Устройство для вычисления булевых функций

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 955026(22) Заявлено 2304,79 (21) 2756296/18-24с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 151) М. Кп. С 06 Е 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открнтнйОпубликовано 300882, Бюллетень Йо 32 Дата опубликования описания 300882 Г,К.Алдабаев, К.И.Диденко, Г.И.Загарий, .К.Кушнарев :":"."и А.А.Ручинскийг(72) Авторы изобретения Специальное конструкторское бюро систем автоматического,.управления Всесоюзного объединения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для обработки булевых и аналоговых сигналов в устройствах программно-логического управления технологическими установками и агрегатами.Известно устройство, содержащее операционный триггер, триггер результата, элемент И, элемент ИЛИ, первый и второй узлы инвертирования 1 .Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности.Наиболее близким к.предлагаемому является устройство для вычисления булевых функций, содержащее операционный триггер, триггер результата, первый элемент И, элемент ИЛИ, триггер конъюнктивной Формы, первый и второй узлы инвертирования, причем выход . первого узла инвертирования соединен с первым входом операционного триггера, выход которого соединен с первыми входами триггера реэультата, первого элемента И и элемента ИЛИ, выход триггера результата соединен с вторыми входами первого элемента И и элемента ИЛИ, третьи входы элемента И и элемента ИЛИ соединены с вторыми входами операционного триггера и триггера результата и с выходом триггера конъюнктивной, формы, в ходы первого элемента И и элемента ИЛИ соединены с информационным входом второго узла инвертирования, управляющие входы операционного триггера, триггера результата, первого и второго узлов инвертирования и вход триггера конъюнктивной формы соединены с управляющим входом устройства, а выход устройства соединен с выходом второго узла инвертирования 21 .Недостатками известного устройстваявляются ограниченные функциональные воэможности, связанные с тем, что в качестве входной информации используется только информация в виде булевых 20 переменных, В устройствах же программно-логического управления наряду с булевыми сигналами часто необходимо обрабатывать и аналоговую информацию, поступающую от всевозможных частотных датчиков, причем в качестве обрабатываемой информации используется не само значение частоты, а ее область нахождения, выше или ниже заданной граничной величины.Цель изобретения - расширения функЗ 0 циональных возможностей устройства эа.Первый и второй делители 2 и 4 частоты, имеющие одинаковые коэффициенты деления, сводят ошибку, эа счет несовпадения по фазе первых импульсов с аналогового информационного входа 18 и с выхода программного генератора 1, к минимуму. Принцип сравнения частот основан на различном во времени появлении импульсов на выходах делителей 2 и 4 частоты эа счет набега Фазы измеряемой частоты относительно установленной граничной частоты, Этот набег фазы может быть как положительным, так и отрйцательным, в зависимости от соотношения частот. счет возможностиобработки аналоговых сигналов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления булевых Функций, содержащее операционный триггер, триггер результата, первый элемент И, элемент ИЛИ, триггер коньюнктивной Формы, первый и второй узлы инвертирования, причем выход первого узла инвертирования соединен с первым входом операционного триггера, выход 10 которого соединен с первыми входами триггера результата, первого элемента И и элемента ИЛИ, выход триггера результата соединен со вторыми входами первого элемента И и элемента ИЛИ,15 третьи входы первого элемента И и элемента ИЛИ соединены с вторыми входамиоперационного триггера и триггера результата и с выходом триггера конъюнктивной Формы, выходы первого элемента 20 И и элемента ИЛИ соединены с информационным входом второго узла инвертирования, управляющие входы операционного триггера, триггера результата, . ервого и второго узлов инвертирования и вход триггера конъюнктивной Формы25 соединены с управляющим входом устройства, а выход устройства соединен с выходом второго узла инвертирования, дополнительно введены программный ге- З нератор, первый и второй делители частоты, элемент задержки, второй и третий элементы И, первый и второй триггеры, информационный триггер и коммутатор, причем управляющие входы коммутатора и программного генерато ра соединены с управляющим входом устройства, выход программного генератора соединен с информационным входом первого деяителя частоты, выход которого соединен с входом элемента 40 задержки, выходы первого и второго делителей частоты соединены соответственно с первыми входами второго и третьего элементов . И, выходы которых соединены соответственно с еди- . 45 ничными установочными входами первого и второго триггеров, прямые выходы которых соединены соответственно с единичным и нулевым установочными входами информационного триггера, выход которого соединен с первым вхо,дом коммутатора, второй вход которого является булевым информационным входом устройства, выход элемента задержки соединен с нулевыми установочными входами первого и второго делителей частоты и первого и второго триггера, инверсные выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с вторыми входами третьего и второго элементов и, а выход комму татора соединен с информационным входом первого узла инвертирования, инФормационный вход второго делителя частоты соединен с аналоговым информационным входом устройства, 65 На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит программный генератор 1, делитель 2 частоты, элемент 3 задержки, делитель 4 частоты, второй и третий элементы И 5 и 6, первый и второй триггеры 7 и 8, информационный триггер 9, коммутатор 10, первый узел 11 инвертирования, операционный триггер 12, триггер 13 результата, триггер 14 конъюнктивной формы, первый элемент И 15, Юлемент ИЛИ 16, второй узел 17 инвертирования, входы 18-20 устройства соответственно аналоговый информационный, управляющий и булевый информационный и выход 21 устройства.ФУстройство работает следующим образом.По первому включению первый импульс с выхода делителя 2 частоты через элемент 3 задержки поступает на нулевые установочные входы первого и второго делителей 2 и 4 частоты и первого и второго триггеров 7 и 8,При поступлении на управляющий вход 19 устройства сигнала, соответствующего булевой информации, коммутатор 10 подключает булевый информационный вход 20 к информационному входу первого узла 11 инвертирования.При отсутствии на управляющем входе 19 устройства сигнала битовой информации," что соответствует аналоговой информации, коммутатор 10 подключает к информационному входу первого узла 11 инвертирования выход инФормационного триггера 9, который устанавливается в соответствующее состояние области нахождения измеряемого параметра. На управляющий вход программного генератора 1 подается код, соответствующий выбранной граничной частоте для данного параметра. Эта частота поступает на информационный вход первого делителя 2 частоты. Одновременно с этим на информационный вход второго делителя 4 частоты поступает .с информационного аналогового входа 18 устройства измеряемая частота.65 нулевое. состояние. При значении изМеряемой частоты, меньше установленной граничной, импульс на выходе первого делителя 2 частоты появится раньше, чем на выходе второго делителя 4 частоты. Этот импульс через второй элемент И 5 поступит на единичный установочный вход первого триггера 7 и установит егов единичное состояние. Единичныйсигнал с прямого выхода первого триггера 7 поступит на единичный установочный вход информационного триггера9, который установится в единичноесостояние. Одновременно с этим нулевой сигнал с инверсного выхода первого триггера 7 поступит на второйвход третьего элемента И 6, вследствие чего будет запрещено прохождение импульса с выхода второго делителя 4частоты через этот элемент на единичный установочный вход второго триггера 9, что не приведет к изменениюсостояния информационного триггера 9. При значении измеряемой частоты, выше установленной граничной, на выходе второго делителя 4 частоты импульс появится раньше, чем на выходе первого делителя 2 частоты. Этот импульс поступит через элемент И б на единичный установочный вход второго триггера 8 и установит его в единичное состояние. Единичный сигнал с прямого выхода второго триггера 8 поступает на нулевой установочный вход информационного триггера 9, который установится в нулевое состояние. Одновременно с этим нулевой сигнал с инверсного выхода второго триггера 8 поступит на второй вход второго элемента И 5 и запретит прохождение импульса с выхода первого делителя 2 частоты через второй элемент И 5 на первый триггер 7, что не приведет к изменению состояния информационного триггера 9. Импульс с выхода первого делителя 2 частоты поступает также на вход элемента 3 задержки, на выходе которого появится импульс, задержанный на время прохождения сигнала с выхода первого делителя 2 частоты через второй элемент И 5, первый триггер 7 и время, необходимое для установления информационного триггера 9 в устойчивое состояние. Этот задержанный импульс, поступая на нулевые .установочные входы первого и второго делителей 2 и 4 частоты и первого и второго триггеров 7 и 8, устанавливает их в исходное состояние. После этого цикл сравнения частот может быть повторен при необходимости несколько раз, в зави" симости от выбранных частот работы, Последующие циклы будут каждый раз подтверждать состояние информационного триггера 9, если область нахождения измеряемой частоты не меняется. В противном случае, при изменении области нахождения измеряемой частотыотносительно установленнойграничнойчастоты, состояние информационноготриггера 9 изменится на противоположное.Следовательно, на выходе информационного триггера 9 будет сигнал,соответствующий области нахожденияизмеряемой частоты, причем единично му значению соответствует область значений измеряемых частот меньших ус 1тановленному значению граничной частоты, а нулевое е.о значение - облас ти с частотами выше граничной часто ты. Полученный, таким образом, результат сравнения частот с выхода ин.формационного триггера 9 поступает. через коммутатор 10 дальше для обработки и обрабатывается как обычныйбулевой сигнал.Далее полученная информация навыходе коммутатора 10 поступает навход первого узла 11 инвертирования.При наличии сигнала инвертирования, поступающего с управляющего входа 19 устройства на управляющий входпервого узла 11 инвертирования, впоследнем производится инвертированиеинформации, поступившей с выхода коммутатора 10. Обработанная таким образом, информация подается на первыйвход операционного триггера 12.При наличии на управляющем входе19 устройства сигнала начала предложения и отсутствие сигнала конъюнктив З 5 ной формы в операционный триггер 12заносится информация с выхода первогоузла 11 инвертирования, а триггер 13результата и триггер 14 конъюнктивнойформы устанавливаются в нулевое сос тояние. При на ичии сигнала конъюнктивной формы операционный триггер 12,триггер 13 результата и триггер 14конъюнктивной формы устанавливаютсяв единичное состояние.45 При наличии на управляющем входе19 устройства сигнала дизъюнкции,нулевом состоянии триггера 14 конъюнктивной формы и единичном - операцИонного триггера 12, триггер 13 ре О зультата устанавливается в единичноесостояние, после этого при наличии навыходе первого узла .11 инвертированияединичного сигнала, операционный триггер 12 устанавливается в единичноесостояние.При наличии на управляющем входе19 устройства сигнала конъюнкции,единичном состоянии триггера 14 коньюнктивной формы и нулевом состоянииоперационного триггера 12, триггер 6 О 13 результата устанавливается в нулевое состояние, после этого при наличии на выходе первого узла 11 инвер"тирования нулевого сигнала, операционный триггер 12 устанавливается вПри наличии на управляющем входе 19 устройства сигнала указания в.единичном состоянии триггера 14 конъюнктивной формы на информационный вход второго узла 17 инвертирования подается информация с первого элемента И 15, при нулевом состоянии триггера 14 конъюнктивной формы на второй узел 17 инвертирования подается информация с элемента ИЛИ 16, если при этом на управляющий вход второго узла 17. инвертирования подается сигнал инвертирования, производится инвертирование информации, поступившей на его информационный вход, и выдача ее на выход 21 устрЬйства. При отсутствии 15 сигнала инвертирования второй узел 17 инвертирования пропускает поступившую на его информационный вход ийформацию, не изменяй ее.Осуществляя таким образом последо вательную обработку булевой и анало,говой частотной информации, формируют значения логического выражения.1Таким абраэом,.предлагаемое устройство позволяет обрабатывать как булевые, так и аналоговые сигналы от частотных датчиков в такой степени, как это необходимо в устройствах программно-логического управления различными технологическими процессами. Формула изобретения35Устройство для вычисления булевых функций, содержащее операционный триггер, триггер результата, первый элемент И, элемент ИЛИ, триггер коиьюнктивной Формы, первый и второй уз лы инвертирования, причем выход перьвого узла инвертирования соединен с первым входом операционного триггера, выход которого соединен с первыми входами триггера результата, первого элемента И и элемента ИЛИ, выход триггера результата соединен со вторыми входами первого элемента И и элемечта ИЛИ, третьи входы первого элемента И и элемента ИЛИ соединены с вторыми 50 входами операционного триггера и триггера результата и с выходом триггера конъюнктивной формы, выходы первого элемента И и элемента ИЛИ соединены с информационным входом второго узла ийвертирования, управляющие входы операционного триггера, триггера результата, первого и второго узлов инвер- .тирования .и вход триггера конъюнктивной формы соединены с управляющимвходом устройства, а выход устройства соединен с выходом второго узлаинвертирования, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей устройства за счет воэможности обработки аналоговых сигналов, в него дополнительно введены программный генератор,первый и второй делители частоты,элемент задержки, второй и третий элементы И, первый и второй триггеры,информационный триггер и коммутатор,причем управляющие входы коммутатораи программного генератора соединеныс управляющим входом устройства, выход программного генератора соединенс информационныл входом первого делителя частоты, выход которого соединенс входом элемента задержки, .выходыпервого и второго делителей частотысоединены соответственно с первымивходами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с единичными установочными входами первого и второго триггеров, прямые выходы которых соединенысоответственно с единичным и нулевымустановочными входами информационного триггера, выход которого соединенс первым входом коммутатора, второйвход которого является булевым информационным входом устрбйства, выходэлемента задержки соединен с нулевыми установочными входами первого ивторого делителей частоты и первогои второго триггеров, инверсные выходы первого и второго триггеров соединены соответственно со вторымивходами третьего и второго элементовИ, а выход коьюутатора соединен с информационным входом первого узла инвертирования информационный входвторого делителя частоты соединен саналоговым информационным входомустройства.Источники информации,приьятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 433475, кл. О 06 Е 7/ОО, 1974,2, Авторское свидетельство СССРФ 610104, кл. 6 06 Г 7/ОО, 1974 (прототип..Ковалева Техред А.Ач Корректор Н. Коро Редак д.4/ иал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная 437/52 Тираж 731 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откры 113035, Москва, И, Раушская