Электронные часы

Изобретение относится к электронным хронометрам и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, а также для удовлетворения потребностей человека.Известны электронные. часы, пост" роенные по динамическому принципу. Эта динамическая система содержит замкнутый контур циркуляции времен" ной информации, образованный памятью с произвольной выборкой и сумматором для суммирования временной информа" ции, генератор импульсов, делитель частоты, генератор адресного импульса, индикатор, схему оценки сброса, схему оценки переноса, схемы задержки, схему коррекции 1.Недостатком этой системы является жесткое фиксирование количества состояний счетчика адреса, что не позволяет изменять в широких пределах количество предустановок.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являются элек тронные часы, содержащие генератор для генерирования тактовых импульсов, делитель частоты, средства для производства различных временных и управляющих сигналов в соот" ветствии с выходным сигналом делителя частоты, средства для хранения часовых данных, сдвиговый регистр для временного хранения часовоймации, управляемые вентили,атор 121. инфорфиндик Недостатками этих электронныхчасов являются недостаточно эффективное использование сдвигового регистра, предназначенного, только для счета и кратковременного хранения информации так как при срдв нении временной и сигнальной информации часть содержимого регистра теряется, значительные апларатурные затраты для обмена информации между последовательным сдвиговым регистро и ОЗУ, а также прямой счет при рабо3 92816 те таймера, что затрудняет визуальный контроль.Целью изобретения является повышение надежности электронных часов путем повышения коэффициента использования аппаратуры. Поставленная цель достигается тем, что в электронные часы, содержащие сумматор, операционный регистр 10 постоянные запоминающие блоки команд и синхропрограмм, делитель час- тоты, состоящий из трех последовательно соединенных счетчиков, управляемые вентили, буферный регистр вывода, индикатор, дешифратор, буферный регистр индикации, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым счетчиком делителя частоты, выходы счетчиков соединены с первыми входами постоянного запоми-нающего блока синхропрограмм, выход операционного регистра церез первый управляемый вентиль соединен со входом одноразрядного регистра и через второй управляемый вентиль с первым входом сумматора, первый выход которого подключен ко второму входу первого управляемого вентиля, выход одноразрядного регистра через третий управляемый вентиль соединен со входом операционного регистра, второй выход которого через четвертый управляемый вентиль подсоединен к буферному регистру индикации, выход которого через дешифратор подключен35 к индикатору, введены два регистра памяти элемент ИЛИ, регистр-аккумулятор, триггер переноса и последовательно соединенные блок клавиату 40 ры, блок управления счетчиком адреса, блок нацальной установки счетчика адреса команд, и счетчик адреса команд, подключенный ко входам постоянного запоминающего блока команд,45 первые выходы которого соединены со вторыми входами постоянного запоминающего блока синхропрограмм, вторые выходы подсоединены ко вторым входам блока управления счетчиком адреса, третьи выходы постоянного запоминаю 50 щего блока команд подсоединены ко второму входу счетчика адреса команд, второй выход блока управления счетчиком адреса команд подсоединен к третьим входам постоянного запоминающего блока синхропрограмм, третий выход блока управления счетчиком адреса команд подключен к третьему входу счетчика адреса команд, второйвыход блока начальной установки счетчика адреса команд соединен с третьим входом блока управления счетчикомадреса команд, вход блока клавиатуры подключен к выходам третьего счетчика делителя частоты и к индикатору, выходы первого и второго счетчиков подключены ко входам элемента И,выход которого подключен ко второмувходу четвертого управляемого вентиля, первый выход сумматора подключен ко второму входу третьего управляемого вентиля, через пятый управляемый вентиль - ко входу регистрааккумулятора и через шестой управляемый вентиль - к буферному регистру вывода, выход которого подключенк индикатору и через седьмой управляемый вентиль подключен ко второмувходу сумматора, второй выход сумматора через восьмой управляемый вентиль подключен к триггеру переноса,выход которого через девятый управляемый вентиль подключен к третьемувходу сумматора и к четвертому входублока управления счетчиком адреса,выход регистра-аккумулятора подключенко вторым входам второго и седьмогоуправляемых вентилей, к третьему вхо-ду первого управляемого вентиля,через десятый управляемый вентиль ковходу первого регистра памяти и ковторому входу пятого управляемого вентиля, выход второго регистра памятиподключен ко второму входу десятогоуправляемого вентиля и к третьемувходу второго управляемого вентиля,а выход первого регистра памяти связан со входом второго регистра памяти. На Фиг, 1 представлена структурная схема электронных часов; на фиг. 2 временная диаграмма делителя частоты; на фиг. 3 - распределение разрядов операционного регистра и регистра памяти; на фиг. ч - блок клавиатуры,Электронные часы, содержат (фиг.1) генератор 1 тактовой частоты, делитель 2 частоты, счетчики 3-5 делителя частоты, производящие сигналы В 1, Г 1, Ок соответственно, эле" мент 6 И совпадения последних состояний счетчиков 3 и 1, блок 7 клавиатуры, блок 8 управления счетчиком адреса команд (СЧАК), блок 9 начальной установки адреса (СЧАК), сцет28169 1 О 15 20 35 50 5 9 чик 10 адреса команд (СЧАК), постоянный запоминающий блок (ПЗУ) 11, постоянный запоминающий блок(ПЗУ) 12 синхропрограмм, одноразрядный регистр 13 памяти, управляемый вентиль 14, регистр 15 памяти, управляемый вентиль 16, аккумулятор 17, управляемые вентили 18-20,сумматор 21,управляемый. вентиль 22, триггер 23 переноса, управляемый вентиль 24, выходной буферный регистр 25, управляемый вентиль 26,операционный регистр 27, управляемый вентиль 28, одноразрядный операционныйрегистр 29, управляемый вентиль 30, буферный регистр индикации 31, дешифратор 32 индикации и индикатор 33. При подаче питающего напряженияна схему электронных часов (фиг.1)блок 9 начальной установки адресастановится активным, устанавливаетсчетчик 10 по адресу 127 и блокирует управляющее воздействие блока 8управления счетчиком на счетчик 10.Команда, записанная в ПЗУ 11 по адресу 127,выдает адрес синхропрограммы на ПЗУ 12, которая инициирует управляющие сигналы на вентили 28 и24, приводящие к обнулению показанийиндикатора 33 и выходных сигналовсекундного, минутного ритмов и управляющих сигналов выходного буферного регистра 25,Этот режим сохраняется до техпор, пока не будет нажата любая изуправляющих клавиш блока 7 клавиатуры.Блок клавиатурыфиг. 4) содержитклавишу 34 - установка минут, 35установка часов, клавиши 36 и 37вызов на индикатор сигнальной информации, клавишу 38 - вызов на индикатор показаний "Часы" и "Минуты" те"кущего времени и сигнала секундногоритма, клавишу 39 - вызов показанийминуты и секунды текущего времени,клавишу 40 - фиксация на индикаторепромежуточного времени, клавишу41 - коррекция текущего времени,клавишу 42 - пуск таймера.При этом блок 8 выдает управляющий сигнал, выключающий блок 9 начальной установка адреса, счетчик 10принимает значение адреса, записан",ное на команде 127, и начинает осуществляться первоначальный пуск, вовремя которого, независимо от нажатой клавиши, электронные часы устанавливаются в режим текущего времени(ТВ) с обнулением его значения. Время активного состояния выходных сигналов выходного буферного регистра25, которые устанавливаются при срав нении текущего времени с соответствующим сигнальным временем илипо окончании работы таймера, записывается в разряды регистра 13 и 15 памяти, а разряды операционного регистра 27 и 29 и регистра 13 и 15 памяти, предназначенные для хранениясигнальных времен ,СВ)(фиг, 3) принимают значения, исключающие несанкционированные срабатывания устройствсигнализации, связанных с выходнымисигналами регистра 25.После этого электронные часы ре"агируют на клавиатуру следующим образом. Клавиши 34 и 35 (фиг. 4) служат для ввода временной и сигнальнойинформации в электронные часы. Клавиши 37 и 36 служат для вызова на индикатор сигнальной информации. Клавиша38 служит для вывода на индикаторпоказаний "Часы" и "Минуты" текуцего времени и сигнала "Секундныйритм". Клавиша 39 служит для выводана индикатор показаний "Минуты" и"Секунды" текущего времени, Клавиша40 служит для фиксации на индикаторепромежуточного значения времени. Клавиша 41 служит для коррекции текущего времени. Клавиша 42 служит для; пуска таймера.1Счет времени в электронных часахпроисходит следующим образом.Генератор 1 вырабатывает сигнал327687 Гц на вход делителя 2, которыйделит входной сигнал на 64 и имеетпериод работы, совпадающий с перио"дом циркуляции информации в операционном регистре 27 и 29 и регистре13 и 15 памяти, Таким образом, формируется временнои интервал с Равч512ный времени использования командыПЗУ 11 и времени циркуляции информации в регистрах 13, 15, 27 и 29. Команды, записанные в ПЗУ 11, организованы так, что образуют временнойцикл длительностью 1/2. Пересчет 1 сосуществляется в разряде Д 1 Г 4 операционного регистра (фиг. 3), где распеределение разряда операционногорегистра и регистра памяти по функциональному назначению означает:СВ - сигнальное время;Инд. - индикацияЕд,мин .- Гед. сек.41 дес, сек.20 где и - количество команд обработки, необходимых для пересчета текущего времени, для сканирования блока клавиатуры, для установки режима ра- З 0 боты электронных часов в зависимости от управляющего воздействия клавиатуры, для сравнения текущего времени с сигнальными временами, для отсчета активного состояния выходных сигна лов регистра 25, для формирования сигналов секундного ритма, минутного ритма, для отсчета времени в режиме таймера, для вывода на индикацию информации, соответствующей режиму 40 работы электронных часов;п - количество команд ожидания, необходимых для получения временного цикла, равного 1/2 сек.45Характерной особенностью работы электронных часов является то, что все операции счета происходят в определенных (О Е ) разрядах операционного регистра 27 и 29 посредством управляющих воздействий одной синхро программы ПЗУ 12 для прямого и одной синхропрограммы для обратного счета. Это позволяет упростить аппаратурные затраты и сократить емкость ПЗУ 12, Как в случае прямого, так и обратного счета, синхропрограмма выдает управляющие сигналы на первые входы вентилей 18, 19, 16 и на вен единицы минут; Дес, мин. - десяткиминут; Ед. час - единицы часов;Дес. час - десятки часов; 1 секразряд предназначен для пересчетавременного интервала 1 сек; Код РРкод режима работы; Код Кл - разряд,принимающий код клавиши при сканировании блока клавиатуры; ПВ А.1,А.2 - признак вывода управляющихсигналов Я.1, А.2; Счет - счетчикОвременного интервала Н 5, равного -сек;ВАС Я.1, А 2 - время активного состояния управляющих сигналов А.1,А.2,причем представленные на фиг.2 временные диаграммы работы делителя часто ты 2 содержат В - В 4- временные сигналы счетчика 3,соответствующие отдельным битам разрядов; Е 1 - Е - временные сигналы счетчика 4, соответствующие отдельным разрядам слов;Д - Д .- временные сигналы счетчика45, соответствующие отдельным словам.Временной цикл 1/2 (фиг.3) образуется из1 1 1 251 512 1 512 2 тиль 20, разрешающие содержимому регистра 27, аккумулятора 17, триггера 23 переноса связь со входами сумматора 21 и передачу результата суммирования в аккумулятор. До суммирования аккумулятор 17 содержит значение суммируемой величины в дополнительном коде с избытком, зависящим от модуля пересчета, а триггер 23 переноса содержит значение переноса из предыдущего счета или в данном счете при переходе от одного разряда к последующему. Необходимый модуль пересчета обеспечивается на следующем шаге суммирования реализацией управляющих связей на третий вход вентиля 18 и на вторые входы вентилей 19 и 26, разрешающих содержимому аккумулятора 7 и требуемой константе из ПЗУ 12 связь со входами сумматора 21, а его выходам - со входом регистра 27.Организация счета в одних и тех же ячейках операционного регистра становится возможной, так как имеется достаточное время для организации временного цикла сек, в тече 11ние которого производится обемен между разрядами операционного регистра 27 и 29 и между операционным регистром и регистром памяти, что позволяет организовать структуру электронных часов в виде последовательного цифрового устройства и свести количество внешних каналов Для доступа к памяти к одному со скоростью обмена 32768 бит/сек.Для организации сравнений и счета достаточно обеспечить обмен между разрядами регистров, которые приведены ниже.Обмени Ч вида обеспечива= ется синхропрограммой, выдающей на первом шаге обмена управляющие сигналы на первые входы вентилей 18 и 16, разрешая связь регистра 27 через сумматор 21 с аккумулятором 17. На втором шаге обмена выдаются управля- . ющие сигналы на вторые входы вентилей 18, 26 и 14, разрешая связь регистра 13 памяти чеоез сумматор 21 со входом регистра 27, а аккумулятора 17 со входом регистра 15 памяти. Обменивида осуществляется с помощью метки (шестнадцатеричного кода Г), которая в обменеаида засылается в разряд ОЕ,операционного регистра, а в обменевида в раэ928 5 о 15 20 25 зо 55 ео 45 9ряд ОЕ регистра памяти, Обмен производится за два шага.На первом - синхропрограмма выдает управляющие сигналы на второй вход вентиля 28 и на первые входы вентилей 18 и 16, резрешая связь аккумулятора 17 со входом регистра 29, а выход регистра 27 через сумматор 21 с аккумулятором. На втором шаге для обменавида выдаются управляющие сигналы на второй вход вентиля 28 и на первые входы вентилей 18 и 6, а для обменавида - на вторые входы вентилей 11 и 18 и на первый вход вентиля 16.После этого производится анализ содержимого аккумулятора 16 в наличие метки подачей управляющих сигналов на третий вход вентиля 18 и вторые входы вентилей 19 и 22, и константы из ПЗУ 12. Триггер 23 переноса примет значение "1" при наличии метки и значение "0" в противном случае. Блок 8 управления СЧАК анализирует значение триггера 23 и в зависимости от его значения устанавливает счетчик 10 для выполнения очередной операции.Индикация информации, соответствующей режиму работы электронных часов, производится из разрядов О Еоперационного регистра последовательным вводом их содержимого в буферный регистр индикации 31 по управляющему сигналу, формируемому . совпадением последних позиций счетчиков 3 ина элементе И 6 и постулающему на вентиль 30. Дешифратор 32 декодирует содержимое буферного регистра индикации 31 и передает егона индикатор 33Выходные сигналы 1 сек и 1 мин вырабатываются при счете времени и передаются из сумматора 21 через вентиль 21 на выходной буферный регистр 25. Выходной сигнал 1 передается на индикатор и может быть использован 16910 другими внешними устройствами. Выходные сигналы регистра 25 А.1 и А.2формируются при сравнении временнойинформации, находящейся в разрядахО Е и соответствующей сигнальнойинформации, находящебся в момент сравнения в разрядах О Е 1 операционногорегистра. При работе в режиме таймера такое сравнение запрещается, Вэтом режиме сигнальная информацияв разр,щах О Еоперационного регистра является начальной установкойтаймера, которая не изменяется, арабочими являются разряды О Е регистра памяти. На время обратногосчета они посредством обменов передаются в разряды О Е операционногорегистра, При равенстве нулю содержимого этих разрядов вырабатываетсявыходной управляющий сигнал А 1, ко.торый передается в выходной буферныйрегистр 25. Таким образом, в электронных часах,построенных в основном на элементахс регулярной структурой - ПЗУ, реги"стры сдвига - наиболее легко реализуются в виде одной большой интегральной схемы. Благодаря эффективному использованию аппаратуры в соче- тании с данным способом обработкиинформации получены многофункциональные электронные часы, работающие какбудильник, таймер, секундомер, позволяющие эффективно согласовыватьсяс внешними устройствами, производитьнеобходимое количество предустановок,модифицировать функции, определяемые пользователем, производя замену содержимого только матриц ПЗУ, без изменения структуры схемы, В современной технологии это достигается заменой одного маскирующего слоя,Электронные часы являются первыми отечественными многофункциональными часами, построенными на одной интегральной схеме11Формула изобретения 928169 Электронные часы, содержащие сумматор, операционный регистр, постоянные запоминающие блоки команд и синхропрограмм, делитель частоты, состоящий из трех последовательно соединенных счетчиков, управляемые вентили, буферный регистр вывода, индикатор, дешифратор, буферный регистр индикации, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым счетчиком делителя частоты,.выходы счетчиков соединены с первыми входами постоянного запоминающего блока синхропрограмм, выход операционного регистра через первый управляемый вентиль соединен со входом одноразрядного регистра и через второй управляемый вентиль - с первым входом сумматора, первый выход которого подключен ко второму входу первого управляемого вентиля, выход одноразрядного регистра через третий управляемый вентиль соединен со входом операционного регистра, второй выход которого через четвертый управляемый вентиль подсоединен к буферному регистру индикации, выход которого через дешифратор подключен к индикатору, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения надежности электронных часов, в них введены два регистра памяти, элемент И, регистр-аккумулятор, триггер перезз носа и последовательно соединенные блок клавиатуры, блок управления счетчиком адреса, блок начальной установки счетчика адреса команд и счетчик адреса команд, подключенный40 ко входам постоянного запоминающего блока команд, первые выходы которого соединены со вторыми входами постоянного запоминающего блока синхропрограмм, вторые выходы подсоединены ко вторым, входам блока управления45 счетчиком адреса, третьи выходы постоянного запоминающего блока команд подсоединены ко второму входу счет-. чика адреса команд, второй выход блока управления счетчиком адреса команд подсоединен к третьим входам 12постоянного запоминающего блока синхропрограмм, третий выход блока управления счетчиком адреса команд подключен к третьему входу счетчика адреса команд, второй выход блока начальной установки счетчика адреса команд соединен с третьим входом блока управления счетчиком адреса ко-анд, выход блока клавиатуры подключен к выходам третьего счетчика, делителя частоты и к индикатору, выходы первого и второго счетчиков подключены к входам элемента И, выход которого подключен ко второму входу четвертого управляемого вентиля, первый выход сумматора подключен ко второму входу третьего управляемого вентиля, через пятый управляемый вентиль-ко входу регистра-аккумулятора и через шестой управляемый вентиль - к буФерному регистру вывода, выход которого подключен к индикатору, и через седьмой управляемый вентиль подключен ко второму входу сумматора, второй выход сумматора через восьмой управляемый вентиль подключен к триггеру переноса, выход которого через девятый управляемый вентиль подключен к третьему входу сумматора и к четвертому входу блока управления счетчиком адреса, выход регистра-аккумулятора подключен ко вторым входам второго и седьмого управляемых вентилей, к третьему входу первого управляемого вентиля, через десятый управляемый вентиль ко входу первого регистра памяти и ко второму входу пятого управляемого вентиля, выход второго регистра памяти подключен ко второму входу десятого управляемого вентиля и к третьему входу второго управляемого вентиля, а выход первого регистра памяти связан со входом второго регистра памяти. Источйики информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Англии Иф 1504107,кл. 6 04 С 3/ОО, 1978,2. Заявка Англии йф 2017355 кл, 6 ОЙ С 3/00, 23/12, 1979.