DE2630845A1

DE2630845A1 - Inkrementierungs- und dekrementierungs-einrichtung fuer umlaufende schieberegister

Info

Publication number: DE2630845A1
Application number: DE19762630845
Authority: DE
Inventors: Vijay V Marathe
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1975-07-14
Filing date: 1976-07-09
Publication date: 1977-02-17
Also published as: DE2630845C2; GB1527438A; US3997765A; JPS5922980B2; JPS5210641A; CA1059640A

Description

Int. Az-: Case 991 29. Juni 1976

Hewlett-Packard Company

INKREMENTIERUNGS- UND DEKREMENTIERUNGS-EINRICHTUNG FÜR UMLAUFENDE SCHIEBEREGISTER

Zeitmeßschaltungen mit umlaufenden Schieberegistern sind bekannt (siehe zum Beispiel DT-OS 25 32 632). Im Betrieb laufen Echtzeitdaten in seriell verbundenen Verzögerungselementen um, die ein umlaufendes Schieberegister enthalten, dem entsprechend der vorgegebenen Umlauffrequenz ein Takt zugeführt wird. Nach jedem vollständigen Umlauf des Schieberegisters wird das Datenwort inkrementiert, welches die kleinste Zeiteinheit darstellt, die für den Benutzer für die Ablesung verfügbar ist. Die Inkrementierung erfolgt durch einen Addierer, durch welchen die Daten laufen, bevor sie zurück ins Schieberegister gelangen. In solchen Systemen kann die Frequenz gewählt werden, mit welcher die Zeitdaten inkrementiert werden, um die Umlauffrequenz der Daten im Schieberegister anzupassen. Die Umlauffrequenz kann dann tatsächlich der kleinsten Zeiteinheit entsprechen, die für den Benutzer verfügbar ist.

Der Betrieb eines binären Addierers ist in der oben genannten Patentanmeldung für eine Zeitmeßschaltung beschrieben. Da der binäre Addierer nur inkrementiert, muß eine andere Einrichtung für die notwendigen Übertragsfunktionen zwischen den Ziffern und für die Rückstellung früherer Ziffern auf Anfangswerte vorgesehen werden. Wenn zum Beispiel die Hundertstel-Sekunden-Ziffer (0,01) auf einen Wert von 0,09 erhöht worden ist, muß die nächste Inkrementierung dieser Ziffer einen Übertrag auf die Zehntel-Sekunden-Ziffer (0,1) und eine Rückstellung der 0,01 Ziffer von 9 auf 0 bewirken. Einrichtungen für die Durchführung dieser

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Übertrags- und Rückstellfunktionen sind ebenfalls in der oben genannten Patentanmeldung beschrieben.

Der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Inkrementierungs-, Dekrementierungs-, Übertragsund Rückstellfunktionen insgesamt zu vereinfachen.

Der Inkrementierer bzw. Dekrementierer der vorliegenden Erfindung inkrementiert, dekrementiert und führt die Übertrags- und Rückstellfunktionen für den Inhalt von umlaufenden Schieberegistern durch und eignet sich sowohl für Takt- als auch Stoppuhr-Anwendungen. Für die bevorzugte Ausführungsform wird der BCD-Code verwendet, da der Inkrementierer mit 4-Bit-Ziffern arbeiten muß und nur von O bis 9 zählt. Wenn also in der ersten Ziffer eine 9 erfaßt wird (1001 in BCD), soll das inkrementierte Ergebnis nicht eine 10 (1010) sein, sondern stattdessen eine 0 (0000) mit Übertrag zur nächsten Ziffer.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Flip-Flop, zwei Exklusiv-ODER-Glieder, zwei Exklusiv-NOR-Glieder und ein UND-Glied. Die Schaltung dekrementiert oder inkrementiert den Inhalt eines umlaufenden Schieberegisters entsprechend zeitlich passend zugeführten Steuersignalen, wenn dieser Inhalt umläuft.

Weitere vorteilhafte Ausfuhrungsformen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der. Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine logische Schaltung eines Inkrementierers/Dekrementierers gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2a, ein Zeitfolgediagramm, das die relative Dauer und zeitliche Lage der Steuersignale und der Zeitdaten im Inkrementierer/

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Dekrementierer gemäß Fig. 1 zeigt, wenn inkrementiert wird, ohne daß eineübertrags- oder Rückstellfunktion benötigt wird; Fig. 2b ein Zeitfolgediagramm, das die relative Dauer und zeitliche Lage der Steuersignale und Zeitdaten im Inkrementierer/Dekrementierer gemäß Fig. 1 zeigt, wenn dekrementiert wird, ohne daß Übertrags- oder Rückstellfunktionen benötigt werden;

Fig. 2c ein Zeitfolgediagramm, das die relative Dauer und zeitliche Lage der Steuersignale und Zeitdaten im Inkrementierer/Dekrementierer gemäß Fig. 1 zeigt, wenn inkrementiert wird, und Übertrags- und Rückstellfunktionen benötigt werden; und

Fig. 2d ein Zeitfolgediagramm, das die relative Dauer und zeitliche Lage der Steuersignale und Zeitdaten im Inkrementierer/Dekrementierer gemäß Fig. 1 zeigt, wenn dekrementiert wird und Übertrags- und Rückstellfunktionen benötigt werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung enthält ein Übertrags-Flip-Flop 10, Exklusiv-ODER-Glieder 12 und 14, Exklusiv-NOR-Glieder 16 und 18, sowie ein UND-Glied 20. Jede der acht Zeitdaten-Ziffern (0,01-, 0,1-, 1,0- und 10-Sekunden-Ziffern; 1,0- und 10-Minuten-Ziffern; 1,0- und 10-Stunden-Ziffern) enthält vier Zeitdaten-Bits. Ein Steuersignal A gibt die Komplementierung bestimmter Daten-Bits frei, um die Zeitdaten-Bits zurückzustellen, wenn die Zeit vergeht. Dieses Steuersignal ist logisch "1", während das ausgewählte Bit einer 4-Bit-Ziffer komplementiert werden soll. Wenn keine Bit-Komplementierung benötigt wird, ist dieses Signal logisch "0". Ein Steuersignal B legt fest, ob die Zeitdatenziffer zu inkrementieren oder zu dekrementieren ist, und ist für Inkrementierung logisch "0" und für Dekrementierung logisch "1". Ein Steuersignal C stellt das Übertragsflipflop 10 vor (logisch "1") für das erste Bit jeder Ziffer für eine Bitzeit. Ein Eingang I empfängt Zeitdaten vom Ausgang des umlaufenden Schieberegisters. Ein Ausgang 0 gibt die inkrementierten oder dekrementierten Zeitdaten auf den Eingang des umlaufenden Schieberegisters. Ein Taktsignaleingang

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des Flip-Flops 10 ist mit dem Takt- bzw. Zeitgabesignal des inkrementiert oder dekrementiert umlaufenden Schieberegisters synchron und daher gleich der Zeitdatenbit-Zeitgabe.

Wie in Figuren 2a und 2b dargestellt ist, sind die Steuersignale A und B logisch "0", wenn die Schaltung als Inkrementierer arbeitet. Das Steuersignal C ist logisch "1" für die erste Bitzeit jeder Ziffer und dann logisch "0" für die restlichen drei Bitzeiten. Im Betrieb als Dekrementierer, ist das Steuersignal A "0", das Steuersignal B "1" und das Steuersignal C ist genau,sowie bei der Inkrementierung.

Wenn gemäß Fig. 2c die Zeitdaten in einer bestimmten Ziffer, z.B. der 0,01-Sekunden-Ziffer, den Wert 9 erreichen, ist das Ergebnis der Inkrementierung dieser Ziffer während des nächsten Taktimpulses 0, was erreicht wird durch Komplementierung des Bits Nr. 4 der 4-Bit-Ziffer. Ein Übertrag wird für die 0,1-Sekunden-Ziffer durch Vorstellen des Flip-Flops 10 erzeugt. Es gilt also:

9 = (1001J in BDC-Code 1— Bit 1 = b_x

■^b3

Steuersignal A=I für b.

Steuersignal A = O für b-^, b , b^

Steuersignal B=I für b, , b , b , b

Steuersignal C=I für b, der nächsten Ziffer

Für den Fall der Dekrementierung von 10 auf 09 sind die Steuersignale die gleichen, mit der Ausnahme, daß das Steuersignal B "O" für alle 4 Bits der Ziffer ist, wie in Fig. 2d dargestellt ist.

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Die 0,1- und 1,0-Sekunden- und 1,0-Minuten-Ziffern werden in gleicher Weise zurückgestellt. Ähnlich ist das Ergebnis der Inkrementierung der ΙΟ-Sekunden- und 10-Minuten-Ziffern O während des nächsten Taktimpulses nach Erreichen eines Wertes von 5, und ein übertrag wird vom Flip-Flop 10 für die nächste Ziffer erzeugt. Die Rückstellung der 1,0- und 10,0-Stunden-Ziffern variiert mit der Betriebsart der Uhr, d.h., ist davon abhängig, ob die Uhr 12 oder 24 Stunden anzeigt. Im 24-Stunden-Betrieb müssen die 1,0- und 10-Stunden-Ziffern auf 0 zurückgestellt werden, wenn die 1,0-Stunden-Ziffer einen Wert von 3 in 59 Minuten und 59,99 Sekunden erreicht, nachdem die 10-Stunden-Ziffer 2 geworden ist. Im 12-Stunden-Betrieb muß die 1,0-Stunden-Ziffer auf einen Wert von 1 zurückgestellt werden und zwar 59 Minuten und 59,99 Sekunden, nachdem sie einen Wert von 2 erreicht hat, wenn die 10-Stunden-Ziffer 1 ist. Die Tabellen I und II geben eine Zusammenfassung des Betriebs der Schaltung für die oben diskutierten Rückstell- und Übertragsfunktionen.

Tabelle I

Eingangsziffer	^b2^bl	Aktion	Eingangsziffer nach Aktion	b	3^b2	^bi	gewünschte Ausgangsziffer
^b4^b3	0 1		^b4	0	0	1	b₄ b₃ b₂ D₁
1 0	•9')	von Inkrement auf Dekrement wechseln,	0				0 0 0 0
(BCD		b. komplementieren
	0 1	und Übertragsflip flop für nächste Ziffer vorstellen		0	0	1
0 1	•5«)	von Inkrement auf Dekrement wechseln	0				0 0 0 0
(BCD	b komplementieren und Übertragsflip flop für nächste Ziffer vorstellen

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Im Fall der Minuten-Ziffern gibt es einen Übertrag von der vorhergehenden Ziffer, d.h. für die 10-Minuten-Ziffer kommt der Übertrag von der I-Minuten-Ziffer, und für die 1-Minuten-Ziffer kommt der Übertrag von der 10-Sekunden-Ziffer.

Tabelle II

	Aktion	Eingangszifferι gewünschte	;
Eingangsζiffer		nach Aktion 'Ausgangsziffer	oooi :oooo ι
^b6 ^b5 ^b4 ^b3 ^b2 ^bl	von Inkrement	^b4 ^b3 ^b2 ^bl ^b4 ^b3 ^b2 ^bl	i
1OOO11		>
	auf Dekrement ^:	;
(BCD 23 Stunden)	wechseln, b₀ !	I
und Übertrags- flipflop vorge-	! ; komplementiereri '. und Übertrags- _:
stellt	flip-flop für	j
	nächste Ziffer	I
	vorstellen	ι
0 0 10	von Inkrement
und Übertragsflip	-auf Dekrement
flop vorgestellt	wechseln, b-,
	und b„ komple
	mentieren und
	Übertragsflip
	flop für näch
	ste Ziffer vor
	stellen

Gemäß Tabelle II schaut die Schaltung für die 1,0- und 10-Stunden-Ziffern "nach vorn" auf die ersten beiden Bits der folgenden Ziffer. Somit werden die 1,0-und 10-Stunden-Ziffern wie dargestellt auf 0 zurückgestellt. Da elektronische Zeitmeßschaltungen ein umlaufendes Schieberegister für einen Kalender mit Tagen, Monaten und sogar Jahresziffern enthalten können, kann dieses umlaufende Schieberegister in der gleichen Weise inkrementiert werden, wie für die Uhr-Register beschrieben wurde. Die Rückstell- und Übertragsfunktionen sind dabei ähnlich. Die 1,0-Tage-Ziffer wird inkrementiert, wenn die 1,0- und 10-Stunden-Ziffern auf 0 gestellt werden (24-Stunden-Betrieb) oder wenn diese Ziffern auf 1 bzw. 0 zurückgestellt werden (12-Stunden-Betrieb).

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Die vorliegende Erfindung kann in einem umlaufenden Schieberegister für eine Stoppuhr in zwei verschiedenen Betriebsarten benutzt werden. Bei Anwendungen, wo die insgesamt abgelaufene Zeit eines Ereignisses gemessen wird (z.B. bei einem Rennen), wird das Register in gleicher Weise inkrementiert, wobei Rückstell- und Übertragsfunktionen eingeschlossen sind. Bei Anwendungen, wo die Zeit bekannt ist und Zeitdaten vorher in das Register geladen werden (z.B. Kochen eines 3-Minuten-Eis), werden die Zeitdaten dekrementiert (d.h. Steuersignal B = "1") wie in Tabelle III für die Sekunden-Ziffern zusammengefaßt ist.

Tabelle III

Eingangsziffer

Aktion

Eingangsziffer nach Aktion

oooo

(erste Sekundenziffer)

0 0 0 0

(zweite Sekundenziffer)

von Dekrement auf inkrement wechseln, b. invertieren und übertragsflipflop für nächste Ziffer vorstellen.

10 0 0

von Drekrement auf Inkrement wechseln, b. invertieren und Übertragsflipflop für nächste Ziffer vorstellen

0 10 0

gewünschte Ausgangsziffer

(b

10 0 1 (BCD 9)

0 10 (BCD 5)

Es ist zu beachten, daß bei Benutzung des Inkrementierers/Dekrementierers der vorliegenden Erfindung ein Stoppuhr-Register "durch 0 hindurch" dekrementiert werden kann, d.h. wenn die Zeitdaten in allen Registern den Wert 0 erreichen, kann das Steuersignal B auf "0" geändert werden, und die Register werden wieder inkrementiert. Dieses Merkmal ist nützlich, wenn festgestellt werden soll, wieviel mehr als die vorgewählte Zeit verstrichen ist..Selbstverständlich kann

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der Zeitpunkt, bei dem die Daten in allen Registern den Wert O erreichen, auch zur Erzeugung eines Alarmsignals oder eines Steuersignals verwendet werden.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung läßt sich jede Art von umlaufendem Schieberegister verwenden. Außerdem ist jede geeignete logische Schaltung oder programmgesteuerte Schaltung verwendbar, wenn sie die geforderten Funktionen ausführt. Da die Schaltung der vorliegenden Erfindung Inkrementierungs-, Dekrementierungs-, Rückstell- und Übertrags-Funktionen für den Inhalt eines umlaufenden Schieberegisters entsprechend einem Zeitgabe-Steuersignal ausführt, hängt die zeitliche Lage dieser Signale von der bestimmten Anwendung (z.B. Zeitmeßschaltungen, Zähler usw.) ab.

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Claims

Hewlett-Packard Company 29. Juni 1976

Int. Az.: Case 991

Patentansprüche

l.j Schaltung zum Inkrementieren und Dekrementieren von codierten Ziffern digitaler Daten entsprechend einem Taktsignal und Zeitsteuersignalen, wobei jede Ziffer eine Vielzahl von Bits besitzt und in einem umlaufenden Schieberegister gespeichert ist, gekennzeichnet durch eine mit dem umlaufenden Schieberegister verbundene Eingangs-Tor schaltung (12,14) zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals auf die Daten und ein erstes und ein zweites Steuersignal hin; eine mit der Eingangstorschaltung verbundene, taktgesteuerte Schalteinrichtung (10) zur Erzeugung eines zweiten Ausgangssignals auf das erste Ausgangssignal, das Taktsignal und ein drittes Steuersignal hin, wobei das Taktsignal ungefähr die gleiche Frequenz hat, mit der die Daten von der Eingangs-Torschaltung empfangen werden; und eine mit der Eingangs-Torschaltung und der taktgesteuerten Schalteinrichtung verbundene Ausgangstorschaltung zur Erzeugung von codierten Bits digitaler Daten, die bezüglich der von der Eingangs-Torschaltung empfangenen Daten inkre— mentiert sind entsprechend dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal und dem zweiten Steuersignal, wobei die inkrementierten Daten erzeugt werden, wenn das erste und das zweite Steuersignal logisch "0" für alle Bits der Ziffer sind und das dritte Steuersignal während des ersten Bit der Ziffer logisch ¹¹I" ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die von der Ausgangs-Torschaltung (16, 18) erzeugten Daten gegenüber den von der Eingangs-Torschaltung (12, 14) empfangenen Daten dekrementiert werden, wenn das erste Steuersignal logisch"0"und das zweite Steuersignal logisch"I" für alle Bits der Ziffer sind.

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3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausgewählte, von der Ausgangstorschaltung (16, 18) erzeugte Datenziffer beim nächsten Taktimpuls auf O gesetzt wird, wenn der Wert dieser Daten einen vorbestimmten Wert erreicht.
4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die taktgesteuerte Schalteinrichtung (10) für die Inkrementierung der nächsten Datenziffer vorgestellt wird, die der ausgewählten Datenziffer folgt, welche auf 0 zurückgestellt wurde.
5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückzustellende Datenziffer durch den logischen Zustand des ersten Steuersignals ausgewählt wird.
6. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Datenziffer 4 Bits enthält.
7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Code der digitalen Daten binär codiert dezimal (BCD) ist.
8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Daten Tag, Monat und/oder Jahr darstellen.
9. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die digitalen Daten die abgelaufene Zeit von einem vorbestimmten Wert an darstellen.
10. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Daten die abgelaufene Zeit von 0 darstellen.

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