Brevet FR2000131A1 — publié le 19690829

la présente Invention se rapporte à un compteur servant à compter des impulsions électriques et destiné à être utilisé^ par exemple dans des ordinateurs numériques ou dans des systèmes d'instruments. 5 Le compteur suivant la présente invention est particuliè rement utile pour la commande d'un ordinateur à fonctionnement continu et pour des systèmes d'instruments numériques nécessitant une série de compteurs extérieurs devant être interrogés par l'ordinateur, à la demande,sans que ce dernier ait besoin de s'assurer que 10 les compteurs sont exempts d'erreurs de transition. Suivant la présente invention, un compteur d'impulsions électriques comprend une série d'éléments bistables agencés de manière à produire une sortie en code Gray et qui sont connectés d'une manière appropriée à une série d'éléments logiques "OU-Er-'clusif ", 15 servant à transformer la sortie en code Gray en une sortie en code binaire, un moyen servant à fournir un signal de parité (comme défini ci-après) à partir de la sortie en code binaire afin de représenter la parité du code de sortie Gray, et un moyen servant à appliquer le signal de parité à la série d'éléments bistables. 20 De préférence, le compteur comporte un moyen de commande de direction pouvant être commandé par un signal de commande et servant à inverser le signal de parité et de ce fait à inverser le sens du comptage effectué par le compteur. D'une manière commode, les éléments bistables so présentent sous la forme de bascules qui sont 25 montées en cascade. On évite les difficultés dues aux erreurs de transition citées plus haut dans un compteur selon la présente invention en utilisant le code Gray dans lequel, pendant le passage d'un chiffre quelconque au suivant, un seul élément bistable change d'état, dans 30 la série d'éléments bistables. Le moyen servant à inverser le signal de parité peut comporter un élément de non-équivalence ou un autre élément logique "OU - Exclusif". Les éléments de non-équivalence ou éléments logiques "OU - Exclusif", peuvent être constitués par un ensemble 35 de portes "intersection-négation". Les bascules peuvent être du type principal asservi afin de retarder le changement d'état de sortie de l'élément jusqu'à ce que l'impulsion d'entrée d'amorçage ait pris fin. Par suite, toute impulsion d'entrée est em- 69 00323 2000131 2 péchée de produire plus d'un seul changement d'état de la sortie du compteur. Suivant une première caractéristique de la présente invention, le compteur peut être réalisé de telle sorte qu'il n'y ait 5 aucun débordement dans aucun sens si des impulsions additives sont reçues au-delà de la capacité maximale ou si des impulsions soustractives sont reçues en dessous du zéro. Ce débordement est empêché par la commande de parité des circuits de conditionnement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le comp-10 teur peut être réalisé de façon à permettre un débordement et de ce fait un comptage continu. Cette caractéristique peut être réalisée en incorporant une bascule bistable supplémentaire pouvant servir à transmettre un signal qui fait inverser le sens de fonctionnement du compteur. De ce fait, le compteur peut être agencé de ma-15 nière à ajouter des impulsions d'entrée jusqu'à ce qu'il ait atteint son état de remplissage et de manière ensuite à soustraire les impulsions d'entrée jusqu'à ce qu'il ait atteint son état de vide, d'une manière continue. De plus, à volonté, les régimes de remplissage et de vidage peuvent être les mêmes ou différents 20 sous la commande d'un équipement extérieur. Les structures du code Gray et du code binaire classique correspondant aux chiffres décimaux de 0 à 16 sont représentés dans le tableau I ci-après, où les colonnes a^ et a2 représentent les chiffres les moins significatifs dans le code binaire et dans 25 le code Gray, respectivement : Chiffre décimal Code binaire Code Gray Parité Gray e1 d1 C1 *1 a1 e2 d2 C2 b2 2 0 0 0 g 0 0 0 0 0 0 0 Pair 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 Impair 2 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 Pair 3 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 Impair 4 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 Pair 5 G 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Impair 6 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 Pair 7 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 Impair 8 • 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 Pair 9 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 Impair 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 Pair 11 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 Impair 12 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 Pair 13 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 Impair 14 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 Pair 15 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 Impair 16 1 0 0 0, 0 1 1 0 0' 0 Pair sO o UJ ho U) VjJ o § UJ 69 00323 2000131 4 la parité d'un nombre dans le code G-ray est définie par le fait que le chiffre en code Gray contient un nombre impair ou un nombre pair (y compris zéro) de uns. Par suite, lorsque la.parité d'un chiffre ou nombre en code Gray est paire, le chiffre le 5 moins significatif du chiffre biraire équivalent est un zéro, et lorsque la parité d'un chiffre en code Gray est impaire, le chiffre le moins significatif du chiffre binaire équivalent est un-un. la parité d'un nombre en code Gray peut, par suite, être déterminée en convertissant le chiffre en code Gray en un chiffre 10 binaire, et en examinant l'état du chiffre binaire le moins significatif. le passage du code G-ray au code binaire peut être exécuté en réglant le chiffre binaire le moins significatif de telle sorte qu'il soit égal au chiffre Gray le plus significatif, et ensuite en formant le chiffre binaire suivant en ajoutant le chiffre Gray 15 suivant au chiffre binaire le plus significatif, le nouveau chiffre binaire ainsi formé est alors ajouté au chiffre binaire immédiatement inférieur pour former le chiffre binaire inférieur suivant en utilisant les règles habituelles d'addition des chiffres binaires, mais en ignorant les reports ou retenues, comme repré-20 senté dans l'exemple suivant pris sur le tableau donné ci-dessus pour le chiffre/; v'.:imal 15 : GRAY 25 BINAIHE Dans un circuit servant à transformer un chiffre en code Gray en un chiffre binaire, on peut utiliser des éléments de non-équivalence ou des éléments logiques 0U-EXC1USIF pour ef-30 fectuer l'addition nécessaire sans aucune opération de retenue ou de report. Un examen des chiffres ou nombres en code Gray donnés dans le tableau ci-dessus montre que, pour un compte croissant, une condition de parité paire précède toujours un changement d'état 35 du chiffre le moins significatif Inversement, pour un compte 69 00323 2000131 5 décroissant, une condition de parité impaire précède toujours un " changement du œhiffre a^. les changements d'é-tat de tous les chiffres plus élevés sont précédés par une condition de parité impaire pour un compte croissant et par une condition de parité paire pour 5 un compte décroissant, l'inversion du signal de parité forme par suite un moyen permettant d'inverser le sens du comptage, la condition générale pour un changement d'état des chiffres d'ordre supérieur dans le code Gray est que le chiffre immédiatement inférieur soit-à l'état "1" ét que tous les chiffres inférieurs soient à 10 l'état "0". Ceci peut être obtenu en utilisant des circuits logiques intermédiaires introduits entre les "bascules successives ou éléments bistables afin d'établir un changement d'état. les éléments logiques intermédiaires peuvent être constitués, 15 par exemple, par un ensemble de portes d' "intersection-négation" ou de portes de "réunion-négation". D'autres ensembles d'éléments logiques peuvent égaleme?t être utilisés, à condition d'établir les conditions de commutation nécessaires indiquées plus haut. D'autres avantages et caractéristiques de la présente in-20 vention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins : 25 la figure 1 représente un type simple de compteur connu servant à compter en code binaire ; la figure 2 représente le schéma logique d'une version à sept étages du.compteur suivant la présente invention ; les figures 3 et 4 représentent d'autres circuits logiques ; 30 la figure 5 représente un schéma de câblage d'un compteur suivant la présente invention, modifié de façon à permettre un débordement ; la figure 6 représente un schéma d'un compteur pouvant assurer une synchronisation. 35 En se reportant à la figure 1 » elle représente un compteur d'ondulation connu comportant une succession de cirq éléments bistables £1, 2, 3, 4, 5 ou bascules, la sortie binaire des cinq éléments étant disponible aux bornes a à e, respectivement, et 69 00323 2000131 6 la sortie de chaque élément (sauf le dernier) excitant l'entrée de l'élément suivant. Dans la succession des éléments "bistables, la sortie a représente le chiffre le moins significatif et e le chiffre le plus significatif. Les états des bascules représentent le chiffre 5 binaire équivalent au nombre total d'impulsions appliquées au compteur. Chaque impulsion supplémentaire qui pénètre dans le compteur doit changer les états d'autant de bascules que cela est nécessaire pour établir le nouveau chiffre binaire équivalent. G'est ainsi que si 15 impulsions sont emmagasinées dans le compteur et si une 10 seizième impulsion est reçue, les états du compteur doivent passer du chiffre, binaire'01111 (chiffre décimal 15) au chiffre binaire 10000(chiffre décimal 16). Dans cet exemple, où cinq bascules doivent changer successivement d'état avant d'atteindre l'état stable nécessaire du compteur, ce dernier passe par certains états bi-15 naires entre 00000 et 10000 pendant lgfcériode de transition. Des erreurs sérieuses pourraient par suite se produire si le compteur devait être interrogé pendant une telle période de transition. Sur la figure 2, sept éléments bistables ou bascules F £L à F sont couplés par l'intermédiaire de portes d' "intersection- o 20 négation" ou portes & multiples. Chaque porte d' "intersection-négation" & donne une sortie logique de "0" lorsque toutes ses entrées sont des "1", et une sortie logique de "1" pour tout autre jeu de conditions d'entrée. Chacun des éléments bistables de F S à F et sa porte d' "intersection-négation" & a.ssociée forme un 25 étage du compteur et chacun des étages, à 1'exception du premier et du dernier, est identique aux autres, de sorte que le compteur peut être allongé de manière à présenter n'importe quel nombre voulu d'étages. Les éléments bistables F à F donnent des sorties aux bornes a g 30 respectives &2 à gg, suivant un code binaire progressif ou code Gray. La sortie en code Gray est transformée en une sortie binaire aux bornes a^ à g^ au moyen d'éléments de non-équivalence ou éléments logiques OU-EXCLUSIF. La sortie a^ est le chiffre le moins significatif et la sortie g^ le chiffre le plus significatif. Cha-35 cun des éléments de non-équivalence présente des bornes d'entrée x et £ et borne de sortie £ qui est connectée à la borne de sortie binaire appropriée a^ à g1 (voir figure 3). Sur la figure 3» on g également représenté à sa partie gauche un circuit logique 69 00323 2000131 7 équivalent réalisé à l'aide de quatre portes d' "intersection-négation". Deux autres formes de circuits logiques, comme on le voit sur la figure 4, peuvent être assemblées à partir d'une série de portes d' "intersection-négation" &. 5 A partir du chiffre le moins significatif du code "binaire de sortie, on obtient un signal de parité pour le code Gray de sortie (comme décrit précédemment) et ce signal de parité est appliqué à une borne d'entrée d'un autre élément de non-équiva- . lence. Un signal de commande est appliqué à l'autre borne d'entrée 10 de cet autre élément de non-équivalencs, et la sortie de cet autre élément de non-équivalence est appliquée aux bascules F& à F^. La sortie de l'autre élément de non-équivalence peut être inversée -au moyen du signal de commande qui lui est appliqué et qui commande le sens du comptage effectué par le compteur. 15 Le premier étage, qui comprend l'élément bistable F&, n'est commandé que par l'état de parité et par l'impulsion d'entrée. Les étages d'c dre supérieur, qui comprennent les éléments bistables F, à F^, respectivement, sont commandés chacun par l'état de parité, O l'impulsion d'entrée et l'état de tous les étages précédents. 20 Des impulsions additives dépassant la capacité maximale du compteur ou des impulsions soustractives inférieures à zéro sont bloquées par- la commande de parité des circuits de conditionnement pour empêcher tout débordement dans l'un ou l'autre sens. Les éléments bistables F à ï sont du type principal-asservi a g 25 ou J.K. qui retarde le changement de leur état de sortie jusqu'à ce que l'entrée d'amorçage ait pris fin, de façon à empêcher toute impulsion d'entrée de produire plus d'un changement d'état dans le compteur. La figure 5 représente un schéma de câblage d'un compteur 30 suivant la présente invention, qui a été modifié de façon à permettre un débordement. Sur cette figure, on a indiqué trois éléments bistables ou bascules F , P^ et F , des éléments logiques intermédiaires représentés par A1 et A2, et des éléments logiques Gray/binaires de non-équivalence semblables à ceux utilisés sur 35 la figure 1. Pour permettre un débordement, le circuit de la figure 5 diffère de celui de la figure 1 par le fait qu'un circuit logique intermédiaire supplémentaire A3 et un élément bistable supplémentaire FZ sont montés dans le circuit, comme représenté. 69 00323 2000131 8 La sortie de l'élément bistable FX et le signal PIE de la ligne de parité sont appliqués à un ensemble de commande de direction DCU. La figure 6 représente un schéma d'un compteur principal MC et de deux compteurs asservis SC1 et SC2. Le compteur principal 5 MO comporte un agencement logique supplémentaire bistable/intermédiaire FX qui a été décrit en liaison avec la figure 5> tandis que les compteurs asservis sont réalisés de la même manière que ceux qui sont représentés sur la figure 2. Le signal de commande de direction provenant de FX e-st appliqué à la fois aux compteurs 10 MC, SC1 et SC2, qui sont montés en parallèle et qui reçoivent également des impulsions provenant de la ligne d'entrée des impulsions. SC1 et SC2) lorsque l'élément histable supplémentaire FX du cornp-15 teur principal MC a produit une seconde inversion ou, en d'autres termes, lorsque le signal de commande de direction a changé d'état. Un système tel que celui représenté sur la figure 6 peut être utilisé pour des télémesures en série et peut former la base d'un dispositif d'analyse en série servant à transmettre des signpir 20 sur une seule ligne et à extraire les signaux lorsqu'ils sont nécessaires. Les circuits des compteurs décrits peuvent être réalisés en utilisant des éléments de circuit intégrés micro-électroniques sous la forme de nodules. 25 II va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. Un teljsystème fait synchroniser tous les compteurs (MC, LEGENDE DES DESSINS - 30 Figures Repères 1 A B Impulsions d'entrée Sortie binaire 35 2 A B C D E F Impulsions d'entrée Sortie binaire Entrée de commande Code Gray de sortie Sens direct "0" - Sens inverse "1" Convertisseur Gray-en-binaire Elément de non-équivalence ou "OU-EXCLUSIF" 40 logique 5 et 6 Impulsions d'entrée( Commande de direction «9 00323 2000131 9 - BSVmiCATIOHS - 1) Compteur d'impulsions électriques comprenant une série d'éléments bistables agencés de manière à produire une sortie en code Gray et qui sont connectes d'une manière appropriée à une 5 série d'éléments OU-EXCLUS IF servant à transformer le code G-ray de sortie en un code binaire de sortie, un moyen produisant un signal de parité à partir du code binaire de sortie afin de représenter la parité du code Gray de sortie, et un moyen servant à appliquer le signale parité à la série d'éléments bistables. 10 2) Compteur suivant la revendication 1, dans lequel les éléments bistables se présentent sous la forme de bascules montées en cascade. 3) Compteur suivant la revendication 2, comprenant une série d'étages, chaque étage comprenant une bascule et étant 15 connecté à l'étage suivant par l'intermédiaire d'un circuit'logique intermédiaire, chaque circuit logique intermédiaire étant monté en circuit avec une ligne d'impulsions commune et les uns aux autres par l'intermédiaire d'une ligne de commande de direction. 4) Compteur suivant la revendication 3, dans lequel chacun 20 des circuits logiques intermédiaires produit une sortie logique de "0" lorsque ses entrées sont des "1" et une sortie logique de "1" pour toute autre condition d'entrée. 5) Compteur suivant la revendication 3> dans lequel les circuits logiques intermédiaires sont constitués par un ensemble de 25 portes d' "intersection-négation" ou portes de "réunion-négation". 6) Compteiir suivant 1''une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le second étage et tous les étages jusqu'à et y compris l'avant-dernier étage sont identiques, de telle sorte que le nombre d'étages peut être augmenté. 30 7) Compteur suivant la revendication 6, dans lequel la bas cule du premier étage est commandée par l'état de parité et par l'impulsion d'entrée et dans lequel le second étage et les étages d'ordre supérieur sont commandés chacun par l'état de parité, l'impulsion d'entrée et l'état de tous les étages précédents. 35 8) Compteur suivant l'une quelconque des revendications pré cédentes, dans ' lequel les éléments bistables ou bascules sont du type principal-asservi et retardent le changement de leur état de sortie jusqu'à ce que l'entrée d'amorçage ait pris fin, de £9 00323 2000131 10 façon à empêcher toute entrée de produire plus d'un seul changement d'état dans le compteur. 9) Compteur suivant la revendication 8, dans lequel des impulsions additives au-delà d'un nombre maximal et des impulsions 5 soustractives inférieures à zéro sont bloquées par la commande de parité des circuits de conditionnement, de façon à empêcher tout débordement dans l'un ou 1'autre sens. 10) Compteur suivant la revendication 8, permettant un débordement et un comptage continu comprenant un élément bistable sup- 10 plémentaire pouvant agir de façon à transmettre un signal qui fait inverser le sens de fonctionnement du compteur. 11) Compteur suivant la revendication 10, dans lequel l'élément bistable supplémentaire est monté en circuit avec un circuit logique intermédiaire supplémentaire qui reçoit des signaux d'en- 15 trée de la ligne d'impulsions- commune et du circuit logique intermédiaire de l'étage précédent, et dans lequel la sortie de l'élément bistable supplémentaire constitue un signal de commande des direction appliqué à- la ligne de commande de direction par l'intermédiaire d'un ensemble de commande de direction qui reçoit également 20 le signal de parité provenant de la sortie en code binaire. 12) Compteur suivant la revendication 1*1,monté en circuit avec un ou plusieurs compteurs supplémentaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le signal de commande de direction provenant de l'élément bistable supplémentaire du 25 premier compteur est appliqué à un ou plusieurs compteurs supplémentaires qui sont montés en parallèle et qui reçoivent des signaux de la ligne d'impulsions d'entrée, de sorte que tous les compteurs sont en synchronisme après que le premier compteur- a effectué une seconde inversion.