Преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный код угловых единиц

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВОИЧНОГО КОДА В ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ КОД УГЛОВЫХ ЕДИНИЦ, содержащий регистр, двоично-десятичный счетчик, первый и второй элементы И, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами регистра выходы которого соединены с первой группой входов сумматора, выход первого элемента И соединен со входом сложения двоично-десятичного счетчика, вход сброса которого соединен со входом сброса регистра и со входом сброса преобразователя, выходы которого являются выходами двоично-десятичноно счетчика, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей за счёт обеспечения преобразования как полозкительных , так и отрицательных чисел. а также возможности выдачи результата унитарным кодом, в него введены группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, элемент ИЛИ, схема сравнения , а двоично-десятичный счетчик выполнен реверсивным, вход вычитёния которого соединен с выходом второго элемента И, первым входом элемента ИЛИ и является выходом отрицательных чисел унитарного кода преобразователя, выход положительных чисел унитарного кода которого соединен с выходом первого элемента И и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом регистра, выходы которого соединены с первой группой входов СП схемы сравнения, вторая группа входов которой является информационными входами преобразователя, вход сброса которого через элемейт НЕ соединен с первыми входами первого и второго элемента И, вторые входы которых соединены с выходами .МеньIs9 ше и Больше схемы сравнения соот4ik ветственно,- а третьи входы первого N5 и второго элементов Исоединены с СХ) Тактовым, входом преобразователя, N9 входы константы которого соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ группы, входы которых соединены со второй группой входов сумматора, вход переноса которого сое динен с выходом БОЛЬШЕ схемы срав , нения и со вторыми входами элемен-. тов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы.

СОКИ СОВЕТСКИХ

PECflYS Н.,Я0„„2 2 2 здц G 06 F 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3627693/24-24 (22) 21,07.83 (46) 15.11.84, Бюл.р 42 (72) Н.Н.Макаров (71) Горьковский исследовательский физико-технический институт при Горьковском государственном университете им. Н.И.Лобачевского (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ó 744545, кл. G 06 F 5/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 970354, кл, G 06 F 5/02, 1980 (прототип). (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВОИЧНОГО

КОДА В ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ КОД УГЛОВЫХ ЕДИНИЦ, содержащий регистр, двоично-десятичный счетчик, первый и второй элементы И, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами регистра; выходы котогого соединены с первой группой входов сумматора, выход первого элемента И соединен со входом сложения двоично-десятичного счетчика, вход сброса которого соединен со входом сброса регистра и со входом сброса преобразователя, выходы которого являются выходами двоично-десятичноно счетчика, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения преобразования как положительных, так и отрицательных чисел, а также воэможности выдачи результата унитарным кодом, в него введены группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ; элемент ИЛИ, схема сравнения, а двоично-десятичнъпФ счетчик выполнен реверсивным, вход вычитания которого соединен с выходом второго элемента И, первым входом элемента ИЛИ и является выходом отрицательных чисел унитарного кода преобразователя, выход положительных чисел унитарного кода которого соединен с выходом первого элемента И и вторым входом элемента

ИЛИ выход которого соединен с синхЭ

С2 ровходом регистра, выходы которого ® соединены с первой группой входов схемы сравнения, вторая группа вхо- фф/ дов которой является информацион- С ными входами преобразователя, вход сброса которого через элемейт НЕ

\ ю соединен с первыми входами первого и второго элемента И, вторые входы которых соединены с выходами "Меньше" и "Больше" схемы сравнения соответственно, а третьи входы первого и второго элементов И- соединены с тактовым входом преобразователя, входы константы которого соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, входы которых соединены со второй группой входов сумматора, вход переноса которого сое динен с выходом "БОЛЬШЕ" схемы срав.нения и со вторыми входами элемен-. тов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы.

1 1124282

МИэобретение относится к автоматике и цифровой вычислительной технике, .может быть использовано в измерительных и управляющих системах и предназначено для согласования системы прог- 5 раммного управления С внешними устс ройствами, например с датчиками обв ратной связи, с шаговым приводом с н устройствами индикации и т.д., работающими в различных системах представления информации. в

Известен преобразователь двоично- Р

ro кода в двоично-десятичный код градусов и минут, содержащий двоичный э и двоично"десятичный счетчики, дешиф- 15 ратор, генератор импульсов, элемент ты И и делители частоты.

Работа этого преобразователя основана на пересчете импульсов с подбором коэффициентов пересчета (1 J.

Недостатками известного преобрат зователя являются низкое быстродействие, сложность, невозможность преобразования в двоично-десятичный код градусов, долей градусов, тысячных делений угломера и т.д. Кроме того, ограничены их функциональные возможности, так как отсутствует возможность формирования унитарного кода с ценой деления, выраженной в угло- 30 вых единицах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный код угловых еди- З5 ниц, содержащий двоичный счетчик, двоично-десятичный счетчик, дешифратор, два элемента И, суМматор, регистр, генератор импульсов, выход которого через первый элемент И сое- 4р динен со стробирующим входом регистра, первым входом второго элемента

И и с входом двоичного счетчика, выход которого через дешифратор подключен к второму входу первого эле- 45 мента И, вход задания константы соединен с первой группой входом сум матора, вторая группа входом которого подключена к выходу регистра, а выходы сумматора соединены с инфор- 5р мационными входами регистра 2 ).

Недостаток известного преобразователя состоит в малом быстродействии при преобразовании изменяющегося входного двоичного кода. При измене- 55 нии входного кода даже иа одну дискретную единицу требуется сброс преобразователя в исходное состояние и повторное преобразование числа, что требует значительного времени.

Кроме того, в известном устройсте отсутствуют возможность преобра— ования двоичного кода в унитарный ценой импульса, выраженной в углоых единицах, и формирования импульсого кода приращения входного кода, акже выраженного в угловых единиах. В известном устройстве отсутстует возможность преобразования отицательных чисел, представленным, апример, в дополнительном коде.Все то приводит к ограниченным функцинальным возможностям преобразоваеля.

Цель изобретения — повышение

ыстродействия и расширение функцинальных возможностей за счет обесечения преобразования как положиельных, так и отрицательных чисел, также возможности выдачи резульата унитарным кодом.

Поставленная цель достигается тем, то в преобразователь двоичного коа в двоично-десятичный код угловых диниц, содержащий регистр, двоичо-десятичный счетчик, первый и втоой элементы И, сумматор, выходы коорого соединены с информационными ходами регистра, выходы которого соединены с первой группой входов сумматора, выход первого элемента И соединен со входом сложения двоичнодесятичного счетчика, вход сброса которого соединен со входом сброса регистра и со входом сброса преобразователя, выходы которого являются выходами двоично -десятичного счетчика, дополнительно введены группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент

НЕ, элемент ИЛИ, схема сравнения, а двоично-десятичный счетчик выполнен реверсивным, вход вычитания которого соединен с выходом второго элемента И, первым входом элемента ИЛИ и является выходом отрицательных чисел унитарного кода преобразователя, выход положительных чисел унитарного кода, которого соединен с выходом первого элемента И и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом регистра, выходы которого соединены с первой группой входов схемы сравнения, вторая группа входов которой являются информационными входами преобразователя, вход сброса которого через элемент

1124282

НЕ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходами "Меньше" и "Больше" схемы сравнения соответственно, а третьи входы первого и второго элементов И соединены с тактовым входом преобразователя, входы константы которого соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, выходы 10 которых соединены со второй группой входов сумматора, вход переноса которого соединен с выходом "Больше" схемы сравнения и со вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы. 15

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг,2блок-схема схемы сравнения; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы.преобраэовате- 211 ля °

Преобразователь содержит сумматор 1, регистр 2, схему сравнения 3, реверсивный двоично-десятичный счетчик 4, элементы И 5,6, элемент 25

ИЛИ 7, элемент НЕ 8, вход константы 9, вход "Сброс" 10, информационные входы двоичного кода 11, тактовый вход 12, выходы двоично-десятичного кода 13 и выходы унитарного ко- щ да 14 15 отрицательных и положительных чисел, сумматор 16, группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17.

На входе 9 присутствует двоичный N-разрядный код константы, кото- 35 рый формируется подачей высокого потенциала на. контакты, соответствующие единичным разрядам константы, а остальные контакты шины заземляются. На вход 1 1 подается двоичный 40 и-разрядный код преобразуемого числа. Изменение входного двоичного кода должно происходить синхронно со срезом либо при паузе тактового сигнала, присутствующего на входе 12. 45

-При подаче на вход 18 логического нуля сумматор производит операцию

А + С в дополнительных кодах. При подаче на вход логической единицы производится операция А-С в допол- 50 нительных кодах.

Преобразование кода константы С в отрицательный дополнительный код осуществляется инвертированием кода элементами 17 при подаче на их вто-,55 рой вход логической единыцы и подачей логической единицы на вход переноса сумматора.

Сумматор 1 и регистр 2, замкнутые в кольцо, представляют собой накапливающий сумматор, который на каждый стробирующий импульс на входе регистра прибавляет или отнимает от записанного в регистр 2 двоичного кода А код константы С.

Схема сравнения 3 имеет два выхода, при этом высокий потенциал появляется на первом выходе при А<В, а на втором — при А >В, где А и В дво ° ичные и — разрядные коды, поступающие на ее входы.

Схема сравнения может быть выполнена с пороговой зоной Ь, тогда высокий потенциал появляется на первом выходе при ACB -й, а на втором — при A7B+d., На фиг. 2. представлена схема элемента сравнения, выполненная на комбинационном сумматоре 19 элементах НЕ 20,21 элементах ИЛИ 22 и 23, Сумматор формирует разность кодов

А — В, а по переносу в {n + 1) разряд на выходе сумматора определяет знак неравенства. При переносе рав1 ном единице и при условии, что разность не равна нулю, выдается сигнал А В, при переносе равном нулю выдается сигнал А С В. Устройство имеет пороговую зону равную цене младшего разряда поступающих кодов и обеспечивает функцию сравнения как для положительных, так и для отрица- тельных чисел, представленных допрл- нительным кодом.

Преобразователь работает следующим образом.

В начале преобразования на вход 10 подается сигнал "Сброс",который устанавливает в нулевое состояние регистр 2 и счетчик 4. При наличии на входе 11 положительного входного. двоичного кода В схема сравнения 3 выдает высокий потенциал на первом выходе " А В", который разрешает прохождение тактовых импульсов с входа 12 через элемент

И 5, а импульсы с выхода элемента И 5 поступают на выход 15, на вход Т " + " счетчика 4 и через элемент ИЛИ 7 иа вход стробирования записи результата с сумматора 1 в регистр 2. Так как иа втором выходе схемы сравнения А > В присутствует нулевой сигнал, то к содержимому регистра 2 при поступпении каждого

S 112 стробирующего сигнала будет прибав ртяться константа С.

Процесс преобразования происходит до тех пор, пока на выходе схе" мы сравнения не исчезнет сигнал

А (В. При этом на выход 15 поступит. число импульсов Il = 1-. — + 1, а в счетчике 4 сформируется двоичнодесятичный код в угловых единицах, соответствующий входному двоичному коду. В регистре 2 при этом будет находиться двоичный код, равный С.

Диаграмма фиг.3 поясняет процесс преобразования кода. После подачи

1 сигнала "C6poc на вход 10 код А в регистре 2 начинает ступенчато возрастать, пока не достигнет величины входного двоичного кода В. При этом на выходе преобразователя (выход 15) появляются импульсы унитарного кода.

После преобразования кода преобразователь переходит в следующий режим работы. Если схема сравнения не имеет пороговой зоны, либо пороговая зона Д С. (временные диаграммы фиг.3 даны для преобразователя с использованием схемы сравнения с пороговой зоной и (С), то единичный сигнал будет появляться то на одном, то на другом выходах схем сравнения 3, разрешая поочередное прохождение импульсов в каналы "+" выход 15 "-" (выход 14) . Если схема сравнения 3 имеет пороговую зону Д ) С, то при постоянстве входного кода на выходах схемы сравнения будет нулевые сигналы, запрещающие формирование импульсов на выходы. В тех случаях, когда колебания выходного двоично-десятичного кода в пределах "+" .1 единица младшего разряда не желательны, следует использовать схему сравнения с пороговой зоной и 7, С, При изменении входного кода код в счетчике 4 будет отслеживать входной код, преобразованный в заданную сис" тему счисления, а количество импульсов в каналах "+" и "-" выходы 14,(15 будет указывать на направление иэме-! нения кода и величину изменения, выраженную в угловых единицах.

Преобразование отрицательных чисел,,представленных дополнительным кодом, осуществляется аналогично лишь с тем отличием, что схема сравнения формирует единичный сигнал на в

П вах

В ах максимальное двоичное преобразуемое число; число угловых единиц в максимальном преобразуемом числе. задания константы опреусловия

Точность деляется из

С

ЬС (1)

П 1

35 шах где ЙС погрешность задания константы °

При выполнении условия (1) погрешность преобразования для любых чи40 сел не будет превышать дискретности, представления числа В в требуемой системе счисления.

Пример. Преобразователь 16-разрядного кода в код градусов, минут.

В тах 2 Ь = 65536

П ак = 360 60 = 21600

65536 — — — 3 034074

3 034074.

-- — — -- — и 0 0001404

21600

)50

Так как допустимое значение ! С > 2, то значение константы в двоичном коде может быть выражено

55. двоичным кодом с двенадцатью дробными разрядами, при этом исключается набегающая ошибка при преобразо- ванин любых чисел в пределах

4282 ь выходе А ) В и к содержимому регистра 2 прибавляется константа С со знаком минус. Во время преобразования импульсы унитарного кода будут при» сутствовать в канале "-" выходы 13, а в счетчике 4 будет формироваться отрицательный код числа В в заданной системе счисления.

Например, при преобразовании двоичного кода В, соответствующе— го -1O35 по каналу "-" в счетчик 4 поступит 95 импульсов, при этом, если учесть, что начальное положение счетчика было нулевым, а на нем сфор15 мируется код, соответствующий углу

358 25, который является дополнени" о ем угла -1 35 до 360. Преобразователь обеспечивает следящий режим работы при непрерывном переходе вход20 ного кода нэ области положительных чисел в отрицательные и наоборот.

Константа С определяется

1124282

Ю иУ. от -360 до +360 а погрешность преобразования не будет превышать цены деления в весовых единицах,т.е.

1 угл.мин.

Таким образом, точность преобразования в предлагаемом преобразователе определяется точностью задания константы С, так же как в извест10 ном устройстве может быть достаточно высокой.

В предлагаемом преобразователе ,достигается высокое быстродействие при преобразовании изменяющегося входного двоичного кода. Если cico15 рость изменения входного кода не преВ

1 вышает величины С вЂ вЂ, где Т-период следования тактовых импульсов на входе 12, то частота отсчетов выходного кода может достигать частоты следования тактового сигнала, т.е.

1 .величины †вЂ, в то время как частоЭ

25 та отсчетов кодов на выходе известного преобразователя при изменении . входного кода составит 1

B ° Т

Например, для приведенного выше преобразователя двоичного 16-разрядного кода в код градусов в минуту при тактовом сигнале с периодом

Т = 10 мкс частота отсчетов по предлагаемой схеме составит 100 кГц, а по известной — 1,525 Гц. Использование известного преобразователя в системе программного управления резко уменьшает быстродействие.

Высокое быстродействие при преобразовании непрерывно меняющегося дво" ичного кода вызвано введением элемента сравнения и обратных связей, управляющих режимом работы сумматора и регистра.и обеспечивающих следящий режим.

В устройстве расширено также функциональные возможности за счет формирования импульсов унитарного кода в каналах "+" и "-", что обеспечивает возможность преобразования двоичного кода в унитарный код с ценой импульса в угловых единицах.

Кроме того, предлагаемый преобразователь обеспечивает преобразование как положительных, так и отрицательных чисел представленных двоичным дополнительным кодом.

1124282

Af

42

Ari

Фю. 3

ЗНИКПК Заказ 8280 7 Тираж 698 По саре

eeumaa ШВ т®ит ° r е У м оРою 1 ум ПроФ3 п аа е