СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СЧЕТА ИМПУЛЬСОВ
PULSE COUNTING METHOD AND DEVICE

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в процессорных устройствах ЭВМ и устройствах автоматики.
Известны способы и устройства счета импульсов (см., например И.Н. Букреев, Б.М. Мансуров и В.И. Горячев. Микроэлектронные средства цифровых устройств. 1973, Сов. радио, стр. 143, рис 5.7). Кодирование информации в указанном счетчике выполняется в коде 8 4 2 1, каждый разряд счетчика содержит два RS-триггера и логические элементы (ЛЭ) И, НЕ. Недостатком этого счетчика является наличие двух RS-триггеров (Tr) в разряде и последовательное распространение сигнала переноса (СП), максимальная величина которого, при прочих равных условиях, зависит от числа двоичных разрядов счетчика. Известны счетчики содержащие один RS-триггер в каждом разряде и выполняющие широкий перечень ЭО, например, счетчики импульсов, выполненные по патентам RU 2284653 C2, RU 2284654 C2, но быстродействие этих счетчиков также зависит от числа двоичных разрядов. Ближайшим прототипом предлагаемого устройства является счетчик, выполненный по патенту RU 2308801 C. Прототип содержит в каждом разряде один RS-триггер и несколько снижает максимальное время распространения СП, но это достигается за счет дополнительных затрат оборудования для построения цепи переноса.
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>⋅</mo><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>2</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>⋅</mo><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>3</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>=</mo><mn>1..</mn><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo>…</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Целью изобретения является повышение быстродействия работы счетчика за счет исключения временной задержки при формировании СП при счете импульсов в тетрадах двоично-десятичного счетчика и снижение аппаратурных затрат. Для этого предложен способ счета импульсов, отличающийся тем, что кодирование десятичных цифр от нуля до девяти представляют кодами четырех триггеров 0000, 0001, 0010, 0100, 1000, 1001, 1010, 1100, 1101 и 1110, при этом в случае
по приходу счетного импульса (СИ) в триггер первого разряда заносят код „1", по следующему СИ сдвигают код принятой единицы в Tr второго разряда, а Tr 1 первого разряда устанавливается в „0". Аналогично выполняют сдвиг „1" на один разряд влево по C2-C4. При A4=1 значение триггера сохраняют до прихода СИ 10. По СИ 5 заносят „1" в Tr первого разряда согласно соотношению (1). Счетные импульсы СИ 6 и СИ 7 сдвигают код „1" в Tr третьего разряда, при A3=1 значение триггера сохраняют до прихода СИ 10. Десятым СИ устанавливают все Tr тетрады в „0" и вырабатывают СП в старшую тетраду. Это позволяет исключить время распространения СП в пределах тетрады, что повышает быстродействие выполнения счета импульсов. Также предложено устройство счета импульсов, отличающееся тем, что каждый двоичный разряд счетчика импульсов построен на основе одного RS-триггера, трех элементов И, двух элементов ИЛИ и трех элементов НЕ. Кроме того, каждая тетрада содержит схему формирования СП, выполненную на двух элементах И, схему управления приемом „1" в Tr первого разряда, выполненную на двух элементах И и одном элементе ИЛИ, вход общей установки триггеров тетрад в „0", вход СИ из младшей тетрады, выход СИ из i-й тетрады в старшую тетраду. Предложенное построение счетчика обеспечивает снижение затрат оборудования и повышает быстродействие счета импульсов.
Для пояснения работы предложенного устройства на фиг.1 приведена функциональная схема одной тетрады счетчика импульсов. На схеме приняты следующие обозначения: элементы И 1-7, элементы ИЛИ 8-10, элементы НЕ 11-13; RS-триггер (Tr) 14, вход общей установки „0" триггеров тетрад 15, вход счетных импульсов из младшей тетрады 17, выход счетных импульсов в старшую тетраду 16. На фиг.2 приведена временная диаграмма работы двух тетрад счетчика.
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>⋅</mo><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>2</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>⋅</mo><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>3</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>=</mo><mn>1..</mn><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo>…</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>3</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>2</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mi>A</mi><mn>4</mn><mo>⋅</mo><mi>A</mi><mn>3</mn><mo>⋅</mo><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>2</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>⋅</mo><mover accent="true"><mrow><mi>A</mi><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>…</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo>…</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mi>С</mi><mi>П</mi><mo>=</mo><mi>A</mi><mn>4</mn><mo>⋅</mo><mi>A</mi><mn>3</mn><mo>⋅</mo><mi>A</mi><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mi>С</mi><mi>И</mi><mn>10</mn><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>…</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo>…</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Предлагаемое устройство осуществляется следующим образом. В каждом двоичном разряде счетчика выходы И 1, 2 через НЕ 12, 13 соединены с нулевым и единичным входами Tr 14, выход И 1 и единичный выход Tr 14 через ИЛИ 8 соединены с первым входом И 3, второй вход которого подключен к выходу НЕ 13. Выход И 3 подключен к первому входу к первого И 1 и к входу НЕ 11 i-го разряда и к третьему входу И2 i+1-го разряда. Выход ПЕН в первом разряде соединен с первым входом И 2, второй и третий входы которого соединены с входом 17 и с выходом ИЛИ 10. Выход ИЛИ 9 соединен с первым входом И 1. Первый вход ИЛИ 9 первого-третьего разрядов соединен с выходом И 2 второго-четвертого разрядов, вторые входы ИЛИ 9 первого-третьего разряда соединены между собой и подключены к выходу ИЛИ 9 и входу И 1 четвертого разряда. Первый вход ИЛИ 9 четвертого разряда соединен с входом 15, второй вход упомянутого элемента ИЛИ подключен к выходу И4. В каждой тетраде разрядов первый-третий входы И 4 соединены с входом 17, с выходом ИЗ второго разряда и выходом И 5 соответственно. Выход И 4 соединен с входом СП в старшую тетраду 16. Первый и второй входы И 5 соединены с выходами И 3 четвертого и третьего разрядов. Первый и второй входы И 6 подключены к выходу И 5 и НЕ 11 второго разряда. Первый и второй входы И 7 соединены с выходами НЕ 11 третьего и второго разрядов. Выходы И 6, 7 подключены к входу ИЛИ 10. Вход СП 17 из младшей тетрады соединен со вторыми входами И 2 первого-четвертого разрядов. Рассмотрим работу устройства при выполнении операции счета импульсов. До начала операции триггеры 14 всех тетрад установлены в „0". Импульс установки нуля проходит по цепи: вход 15, ИЛИ 9 четвертого разряда, ИЛИ 9 первого-третьего разрядов, И 1, НЕ 12 и нулевой вход Tr 14 всех тетрад. Первый счетный импульс, поступивший по входу 17, устанавливает Tr 14 в первом разряде в „1" при условии
. (Здесь
,
и
- инверсные значения Tr 14.), второй СИ установит Tr 14 второго разряда в „1". Сигнал проходит по цепи элементов И 2, НЕ 13 и поступит на единичный вход Tr 14. При этом нулевое значение сигнала с выхода НЕ 13 запрещает работу И 3 второго разряда, чем обеспечивает задержку сигнала с И 3 на время длительности СИ 2. Одновременно сигнал с выхода И 2 через ИЛИ 9, И 1, НЕ 12 поступит на нулевой вход Tr 14 первого разряда и установит упомянутый триггер в „0". Таким образом код „1", хранящийся в Tr 14 первого разряда, будет сдвинут на один разряд влево, т.е. в тетраде будет храниться код 0010, что соответствует числу 2. Третий СИ сдвинет код „1" из второго разряда в третий разряд. Четвертый СИ сдвинет код „1" из третьего разряда в четвертый разряд. Код „1" в четвертом разряде будет сохраняться до конца счета первых десяти СИ в рассматриваемой тетраде. После окончания четвертого СИ снова будет выработан управляющий потенциал по условию (1). Пятый СИ занесет в Tr 14 первого разряда код „1", шестой СИ сдвинет код „1" в Tr 14 второго разряда, седьмой СИ сдвигает код „1" в Tr 14 третьего разряда. Код „1" в третьем разряде будет храниться до конца счета первых десяти СИ. После окончания седьмого СИ будет сформирован управляющий потенциал
. Упомянутый потенциал будет сформирован на выходы И 5, 6, ИЛИ 10, который разрешит прохождение восьмого СИ по цепи элементов И 2, НЕ 13 на единичный вход Tr 14 первого разряда. Девятый СИ сдвинет код „1" из первого разряда во второй. После окончания девятого СИ в тетраде будет сформирован код 1110, что соответствует числу 9. Десятый СИ выработает СП в старшую тетраду счетчика, при этом
. Сигнал переноса в старшую тетраду вырабатывается на выход И 4 и по выходу 16 поступает в старшую тетраду на вход 17 и на вход ИЛИ 9 четвертого разряда рассматриваемой тетрады. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 9 по цепи элементов И 1, НЕ 12 поступит на первый вход Tr 14 четвертого разряда и одновременно через элементы ИЛИ 9, И 1, НЕ 12 на нулевые входы Tr 14 триггеров третьего-первого разрядов. Таким образом устройство выполняет счет импульсов в двоично-десятичном коде, каждый разряд которого построен на основе одного RS-триггера, ЛЭ И, ИЛИ, НЕ, при этом исключена схема сквозного переноса в разрядах каждой тетрады, что позволяет повысить быстродействие работы и снизить аппаратурные затраты.