СЧЕТЧИК

Предлагаемое изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при создании различных устройств контроля и управления, например для формирования шины адреса в многоканальных устройствах.

Известен резервированный счетчик импульсов, см., например, описанный в [1], содержащий m каналов, а в каждом канале n-разрядный счетчик, каждый разряд которого включает триггер, два элемента И, кроме этого, каждый канал содержит генератор импульсов и последовательно соединенные (n+1)-й мажоритарный элемент и элемент задержки.

Недостаток этого резервированного счетчика импульсов состоит в том, что он при счете последовательно проходит все состояния и не может пропускать некоторые запрещенные в данный момент состояния.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является резервированный счетчик [2], содержащий первый элемент ИЛИ, счетчик, первый, второй … n-й элементы И, при этом счетный вход резервированного счетчика соединен с первым входом (n+1)-го элемента И, выход (n+2)-го элемента И является выходом готовности резервированного счетчика.

Резервированный счетчик позволяет проводить деление частоты входных импульсов на произвольное число N. Однако он также последовательно проходит все состояния и не может пропускать запрещенные в данный момент состояния.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности блокировки запрещенных состояний счетчика, нахождение в которых, с целью контроля или управления в устройствах потребителях, недопустимо и, как следствие, уменьшение времени контроля или управления.

Эта задача достигается тем, что в счетчик, содержащий первый элемент ИЛИ, суммирующий счетчик, элементы И с первого по (n+2)-й, счетный вход счетчика соединен с первым входом (n+1)-го элемента И, выход (n+2)-го элемента И является выходом готовности счетчика, дополнительно введены первый и второй формирователи импульсов, дешифратор, второй элемент ИЛИ, входы управления счетчика и генератор импульсов, при этом выходы суммирующего счетчика являются выходной шиной счетчика и соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены со вторыми входами с первого по n-й элементов И, соответственно, первые входы которых являются входами управления счетчика, а выходы с первого по n-й элементов И, соответственно, соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с инверсным входом (n+1)-го элемента И и первым входом (n+2)-го элемента И, выход генератора импульсов соединен со вторым входом (n+1)-го элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, а выход последнего - с С-входом суммирующего счетчика, счетный вход счетчика соединен через первый формирователь импульсов с первым входом первого элемента ИЛИ и через второй формирователь импульсов - со вторым входом (n+2)-го элемента И.

На фиг. 1 приведена функциональная схема счетчика, где 1 - счетный вход счетчика, 2 - первый формирователь импульсов, 3 - первый элемент ИЛИ, 4 - суммирующий счетчик, 5 - выходная шина счетчика, 6 - дешифратор, 7 - входы управления счетчика, 8 - первый элемент И, 9 - n-й элемент И, 10 - второй элемент ИЛИ, 11 - генератор импульсов, 12 - (n+1)-й элемент И, 13 - второй формирователь импульсов, 14 - (n+2)-й элемент И, 15 - выход готовности счетчика.

В счетчике выход (n+2)-го элемента И14 является выходом готовности счетчика 15, счетный вход счетчика 1 соединен с первым входом (n+1)-го элемента И12. Выходы суммирующего счетчика 4 являются выходной шиной счетчика 5 и соединены с входами дешифратора 6, выходы которого соединены со вторыми входами с первого 8 по n-й 9 элементов И, соответственно. Первые входы с первого 8 по n-й 9 элементов И, соответственно, являются входами управления счетчика 7, а их выходы соединены с входами второго элемента ИЛИ 10. Выход второго элемента ИЛИ 10 соединен с инверсным входом (n+1)-го элемента И12 и первым входом (n+2)-го элемента И14. Выход генератора импульсов 11 соединен со вторым входом (n+1)-го элемента И12, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 3, а выход последнего - с С-входом суммирующего счетчика 4. Счетный вход счетчика 1 соединен через первый формирователь импульсов 2 с первым входом первого элемента ИЛИ 3 и через второй формирователь импульсов 13 - со вторым входом (n+2)-го элемента И14.

Первый формирователь импульсов 2 - одновибратор, формирующий импульс длительностью Т1 по перепаду сигнала на его входе из низкого уровня в высокий. Суммирующий счетчик 4 увеличивает свое состояние на единицу по каждому импульсу на его С-входе. У дешифратора 6 на одном выходе, соответствующем поданному на его вход коду, высокий уровень, на всех остальных выходах низкий уровень. Генератор импульсов 11 формирует импульсы на своем выходе с периодом следования t. При этом должно выполняться условие:

где m - количество возможных состояний суммирующего счетчика 4, Т2 - длительность импульсов на счетном входе счетчика 1. Второй формирователь импульсов 13 - одновибратор, формирующий импульс по перепаду сигнала на его входе из высокого уровня в низкий.

Счетчик имеет n (n≤m) состояний и работает следующим образом. Пусть все n состояний разрешены - на все входы управления 7 подан высокий разрешающий уровень и пусть (для определенности) счетчик находится в состоянии K - на выходной шине счетчика 5 код, соответствующий состоянию K, который воспринимается дешифратором 6 так, что на его выходе k высокий логический уровень. Импульс, поступивший на счетный вход счетчика 1, поступит на вход первого формирователя импульсов 2, а сформированный последним импульс - на С-вход суммирующего счетчика 4 и увеличит его состояние на единицу. В результате на выходной шине счетчика 5 будет код (K+1), на (k+1)-ом выходе дешифратора 6 - высокий логический уровень, который поступит на второй вход (k+1)-го элемента И, на первом входе которого разрешающий высокий уровень. В результате высокий разрешающий уровень с выхода (k+1)-го элемента И через второй элемент ИЛИ 10 поступит на инверсный вход (n+1)-го элемента И12 и на первый вход (n+2)-го элемента И14. Это не позволит (n+1)-му элементу И12 пропускать импульсы с выхода генератора импульсов 11 на второй вход первого элемента ИЛИ 3 и, соответственно, на С-вход суммирующего счетчика 4 и разрешит прохождение импульсов, поступающих на второй вход (n+2)-го элемента И14, на выход готовности счетчика 15. После окончания импульса, поступившего на счетный вход счетчика 1, второй формирователь импульсов 13 сформирует импульс, который поступит на выход готовности счетчика 15, что означает - счетчик перешел к очередному разрешенному состоянию.

Пусть счетчик находится в состоянии K, а состояния (K+1) и (K+2) запрещены - на входах (k+1)-ом и (k+2)-ом управления 7 находится низкий запрещающий уровень. Импульс, поступивший на счетный вход счетчика 1, поступит на С-вход суммирующего счетчика 4 и увеличит его состояние на единицу. В результате на выходной шине счетчика 5 будет код (K+1), на (k+1)-ом выходе дешифратора 6 высокий логический уровень, который поступит на второй вход (k+1)-го элемента И, на первом входе которого низкий запрещающий уровень. В результате на выходе (k+1)-го элемента И и, соответственно, на выходе второго элемента ИЛИ 10 будет низкий уровень, который поступит на инверсный вход (n+1)-го элемента И12. Это позволит ему (на его первом входе присутствует высокий уровень) пропустить импульс с выхода генератора импульсов 11 на второй вход первого элемента ИЛИ 3 и, соответственно, на С-вход суммирующего счетчика 4. В результате на выходной шине счетчика 5 будет код (K+2), на (k+2)-ом выходе дешифратора 6 высокий логический уровень, который также не попадет на (k+2)-й вход второго элемента ИЛИ 10. В результате на выходе второго элемента ИЛИ 10 будет низкий уровень, который позволит (n+1)-му элементу И12 пропустить еще один импульс с выхода генератора импульсов 11 на С-вход суммирующего счетчика 4.

В результате на выходной шине счетчика 5 появится код (K+3), на (k+3)-ом выходе дешифратора 6 - высокий логический уровень, который пройдет через второй вход (k+3)-го элемента И и через второй элемент ИЛИ 10 на инверсный вход (n+1)-го элемента И12. Импульсы с выхода генератора импульсов 11 не смогут поступать на С-вход суммирующего счетчика 4. После окончания импульса, поступившего на счетный вход счетчика 1, второй формирователь импульсов 13 сформирует импульс, который поступит на выход готовности счетчика 15. Таким образом по одному импульсу на счетном входе счетчика 1 счетчик перейдет из состояния K в состояние (K+3), минуя два запрещенных состояния.

Как видно, выполнение соотношения (1) необходимо для того, чтобы за время действия входного импульса, поступившего на счетный вход счетчика 1, можно было успеть последовательно перебрать все состояния суммирующего счетчика 4.

Эффект от использования предлагаемого счетчика в том, что он обладает расширенными функциональными возможностями - по очередному счетному импульсу на своем счетном входе он пропускает запрещенные состояния, переходя к очередному разрешенному состоянию. Такой счетчик может быть применен при создании различных устройств контроля, в которых проводится опрос датчиков (или управление) и т.д. Например, при формировании шины адреса в многоканальных устройствах. Предлагаемый счетчик последовательно принимает только разрешенные состояния, выставляя адреса, соответствующие включенному в настоящее время оборудованию, и пропускает состояния, соответствующие выключенному оборудованию. Это позволяет экономить время, не тратя его на контроль выключенного оборудования, и как следствие, уменьшить время реакции на изменение состояния включенного (контролируемого) оборудования, т.о. опрос включенных устройств будет проходить чаще, т.е. устройства с предлагаемым счетчиком будут иметь более высокое быстродействие.

Данную логику счета можно реализовать с использованием вычислительных устройств, например на микроконтроллере, однако это потребует гораздо больших аппаратных затрат по сравнению с предлагаемым решением. Это позволяет говорить об упрощении, повышении надежности и снижении стоимости электронных устройств, использующих предлагаемый счетчик.

Предлагаемая совокупность признаков в рассмотренных автором решениях не встречалась для решения поставленной задачи и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". В качестве элементов для реализации устройства можно использовать программируемые логические матрицы или логические элементы цифровых микросхем.

Литература

1. Патент Российской Федерации №2122282, кл. Н03K 21/40, G06F 11/18 от 13.05.97. Резервированный счетчик импульсов.

2. Патент Российской Федерации №2264690, кл. Н03K 21/40, Н03K 21/10, Н03K 23/50 от 24.07.2006. Резервированный счетчик.