Программное устройство

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕНТУ Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(57) Использование: автоматика и вычислительнаятехника при реализации циклических программ сзаданным промежутком времени с автоматическим(51) 5 Н 03 К 17 296 отключением каждои программы после ее завершения. Сущность изобретения: устройство содержит задающий генератор, задатчик времени, М злементов совпадения, дешифратор управляющих команд узел сброса, элемент И - НЕ Новая организация связей между блоками обеспечивает расширение функциональных возможностей, упрощает устройство и обеспечивает надежность и достоверность при реализации более одной программы с разными временными интервалами и автоматическим переключением каждой программы после завершения предыдущей программы. 2 ип25 30 35 40 50 55 Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике, в частности можетбыть использовано при построении цифровых программных устройств, в медицинскойтехнике, программных реле времени, таймерах при одновременном и последовательном выключении нескольких бытовыхэлектронагревательных, осветительных ирадиотелевизионных устройств, при испитаниях в различных режимах электродвигателей и другого электрооборудования, вхимии, в аппаратах управления промышленными установками, в технологическихлиниях, работающих беспрерывно в заданных временных циклах и т,д,ИЗвестны программные реле времени.(см. например, а.с. СССР М 443158 от20.04,87 г.а;с, СССР Й 1525896 заявка 204364044/24(-21 "от 14,01.88 г. кл. Н 03 К17/28, 1988 г.) для отрабатывания рабочихциклов с заданными интервалами времени,содержащие генераторы импульсов, счетчики, дешифраторы, элементы совпадения,управляющие команды, но не обладающие,АФвозможностью многократного повторения программ в автоматическом режиме, неограниченными функциональными возможностями, блочностью при простом схемном решении и объемной информационностью при последовательной выдаче команд согласно заданному времени с автоматическим переключением каждой программы после их завершения,Такими возможностями и преимуществами не обладает и прототип - программное устройство, содержащее накопители, тактовый вход, элемент совпадения, схему фиксации команд - дешифратор, управляющие входы.Техническим результатом предлагаемого технического решения является возможность многократного повторения программ в автоматическом режиме, неограниченность функциональных возможностей, блочность при простом схемном решении и обьемная информационность с обеспечением надежности и достоверности при реализации более одной программы с разными временньми интервалами и автоматическим переключением каждой программы после завершения предыдущей программы.Указанный результат достигается тем, что в прогрэммном устройстве, содержащем задающий генератор 1, задатчик времени 2. элементы совпадения 3,13,п,дешифратор управляющих команд 4, узел сброса 5, согласно изобретению выход задающего генератора 1 соединен с первым входом задатчика времени 2, а второй вход задэтчика времени соединен с выходом узла сброса 5, при этом каждый п-й вход узла сброса 5 соединен с (и)-ным выходом дешифратора управляющих команд 4 и которые являются первыми входами соответствующих элементов совпадения 3, а остальные входы элементов совпадения 3 соединены с соответствующими выходами задатчика времени 2, при этом выходы элемента совпадения 3 через элементы И-НЕ 6 соединены с входом дешифратора управляющих команд 4.Авторам неизвестны какие-либо технические решения, в которых поставленная задача рецгалась бы аналогично совокупностью призйаков, поэтому их следует признать новыми и обладающими изобретательским уровнем.На фиг,1 изображена структурная схема предлагаемого технического решения; на фиг.2 - принципиальная схема предлагаемого технического решения.Программное устройство выполнено на цифровых интегральных микросхемах серии К 176 и К 561(см. фиг.1 и 2),В качестве ДД 6 задающего генератора 1 использована микросхема К 176 ИЕ 12 с внешним кварцевым резонатором 21 типа РКна частоту 32768 Гц,Задатчик времени 2, содержащий счетчик единиц ДД 7, так и счетчик десятков ДД 8, а так же ДД 1 дешифратор управляющих команд 4 выполнены на микросхемах К 561 ИЕ 8, Узел сброса 5 построен на микросхемах К 561 ЛА 7 ДД 2,ДД 4 и ДД 5 многовходовой микросхеме К 176 ЛИ 1, ДД 13 ДД 15 элементы совпадения выполнены на микросхемах К 561 ЛА 9, а элементы И-НЕ - на многовходовой микросхеме К 176 ЛИ 1 ДД 16 (Сп равоч ник "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы" под редакцией С.В.Якубовского, М, Радио и связь, 1989 г.).Управление программного устройства сводится к установке каждого переключателя задатчика времени 2 на необходимую выдержку времени и его запуск. Например, в предлагаемом техническом решении (см, принципиальную схему фиг.2) интервалы времени можно взять в пределах единиц и десятков секунд или минут, в зависимости оттого к какому из входов 31 или М подключен счетчик единиц задэтчика времени 2.В данном примере реализуется девять управляющих команд, соответствующих количеству входов многовходовой микросхемы К 176 ЛИ 1, применяемой нэ выходе узласброса ДД 5 и на выходе элементов совпадения ДД 16, при увеличении которых и объединении логическим элементом ИЛИ можно увеличить количество управляющих команд при соответствующем расширении остальных узлов - дешифраторе управляющих команд, дифференцирующих цепочек узла сброса, элементов совпадения, задатчика времени.В момент запуска программного устройства положительный импульс, сформировавшийся на дифференцирующейся цепочке (на схеме не показано), поступает на входы задающего генератора ДД 6 и дешифратора управляющих команд ДД 1 и устанавливает их в исходное нулевое состояние, Задающий генератор ДД 6 начинает вырабатывать секундные и минутные импульсы.В предложенном техническом решении за единицу времени принята минута, т.е, счетчик единиц ДД 7 присоединен к выходу М задающего генератора ДДб. В это время на нулевом выходе дешифратора управляющих команд появится высокий потенциал, соответствующий лог.1, который поступает на первый вход первого элемента совпадения ДД 13,1 (см, фиг.2) и сохраняется на его входе до прихода на два других его входа лог.1 с замкнутых контактов переключателей ЯА 1,1 и ЯА 1,2 задатчиков времени (сцетчиков единиц ДД 7 и десятков ДД 8 мин,), Одновременно лог.1 с нулевого выхода дешифратора ДД 1 поступает на первую дифференциальную цепочку С 1, В 1 узла сброса 5, Сформировавшийся положительный импульс, эффективная длительность которого равна 0,7 Сй и должна превышать 275 нс, на выходе логического элемента ДД 2.1 формируется в короткий отрицательный прямоугольный импульс, который поступает на первый вход многовходового логического элемента И - НЕ ДД 5, инвертируется и уже положительным импульсом поступает на входы сброса В задатчиков времени (счетчика единиц ДД 7 и сцетчика десятков ДД 8) и устанавливает их в исходное нулевое состояние. С этого момента начинается отсчет времени работы первой программы,С задающего генератора ДДб импульсы с периодом, равным одной минуте, поступают на вход СР счетчика единиц ДД 7 задатчика времени 2. В первую минуту счета лог.1 будет только на нулевых выходах счетчиков ДД 7 и ДД 8, на остальных же выходах будет низкий потенциал. По мере поступления минутных импульсов с задающего генератора ДДб лог.1 будет поочередно появляться и на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 других выходах счетчика ДД 7. Счетчик ДДЯ подсчитывает десятиминутные импульсы, поступающие с выхода Р сцегчика минут ДД 7, единственное различие в том. что импульсы поступает на вход СГц микросхемы ДД 8, а на входе СРДД 8 присутствует низкий потенциал.Это связано с тем, что с выхода Р микросхемы ДД 2 появится положительный фронт выходного сигнала переноса через десять тактовых периодов и он используется как тактовый сигнал для счетчиков следующей декады.Каждый выход счетчиков задатчиков времени связан С контактами галетных переключателей ЯА 1.3 А 9 для установки временных интервалов на единицы и десятки минут через буферные усилители ДД 9 ДД 12, служащие для увеличения нагрузочной способности выхода счетчиков при параллельном одновременном замыкании нескольких контактов переключателей (более трех) на одинаковые временные интервалы. В качестве буферных усилителей применены микросхемы К 561 ПУ 4, содержащие по шесть усилителей в каждой микросхеме (В.Л.Шило "Популярные цифровые микросхемы").В момент, когда микросхемы ДД 7 и ДД 8 задатчиков времени установятся в состояние, соответствующее положениям переключателей ЯА 1 ЯА 9, на соответствующих входах элементов совпадения (вторых и третьих) (см. фиг.2) появятся высокие потенциалы лог.1, а т,к, у первого элемента совпадения ДД 13.1 на первом входе находится тоже лог,1 с нулевого выхода дешифратора управляющих команд ДД 1, то на его выходе появится низовий потенциал, соответствующий лог.О, на остальных элементах совпадения ДД 13,2 ДД 15.3 на выходах сохраняется лог.1, т,к. у каждого из них на первом входе будут присутствовать лог,О от остальных выходов дешифратора управляющих команд ДД 1,Лог.1 с первого элемента совпадения поступает на. первый вход многовходового элемента И - НЕ ДД 16, на остальных входах которого лог.1 и следовательно на его выходеформируется лог,1, которая является первым тактовым импульсом для дешифратора управляющих команд ДД 1 и одновременно выходным управляющим импульсом 7 для переключения соответствующих программ согласно заданному времени.Этот тактовый импульс поступает на вход СМ дешифратора управляющих команд ДД 1 и своим положительным фронтом пере 2004940ключают его в новое состояние, теперь лог.1 появится на первом выходе, а на нулевом выходе установится лог.О. Лог.1 с первого выхода дешифратора управляющих команд поступает на первый вход второго элемента совпадения ДД 13,2 и сохраняется на нем до прихода лог.1 с задатчика времени, одновременно лог.1 с первого выхода дешифратора управляющих,команд ДД 1 поступает на вторую дифференциальную цепочку С 2, В 2 узла сброса 5, по положительному входному фронту которого на выходе его логического элемента И-НЕ ДД 2 формируется короткий отрицательный прямоугольный импульс, который поступает на второй вход многовходового элемента И - НЕ ДД 5, инвертируется и уже положительным импульсом поступает на входы сброса микросхем ДД 7, ДД 8 задатчика времени, устанавливая их в исходное нулевое состояние. На этом завершается работа первой программы и начинается отсчет времени второй программы,Таким образом, за счет циклической связи задающего генератора 11, задатчика времени 2, элементов совпадения 3, дешиф. ратора управляющих команд 4 и узла сброса 5, на каждом последующем выходе дешифратора управляющих команд ДД 1 лог.1 появляетсяя только в период соответствующего тактового (согласно заданному временному интервалу) импульса, поступающего с соответствующего элемента совпадения при появлении на его входах лог.1 с предыдущего выхода дешифратора управляющих команд и лог,1 с задатчика времени по завершению соответствующей программы, т.е. с выхода первого элемента совпадения ДД 13.1 первый тактовый импульс через элемент И - НЕ ДД 16 Формирует на первом выходе дешифратора управляющих команд ДД 1 лог,1, которая поступает на первый вход второго элемента совпадения ДД 13,2 и одновременно, через вторую дифференциальную цепочку С 2,82 узла сброса 5, устанавливает в исходное нулевое состояние задатчик времени, начинается отсчет времени второй программы, по завершению заданного отсчета времени с переключателей ЯА 2.1 и ЗА 2.2 на входы 2, 3 второго элемента совпа-.дения ДД 13,2 поступают лог.1 и на его выходе появляется второй тактовый импульс, который через элемент И-НЕ ДД 15 формирует на втором выходе дешифратора управляющих команд ДД 1 лог,1, которая поступает на первый вход третьего элемента совпадения ДД 13.3 и одновременно через третью дифференцирующую цепочку55 ред, С;В.Якубовского, стр. 137), обьединяяих в многоразрядные счетчики-дешифраторы с последовательным переносом, количество программ можно увеличиватьпрактически до любой потребности, присоединяя только к их выходам элементы совпадения и дифференцирующие цепочки СЗ, ВЗ узла сброса 5 устанавливает в исходное нулевое состояние задатчик времени, начинается отсчет времени третьей программы, по завершению заданного отсчета времени с переключателей ЯА 3,1 и БА 3,2 на входы 2, 3 третьего элемента совпадения ДД 13.3 поступают лог,1 и на его выходе появляется третий тактовый импульс, который через элемент И-НЕ ДД 16 Формирует на третьем выходе дешифратора управляющих команд ДД 1 лог.1, которая поступает на первый вход четвертого элемента совпадения ДД 13,4 и т.д.Особенностью предлагаемого технического решения является то, что по сравнению с известными устройствами оно более просто в реализации и достижении поставленной цели и осуществляется путем приме нения всего двух разновидностеймикросхем десятичного счетчика-дешифратора К 561 ИЕ 8, относящиеся к среднему уровню интеграции, содержащей пятикаскадный высокоскоростной счетчик Джонсона и дешифратор, преобразующий двоичный код в сигнал на одном из десяти его выходов, а так же логических элементов . И"НЕ, которые связаны между собой одно-.линейной связью по замкнутому циклу, что позволяет создать упрощенную схему, снизить емкостные связи, повысить помехоустойчивость и надежность программного устройства в достоверности получения уп равляющих команд, простым в налаживании, доступным и легким в воспроизведении. Многопрограммность с широким диапазоном временных интервалов, автоматическое переключение которых 40 по завершению каждой программы осуществляется всего по одной линии связи, как узла сброса и задающего генератора с задатчиком времени, так и элементов совпадения через элемент И - НЕ с дешифратором управляющих команд позволяет с применением микросхемы К 561 ИЕ 8 в качестве дешифратора управляющих команд строить временные программы от 2 до 9 равному количеству входов многовходовой микросхемы К 176 ЛИ 1,При коэффициенте разветвления повходу Краз(справочник "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы" под5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сброса, объединяя выходы узлов сброса и элементов совпадения 3 с элементом И - НЕ 6 через логический элемент ИЛИ.Еще одним из существенных достоинств данного изобретения является блочность, При стыковке нескольких блоков к одному задающему генератору или объединение нескольких блоков одним блоком питания количество программ, работающих в заданном режиме времени и автоматически отключающихся по их завершению, можно увеличивать практически до неограниченного множества при минимальных энергетических затратах, сохраняя надежность и достоверность переключения программ согласно заданному времени,Такая многоблочность стандартных по конструкции блоков с унифицированными входными и выходными линиями связи представляет универсальность системы по взаимозаменяемости, как отдельных узлов в блоке, так и самих блоков, а так же их дублирование по обеспечению резервирования,Для увеличения количества программ с различными временными интервалами необходимо один блок, например, подключить к выходу 51 (секундных импульсов) задающего генератора, а другой блок к выходу М (минутных импульсов) этого же задающего генератора, то получим программное устройство, работающее по автоматическому переключению программ (максимум до 18 программ) с временными интервалами от 1 сек. до 99 мин., а если задатчик времени увеличить еще на одну декаду, присоединив последовательно к счетчику десятков ДД 8 еще такую же микросхему К 561 ИЕ 8, счетчик сотен, естественно с установкой группы переключателей на его выходе и с выводом их на четвертый вход элементов совпадения уже не на микросхему К 561 ЛА 9, а на микросхему К 561 ЛА 84 И-НЕ, то получимпрограммное устройство с временными интервалами от 1 сек до 999 сек.В предлагаемом программном устройстве, согласно фиг.2 девятый выход (десятый по счету) дешифратора управляющих команд ДД 1 можно использовать для автоматического отключения всего устройства после завершения работы всех девяти программ,Если в качестве.дешифратора управляющих команд взять вместо микросхемы К 561 ИЕ 8 микросхему К 561 ИЕ 9 аналогичной по работе микросхеме К 561 ИЕ 8, но число выходов которой равно 8, тогда с седьмого выхода дешифратора управляющих команд лог,1 поступает на первый вход восьмого элемента совпадения и одновременно через восьмую дифференциальную цепочку С 8, ЯЗ узла сброса 5 устанавливает в исходное нулевое состояние задатчик времени, начинается отсчет восьмой программы, по завершению заданного отсчет времени переключателей ЯА 8.1 и ЯА 8.2 на входы 2, 3 восьмого элемента совпадения поступает лог,1 и на его выходе появляется восьмой тактовый импульс, который через элемент И - НЕ ДД 16 формирует уже на нулевом выходе дешифратора управляющих команд лог,1, которая поступает на первый вход первого элемента совпадения ДД 13.1 и одновременно, через первую дифференцирующую цепочку С 1, В 1 узла сброса 5, устанавливает в исходное нулевое состояние задатчик времени, начинается отсчет времени первой программы, по завершению заданного отсчета времени с переключателей ЯА 1,1 и ЯА 1.2 на входы 2, 3 первого элемента совпадения ДД 13.1 поступят лог.1 и на его выходе появляется первый тактовый импульс, который через элемент И - НЕ 16 формирует на первом выходе дешифратора управляющих команд ДД 1 лог.1, которая поступает на первый вход второго элемента совпадения ДД 13,2 и т.д, см. выше в описании работы программного устройства на фиг,2, далее с седьмого выхода дешифратора управляющих команд лог,1 поступает на первый вход восьмого элемента совпадения, с которого восьмой тактовый импульс через элемент И - НЕ ДД 16 формирует опять на нулевом выходе дешифратора управляющих команд лог.1 и так будет повторяться непрерывно до отключения питания системы.Этот метод непрерывной работы программного устройства может найти применение при многократном повторении каких-либо технологических процессов, на автоматических линиях в производстве, при. различных манипуляциях в режиме конвейера и т.д., при этом временные интервалы можно менять или корректировать в и роцессе работы. Для автоматического отключения необходимого количества полных циклов работы программного устройства можно установить счетчик циклов на любом выходе дешифратора управляющих команд, который автоматически отключит программное устройство после отработки заданного количества циклов на любой заданной программе.Еще одной отличительной особенностью данного технического решения являет 2004940 12ся то, что для управления значительным количеством временных программ управляющие команды подаются по одному выходу 7,что значительно упрощает линию связимежду программным устройством и исполнительными механизмами, а так же позволяет увеличить количество линий связи и ихразветвление за счет параллельного подключения к этому выходу. К выходу 7 иликаждой линии связи, отходящей от него и покоторым последовательно, согласно заданному промежутку времени, поступают тактовые импульсы, можно подключатьодновходовые микросхемы типа К 561 ИЕ 2;К 561 ИЕ 9, К 561 ИЕ 10, К 561 ИЕ 16, К 176 ТМ 2 ит.д., при помощи которых можно получатьуниверсальные временные программы, подключая к их выходам через усилители различные исполнительные механизмы или 20другие устройства, что неограниченно расширяет функциональные возможности программного устройства.Например, при использовании микросхемы К 561 ИЕ 8, которая подключается к выходу 7 аналогично дешифраторууправляющих команд, на его выходе также- последовательно будут появляться лог,1, соответствующая высокому потенциалу, которую можно подать через усилитель налюбой исполнительный механизм или использовать в какой-либо временной цифровой программе, можно использовать инизкий потенциал, тогда при совместной 35работе каких-либо устройств они будут попеременно отключаться и включаться согласно заданной программе,При подключении к выходу 7 программного устройства триггера К 176 ТМ К 176 ТМ 2 40в счетном режиме, на его выходе прямом 0и инверсном 0 будут поочередно появляться положительные потенциалы с заданнымипромежутками времени и с заданным количеством циклов, такой режим можно использовать в возвратно-поступательномдвижении, реверсе. При подключении к выходу 7 микросхемы К 176 ИЕ 2 на выходе ееможно получить временные программы в 50двоичном счислении, можно также подключать нескольких микросхем с различнымирежимами работы, что создает уникальность и позволит реализовать любые необходимые программы как в науке. так и в технике.Еще одной важной особенностью данного технического решения является информационность.Однолинейная связь узла сброса 5 и задающего генератора 1 с эадатчиком времени дает возможность одним блоком индикаторов (например, единиц и десятков минут) информировать временные интервалы всех задействованных программ, т,е. с генератора на него постоянно поступает заданная временная частота, а узел сброса каждый раз по завершении программы устанавливает в исходное нулевое состояние и счетчик индикаторов.Счетчик циклов для отсчета повторяемости циклов блока программ, упоминаемый выше, можно так же использовать и для выдачи информации на табло о номере повторяемого цикла, а тактовый импульс с выхода 7. программного устройства, заведенный на табло, будет информировать о номере действующей в данное время программы, при этом если на общем выводе переключателя ЯА 1 временного задатчика установить два светодиода, например, красный и зеленый, то при наборе времени один их них будет информировать о том, что данный контакт замкнут, а другой светодиод проинформирует, что временная команда, т.е. лог. 1, прошла на элемент совпадения.Таким образом, данное программное устройство позволяет вести подробный контроль с.выдачей полной информации о работе как отдельных узлов, так и программного устройства в целом.Если вместо переключателей ЯА 1 применить автоматическое бесконтактное переключающее устройство с выводом на цифровой индикатор, ("В помощь радиолюбителю" выпуск 102, стр.31) то можно избавиться от контактных переключателей, что повысит надежность задатчика времени и всего программного устройства в целом.(56) Авторское свидетельство СССР М 1305625, кл. Н 03 К 17/296, 1987,Формула изобретения 2004940 5014083/21ПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее задающий генератор, задатчик времени, элементы совпадения, дешифратор управляющих команд и узел сбора. отличающееся тем, что выход задающего генератора соединен с первым входом задатчика времени, а второй вход задатчика времени соединен с выходом узла сброса, при этом каждый и-й вход узла сброса соединен с (и - 1)-м выходом дешифратора управляющих команд, который является также первым входом соответствующего и-го элемента совпадения, в второй вход и-го элемента совпадения соединен с соответствующим выходом задатчика времени, где и = 1, , И, при этом выходы элементов совпадения соединены через элемент И - НЕ с входом дешифратора управляющих команд.2004940 . оставитель В.Крот ехред М.Моргентал ва Корректор С, Лиси Редактор Н.С каз 3397 писное Тираж Под НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж. Раушская наб 4 Производстве издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин