Устройство для реализации логических функций

ЭСЕ.С С,аО В-И"С-"-А-Н ИИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Е 8 1) Дополнительное к авт. сеид-ву -) Приоритет 0 0 Государстненнмн комитет СССР до делам изобретений н открытийпубликовано 05, 05,80, БюллетеньДата опубликования описания 10,05.8 53) УДК 681,3(72) Авторы изобретения пециадьное конструкторское бюро систем автоматическ управления аявитель СТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСК ФУНКЦИЙ 4) УСТ те о где Х аргу мент ьтз;ое время,чн ть- дискретспопьзуется спых входных аргу сравнения нтов, опис ч щих 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных системах автоматического управления, где решается задача логического управления технологическими аг гатами и установками по заданной программе или в соответствии со значениями логических функций, характеризующих состояние управляемого обьекта.Известны логические устройства, ссрдержащие блок управления, постоянн е запоминающее устройство, блоки вводаввыода. и опик враиаии 11.Недостатком известных устройств является точто для реализации булевых функций видаЪ=Мъ"а" Хи)фд кх( (1 2" ИтА ) е состояние объекта, с констант ми истинности, находяшимися в постоянной памяти, Для реализации этого способа требуется большой объем памяти идлительное время вычисления, так как5обычно двоичныйаргумент входит в состав нескопькнх функций одновременно итребует его включения в соответствующеечислоконстант для сравнения,Наиболее близким к предлагаемомуявляется логический автомат, содержащий блок ввода переменных, блок управления,.блок памяти, блок задержек, программоноситепь с вентилями, элемент И,15 элементы ИЛИ, НЕ, двухвходовую схемусовпадения, блок вывода 21Недостатком этого устройства является большая аппаратурная избьггочность,обусловленная наличием по каждому входу элементов НЕ, предназначенных дляполучения инверсных значений входныхпеременных, громоздкость программоноситепя и логического преобразователяпри большом количестве входных ц".ремендинены со входами соответствующих регистров, выходы которых соединены со входами соответствующих мультиплексоров группы, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока, а информационный вход блока соединен с соответствующими входами регистров группы.Маркировочная память позволяет сохранить значение функции после изменения состояния части входов и изменяет свое состояние после изменения состояния другой части входов, т.е. логические условия занесения результата вычисления для "1 и "0" разные.Буферный накопитель осуществляет хранение текущего результата вычисления булевой функции.Блок регистровой памяти позволяет организовать последовательное выполнение программы,при этом он сохраняет номер выполняемой программы в виде бита информации, записанного в соответствующий номеру программы разряд регистра, и изменяет свое состояние при переходе к выполнению следующей программьь Старое содержимое регистра при этом автоматически стирается. Наличие логической памяти, состоящей из трех описанных накопителей, позволяет упростить программу за счет выполнения дополнительных функций, реализуемых логической памятью, а это ведет к уменьшению объема программируемой памяти и повышению быстродействия устройства.Наличие двух управляемых блоков инвертирования, на входы которых по адресному при 1 щипу последовательно подключаются входные и выходные переменные, в значительной степени сокращает аппаратурные затраты.На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема маркировочной памяти, на фиг. 3 - схема блока реГистровой .ПамятифПредлагаемое устройство содержит блок 1 управления, блок 2 памяти, блок 3 приема команд, блок 4 ввода-вывода, таймер 5, буферный накопитель 6, маркировочную память 7, блок 8 регистровой памяти, операционный блок 9, блок 10 фиксации резульгата, первый управляемый блок 11 инвертирования, второй управляемый блок 12 инвертирования, вход 13, выход 14, элемент 15 НЕ, элементы 16 и 17 И, накопитель 18, информационный вход 19, управляющий вход э 732878 4ных, а также функциональная ограниченность, предопределенная законом функционирования этого автомата.Цель изобретения - сокращение оборудования и расширение функциональныхвозможностей устройства за счет увеличения количества переменных.Указанная цель достигается тем, чтов устройство, содержащее блок управльния, выход которого соединен с управ Оляющими входами блока ввода-вывода,блока памяти, блока приема команд, операционного блока и блока фиксации результата, выход блока памяти соединенс входом блока приема команд, командный выход которого соединен со входомблока управления, выход операционногоблока соединен со входом блока фиксациирезультата, введены два управляемыхблока инвертирования, управляющие входы которых соединены с выходом блокауправления, таймер, буферный накопитель,маркировочная память и блок регистровойпамяти, управляющие входы которых соединены с командным выходом блока приема команд, а выходы - с первым входомпервого управляемого блока инвертирования, второй вход и выход которого соединены соответственно с вькодом блокаввода-вывода и входом операционного блс- ЗОка, выход которого соединен с первымвходом второго управляемого блока инвертирования, второй вход которого сое-динен с выходом блока фиксации результата, а выход - с информационным вхо- З 5дом блока ввода-вывода и информационными входами таймера, буферного накопителя, маркировочной памяти и блока регистровой памяти; тем, что маркировочная память содержит накопитель, выходкоторого является выходом памяти, элементы И и НЕ, причем информационныйвход памяти соединен с первыми входамипервого и второго элементов И, выходыкоторых соединены с соответствующими 45входами накопителя, управляющий входпамяти соединен со вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ - совторым входом второго элемента И, атакже тем, что блок регистровой памятисодержит дешифратор, группу дешифраторов, группу регистров, группу мультиплексоров и элемент ИЛИ, причем управляющий вход блока соединен с управляющимивходами мультиплексоров группы, дешифраторов группы и входом дешифратора,выходы которого соединены со входамидешифраторов группы, выходы которых сое7328 786нял инвертирования 011 релеляемый состоянием одного из разрядов комодного словаблока 3 приема команд. С выхода блока ЛИ, 11 инвертирования информация поступаетна информационный вход операционногоблока 8./":/ И (11): =- ХПри наличии на управляюших входахблоков 8 операционного и 10 фиксации10 результата сигнала " начала предложения в операционный блок 9 заносится инн- формация с выхода блока 11 инвеотирования И (11) и блок 10 фиксации результата устанавливается в нулевое состоя 15 ние" .": /Б 9,; = И(11)Б 10:="0"50 520, выход 21; дешифратор 22, группудешифраторов 23.123 и группу ргистров 24424/т/, группу мультиплексоров 251, 25 элемент 26 И,управляюший вход 27, информационныйвход 28, выход 29.Устройство осуществляет сбор и обработку по законам алгебры логики сигналов технологического процесса, фоомирует команды позиционного управленияагрегатами, алгоритм функционированиякоторых описывается булевыми и времеными булевыми функциями.Работа устройства происходит подконтролем блока 1 управления, когорыйосуществляет синхронизацию и определяетпоследовательность функционирования отдельных блоков, При этом блок 1 управ- .ления считывает из блока 2 памяти командное слово в блок 3 приема команд, 2 ОФормат командного слова, занесенного вблок 3 приема команд, содержит поля оператора, операнда, инверсии, адреса.Операнд характеризует тип переменной,которая должна быть обработана. В устройстве приняты операнды:- вход;- выход; Н- промежуточный накопитель,,П- маркировочный накопитель;. Р - регистровый накопитель, Т - таймер и М - мантисса,Оператор указывает на действие, которое должно быть выполнено над операндами. Операнды соединяются друг сдругом операторами: ",ф - начало предложения., "-"-указание, +" -дизьюнкдияи ф.ф - коньюнкция. При наличии признакаинверсии "/" переменная инвертируется.Всем аходным и выходным переменнымсоответствуют определенные датчики сос 40тояния оборудования, исполнительные механизмы и т. д. Для их однозначного распознавания введена адресация. Входные ивыходные перемнйые обрабатываются согласно их адресации,. Входные сигналы характеризующие со 45стояние технологического оборудования,поступают на вход устройства. Каждыйвход и поступаюший на него сигнал обозначаются переменной Х и соответствующим адресом. В соответствии с адресом,поступающим из блока 1 управления науправляющий вход блока 4 ввода-вывода,в последнем осуществляется нормализация и коммутация входных переменных,Выбранный сигнал поступает на информа 55ционный ахо,1 блока 11 инвертирования,на управляющий вход которого из блока1 управления подается управляющий сигри наличии на управляющих входах блоков 10 фиксации результата и 9 операционного сигнала +" дизъюнкции и единичном состоянии операционного блока 94 блок 10 фиксации результата устанавливается в единичное состояние, затем при наличии на выходе аходного блока 11 инвертирования единичного сигнала операционный блок 9 устанавливается в единичное состояние ф+ф: Б 10; = Б 10 М Б 9lБ 8; = Б 9 ЧИ (11),где .Б 9 и Б 10 - предыдущее состояниеблоков. При наличии на управляюшем входеоперационного блока 9 сигнала коньюнкции "." и нулевого сигнала на выходе блока 11 инвертирования операционный блок 9 устанавливается в нулевое состояние. Блок 10 не изменяет своего состояния(Б 9: = Б 9/ И (11)При наличии на управляющем входе блока 12 инвертирования сигнала указания "= с его информационных входов снимается информация с выходов блоков 9 операционного и 10 фиксации результата, Если после этого на управляюший вход блока 12 инвертирования подается сигнал инверсии "/, то информация на выходе выходного блока 12 инвертирования формируется в инверсном коде, в случае отсутствия /сигнала инвертирования информация выдается в прямом коде.- А "/ И(12): = Б 9 Ч Б 10;- / /" . И(12): = Б 9 М Б 10 где И (12) - выход выходного блока инвертирования., на первый вход элемента 17 И и отсутствии признака инверсия ( 1) на входе эле- мента 15 НЕ,На входах элемента 17 И формиру 5 ются условия записи " 1" в накопитель18, т.е. запись информации в накопителеосуществляется, при равенстве логического выражения единице выражение -Да(а - адрес ячейки памяти).В случае, если выражение равно нулю,маркировочная память не изменяет своегосостояния.Установка ячейки маркировочной памяти в нулевое состояние осуществляетсяпри наличии сигнала инверсии на управляющем входе 20 и единичном значениисигнала на информационном входе 19, т.е.логические условия записи "О" формируются на входе элемента 16 И и определяютсявыражение =/йаС помощью маркировочной памяти имеется возможность формировать управляющие сИгналы, сохраняющие значение функ 25ции после изменения состояния части входов, и.изменять свое состояние после изменения состояния другой части входов,о- так как логические условия записи " 1"К и "О в маркировочную память разные. Информация с выхода блока 12 инвертирования при наличии операнда выходУ в командном слове подается на информационный вход блока 4 ввода-вывода ив соответствии с адресом выдается навыход устройства 14, При наличии в командном слове блока 3 приема командоперандов Н,Л, Р,Т информация с вькодавыходного блока 12 инвертирования поступает на соответствующие накопители(буферный 6, маркировочный 7, регистровый 8) или блок 5 таймеров.Переменная Н является вспомогательной функцией, с ее помощью приводитсяв действие буферный накопитель 6. Приналичии в командном слове блока 3 приема команд операторов указания "= иоперанда "Н" информация И(12) с выхода выходного блока 12 инвертированиязаписывается в ячейку буферного накопителя 6 в соответствии с адресом. Необходимость применения буферного накопителя 6 обусловлена следующими причинамиВо-первых, значение некоторого логического выражения, состоящего из Ксвязанных между собой операндов, можетприменяться в программе ц раз. Поэтомубез наличия возможности запоминания этго выражения программа содержит 811= И %30.слов для ц -кратного вычисления этогологического выражения.При возможности запоминать значениетребуемого выражения количество слов определяется соотношениемЩ 2 = К + 1 + й,Как можно заметить из полученныхвыражений,1 и 2 ) И 1 при ИК+1К 1 40Во-вторых, если необходимо вычислить логическое выражение, содержащеескобки, то термы, записанные в скобках,могут быть вычислены предварительно изаписаны в буферный накопитель45Переменной Й обозначается маркирсьвочная память 7. При наличии в командном слове блока 3 приема команд оператора указания "= и операнда Д информация И (12) с выхода выходного блока 12инвертирования подается на информационный вход 19 маркировочной памяти 7 изаписывается в ячейку накопителя 18 в1соответствии с адресом, поступающим науправляющий вход 20,55Запись 1" в накопитель 18 осуществляется при наличии на информационномвходе 19 высокого уровня, поступающего Переменной Р обозначается блок регистровой памяти 8, состоящий из И 1,Н- -разрядных регистров 24 24 л 1 . Функции этого блока кратко можно обозначить выражением "указатель состояния". Он используется при следящем управлении для того, чтобы охарактеризовать отдельные состояния процессов управления. При наличии в командном слове блока 3 приема команд оператора указания "=Г и операнда Р информация с выхода блока 12 инвертирования подается на информационный вход 28 блока 8, На управляющий вход 27 блока 8 поступает адрес который декодируется дешифраторами 22, 23 . ,. 23, и осуществляется выборка Ю-го регистра И -го разряда. При этом, если подается единичная информация, то И-й разряд и 1-го регистра устанавливается в единичное состояние, а предыдущее состояние выбранного регистра стирается,.т.е. в единичном состоянии может находиться только один бит в каждом из регистроввыражение =Рви1где щ- номер регистра;- разряд.732878 10 15 20 Если выражение О", то адресованный регистр не изменяет своего состояния.Подключение выбранного разряда квыходу 29 осушествляется с помошьюгруппы мультиплексоров 25251 иэлемента 26 ИЛИ,ФФРегистры накопителя не зависят другот друга.Если при параллельной работе различных цепей необходимо осушествитьсинхронизацию, то один регистр используется в качестве управляющего для того,чтобы сделать дальнейшее переключениесостояний в пределах других регистров,зависяших от состояния управляющего.Наличие блока регистровой памятипозволяет осуществлять ветвление программы и автоматическое запоминаниесостояния управляемого технологического процесса. Обрашение к таймеру 5 осушествляется с помошью переменных М и Т. Установка выдержки времени таймеров осу шествляется переменной М, которая из блока 2 памяти заносится в регистр мантиссы блока 3 приема команд и по шинам управления переписывается в выбранный адресом таймер.30Логические условия занесения установки в таймер имеют вид: М = тр,где М,р - мантисса и порядок заносимыхв таймере чисел; 35а - адрес выбранного таймера.формируемое таймером время выражается в форме= М 10 РЗапуск выбранного таймера Та осуществляется, если выражение на выходе выходного блока 12 инвертирования принимает единичное значение выражение = Та45Переменные Н,Д,Р, Т могут использоваться в качестве независимых. В этом случае выходы буферного 6, маркировочного 7, регистрового 8 накопителей и блока 5 таймеров подключаются ко второму входу блока 11 инвертирования и поступают на аход операционного блока 9.Изобретение позволяет сократить объем программируемой памяти, сокращает обьем 55 программ и расширяет функциональные возможности устройства за счет включения и выключения участков программы,10 Формул а изобретения1. Устройство для реализации логических функций, содержащее блок управлв- ния, выход которого соединен с управляющими входами блока ввода-вывода, блока памяти, блока приема команд, операционного блока и блока фиксации результатов, выход блока памяти соединен с входом блока приема команд, командный выход которого соединен со аходом блока управления, выход операционного блока соединен со входом блока фиксации ре зультата, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью сокрашения оборудования и расширения функциональных возможностей устройства за счет увеличения количества переменных, оно содержит два управляемых блока инвертирования, управляющие входы которых соединены с выходом блока управления, таймер, буферный накопитель, маркировочную память и блок регистровой памяти, управляющие входы которых соединены с командным выходом блока приема команд, а выходы - с первым входом первого управляемого блока инвертирования, второй аход и выход которого соединены соответственно с выходом блока ввода-вывода и входом операционного блока, выход которого соединен с первым входом управляемого блока инвертирования, второй вход которого соединен с выходом блока фиксации результата, а выход - с информационньм входом блока ввода-вывода и информационными аходами таймера, буферного накопитвпя, маркировочной памяти и блока регистровой памяти.2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что маркировочная память содержит накопитель, выход которого. является выходом памяти, элементы И, НЕ, причем информационный вход памяти соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с соответствуюшими входами накопителя, управляющий вход памяти соединен со вторым аходом первого элемента И и через элемент НЕ - со вторым аходом второго элемента И.3. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что блок регистровой памяти содержит дешифратор, группу дешифраторов, группу регистров, группу мультиплексоров и элемент ИЛИ, причем управляюший аход блока соединен с управляющими входами мультиплексоров группыдешифраторов груипы и входом1 Х 7:328 78 12 дешифраторау выходы которого соединены соединен с соответствующими входами ресо входами дешифраторов группы, выходы гистров группы. которых соединены со входами соответствующих регистров, выходы которых сое- Источники информации, динены со входами соответствующих муль принятые во внимание при экспертизе типлексоров группы выходы которых сое 1 Контрол энджиниринте 18 у динены с соответствующими входами эле- Ио 4, 1971, с, 49-60 мента ИЛИ, выход которого является вы. Авторское свидетельство СССР кодом блока, информационный вход блока Ко 435477, кл, Ь 06 Р 7/00, 07,01,71.732878 Мак овс акаэ 1855 1 краж 751 ЦНИИПИ Государственнпо делам изобретений 1 ЗОЗЗ, Москва, Ж-ЗЗ,Подписное ого комитета СССР и открытий Раушская наб д. 4/5Фи Ужгород, ул, Прое ПП Составитель П е ред,В, Ку р оваКорректор М. Йемчик