Устройство проверки счетчиков

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах цифрового измерения и преобразования аналоговых параметров в качестве системы встроенного самоконтроля счетчиков. Цель изобретения - повышение достоверности результатов проверки, которая достига-i ется путем введения элементов И-НЕ 7, 8, RS-триггеров 11, 12, счетного триггера 14 и элемента И 6. Устройство также содержит генератор 1, элементы И 2-5, RS-триггер 10, счетный триггер 13, многоразрядный счетчик ( 17, элемент 15 задержки, инвертор 16, счетные декады 18.1-18,3 и элементы ИЛИ-НЕ 19.1-19.3 разрядов счетчика 17, входную шину 20, шину 21 управления , выходные пины 22, 23 и шину 24 сброса. В предлагаемом устройстве фиксируется более широкий класс ошибок и сбоев. 2 ил. ё (Л

це «и

И1)5 Н 03 К 21/40

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н свтасснамн свнавтвввствт

Kii!0

4юйИК-7

БИБЛИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CGA (21) 4712298/21 (22) 29. 06.89 (46) 23.05.91 ° Бюп. Р 19 (72) P.Ô.Çóáàåðîâ и Г.ВвДаниленко (53) 621. 374. 32 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Е 1272950, кл. Н 03 .К 21/34, 1985.

Авторское свидетельство СССР

F. 14264f3, кл. H 03 К 21 40, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ПРОВЕРКИ СЧЕТЧИКОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах цифрового измерения и преобразования аналоговых параметров в качестве системы встроенного

2 самоконтроля счетчиков. Цель изобретения — повышение достоверности результатов проверки, которая достигается путем введения элементов И-НЕ

7, 8, RS-триггеров 11, 12, счетного триггера 14 и элемента И 6. Устройство также содержит генератор 1, элементы It ?-5, RS-триггер 10, счетный триггер 13, многоразрядный счетчик

17, элемент !5 задержки, инвертор 16, счетные декады 18.1-18.3 и элементы

ИЛИ-НЕ 19.f-19.3 разрядов счетчика

17, входную шину 20, шину 21 управления, выходные шины 22, 23 и шину 24 сброса. В предлагаемом устройстве фиксируется более широкий класс ошибок и сбоев. 2 ил.

1651373

Изобретение относится к импульсн6И технике и может быть использовано в устройствах цифрового измерения и пре абра зова ния аналоговых параметр ов в качестве системы встроенного самоконтр оля счетчиков.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов проверки путем введения новых конструктивных признаков, обеспечивающих изменение алгоритма и принципа формирования сигналов "Годен" и "Не годен", позволяющих расширить класс регистрируемых неисправностей.

На фиг. 1 приведена схема устройства проверки счетчиков, на фиг.2— временные диаграммы, поясняющи работу устройства в процессе проверки десятичного счетчика.

Устройство проверки счетчиков содержит генератор 1, первый — пятый элементы И 2-6, первый и второй эле менты И-НЕ 7, 8, многовходовый эле мент ИЛИ-НЕ 9, первый — третий RSтриггеры 10-12, первый и второй счет ные триггеры 13 и 14,. элемент 15 за держки, инвертор 16, и-разрядный счетчик 17, счетные декады 18.1-18.3 разрядов счетчика 17, элементы ИЛИ-НЕ т Ф

19.1-19.3 разрядов счетчика 17, вход ную шину 20, шину 21 управления, первую и вторую выходные шины 22, 23 и шину 24 сброса.

Выходы элементов ИЛИ-НЕ 19.1-19.3 ,соединены соответственно с входами счетных декад 18.1-18.3, первые входы элементов ИЛИ-НЕ 19.1-19.3 соединены соответственно с входной шиной 20 и с первыми выходами счетно декад

18.1 и 18.2, вторые входы элементов

ИЛИ-НЕ 19.1-19.3 соединены с выходом элемента И 2, первый вход которого соединен с первым входом элемента И

3, выход которого соединен с входной шиной 20, вторые входы элементов И

2, 3, соединены соответственно с инверсным и прямым выходами RS òðèããåра 10, вторые выходы счетных декад

18.1-18.3 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 9, выход которого соединен с S-входом RS-триггера 10, R-вход которого соединен с R-входом счетного триггера 13 и с шиной 21 управления, тактовый вход счетного триггера 13 соединен с выходом элемента И 3, инверсный и прямой выходы счетного триггера 13 соединены соответственно с третьим входам элемента И 3 и с

Счетные декады 18.1-18.3 проверяемого счетчика 17 переключаются по срезу счетных импульсов, могут иметь схему синхронных или асинхронных двоична-десятичных счетчиков с естественным или принудительным порядком счета.

При этом сигнал переполнения счетных декад на первых их выходах может формироваться как в момент их переполнения (в виде перепада или короткого импульса напряжения), так и с использованием состояния счетной декады, соответствующего числу "9", и десятого счетного импульса. На вторых выходах счетных декад выходной сигнал появляется при нахождении счетных декад в входом элемента 15 задержки, вход которого соединен с первым входом элемента И 4, выход которого соединен с

5 выходной шиной 22 и с входом инвертора 16, выход которого соединен с первым входом элемента И 5, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом элемента 15 задержки и с выходной шиной 23, тактовый вход и прямой выход счетного триггера 14 соединены соответственно с выходом генератора 1 и с первым входом элемента И 2, первьп, второй входы элемента И-НЕ 7 соединены соответственно с инверсным выходом счетного триггера

13 и с шиной 21 управления, третий вход элемента И-НЕ 7 соединен с выходом элемента И .6 и с вторьм входом элемента И 4, выход элемента И-HE 7 соединен с S-входом RS-триггера 11, R"âõoä которого соединен с шиной 21 управления, прямой выход RS-триггера

11 соединен с R-входами счетного

25 триггера 14 и RS-триггера 12, прямой выход которого соединен с третьим входом элемента И 4, а -.

S-вход — с выходом элемента И-НЕ1:

8, входы которого соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ

9, входы элемента И б соединены с третьими выходами счетных декад 18.1 18.3, входы сброса которых соединены с шиной 24 сброса.

Генератор 1 может быть выполнен по

° схемам автоколебательного мультивиб- ратора.

Счетные триггеры 13 и 14 могут быть реализованы известными путями на основе JK- или D-триггера, à RS40 триггеры 10 — 12 — на основе двух двухвходовых элементов И-НЕ с перекрестными связями.

16 состоянии, соответствующем числу "9" а на третьих выходах — когда счетные декады находятся в нулевом соСтоянии.

Элемент 15 задержки может быть выполнен в виде интегрирующей RC-цепи или четного количества инверторов, включенных последовательно, Временные диаграммы 25-38 напряжений (фиг.2) показаны соответственно на выходе генератора t, на шине 24 управления, на выходах счетного триггера 14, элемента И 2, элемента И 3, элемента И-НЕ 8, многовходового элемента ИЛИ-HE 9, RS-триггера 10, элемент И 6, RS-триггера 11, RS-триггера

12, счетного триггера 13, элемента И

4 и элемента И 5.

Устройство проверки счетчиков работает следующим образом.

До начала проверки устройство находится в исходном состоянии. При этом счетные декады 18.1-t8.3 проверяемого счетчика 17 должны быть установлены в нулевое состояние .импульсным сигналом по имеющейся у проверяемого счетчика 17 шине 24 сброса, Па вторых выходах счетных декад 18.118.3 при этом присутствует уровень логического нуля, а иа третьих выходах " уровень логической единицы.

Иа шине 21 управления устройства поддерживается запрещающий проверку счетчика 17 уровень сигнала - уровень логического нуля (здесь и далее в тексте уровни сигналов соответствуют ус1ройству, реализованному на базе микросхем серии 134), который запирает элемент И-ИЕ 7 и держит в нулевом состоянии счетный триггер 13 и RSтриггеры 10 и 11. При этом на их пряг ых выходах - уровень логического нуля, на инверсных выходах — уровень логической единицы. RS-триггер 12 и счетный триггер 14 поддерживаются в нулевом состоянии уровнем логического нуля с прямого выхода RS-триггера 11, Элеглент И 4 заперт уровнем логического нуля с прямых вьмодов счетного триггера 13 и RS-триггера 12, элемент И 5 уровнем логического нуля с выхода элемента 15 задержки. На выходе элементов И 4, 5 и, следовательно, на выходных шинах 22 и 23 присутствует уровень логического нуля. Такое состояние устройства сохраняется до начала проверки счетчика 17. ! I

Процесс проверки счетчика 17 начинается после подачи по шине 21 управ51373

55 ления разрешающего проверку сигнала уровня логической единицы (фиг.2, диаграмма 26, момент tt) . При этом снимается запрет с К-входа RS — триггера

11, на выходе элемента И-НЕ 7 появляется (если все счетные декады 18.1—

18.3 проверяемого счетчика 17 находятся в исходном нулевом состоянии) уровень логического нуля и RS-триггер 11 переключается в единичное состояние.

При этом на прямом выходе RS-триггера 11 уровень логического нуля, удерживающий RS-триггер 12 и счетный триггер 14 в исходном состоянии, сменяется на уровень логической едигпщы (фиг.2, диаграмма 34, момент t ).

По срезу первого же импульса генератора 1 (фиг.2, диаграмма 25), поступающего после подачи "разрешения" по шине 21 управления на тактовыйвход счетного триггера 14, последний переключается в единичное состояние (фиг . 7, диаграмма 27, момент t <), по срезу следующего импульса — в нулевое состояние (фиг. 2, диаграмма 28, момент ty) . Следовательно, на прямом выходе счетного триггера 14 начинают формироваться импульсы с частотой следования в два раза меньше частоты генератора 1, Эти импульсы поступают на входы элементов И 2 и 3, а поскольку в это время на втором входе элемента

И 2 имеется уровень логической единицы, то указанные импульсы начинают проходить через элемент И 2 (фиг.2, диаграмма 28, момент t<) и далее через элеме 19.1-19.3 параллельно на входы всех счетных декад 18 ° 1 — 18.3 проверяемого счетчика 17.

По срезу первого импульса, прошедпего через элемент И 2, счетные, декадыы 18 . 1-18 . 3 одновременно и ер еклю г аются (если они все исправны) в состоя- ние, соответствующее числу "1", При этом на выходе элемента И 6 появляется уровень логического нуля (фиг.2, диаграмма 33, момент t>) . По срезу второго импульса все счетные декады

18.1-18.3 переключаются в состояние, соответствующее числу "2", по срезу третьего импульса — в состояние, соответствующее числу "3", и т.д. Посл переключения счетгых декад 18. 1-18.3 по срезу девятого импульса в состояние, соответствующее числу "9, на их вторых выходах одновременно ïoÿâляются (если все счетные декады 18.1

18.3 исправны) сигналы с уровнем ло1651373

55 гической единицы. При этом на выходах элемента И-НЕ 8 и многовходового элемента ИЛП-НЕ 9 появляется уровень логич ескor о нуля (фиr, 2, диаграммы 30 и 31, момент tg), пер еключается RSтриггер 12 (фиг.2, диаграмма 35, момент t ) ..fIa прямом выходе RS-триггера 12 появляется уровень логической единицы ("разрешение"), который поступает на третий вход элемента И 4.

Одновременно переключается RS-триггер 10, при этом уровень логического нуля, появившийся на его инверсном выходе, запирает элемент И 2, а уровень логической единицы с его прямо го выхода (фиг.2, диаграмма 32, момент t ) открывает элемент И 3.

Десятый (с момента подачи разрешающего сигнала по шине 21 управления) импульс проходит через элемент

П 3 (фиг.2, диаграмма 29., момент t+) и далее по входной шипе 20 чере= элемент ПЛП-!!Е 19.1 на вход только счетной декады 18.1 первого разряда проверяемого счетчика 17. По срезу этого импульса счетная декада 18. 1 перепол.няется, т.е. возвращается в исходное нулевое состояние; при этом на первом ее выходе появляется сигнал переполнения, который через элемент ИЛИ-HE

19.2 поступает на вход счетной декады

18.2, которая также переполняется и т.д. Таким образом, после десятого импульса все счетные декады 18.1-18.3 проверяемого счетчика 17 возвращаются (если целы. все связи между ними, цела связь элемента ИЛИ-HE 19.1 с входной шиной 20 и исправны сами эти счетные

4 декады) в исходное нулевое состояние.

В результате на вьгходах элементов И

6, П-НЕ 8 и ПЛИ-HE 9 восстанавливается исходный уровень логической единицы (rbrrr.2, диаграммы 33, 30 и 31 соответственно, момент t ) .

Одновр еменно по ср езу десят or о импульса переключается в единичное состояние счетный триггер 13 (фиг. 2, диаграмма 36, момент t ) . На его инверсном выходе появляется уровень логического нуля, который запирает элемент И 3, а на прямом выходе — уровень логической единицы, который поступает на вход элемента 15 задержки и на первый вход элемента И 4. В результате на выходе элемента И 4 появляется уровень логической единицы (фиг, 2, диаграмма 3 7, момент t< ), т.е. сигнал "Годен". При этом на пер5

35 вый вход элемента И 5 через инвертор

16 поступает уровень логического нуля, который запирает его раньше, чем на его второй вход через элемент 15 задержки поступит уровень логической единицы. Поэтому при выдаче на выходную шину 22 сигнала Годен" на выходную шину 23 сигнал "He годен" не выдается.

Таким образом, сигнал "Годен" устройством формируется после десяти импульсов по факту возвращения всех счетных декад 18,1-18.3 проверяемого счетчика 17 в исходное нулевое состояние при обязательном выполнении дополнительных условий одновременного прохождения указанными счетными декадами состояния, соответствующего числу "9", и нахождения всех указанных счетных декад в нулевом состоянии перед началом проверки.

В остальных случаях после подачи десяти импульсов устройством формируется и выдается на выходную шину 23 сигнал "He годен". Например, если после десяти импульсов не все из счетных декад 18.1-18.3 вернулись в нулевое состояние (даже при одновременном их нахождении в состоянии, соответствующем числу "9"), то на выходах элементов И 6, 4 сохранится уровень логического нуля (фиг.2, диаграммы ЗЗ и 37, пунктирные линии), на первом входе элемента И 5 — уровень логической единицы. Поэтому после переключения счетного триггера 13 и поступления на второй вход элемента И 5 уровня логической единицы (с небольшой задержкой на элементе 15 задержки) на его выходе появляется уровень логической единицы — сигнал "Не годен" (фиг.2, диаграмма 38, пунктирная линия) .

Если счетные декады 18 . 1-18. 3 в процессе проверки неодновременно находились в состоянии, соответствующем числу "9", то даже если после десятого импульса все они оказались в нулевом состоянии (что возможно в случае нахождения всех счетных декад, кроме счетной декады 18.1 первого разряда, или нескольких счетных декад подряд, начиная с декады 18.3, в течение всей проверки в нулевом состоянии из-за разного рода отказов пр ов ер я емог о счетчика 1 7, например обрыва связи между счетными декадами

18,1 и 18,2, отказа триггеров счетной

9 165 декады 18.2 второго разряда и т.д.), RS-триггер 12 останется в нулевом состоянии, на выходе элемента И 4 сохранится исходный уровень логического нуля. Поэтому после переключения счетного триггера 13 устройство сформирует сигнал "Не годен", как в предыцущем случае.

Если к моменту подачи разрешающего проверку счетчика 17 сигнала на шине

21 управления не все счетные декады

18..1-18.3 находились в исходном нулевом состоянии (что возможно, например, при неисправности шины 24 сброса проверяемого счетчика 17 или входов сброса отдельных из счетных декад 18.1 — 18,3), то на выходе элемента И-НЕ ? после подачи разрешающего сигнала сохранится исходный уровень логической единицы (поскольку на выходе элемента И 6 в рассматриваемом случае будет иметь место уровень логического нуля), RS-триггер 11 сохраняет свое исходное нулевое состояние (Лиг.2, диаграмма 25, пунктирная линия), Следовательно, будет удерживаться в исходном состоянии по R-входу RS-триггер 12 и последний не переключится в единичное состояние, даже если поступит сигнал с выхода элемента И-НЕ 8 (фиг.2, диаграмма 35, пунктирная линия). В результате устройство сформирует выходной сигнал

"Не годен" аналогично предыдущему случаю.

Необходимо отметить, что при проверке вполце исправного счетчика сигналу Годен" может предшествовать, если не принять мер защиты, короткий сигнал па выходной шине 23. Появление указанного короткого сигнала (после переключения счетного триггера 13 по срезу десятого импульса в единичное состояние) возможно в случае, если суммарное время последовательного переполнения счетных деках 18.1-18.3 проверяемого счетчика 17 (й. ) будет больше задержки переключения счетного триггера 13 в единичное состояние (t q ) . Появление указанного ложного сигнала (с длительностью à 6 t

t y>>) в устройстве, как и в йрототипе, устранено наличием элемента 15 задержки.

1373

30 35

После формирования результата проверки счетчика 17 в ниде сигнала "Годен" или "Не годен" устройство сохраняет свое состояние, в которое оно перешло после десятого импульса, поскольку входы элементов И 2 и 3 оказываются блокированными. После снятия разрешающего сигнала с шины 21 управления (фиг.2, диаграмма 26, момент

t ) устройство автоматически возвра-. щается в исходное состояние.

Следует отметить, что предлагаемое устройство может быть использовано, как и прототип, для одновременной проверки нескольких многоразрядных счетчиков с одинаковым коэффициентом пересчета при включении их в состав предлагаемого устройства вместо счетных декад 18 ° 1-18.3. Лри этом на вторых выходах указанных счетчиков нужно вместо выделяемого в предлагаемом устройстве состояния декад, соответствующего числу "9", выделять состояние счетчиков, предшествующее переп ол не нию.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает повышенной достоверностью результатов проверки счетчиков, причем повышена достоверность как положительного, так и отрицательного результата проверки, Повышение достоверности положительного результата проверки счетчиков (сигнала Годен" ) достигнуто за счет изменения принципа формирования сигнала "Годен", поскольку последний предлагаемым устройством формируется при выполнении дополнительных по сравнению с прототипом условий — при наличии факта нахождения всех счетных декад проверяемого счетчика в исходном пулевом состоянии перед началом проверки и факта одновременного нахождения всех счетных декад в состоянии, соответствующем числу "9". Учет указанных дополнительных условий позволяет исключить возможность формирования ложного сигнала "Годен" в случаях, когда из-за ра з ног о р ода отказов счетная декада старшего разряда или даже несколько счетных декад подряд, начиная со счетной декады последнего разряда, в процессе проверки остаются в нулевом состоянии или когда счетные декады перед проверкой оказываются в одинаковых, кроме нулевого, состояниях.

Повышение достоверности отрицательного результата проверки счетчиков (сигнала "Не годен") достигнуто . за счет исключения возможности форми11 1651 рования ложного сигнала "Не годен" в случае, . когда сигнал разрешения проверки поступает в устройство непосредственно перед окончанием или на срезе очередного импульса генератора 1.

Формула и зобр ст ения

Устройство проверки счетчиков, содержащее генератор, четыре элемента

И, первый RS-триггер, многовходовой элемент ИЛИ-НЕ, инвертор, первый счетный триггер, элемент задержки и и-разрядный счетчик, каждый разряд которого содержит счетную декаду и элемент

ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом счетной декады, первый вход элемента ИЛИ-НЕ каждого разряда, кро ме первого, соединен с первым выходом счетной декады предыцущего разряда, первый вход элемента ИЛИ-HE первого разряда соединен с входной шиной, вторые входы элементов ИЛИ-НЕ. разрядов соединены с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента

И, выход которого соединен с входной шиной, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с .инверсным и прямым выходами первого RS-триггера, вторые выходы счетных декад соединены с соответствующими входами многовходового элемента ИЛИ-Hi. выход которого соединен с S-входом первого RS-триггера, Rвход которого соединен c R-входом первого счетного триггера и с шинои управлерия, тактовый вход первого счетного триггера соединен с выходом второго элемента И, инверсный выход—

373 12 с третьим входом второго элемента И, прямой выход — с входом элемента задержки и с первым входом третьего

5 элемента И, выход которого соединен с первой выходной шиной и с входом инвертора, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход и выход которого соединен соответственно с выходом элемента задержки и с второй выходной шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности . результатов проверки, в него введены второй счетный триггер, второй и третий RS-триггеры, пятый элемент И и два элемента И-НЕ, при этом тактовый вход второго счетного триггера соединен с выходом генератора, прямой вы20 ход - с первым входом первого элемента И, первый вход первого элемента, И-НЕ соединен с инверсным выходом первого счетного триггера, второй вход — с шиной управления, третий

25 вход — с выходом пятого элемента И и с вторым входом третьего элемента

И, выход первого элемента И-НЕ соединен с S-входом второго RS-триггера, R-вход которого соединен с шиной уп30 равления, прямой выход второго RSтриггера соединен с R-входами второго счетного триггера и третьего RSтриггера,, прямой выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, à S-вход — с выходом второго

М элемента И-НЕ, входы которого соединены с соответствующими входами-многовходового элемента ИЛИ-НЕ, а входы пятого элемента И соединены с третьи40 ми выходами соответствующих счетных декад.

1651373

27

2У

30 1 5 4

Фиг. Я

Составитель A.Ðàíoâ . Редактор С.Пекарь Техред Л. Сердюкова Корректор A- РУ

Об чар

Заказ 1610 Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ° — р

3Ф . Ф!

У,, л Гага ина 109