DE2753966A1 - Zaehleinrichtung - Google Patents
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Description
Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504
km/se
Zähleinrichtung
Zähleinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Zähleinrichtung mit einem Auf/Abwärtszähler,
der Zählsignale und Richtungssteuersignale empfängt.
Es sind zahlreiche Zähleinrichtungen bekannt, die sich zur
Erfassung von Zählwerten und/oder für 5teuerzwecke eignen.
Sehr schnelle Zähleinrichtungen sind als elektronische Schaltungen ausgebildet, die aus einer Kombination von logischen
Gliedern und bistabilen Schaltungen bestehen. Es ist ferner bekannt, in einer programmgesteuerten Datenverarbeitungsanlage
Speicherfelder als Zähler oder Akkumulatoren zu benutzen, indem zum Inhalt eines solchen Feldes jeweils Eins-Werte im Rechenwerk
der Datenverarbeitungsanlage unter Steuerung eines entsprechenden Programms addiert werden. Derartige programmgesteuerte
Zähleinrichtungen besitzen jedoch eine wesentlich geringere Arbeitsgeschwindigkeit als die oben erläuterten
Zählschaltungen. Aus diesem Grunde ist die Verwendung von Zählschaltungen insbesondere dann vorzuziehen, wenn Zählwerte
großer Kapazität zu bilden sind oder wenn es auf eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ankommt, wie dies beispielsweise bei
der Meßwertzählung in Echtzeitbetrieb oder beim Einsatz der Zähleinrichtungen für Steuerzwecke notwendig sein kann.
Es ist auch bekannt, bei der Verwendung von Zählschaltungen in programmgesteuerten Datenverarbeitungsanlagen solche Schaltungen
auf das Vorliegen von überlaufbedingungen (Zählstandsüberschreitung)
zu überwachen und bei einer Zählstandsüberschreitung unter Steuerung eines Programms den Zählwert in
ein dafür vorgesehendes Speicherfeld zu übertragen, um damit
Fehlzählungen zu vermeiden und die Zählschaltung für die
Fortsetzung des Zählbetriebs verfügbar zu halten. Diese Be-
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triebsweise ist notwendig, wenn die zu erwartenden Zählwerte eine höhere Stellenzahl als die Zählschaltung aufweisen. Sie
setzt jedoch auch voraus, daß die Datenverarbeitungsanlage zum Zeitpunkt der Zählstandsüberschreitung verfügbar ist, um
die erforderlichen Steueroperationen auszuführen.
Bei der Anwendung von programmierbaren Steuereinheiten in Form von Mikroprozessoren oder Mikrocomputern ist dies nicht ohne
weiteres gewährleistet, da die im Echtzeitbetrieb ablaufenden Steuerfunktionen die Verarbeitungskapazität dieser Einrichtungen
weitgehend in Anspruch nehmen. Es ist bei solchen Einrichtungen deshalb erwünscht, keine direkte Abhängigkeit von
Unterbrechungsbedingungen vorzusehen, wie sie beispielsweise die Zählstandsüberschreitung darstellt. Dies ist besonders
dann von Bedeutung, wenn die Zähleinrichtung als Aufwärts/Abwärtszähler benutzt wird, dessen Zählstand mit hoher Frequenz
um Null oszilliert, wie dies beispielsweise bei Steuerzählern für Positionierungseinrichtungen der Fall sein kann. In
diesem Fall kann die Zähleinrichtung zwischen der Maximalkapazif tär und Null hin- und herpendeln, wobei zahlreiche Kapazitätsüberschreitungen und Kapazitätsunterschreitungen auftreten
können. Wird der Behandlung dieser AusnähmeSituationen durch
die Steuereinrichtung absoluter Vorrang eingeräumt, so kann der Fall eintreten, daß damit die Verarbeitungskapazität der
Steuereinrichtung weigehend blockiert wird. Wenn andererseits der Behandlung der Ausnahmesituationen kein hoher Vorrang ein- j
geräumt wird, können leicht Fehlzählungen auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Zähleinrichtung anzugeben, die unter Vermeidung dieser Nachteile mit verhältnismäßig
niedrigem apparatemäßigen Aufwand und unter Ausnutzung der Rechenkapazität einer Prozessoreinheit eine schnelle
üählung ermöglicht, ohne dabei die Prozessoreinheit mit der Ausführung von Zähloperationen zu belasten. Die Merkmale zur
Lösung dieser Aufgabe sind aus dem Patentanspruch 1 ersichtlich. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen
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- 5 und Weiterbildungen der Erfindung an.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Positionssteuerung,
bei der ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zähleinrichtung
Anwendung findet, und
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Koppelschaltung, die
einen Teil der Anordnung von Fig. 1 darstellt.
Ein Mikroprozessor 10 umfaßt eine arithmetische und logische Einheit 11 und einen Speicher 12, der ein Zählregister 13
aufweist. Der Mikroprozessor 10 steuert eine Positionierungseinrichtung 14, die mit einem Tachometer 15 über eine Achse
verbunden ist. Tachometerschaltungen 17 empfangen vom Tachometer 15 über Leitungen 18 und 19 zweiphasige Tachometersignale.
Der Tachometer kann beispielsweise nicht dargestellte lichtemittierende Dioden enthalten, die mit ebenfalls nicht dargestellten
photoempfindlichen Transistoren zusammenwirken, um die zweiphasigen Tachometersignale auf den Leitungen 18, 19
zu erzeugen in Abhängigkeit von einem auf einer nicht dargestellten Tachometerscheibe vorhandenen Muster von lichtundurchlässigen
und lichtdurchlässigen Feldern. Eine derartige Tachojmeter-Impulsgeberanordnung
ist für sich bekannt, so daß sich ihre Detaildarstellung erübrigt.
ie Tachometerschaltungen 17 analysieren die Signale auf den
Leitungen 18, 19 und liefern auf einer Leitung 20 Richtungsanzeigesignale
und auf einer Leitung 21 Geschwindigkeitsanzeigesignale zu einem Aufwärts/Abwärtszähler 22 und einer
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Koppelschaltung 23. Der Aufwärts/Abwärts zähler 22 reagiert auf die Richtungssignale auf der Leitung 20, um die über die
Leitung 21 zugeführten Impulse in einer von zwei Richtungen zu zählen. Der Aufwärts/Abwärtszähler 22 liefert somit stets
eine genaue Anzeige für den Positionierungsstand der Positionierungseinrichtung 14a.
Die Koppelschaltung empfängt Signale vom Aufwärts/Abwärtszähler 22 auf einer Leitung 24 und verarbeitet diese Signale
zusammen mit den Signalen auf den Leitungen 20, 21 zu Zählstandsanzeigesignalen,
die ohne Unterbrechung dem Mikroprozessor 10 über eine Leitung 25 zugeführt werden.
Die vom Aufwärts/Abwärtszähler 22 auf der Leitung 24 erzeugten Signale sind Borger/Ubertragssignale, die mit den Richtungssignalen auf Leitung 20 und den Geschwindigkeitssignalen auf
Leitung 21 in der Schaltung 23 vereinigt werden zu einer Zählstandsanzeige. Die Koppelschaltung 23 liefert an den
Mikroprozessor 10 Zählstandsanzeigesignale über eine Sammelleitung 25, die von diesem zu jeder Zeit abgetastet werden
kann. Nach Abtastung des von der Schaltung 23 angezeigten Zählstandes durch den Mikroprozessor liefert dieser auf
einer Leitung 26 ein Rückstellsignal an die Koppelschaltung 23.
Die Koppelschaltung 23, die im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist, enthält zwei Verriegelungsschaltungen 30, 31 des JK-Typs,
um Übertrags- und Borger-Signale zu speichern, die vom Zähler 22 über die Leitung 24 zugeführt werden. Die Schaltung 30
liefert das gespeicherte Borger-Signal B zum Register 32, wo dieses Signal die an die Sammelleitung 25 angeschlossene
Bitstelle B einstellt. In ähnlicher Weise liefert die Verriegelungsschaltung 31 das gespeicherte Ubertragssignal C
zur gleichnamigen Bitstelle im Register 32, die ebenfalls mit der Sammelleitung 2 5 verbunden ist. Eine ODER-Schaltung 33 vereinigt
die Signale B und C, um ein Signal an eine noch zu
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- 7 beschreibende Decodierschaltung 39 abzugeben.
Es sei angenommen, daß die Verriegelungsschaltungen 30, 31
ihren Rückstellzustand einnehmen. Ein Borger/Übertrag-Signal B/C wird vom Zähler 22 über eine Leitung 24 an die Koppel- ;
schaltung 23 abgegeben. Dieses Signal gelangt zu vier UND-Schaltungen 35, 36, 37 und 38, die mit den Eingängen der
Verriegelungsschaltunger. 30, 31 verbunden sind und einen Teil der Tachometer-Codierschaltung bilden. Die Verriegelungsschaltungen
30, 31 erhalten an ihren Taktsignal-EingSn<jeii
C die von den Tachometerschaltungen 17 auf Leitung 21 erzeugten Signale. Die UND-Schaltung 35 überträgt ein
Signal zum Eingang J der Verriegelungsschaltung 30, wenn ein Borger/Übertrag-Signal auf der Leitung 24 vorliegt und ;
die als EXKLUSIV-ODER-Schaltung ausgebildete Decodierschaltung
39 kein Ausgangssignal erzeugt, was durch eine INVERTER-Schaltung 40 angezeigt wird. Die Decodierschaltung 39 verknüpft
die Anzeigesignale von den Verriegelungsschaltungen : 30, 31 mit einem Vorwärts-Eingangssignal, das auf der Leitung
20 erscheint, wenn der Aufwärts/Abwärtszähler 22 für eine ;
Aufwärtszählung angesteuert wird. Ein fehlendes Signal auf
der Leitung 20 stellt die Anzeige für eine Abwärtszählung
des Aufwärts/AbwärtsZählers 22 dar. Im angenommenen Zustand
sind beide Verriegelungsschaltungen 30, 31 rückgestellt, so daß die Decodierschaltung 39 ein Signal abgibt, wenn immer
ein Signal auf der Leitung 20 erscheint. In diesem Falle wird durch die Inverterschaltung 40 kein Signal an die
UND-Schaltung 35 abgegeben, wodurch eine Einstellung der Verriegelungsschaltung 30 verhindert wird. Wenn andererseits
im Rückstellzustand beider Verriegelungsschaltungen 30, 31
eine Rückwärts-Anzeige auf Leitung 20 vorliegt, d.h., wenn der !Tachometer 15 anzeigt, daß die Positionierungseinrichtung 14
sich in Rückwärtsrichtung bewegt, bewirkt ein Signal auf der !Leitung 24, das in diesem Falle einen im Zähler 22 aufgetretenen
Borger anzeigt, eine Zuführung eines Einstellsignals
über die UND-Schaltung 35 zur Verriegelungsschaltung 30, wo-BO 976 067
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durch diese in für sich bekannter Weise in den Einstellzustand j
übergeht. j
ι Die UND-Schaltung 36 ist mit ihrem Ausgang an den Eingang K j
der Verriegelungsschaltung 30 angeschlossen und wird aktiviert] wenn sich die Verriegelungsschaltung 31 im Ruckste11zustand
befindet und zugleich Signale auf den Leitungen 24 und 20 erscheinen. Dies bedeutet, daß der in der Verriegelungsschaltung
30 gespeicherte Borger gelöscht wird, da das gleichzeitige Auftreten von Signalen auf den Leitungen 20 und 24
einen übertrag bedeutet, der den gespeicherten Borger in der Verriegelungsschaltung 30 auslöscht. :
Die UND-Schaltung 37 liefert ein Signal an den Eingang J der Verriegelungsschaltung 31. Diese UND-Schaltung empfängt das ;
Signal B/C auf Leitung 24 und das Ausgangssignal der Deco- I dierschaltung 39. Die Verriegelungsschaltung 31 wird einge- ί
stellt, wenn entweder zuvor beide Verriegelungsschaltungen 30,j 31 ihren Rucksteilzustand einnahmen und die Positionierungs- !
einrichtung 14 sich in Vorwärtsrichtung bewegt, wie es durch ! ein Signal auf Leitung 20 angezeigt wird. Wenn sich dagegen j
die Positionierungseinrichtung 14 in umgekehrter Richtung be- ! wegt und entweder die Verriegelungsschaltung 30 oder 31 ihren I
Einstellzustand einnehmen, wird der Eingang J der Verriegelung?- schaltung 31 ebenfalls aktiviert. Die Einstellfunktion der j
Verriegelungsschaltung 31 weicht von der der Verriegelungs- i schaltung 30 ab.
Die UND-Schaltung 38 ist mit dem Eingang K der Verriegelungsschaltung 31 verbunden, ebenso wie die UND-Schaltung 36 mit
dem Eingang K der Verriegelungsschaltung 30. Ein Unterschied
- besteht darin, daß eine Inverterschaltung 45 ein Abwärts-An-
zeigesignal durch Invertierung des Aufwärts-Anzeigesignals
j auf Leitung 20 erzeugt und der UND-Schaltung 38 zuführt. Die Verriegelungsschaltung 31 wird demzufolge rückgestellt,
wenn die Positionierungseinrichtung 14 eine Rückwärtsbewegung BO 976 067
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ausführt und dabei ein Signal auf Leitung 24 erscheint. Die verschiedenen möglichen Signalzustände der Schaltung von Fig.
sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.
| 42 | 30-Eing.i | 24 | J | 30-Eing.K | 24 | Übertrag gefolgt von Borger | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 1 | 1 | Übertrag | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 0 | 1 | 31-Eing.J | 0 | 1 | 1 | 24 | 31-Eing | Borger | 0 | 50 2 | .K | I | :nB | n+1C | n+1 | 0 | |
| 20 40 | 41 | 20 51 | 0 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 0 | 1 | 42 | 0 | 1 | 0 | 46 | 1 | 1 | « | B„< | |||||||||||
| 0 1 | gefolgt | von | 1 | 0 | 1 | 0 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | |||||||||||||||||||||
| Borger | 0 | 1 | 0 1 | gespeichert, | , Borger, | 1 | Übertrag | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | ||||||||||||||||||||
| 0 1 | 0 | 1 | 1 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||
| 1 1 | Übertrag gespeichert, zwei | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||
| 1 1 | 0 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | |||||||||||||||||||||||||
| 0 1 | 1 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 0 1 | Überträge, | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Borger | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 0 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 1 1 | 1 | 1 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 0 | 0 | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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- ίο -
Wenn der Mikroprozessor 10 die Anzeigesignale B und C von den Verriegelungsschaltungen 30, 31 über das Register 32 empfangen
hat, werden beide Verriegelungsschaltungen 30, 31 durch ein
Signal auf der Leitung 26 für eine erneute Zähloperation rückgestellt. Der Mikroprozessor 10 besitzt über eine Sammelleitung
48 Zugriff zum Aufwärts/Abwärtszähler 22, so daß der jeweilige Zählstand dieses Zählers in den Mikroprozessor übertragen
werden kann, um eine Feineinstellung der Positionierungseinrichtung 14 zu steuern. Dieser Zugriff kann über das
Register 32 der Koppelschaltung 23 erfolgen, welches zu diesem Zweck über eine Sammelleitung 48 mit dem Aufwärts/Abwärtszähler
22 verbunden ist und von diesem in den Bitstellen 0 bis 5 den jeweiligen Zählstand empfängt. Wenn dagegen eine
Feinzählung zur Positionierungssteuerung nicht erforderlich ist, kann diese Verbindung weggelassen werden.
Der Mikroprozessor 10 enthält ein fest eingespeichertes Programm, das im Register 13 einen Zählstand für die über die
Leitung 25 eingehenden Signale bildet, indem diese Signale zusammen mit dem jeweiligen Inhalt des Registers 13 der arithmetischen
und logischen Einheit 11 zugeführt werden und das von dieser gelieferte Ergebnis zurück in das Register 13
übertragen wird. Ein Eingangssignal C, d.h., ein übertrag vom Aufwärts/Abwärtszähler 22 bewirkt somit, daß zum Inhalt
des Registers 13 eine Eins addiert wird, während ein auf der Sammelleitung 25 erscheinendes Signal B, das einen Borger darstellt,
die Subtraktion einer Eins vom Inhalt des Registers zur Folge hat. Wenn die Bitstellen B und C beide den Wert Null
enthalten, d.h. beide Verriegelungsschaltungen 30, 31 befinden sich im Rückstellzustand, wird der Zählstand des Zählregisters
12 nicht geändert. Wenn andererseits beide Verriegelungsschaltungen 30, 31 im Eins-Zustand sind, liegt eine Fehlerbedingung
vor. In diesem Falle haben die Verriegelungsschaltungen und ihre Eingangsschaltungen nicht korrekt gearbeitet, indem
ein Borger, der von einem übertrag gefolgt wird, oder ein Übertrag, der von einem Borger gefolgt wird, nicht gelöscht
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worden sind. Auch dann, wenn der Mikroprozessor 10 während einer Bewegung der Positionierungseinrichtung 14 ein Borgersignal
oder ein Übertragssignal nicht rechtzeitig vor Auftreten des nächsten Borger-Signals oder Ubertragssignals abgetastet
hat, liegt eine Fehlerbedingung vor.
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L e e r s e ι \ e
Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHEZähleinrichtung mit einem Aufwärts/Abwärtszähler der Zählsignale und Richtungssteuersignale empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlaufausgang (24) des Aufwärts/ Abwärtszählers (22) über eine Koppelschaltung (23) mit einem Mikroprozessor (10) verbunden ist, der ein Zählregister (13) zur Aufnahme eines hochstelligen Teils des Gesamtzählstandes enthält, daß die Koppelschaltung einen ersten Binärsignalspeicher (31) für einen am überlaufausgang auftretenden übertrag und einen zweiten Binärsignalspeicher (30) für einen am überlaufausgang auftretenden Borger sowie eine Speichereingangslogik (35 bis 40, 45) aufweist, der die Richtungssteuersignale, die überlaufausgangssignale sowie Speicherzustandssignale zugeführt werden und die in Abhängigkeit von diesen Signalen die Speicher lädt oder rückstellt, daß die beiden Speicher unter Steuerung eines im Mikroprozessor gespeicherten Programms zu vorgegebenen Taktzeiten abgetastet werden und daß der zum Abtastzeitpunkt vorliegende Speicherinhalt zur Inkrementierung oder Dekrementierung des Zählregisters dient.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Aufwärts/Abwärtszählers (22) mit einem Tachometer (15, 17) verbunden ist, der geschwindigkeitsabhängige Zählimpulse sowie Richtungssteuersignale liefert, und daß an den Mikroprozessor (10) eine Positionierungseinrichtung (14) angeschlossen ist, die starr mit dem Tachometer gekoppelt ist.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangslogik (35 bis 40, 45) der Binärsignalspeicher (30, 31) eine EXKLüSIV-ODER-Schaltung (39) enthält, die auf einem Eingang Speicherzustandssignaleund auf. einem zweiten Eingang Richtungssteuersignale BO 976 067fiO98?6/OR91 ORIGINAL INSPECTED? 7 S Ί 9 6empfängt und deren Ausgang über eine UND-Schaltung (37) mit dem Einstelleingang des zur Aufnahme von Überträgen dienenden Binärsignalspeichers (31) sowie über einen Inverter (40) und eine UND-Schaltung (35) mit dem Einstelleingang des zur Aufnahme eines Borgers dienenden Binärsignalspeichers (30) verbunden ist, und daß die zweiten Eingänge der UND-Schaltungen (37, 35) an den Uberlaufausgang (24) des Aufwärts/Abwärtszählers (22) angeschlossen sind.
- 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangslogik (35 bis 40, 45) je eine UND-Schaltung (36, 38) an den Rückstelleingängen (K) der Binärsignalspeicher (30, 31) aufweist, daß diese UND-Schaltungen überlaufausgangssignale des Aufwärts/Abwärtszählers (22) zugeführt erhalten, daß ein weiterer Eingang der UND-Schaltungen mit der Richtungssteuersignal-Leitung (20) verbunden ist und daß ein dritter Eingang der dem Übertrag-Binärsignalspeicher (31) zugeordneten UND-Schaltung (38) mit dem Rückstellausgang (Q) des Borger-Binärsignalspeichers (30) verbunden ist und ein dritter Eingang der dem Borger-Binärsignalspeicher (30) zugeordneten UND-Schaltung (36) mit dem Rückstellausgang des Übertrag-Binärsignalspeichers (31) verbunden ist.
- 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Binärsignalspeicher (30, 31) je einen Taktsignaleingang (C) aufweisen, der Signale zur Vorbereitung des Binärsignalspeichers für eine Speicherzustandsänderung empfangen, und daß der Zählsignalausgang (21) des Tachometers (15, 17) mit den Taktsignaleingängen verbunden ist.BO 976 067$09826/059
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