Устройство для выбора среднего по величине числа

ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик СоциалистическихРеспублик(23)Приоритет Гввударстэеввьй кэюитвт СССР ав аалан, звбретвиий и вткрытий. 61 (088. 8) Дата опубликования описания 1 7 03 .83 Б.М. Конорев, В.П. Каменев, В.Я. Бабич А.В. Сычев, Г.Р. Макарова и Н.ф, Ме) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА СРЕДНЕГО ПО ВЕЛИЧИНЕ ЧИСЛАыР ц о р 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в резервированных, цифровых вычислительных системах автоматического управления.Известно устройство для выбора 5 достоверной информации из синхронно поступающих на обработку по трем ка-, налам двоичных кодов, содержащее мажоритарный элемент, триггеры выдачи единиц и .триггеры выдачи нулей, выходы которых через соответствующие элементы И выдачи числа и ИЛИ соединены с входами мажоритарного элемента, а входы - с выходами соответствующих элементов И анализа нулей и анализа единиц, входы которых соединены с выходами инверторов входных и выходных сигналов, входы которых соединены соответственно с входами устройства и выходом мажоритарного элемента 1 .Недостатком этого устройства является невозможность обработки несинхонной информации и аппаратурная изб точность при подключении егонизирующему устройству.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для выбора среднего по величине двоичного числа, содержащее входн е триггеры, единичные и нулевые вых ды которых соединены со вторыми входами соответствующих схем И анализа. единиц и нулей, нулевые входы - с единичными выходами триггеров выдачи ну" лей, а единичные входы - с единичными выходами триггеров выдачи единиц, мажоритарный элемент, инвертор, причем третьи входы схем И анализа нулей и единиц подключены к шине синхро" низации 2).Недостатком указанных устройств является невозможность их использования для усреднения информации при наличии следующих условий: при максимальном или минимальном значениях информации, поступающей с кругового позиционного датчика, которые соответ 3 1005336ствуют одному положению чувствительного элемента и являются точкой разрыва функции; при наличии рассогласования информации, передаваемой потрем каналам резервирования, за счет Фразличных порогов срабатывания согласующих устройств в каналах; при наличии сбоя информации в одном из каналов. Например, с 1-го исправногоканала поступает число "1111", со2-го исправного канала - "0000", с3-го отказавшего канала - "А". Устройство в качестве среднего выберетчисло "А", так как оно находится вдиапазоне между "0000" и "1111". Все это сужает. область использования устройства и снижает его надежность.Целью изобретения является повышение надежности устройства и расширение функциональных возможностей. 20 Поставленная цель достигается тем,что устройство для выбора среднегопо величине числа, содержащее первый мажоритарный элемент, входы которогосоединены с единичными выходами вход входных триггеров соединены со вторы.ми входами элементов И анализа нулей, дополнительно содержит элементы И анализа единиц знака и элементы И анализа нулей знака, первый ивторой элементы И учета знака, элемент ИЛИ учета знака, элементы ИЛИсравнения старших разрядов, второй.инвертор, второй мажоритарный элемент, триггеры хранения результата,двухразрядные дешифраторы нулей иединицы и двухразрядные сдвигающиерегистры, входы которых соединены со входами устройства, а выходы - со входами двухразрядных дешифраторов нуля и единицы, входы которых через элемент ИЛИ сравнения старших разрядов соединены с первыми входами ус 55 ных триггеров и со вторыми входами элементов И, анализа единиц, а выход - с первыми входами элементов И анализа нулей и через инвертор - с первыми входами элементов И анализа еди о ниц, выходы элементов И анализа единиц и нулей соединены с первыми входами установки единиц триггеров выдачи Единиц и нулей соответственно, единичные вьиоды которых соединены35 соответственно с первыми входами установки единиц и нулей входных триггеров, вторые входы установки нулей которых и входы установки нулей триггеров выдачи единиц и нулей соедине 40 ны с шиной "Сброс", а нулевые выходы тановки единиц. триггеров хранения результатов, вторые входы установки единиц которых соединены с шиной синхронизации, входы установки нулей - с шиной "Сброс", а выходы подключены ко входам второго мажоритарного элемента, один выход которого непосредственно, а другой через второй инвертор подключены к первым входам первого и второго элементов И учета знака, вторые входы которых соединены с шиной управления знаком, выход первого элемента И учета знака подключен к первым входам элементов И анализа единиц знака и элементов И анализа нулей знака выход второго элемента И учета знака соединен через элемент ИЛИ учета знака с третьими входами элементов И анализа единиц и элементов И анализа нулей, причем вторые входы элементов И анализа единиц знака подключены к выходу первого мажоритарного элемента, вторые входы элементов И анализа единиц знака и элементов И анализа нулей знака соединены соответственно с единичными и нулевыми выходами входных триггеров, вторые входы установки единиц которых соединены с первыми выходами двухразрядных сдвигающих регистров.Устройство позволяет формировать знаковый разряд двоичного числа в зависимости от состояния первого и вто-рого разрядов; если хотя бы в двух каналах состояние первого и второго разрядов одинаково, знаковый разряд во всех трех каналах принимает значение первого разряда своего числа, В противном случае знаковый разряд не формируется, Например, при положении чувствительного элемента, равного 360, в одном канале у кода "1111" знаковый разряд принимает значение "1" и представляет собой минимальное отрицательное число в дополнитель ном коде. В другом канале у кода "0000" знаковый разряд принимает значение "0", Полученные два числа становятся близлежащими на числовой оси и точка разрыва функции устраняется, При наличии сбоя в третьем канале одно из этих двух чисел в зависимости от значения числа в сбившемся канале выбирается в качестве среднего. Выбранный алгоритм преобразования кодов обеспечивает правильный. выбор среднего и при других значениях кодов36бводящий все триггеры в исходное нуле"вое состояние.На входные шины 20 поступают сигналы от каналов резервированного устройства последовательным двоичным кодом, начиная со старшего разряда. Дляопределенности считаем, что единицев разряде кода соответствует высокийпотенциал, а нулю - низкий.Работу устройства рассмотрим напримере подачи на входные шины 20следующих чисел на входную шину 20подается число "0000", на шину 20число "1111". Эти два числа при считывании с датчиков угловых положений .отличаются на единицу младшего разряда и соответствуют 360 . На входнуюшину 20 Зподается число 1001, которое соответствует информации сбившегося канала.Входные сигналы от каналов резервированного устройства по шинам 0поступают на двухраэрядные сдвигающие регистры 18, в которые записываются два старших разряда входных кодов, Одновременно старшие разряды 10053 Например:1-й канал 0100 Ок 0010 к 0112-й канал 0011 Ок 0011 .1 к 11003-й сбившийся канал 10 О 00100 00005Среднеезначение 0100 0011 1100Выбранное среднее значение кодадолжно иметь вид входного числа ( беззнакового разряда ) с тем же количеством разрядов. Для осуществления этого преобразования в устройство введены двухразрядные сдвигающие регистры, обеспечивающие временное хранение двух старших разрядов усредняемых чисел, двухразрядные дешифраторы "0" и "1" и схемы ИЛИ для сравнения двух старших разрядов с "0" или"1", дополнительные триггеры для хра 2 онения результата анализа старших разрядов на время усреднения одного числа второй мажоритарный орган, второй инвертор, первая и вторая дополнительная схемы И, дополнительная схема ИЛИ, обеспечивающая выдачу разре-,25щения усреднения со знаком или без1знака в зависимости от анализа старших разрядов усредняемых чисел, схе-.ма И анализа ер ниц и нулей знака дляобеспечения возможности проведения ЗОусреднения с учетом знака,На чертеже приведена Функциональная блок-схема устройства,Устройство для выбора среднегопо величине достоверного двоичного 35числа содержит первый и второй мажоритарные элементы 1 и 2, первый ивторой инверторы 3 и 4, первый 5 ивторой 6 элементы И учета знака, элементы ИЛИ 7 учета знака, три канала, 4 ов каждом иэ которых содержится элемент ИЛИ 8 сравнения старших разрядов, элемент И 9 анализа нулей,элемент И 10 анализа нулей знака, элемент И 11 анализа единиц, элементИ 12 анализа единиц знака, триггер 13выдачи нулей, триггер 14 выдачи еди- .ниц, входной триггер 15, двухразрядные дешифраторы "0" 16 и "1" 17, двух.,разрядный сдвигающий регистр 18,50триггер хранения результата 19, входную шину 20Устройство также содержит шйну синхронизации 21, шину управления знаком 22, шину управления 23,шину "Сброс" 24 и выход 25.Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени по шине "Сброс" 24 поступает сигнал, при каждого из сдвигаемых кодов переписываются с выхода регистра 18 в соответствующий входной триггер 15. Такимобразом, после прохождения двухстарших разрядов сдвигаемых чиселв регистре 181 записан код "00 н врегистре 18 ъ - "11 н в регистре 18"10 н во входном триггере 15записан код "0" в триггере 15- "1",в триггере 15- . С выходов двухразрядных сдвигающих регистров 18информация снимается в двухразрядные дешифраторы "0" 16 и "1 17, настроенные на коды "00" и "11" соответственно. Таким образом на вы"ода дешифратора 0 162 и дешифтора "1" 172 появляется высокий потенциал, который через элементы ИЛИ 8поступает на единичные входы триггеров 19. На выходах двухразрядных дешифраторов "0" 16 и "1" 17 вырабатываются низкие потенциалы, так каквходной код данного канала не соответствует ни "ООн ни "11". По шинесинхронизации 21 подается сигнал,который стробирует запись результатаанализа старших разрядов входных чисел в триггер 19. После этого на левом и среднем входах второго мажоритарного элемента 2 присутствуют высокие потенциалы, что является достаточным для формирования на его выходе единичного сигнала, который поступает в виде разрешающего потен 7 1005336 8элемента И 6. На правый и среднийвходы мажоритарного элемента 1 с триг 3геров 15 и 152 приходит код "1",что является достаточным для формирования на его выходе единичного сигнала, который пойадает в виде разрерые входы элементов И 2 анализа еди 12,единиц в единичное состояние. Элементы И 12 ъ и 12 З при этом закрыты низ 30 35 40 поступают на входы двухразрядных сдвициала на первый вход элемента И 5и через второй инвертор 4 в виде запрещающего потенциала на первый вход шающего потенциала на первые входы элементов И 9 анализа нулей и втониц знака. В то же время сигнал свыхода маждоритарного элемента 1 через инвертор 3 запрещает прохождениесигналов через элементы И 11 и 10.Через время, определяемое максимальной рассинхронизацией каналов резервированного устройства и переключением триггеров 15 по шине управлениязнаком 22 подается тактирующий сигнал, который, пройдя через элемент И анализа единиц знака, устанавливаетсоответствующий триггер 14 выдачи ком потенциалом с нулевых выходов соответствующих входных триггеров 152 и 153. Съем результирующего значения первого разряда с мажоритарного эле,мента 1 производится в момент подачитактирующего сигнала по шине управления знаком 22. Единичное состояние триггера 14 выдачи единиц сохраняется в течение всего времени выдачи числа и тем самым удерживает вход. ной триггер 15, в единичном состоянии независимо от значений разрядов, поступающих по входной шине 20.После этого по входным шинам 20 гающих регистров 18 третьи разрядыдвоичного числа. При этом старшиеразряды выдвигаются из регистров 18и .записываются в них второй и третийразряды. Вторые разряды с выходоврегистров 18 записываются во входные триггеры 15. Таким образом в триггере 15 записана н", в триггере 152 -"1"., а в триггере 15 3 - "0". На левом и среднем входах мажоритарногоэлемента 1 появляются. высокие потенциапы. Единичный сигнал с выхода мажоритарного элемента 1 в виде разрешающего потенциала поступает на входы элементов И 9 и 12 и через инвертор 3 в виде запрещающего потенциалана входы элементов И 10 и 11. В результате этого к срабатыванию подго 33 Зо товлены элементы И 9 и,12 только правого канала. Тактирующий сигнал, проходящий по шине управления 23 через время, определяемое максимальнойрассинхронизацией резервированных каналов и переключением триггеров 15,через элемент И 9 устанавливает триггер выдачи нулей 13в единичное ссостояние. Съем ре"ультирующего значения второго разряда с мажоритарногоэлементапроизводится в момент подачи тактирующего сигнала по шине управления 23, Единичное состояние триггера выдачи нулей 13 з удерживает входной триггер 15 З в нулевом состоянии независимо от значения разрядов,поступающих. на входную шину 20 З устройства в течение всего времени приема остальных разрядов,Таким образом, после прохождениядвух старших разрядов и входные триггеры 5, и 15 з удерживаются соответственно в едийичном и нулевом состоянии постоянно, тем самым обеспечивая при обработке последующих разрядовна левом входе мажоритарногоэлемента 1 высокий потенциал, а направом - низкий. Третий разряд устанавливает в единицу входной триггер 52, обеспечив на среднем входемажоритарного элемента 1 высокий потенциал. Учитывая состояние триггетров 15 и 15 в момент поступлениятактирующего сигнала по шине управления 23 с выхода устройства 25 считывается единица, что совпадает созначением информации на среднем входе. При обработке последнего разряда на выходе 25 устройства полученозначение, совпадающее с поступающимпо входу 202, .Триггеры 132 и 142 оста/ются в исходном состоянии, так каких установка в единичное состояниечерез элементы И 9 и 11 возможна лишьпри различной информации на выходемажоритарного элемента 1 и триггера 15, что произойти при неизменном состоянии входных триггеров 15 1 и 15 не может, В результате на выходе 25устройства получено число "1111",что соответствует среднему значениюдостоверной информации.П р и м е р, Предположим, что навходы 201 и 20 поступают числа"0000"и "0111", а на входную шину 20 поступает код сбившегося канала "1011". ИнФормация двух старших разрядов записывается в двухраз рядные сдвигающие регистры 18 и анализируется в дешифраторах 16 и 17.9 10053 Результаты анализа записываются в триггеры 13,.На входах второго мажоритарного элемента 2 появляется низкий потенциал. Низкий потенциал с выхода мажоритарного элемента 2 ,закрывает элемент И 5,и, проходя через инвертор 4, открывает элемент И 6. Во входных триггерах 15, 152 и 15 З записаны коды "1,0,1", Следовательно, на выходе мажоритарного элемента 1 появляется высокий потенциал, который подготавливает к открытию элементы И 9 и 12,.Тактирующий сигнал, поступающий по шине управления знаком 22 через элементы И 6 и ИЛИ 7 поступает на. вход элемента И 9 и, проходя через него, переводит триггер 13 2 выдачи нулей в единичное состояние. Высокий потенциал с выхода триггера выдачи ну:лей 13 удерживает входной триггер 15 в нулевом состоянии на все время обработки одного числа.Второй разряд обрабатываемого числа поступает с выходов регист 2 рбв 18 на входные триггеры 15 и формирует на выходе мажоритарного элемента 1 нулевой сигнал. Состояние триггеров 13 и 1 Й не изменяется, так как сигнал на выходе мажоритарного элемента 1 совпадает с сигна- Зо лом входных триггеров 15.Третьи разряды обрабатываемых чисел с выходов регистров ,Й записываются во входные триггеры 15. На левый, средний иправый входы мажоритарного элемента 1 поступают сигналы "0,01" соответственно, На выходе мажоритарного элемента 1 вырабатывается нулевой сигнал и тактирующий сигнал, поступающий по шине управле ния 23, проходя через открытй элемент И 11 З анализа единиц устанавливает триггер 1 ЙЗ выдачи единиц в единичное состояние и входной триггер 153 удерживается в единичном состоянии. Лаким образом, входной триггер 155 удерживается в нулевом состоянии, вход:ной триггер 15 З - в единичном состоянии и, следовательно, при обработке. следующих разрядов обрабатываемых чисел на выходе 25 получены значения, совпадающие с поступающими по левой входной шине 20. В результате на выходе 25 устройства получено среднее по значению из трех поступающих на входы чисел, а именно н 1000".Данное устройство выбора среднего по величине числа позволяет устранить точку разрыва функции при сциты 36 10аании информации с кругового позиционного датчика и выбор в качестве среднего неверного числа при сбое в одном канале и наличии рассинхрони" , зации между каналами.Таким образом, предлагаемое.устройство по сравнению с. прототипом, обеспечивает повышение надежности за счет устранения ошибки усреднения информации в особой точке и расширение функциональных возможностей устройства за счет применения его для измерения величин разного рода, например поворота и скорости изменения углового положения.формула изобретенияУстройство для выбора среднего по величине. числа, содержащее первый мажоритарный элемент, входы которого соединены с единичными выходами входных триггеров и со вторыми входами элементов Ианализа единиц, а выходс первыми входами элементов И анализа нулей и через инвертор - с первыми входами элементов И анализа единиц, выходы элементов И анализа единиц и нулей соединены с первыми входами установки единиц триггеров выдачи единиц и нулей соответственно, единичные выходы которых соединены соответственно с первыми входами установки единиц и нулей входных триг-геров, вторые входы установки нулей которых и входы установки нулей триг герое выдачи единиц и нулей соединены с шиной "Сброс", а нулевые выходы входных триггеров соединены со вторыми входами элементов И анализа нулей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения устройства, оно.дополнительно содержит элементы И анализа единиц знака и элементы И анализа нулей знака, первый и второй элементы И учета знака, элемент ИЛИ учета знака, элементы ИЛИ сравнения старших разрядов, второй инвертор, второй мажоритарный элемент, триггеры хранения результата, двух- разрядные дешифраторы нулей и единицы и двухразрядные сдвигающие регистры, входы которых соединены со входами устройства, а выходы - со входами двухразрядных дешифраторов нуля и единицы, входы которых через элемент ИЛИ сравнения старших разрядов.соединены с первыми входами установ10053 НИИПИ Заказ 1928/ ж 8 одписи ул. Проектная,ки единиц триггеров хранения результата, вторые входы установки единиц которых соединены с шиной синхрони-. зации, входы установки нулей " с шиной "Сброс", а выходы подключены ко входам второго мажоритарного элемента, один выход которого непосредственно, а другой через второй инвертор подключены к первым входам перво" го и второго элементов И учета зна- ф ка, вторые входы которых соединены с шиной управления знаком, выход пер. вого элемента И учета знака подключен к первым входам элементов И анализа единиц знака и элементов И анализа нулей знака, выход второго элемента И учета знака соединен через элемент ИЛИ учета знака с третьими входами элементов И анализа единиц и элементов Ио ППП "Патент", г. Ужг 36 12;анализа нулей, причем вторые входы элементов И анализа. единиц знака подключены к выходу первого мажоритарного элемента, вторые входы элементов И анализа единиц знака и элементов И анализа нулей знака соединены соответственно с единичными и нулевыми выходами входных триггеров, вторые вхо.ды установки единиц которых соединены с первыми входами двухразрядных%сдвигающих регистров. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР394790, кл. С 06 Г 11/00, 1971.2, Авторское свидетельство СССРУ 447714, кл. С 06 Г 11/00, 1972