б 5302 фиг. 2 Условный фиг. 3 номерсостояния Сигналы на прямыхвыходах триггеров Сигналы на прямых выходах триггеров группы 11 5-5 5-4 5-5 5-.2 5-1 5-5 5-4 5-3 5-2 5-1 10 12 15 16 17 20 Переключение по окончании сигнала на входе 8 9 8 9 8 9 8 98 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 о1 1 О 4 0 1 1 0 1 1 1 О О О 1 1 1 0 4 0 1 1 1 0 О 0 1 1о о 0 1 О 1 0 4 1 4 1 0 1 О 1 0 1 0 1 0 1 О 1 о г 4 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 О 1 1, 4 1 0 0 4 1 1 1 1 4 0 1 0 О 1 4 1 1 О 4 0 1 0 4 1 4 0 1 4,1 1 0 0 0 1 10 0 1 0 0 1 4 1О, 1 0 О 1 1 1 4 4 О 1 1 1 4 4 1 О О 0 1 1О о ог 1 О 0 О 1 1 1 0. О О 1 1 1 4 1 0 1 0 1 О 1 4 1 О 1 0 0 1 О 1 4 1 0 1 4 1 1 4 0 4 1 1 1 4 0 4 1 1 г 0 0 0 1 1 О 0 1 1 1 0 0 0 4 1 0 1 г 0 1 0 0 11 4 0 4 0 1 1 О 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 о 4 4 1 04 1 4 4 Переключениепо окончаниисигнала навходе 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8,Бугренкова Техред М.Дидык Тираж 391 Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5