DE2630845C2

DE2630845C2 - Schaltung zur schrittweisen Erhöhung bzw. Erniedrigung des Inhalts eines Schieberegisters

Info

Publication number: DE2630845C2
Application number: DE2630845A
Authority: DE
Inventors: Vijay V. Loveland Col. Marathe
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1975-07-14
Filing date: 1976-07-09
Publication date: 1983-04-14
Also published as: CA1059640A; JPS5922980B2; DE2630845A1; US3997765A; GB1527438A; JPS5210641A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zeitmeßschaltungen mit umlaufenden Schieberegistern sind bekannt, z. B. aus der DE-OS 25 32 632. Im Betrieb laufen Echtzei'.daten 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 erhöht, welches die kleinste Zeiteinheit darstellt, die durch den Benutzer ablesbar ist. Die Erhöhung erfolgt durch einen Addierer, durch welchen die Daten laufen, bevor sie zurück ins Schieberegister gelangen. In einem solchen System kann die Frequenz, mit der die Zeitdaten erhöht werden, an die Umlauffrequenz der Daten im Schieberegister angepaßt werden, wobei die Umlauffrequenz z. B. der kleinsten ablesbaren Zeiteinheit entsprechen kann. Die bekannte Zeitmeßschaltung benötigt eine zusätzliche Einrichtung für die notwendigen Übertragsfunktionen zwischen den Ziffern und für die Rückstellung früherer Ziffern auf Anfangswerte.

Aus der DE-OS 22 13 460 ist eine weitere Zeitmeßschaltung mit einer Anordnung von umlaufenden Schieberegistern bekannt. Hier ist jedoch für jede Zeiteinheit ein eigenes Schieberegister vorgesehen, und es ist eine komplizierte Schaltung zur Veränderung des Inhalts der Schieberegister und zur Übertragsbildung zwischen den Schieberegistern erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit nur wenigen Bauelementen auskommt und Erhöhungs-, Erniedrigungs- und Übertragsfunktionen für eine mit allen Einheitenstufen seriell in einem einzigen Schieberegister gespeicherte Binärzahl ausführen kann. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Schaltung führt mit einem minimalen Aufwand an Schaltelementen alle für die Zeitmessung benötigten Funktionen einschließlich einer Rückstellung durch. Sie eignet sich sowohl für eine laufende Zeitmessung (normale Uhr) als auch für die Messung von Zeitintervallen (Stoppuhr).

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

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

F i g. 1 eine logische Schaltung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2a ein Zeitfolgediagramm, das die relative Dauer

und zeitliche Lage der Steuersignale und der Zeitdaten in der Schaltung gemäß Fig. 1 zeigt, wenn der Schieberegisterinhalt erhöht wird, ohne daß eine Übertrags- oder Rückstellfunktion benötigt werden.

Fig. 2b ein Zeitfolgediagramm, das die relative

Dauer und zeitliche Lage der Steuersignale und Zeitdaten in der Schaltung gemäß Fig. 1 zeigt, wenn der Schieberegisterinhalt erniedrigt wird, ohne daß

Übertrags- oder Rückstellfunktionen benötigt werden,

F i g. 2c ein Zeitfolgediagramm, das die relative Dauer und zeitliche Lage der Steuersignale und Zeitdaten in der Schaltung gemäß F i g. 1 zeigt, wenn der Schieberegisterinhalt erhöht wird und Übertragungs- und Rückstellfunktionen benötigt werden, und

F i g. 2d ein Zeitfolgediagramm, das die relative Dauer und zeitliche Lage der Steuersignale und Zeitdaten in der Schaltung gemäß Fig. 1 zeigt, wenn der Schieberegisterinhalt erniedrigt wird und Übertrags- und Rückstellfunktionen benötigt werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung enthält ein Übertrags-Flipflop 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 Komplemen-(ierung 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 erhöhen oder zu erniedrigen ist, und ist für Erhöhung logisch »0« und für Erniedrigung logisch »1«. Ein Steuersignal C stellt das Übertragsflipflop 10 vor (logisch »1«) für das erste Bit jeder Ziffer für eine Bitzeit Ein Eingang 7 empfängt Zeitdaten vom Ausgang des umlaufenden Schieberegisters. Ein Ausgang O gibt die erhöhten oder erniedrigten Zeitdaten auf den Eingang des umlaufenden Schieberegisters. Γλη Taktsignaleingang des Flipflops 10 ist mit dem Taktbzw. Zeitgabesignal des erhöht oder erniedrigt umlaufenden Schieberegisters synchron und daher gleich der Zeitdatenbit-Zeitgabe.
Wie in Fig.2a und 2b dargestellt ist, sind die Steuersignale A und B logisch »0«, wenn die Schaltung den Schieberegisterinhalt erhöht Das Steuersignal C ist logisch »1« für die erste Bitzeit jeder Ziffer und dann logisch »0« für die restlichen drei Bitzeiten. Bei Erniedrigung des Schieberegisterinhalts ist das Steuersignal A »0«, das Steuersignal ß»l«, und das Steuersignal Cist genauso wie bei der Erhöhung.

Wenn gemäß Fig.2c die Zeitdaten in einer bestimmten Ziffer, z.B. der 0,01-Sekunaen-Ziffer, den

ίο Wert 9 erreichen, ist das Ergebnis der Erhöhung 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 Flipflops 10 erzeugt Es gilt also:

9 = [1001] inBDC-Code

1 Bit 1 = 6,

Steuersignal A - 1 für b_A
Steuersignal A - 0 für b\, b₂, b₃ Steuersignal β = 1 für b_iw O₁, b_}, ö₄ Steuersignal C = 1 für Λ, der nächsten Ziffer.

Für den Fall der Erniedrigung von 10 auf 09 sind die Steuersignale die gleichen, mit der Ausnahme, daß das Steuersignal B »0« für alle 4 Bits der Ziffer ist, wie in F i g. 2d dargestellt ist.

Die 0,1- und 1.0-Sekunden- und 1,0-Minuten-Ziffern werden in gleicher Weise zurückgestellt. Ähnlich ist das Ergebnis der Erhöhung der 10-Sekunden- und 10-Minuten-Ziffern 0 während des nächsten Taktimpulses nach Erreichen eines Wertes von 5, und ein Übertrag wird vom Flipflop 10 für die nächste Ziffer erzeugt. Die Rückstellung von 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 1 und Il geben eine Zusammenfassung des Betriebs der Schaltung für die oben diskutierten Rückstell- und Übertragfunktionen.

Tabelle

Eingangsziffer

Aktion

Eingangsziffer
nach Aktion

Gewünschte
Ausgangsziffer

/>4 b_} b₂ b\
10 0 1
(BCD '9')

0 10 1
(BCD '5')

von Erhöhung auf Erniedrigung wechseln 0 0 0 1

b₄ komplementieren und Übertragsflipflop für

nächste Ziffer vorstellen

von Erhöhung auf Erniedrigung wechseln 0 0 0 1

b₃ komplementieren und Übertragsflipflop für nächste Ziffer vorstellen

bit b_} b₂ öi 0 0 0 0

0 0 0 0

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

Tabelle II

Eingangsziffer

Aktion

Eingangsziffer
nach Aktion

Gewünschte
Ausgangsziffer

b₆ b_s 2>4 b) b₂ b\

10 0 0 11
(BCD 23 Stunden) und
Ubertragsflipflop
vorgestellt

0 0 10

von Erhöhung auf Erniedrigung wechseln, b₂ komplementieren und Ubertragsflipflop für nächste Ziffer vorstellen

von Erhöhung auf Erniedrigung wechseln, ^₁ und bi komplementieren und Ubertragsflipflop für nächste Ziffer vorstellen 0 0 0 1 0 0 0 0

Gemäß Tabelle 11 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 erhöht werden, wie für die Uhr-Register beschrieben wurde. Die Rückstell- und Übertragsfunktionen sind dabei ähnlich. Die 1,0-Tage-Ziffer wird erhöht, 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).

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 erhöht, 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 erniedrigt (d.h. Steuersignal ß=»l«) wie in Tabelle III für die Sekunden-Ziffern zusammengefaßt ist.

Tabelle III

Eingangsziffer

Aktion

Eingangsziffer
nach Aktion

Gewünschte
Ausgangsziffer

(Λ, ft, />j b,)

0 0 0 0
(erste Sekundenziffer)

0 0 0 0
(zweite Sekundenziffer)

von Erniedrigung auf Erhöhung wechseln, fc₄ invertieren und Ubertragsflipflop für nächste Ziffer vorstellen
von Erniedrigung auf Erhöhung wechseln, b_A invertieren und Übertragsflipflop für nächste Ziffer vorstellen

(64 b, b₂ b
1 0 0 0

O 10 0

(b_A bi b₂ ύ,

1 0 0 1
(BCD 9)

0 10 1
(BCD 5)

Es ist zu beachten, daß bei Benutzung der vorliegenden Schaltung ein Stoppuhr-Register »durch 0 hindurch« erniedrigt 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 erhöht. Dieses Merkmal ist

50 nützlich, wenn festgestellt werden soll, wieviel mehr als die vorgewählte Zeit verstrichen ist. Selbstverständlich kann der Zeitpunkt, bei dem die Daten in allen Registern den Wert 0 erreichen, auch zur Erzeugung eines Alarmsignals oder eines Steuersignals verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zur taktgesteuerten schrittweisen Erhöhung bzw. Erniedrigung einer in einer umlaufenden Schiebsregisteranordnung gespeicherten, insbesondere Zeitdaten mit mehreren Einheitenstufen darstellenden Binärzahl bei jedem Umlauf, mit einer Einrichtung zur Übertragungsbildung zwischen den Einheitenstufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Binärzahl mit allen Einheitenstufen seriell in einem einzigen Schieberegister gespeichert ist, daß Ausgang (I) und Eingang (O) des Schieberegisters durch die Reihenschaltung aus einem ersten (12) und einem zweiten (14) EXKLU-SIV-ODER-GIied und einem ersten (18) und einem zweiten (16) EXKLUSIV-NOR-Glied verbunden sind, daß dem freien Eingang des ersten EXKLU-SIV-ODER-Gliedes (12) ein erstes (A) und den jeweils freien Eingängen des zweiten EXKLUSIV-ODER-Gliedes (14) und gleichzeitig des zweiten EXKLUSIV-NOR-Gliedes (16) ein zweites (B) Steuersignal zuführbar ist, daß ein Übertrags-Flipflop (10) mit einem Takteingang, einem Vorstelleingang, einem D-Eingang und einem (^-Ausgang vorgesehen ist, daß der Takteingang mit einem Taktgeber, der Vorstelleingang mit einer Quelle für ein drittes Steuersignal (C), der D-Eingang mit dem Ausgang eines UND-Gliedes, und der ζί-Ausgang mit dem ersten Eingang des UND-Gliedes und dem freien Eingang des ersten EXKLUSIV-NOR-Gliedes (18) verbunden sind, und daß der zweite Eingang des UND-Gliedes mit dem Ausgang des zweiten EXKLUSIV-ODER-Gliedes (14) verbunden ist, derart, daß bei jedem Umlauf in der kleinsten Einheitenstufe das Bit mit dem niedrigsten Stellenwert und unter in'.erner Übertragsbildung gegebenenfalls Bits höherer Stellenwerte derart komplementiert werden, daß diese Einheitenstufe je nach Zustand des zweiten Steuersignals (B) um Eins erhöht bzw. erniedrigt werden, wenn durch das erste (A) bzw. dritte (C) Steuersignal während des entsprechenden Umlaufs eine Freigabe erfolgt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheitenstufe vier Bits enthält und eine binär kodierte Dezimalstelle ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheitenstufen Dezimalstellen von ZeitgröGen in mehreren Einheiten (Sekunden, Minuten, Stunden usw.) darstellen.