Устройство для обнаружения и локализации неисправностей цифровых блоков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 801 А 151) 0 06 Р 11/26 ЕНИ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБ(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 469971, кл. 0 06 Г 11/00, 19722. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3350761/24,кл. 0 06 Р 11/26, 1982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЦИФРОВЫХ БЛОКОВ, содержащее дешифратор адреса, блок памяти, блок индикации, блок сравнения, блок управления, в состав которого входят генератор тактовых импульсов, первый счетчик кадров, первый триггер, причем выход дешифратора адреса соединен с входом блока памяти, вход-выход коммутатора соединен с входом и первым выходом контролируемого цифрового блока, выход первого триггера соединен с запрещающим входом генератора тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика кадров, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения диагностической способности устройства, в него введены регистр адреса, регистр коммутации, регистр информации, регистратор, блок управления координатным механизмом, координатный механизм, кроме того, в ,блок управления введены регистр управ ляющего слова, дешифратор управления, второй триггер и второй счетчик кадров, причем выходы первого и второго счетчиков кадров соединены соответственно с первьюи вторым входами регистра адреса, выход которого соединен с входом дешифратора адреса, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными входами второго счетчика кадров и вто-рого триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом регистра управляющего слова, управляющий выход регистра управляющего слова и инверсный выход второго триггера соединены с соответствующими входами дешифратора управления, соответствующие .выходы которого соединены с управляющими входами блока индикации, регистра коммутации, регистра информации, регистратора блока управления координатным механизмом, фиксирующий выход которого соединен с нулевым входом первого триггера единичный вход котоФ рого соединен с пятым выходом дешиф- в ратора управления, управляющие входы первого и второго счетчиков кадров соединены соответственно с инверсными прямым выходами разряда режима пои с- С ка регистра управляющего слова, выход блока памяти соединен с информацион- Я ными входами регистра управляющего слова, блока индикации, регистра коммутации, регистра информации, регистратора и блока управления координатным механизмом, управляющий выход которого соединен с управ-. ляющим входом координатного механизма, измерительный вход регистратора соединен с информационным выходом координатного механизма, информационный вход которого соединен с вторьм выходом контролируемого блока, выход регистра коммутации соединен с управляющим входом коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом регистра информации и первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, выходы блока сравнения и регистратора соединены соответственно с третьим и четвертым входами регистра адреса.Изобретение относится к областицифровой вычислительной техники, вчастности к средствам автоматизацииконтроля и поиска неисправностей вустройствах с дискретным характеромфункционирования. 5Известно устройство для контролялогических, узлов, содержащее блокуправления, блок оперативной памяти,адресный коммутатор, блок генерациистимулирующих воздействий и блок 10анализа неисправности и логическойобработки 111,К недостаткам известного устройства следует отнести ограниченнуюфункциональную возможность, обусловленную проверкой только комбинационных схем, и значительную сложностьаппаратуры.Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для диагностики неисправностей цифровых блоков, содержащее"блокввода, блок памяти, коммутатор, блоксравнения, блок индикации, блокуправления, причем выходы блока ввода соединены с входами блока памятии группой входов блока управления,адресные выходы которого соединеныс адресными входами блока. памяти,выходы которого соединены с информаЗцционными входами коммутатора и первой группой входов блока сравнения,вторая группа входов которого соединена с первой группой выходов коммутатора, вторая группа выходов которого соединена с входами блока индикации, первый и второй входы блока управления соединены с выходамиблока сравнения и комйутатора,.управляющие входы которого соединены суправляющими выходами блока управления 121.Однако устройство отличается недостаточной диагностической способностью устройства, обусловленнойневозможностью контроля сигналов 45непосредственно на контактах микросхем печатной платы.Цель изобретения - повышение диаГностической способности устройства.50Поставленная цель достигается тем,что в устройство для обнаруженияи локализации неисправностей цифровых блоков, содержащее дешифраторадреса, блок памяти, блок индикации,блок сравнения, блок управлениявсостав которого входят генератор тактовых импульсов, первый .счетчиккадров, первый триггер, причем выход дешифратора адреса соединен свходом блока памяти, вход-выход коимутатора соединен с входом и первымвыходом контролируемого цифровогоблока, выход первого триггера соединен с запрещающим входом генераторЪтактовых импульсов, выход которого 65 соединен со счетным входом первого счетчика кадров, введены регистр, адреса, регистр коммутации, регистр информации, регистратор, блок управления координатным механизмом, коордиватный механизм, кроме того, в блок управления введены региструправляющего слова, дешифратор управления, второй триггер и второй счетчик кадров, причем выходы первогои второго счетчиков кадров соединены соответственно с первым и вторым входами регистра .адреса, выход которого соединен с входом дешифратора адреса, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными вхолами второго счетчика кадров и второго триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом регистра управляющего слова, управляющий выход регистра управляющего слова и инверсный выход второго триггера соединены с соответствующими входами дешифратора управления,соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами блока индикации, регистра коммутации, регистра информации, регистратора, блока управления координатньм механизмом, фиксирующий выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, единичный вход которого соединен с пятым выходом дешифратора управления, управляющие входы первого и второго счетчиков кадров соединены соответственно с инверсным и прямым выходами разряда режима поиска регистра управляющего слова, выход блоКа памяти соединен с информационными входами регистра управляющегослова, блока индикации, регистра коммутации, регистра информации, регистратора и блока управления коорди натным механизмом, управляющий выход которого соединен с управляющим входом координатного механизма, измерительный вход регистратора соединен с информационным выходом координатного механизма, информационный вход которого соединен с вторым выходом контролируемого блока, выход регистра коммутации соединен с управляю,щим входом коммутатора, информациоиный вход которого соединен с выходом регистра информации и первым входом блока сравнена, второй вход которо-, го соединен с выходом коммутатора, выходы блока сравнения и регистратора соединены соответственно с третьим и четвертьи входами регистра адреса.На Фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 - структурная схема блока управления; на Фиг. 3 - схематическое расположение уровней потенциалов; на фиг. 4 - схема регистратора;на фиг. 5 - схема блока управлениякоординатньи механизмом; на фиг, балгоритм работы устройства при проверке и поиске неисправности.Устройство содержит блок 1 управления, регистр 2 адреса, далифратор3 адреса, блок 4 памяти, блок 5 индикации, регистр б коьмутацни, регистр7 информации, регистратор 8, блок 9управления координатным механизмом,коммутатор 10, блок 11.сравнения, координатный механизм 12. На фнг. 1обозначен ,проверяемый блок 13,Блок 1 управления (фиг. 21 содержит регистр 14 управляющего слова,дещифратор управления 15, генератор 1516 тактовых импульсов, триггеры 17,18, счетчики кадров 19, 20.Регистратор 8 содержит группу элементов И 21, формирователь импульса22, счетчик 23, первый 24 и второй 2 О25 элементы И,.триггер 26, группупороговых элементов 27,Блок 9 управления координатньзамеханнзмОм сОдеРжит группу дешифраторов 28, элехтрических лампочек 29,группу фотодиодов 30, группу узлов31 управления электромоторами, узел32 .управления контактированием, группу регистров 33.Входы регистра 2 адреса соедиие. ны с выходами двух счетчиков 19,20 кадров, блока 11.сравнения и регистратора 8. Выход регистра 2 адресасоединен с входом деюифратора 3 ад-реса, выход которого соединен с входом блока 4 адреса, Выход блока 4памяти соединен с информационнымивходами. регистра.14 управляющего слова, блока 5 индикации, регистра 6коммутации, региетра 7 инФормации, 4 Орегистратора 8, блока 9 управлениякоординатные механизмом. Управляю.щий вход ревистра 14 управляющегослава соединен с преадм выходом втоРого триггера 18. Управляющие выходы регистра 14 управляющего слова иинверсный выход триггера 18 соединен с входами дещифратора 15 управления, выходы которого соединены суправляющими входами блока 5 индикации, регистра б кожиутации, Регистра -ф7 информации, блока 8 измеренийи.блока 9 управления координатныммеханизмом. Выход генератора 16 так. товых импульсов соединен со счетны.ми входами триггера 18 и счетчиков Р19, 20 кадров. УправляИщие входысчетчиков 19, 20 кадров соединены с.выходами разряда, режима поиска регистра 14 управляющего слова. Выжщпервого. триггера 17 соединен с за- бОпрещающим выходом генератора 16тактовых импульсов. единичный и нулевой входы триггера 17 соединены .соответственно с пятым выходом деаифратора 15 управления и Фиксирующим Я входом блока 9 управления координат"ным механнэмси, управлякщий выходкоторого соединен с управляющим входом координатного механизма 12, инФормационные вход .и выход которогосоединены с вторьи выходом контрсищруемого блока .13 и измерительеаавходом регистратора 8. Выход. Региагра б коммутации соединен с управЛЯю-щим входом коммутатора 10, выход ко-.торого соединен с второй группойвходов блока 11 сравнения, входски первым выходом контролируемого блока 13. Информационный вход ксэесутатора 10 соединен с выходом регистра7 информации и первьаа входом блока11 сравнения,Регистр 7.информации предназначен для формирования сигналов определенной длительностии амплитуды изапоминания каждого тестового словадо поступления следующего тестового слова.Блок 1 управления предназначен,во-пернцх, для управления приемоминформации из блока 4 памяти в блок5 индикации, регистр 6 ковиутации 7регистр 7 информации, регистратор 8и блок 9 управления координатньж механизмом в зависимости от кодауправляицего слова, принимаемогочерез информационную ыину от блока4 памятй,во-вторых,для организации перехода кследукщему адресу поиска потактовым Импульсам,вырабатываемымгенератором 16 тактовых ю 4 пульсов,и по сигналу разреаения, поступавицему от блока 9 управления координат ньва механизмом и запоминаемомупервьщ триггером 17.Регистр 2 адреса предназначендля формирования и хранения адресаследующего Слова в блоке памяти 4.Регистр 2 адреса всегда содержитииФОрмацию о состоянии выходовсчетчиков 19, 20 и блока 1 управления,. блока 11 сравнения и регистратора 8, из которых образуется адресследующего слова программы проверки.Блок памяти предназначен для хра-.нения программы проверки и строитсяодины из известных способов. Адресблока 4 памяти состоит из четырехзон, Зона А, опрЕделяемая состояниемпервого счетчика 19 кадров, указы"вает номер проверхи теста. Эта эона.изменяется лишь при нормальной работе контролируемого цифрового блока. Ври обнаружении неисправностисостояние зоны Ъ фиксируется и остается неизменима :ри поиске неисправности в цифровом блоке. Зова В, определяемая состоянием блока 11 сравнения, указывает результат прохождения теста. При проверке блока в случае нормальной работы зона В равна нулю, Принеисправности блока эона В указывает номер контакта (или группы контактов), сигнал которого отличается от эталонного. При обнаружении неправильной работы контролируемого блока состояние зоны В фиксируется и остается постоянным при поиске неисправности в цифровом блоке.Зона С, определяемая состоянием второго счетчика 20 кадров, опреде ляет номер шага поиска неисправности. При проверке работоспособности цифрового блока состояние этой зоны равно нулю.Зона Р, определяемая состоянием 15 блока 8 измерений, указывает тип сигнала, поступающий с выбранной точки контролируемого цифрового блока.Программа проверки цифрового блока записана по адресам А;ООО и состоит из чередующихся управляющих и информационных слов. Все управляющие слова одинаковы и содержат признак записи на регистр 7 информации. Информационные слова содержат наборы входных и эталонных сигналов необходимых для проверки блока, При нормальной работе блока состояние А увеличивается на единицу при каждом обращении к блоку 4 памяти, В последнем управляющем слове программы проверки с адресом Ак 000 содержится приэНак записи на блок 5 индикации. В последнем информационном слове программы проверки с адресом А 000 содержится код исправности блока. Таким образом, при нормальном прохождении программы проверки она заканчивается выдачей на блок 5 индикации признака исправности блока.Если во время выполнения проверки по какому-либо адресу А 000 происходит несравнение выходов контролируемого блока с эталонным кодом 45то по ходу несравнения В, сформированному блоком 11 сравнения, про. грамма переходит к поиску неисправности. Начальный адрес ветвей программы поиска А)В 00 определяется номером 1 пРоверки, . в которой произошло несравнение с результатом несрав иения. В дальнейшЕм при поиске неисправности состояние А и В ие изменяется.55Программа поиска также состоит иэ чередующихся управляющих и информационных слов, В управляющих словах содержатся признаки записи в блок 9 управления координатным механизмом и считывания из регистратора 8, а 60 также признак режима поиска. В информационном слове содержатся координаты контрольных точек блока, в которых необходимо произвести измерение сигнала. При несоответствии 65 измеряемого сигнала эталонномупроисходит изменение состояния счетчика 20 кадров как с адреса) ипроизводится измерение сигнала в следующей части.При соответствии измеряемого сигнала Рл, эталону в шаге поиска Спо адресу А Ву Сл Рщ должен содержаться признак записи на блок 5 индикации, а по адресу А В С+ Рщадрес неисправности цифрового блока.По устранении неисправности проверка блока осуществляется с начала,На фиг, б приведен алгоритм програьм проверки и поиска неисправностей.Регистратор 8 предназначен дляопределенйя уровня потенциала, поступающего через контактный щуп от рассматриваемой точки проверяемого блока, или наличия генерации в указанной точке в момент поступления сигнала опроса. Пороговые элементы 27группы снабжены выходными логическими элементами и при Щ Ъ 0 напрямом выходе усилителя появляетсяединичный, а инверсном выходе - нулевой сигналы, а при Пвх с Юьое.ех.наоборот (где Баю,вк. - порог срабатывания рассмотренной схемы, Рв.Фактическое значение потенциала навходе схемы). Иетоды построения таких схем известны.Координатный механизм 12 представляет собой механическую систему,обеспечивающую движение раув, накоторой устанавливается проверяемыйблок, по одной оси (например, пооси Х), и каретки, на которую прикрепляется контактный щуп, по другойоси (например, по оси 1) при включении соответствующих электромоторовкоординатного механизма 12, Подключение контактного щупа к нужной точке обеспечивается включением электрсмагнита, также установленного накаретке, Включение электромагнитаосуществляется узлом 32 управленияконтактированием блока 9. Принципыпостроения такого координатного механизма известны,Блок 9 управления координатным механизмом обеспечивает движение проверяемого блока и контактного щупа в определенном направлении и на определенное расстояние, а также включение узла 32 управления контактированием. Координаты очередной рассматриваемой точки, а также признак направлений . движения относительно предыдущей или исходной 1 точки хранятся в регистрах 33 группы, которые после преобразования в дещифраторах 28.включают соответствующие лампы 29 линеек Х и Т.Узел 31 управления включением электромоторов обеспечивает вращение электромоторов в том или ином направлении путем подключения к их контактам Фазовых линий сети, например, в порядке АВС или АСВ, Порядок подключения определяется признаком направления движения, поступающего от регистра 33 группы. Останов электромоторов осуцествляется по сигналам, поступающим от фото- диодов 30.Подключения фазовых линий к кон тактам электромотора можно осуществить, например, через контакты реле. Работающий по указанному принципу узел 31 управления включением электромотора известен. 15Устройство работает следующим образом.С пуском устройства в работу .начинает работать генератор 16 тактовых импульсов блока 1 управления. Первый тактовый импульс принимается на первую половину счетчика 19, далее в регистре 2 адреса Формируется адрес первого слова программы, которий через информационную шину бло ка 4 памяти поступает на входы блоков 1, 5-9 Так как первым же тактовым иьаульсом триггер 18 со счетным входом блока 1 управления переведен в единичное состояние и.все выходы дешифратора 15 находястя в нулевом состоянии,инФормация принимается только в регистр 14 управляющего слова блока 1 управления. Вторым тактовым импульсом в регистре 2 адреса формируется адрес второго слова программы. Триггер 18 перебрасывается в нулевое состояние и в зависимости от значения кода управляюцего слова, записанного в предыдущем такте в регистр 14 управляющего 40 слова, дешифратором 15 разрешается прием информации в один из блоков 5-9. Далее каждым тактовым импульсом с нечетным номером происходит прием управляющего слова в регистр 14, а 45 тактовым импульсом э четными номером прием информации в соответствующий блок согласно коду управляюцего слова. Таким образом, каждый этап ,провеРки выполняется за два такта. 50 1В первом этапе проверки обычно , происходит запись информации в регистр б коммутации и устанавливаются. состояния трехстабильных элементов тов коммутатора 10 в соответствии с нсмерами входных и выходных кон тактов проверяемого блока 13. Последующая работа устройства происходит в двух режимах А и Б согласно алгоритму, приведенному на фиг, 6. В ре жиме А работа регистратора 8 и блока 9 управления координатным механизмом блокируется,С поступлением на входы регистра 7 информации тестового блока на 65 входные контакты проверяемого блока13 через коммутатор 10 поступаетопределенный входной набор, так кактрехстабильные элементы коммутатора10, соответствующие выходным контактам проверяемого блока 13, находятсяв третьем состоянии. На входы блока11 сравнения поступает эталонное тестовое слово с выхода регистра 7) ислово, несущее информацию о фактическсм состоянии входов и выходовпроверяемого блока 13. В зависимости от результата сравнения работаустройства либо продолжается в режиме А, либо при наличии неисправности переводится в режим Б.В режиме Б старший разряд (режима работы) регистра 14 управляющегослова устанавливается в единичноесостояние и блокирует прохождениесигналов с генератора 16 тактовыхимпульсов на счетчик 19, где остается номер кадра, в котором произошло несравнение, Затем осуществляется поиск неисправностей путемдополнительной проверки уровня потенциалов в определенных внутреннихточках проверяемого блока 13, предусмотренных программой поисканеисправностей. При этом сигналы с .выхода генератора 16 тактов поступа,ют на вход второго счетчика 20.Для включения- контактного щупа копределенной точке проверяемогоблока 13 в первом такте рассмотренного этапа работы в регистр 14 управляющего слова блока 1 управленияпринимается соответствующее управляющее слово, а на втором такте ндсоответствующем выходе дешифратора15 появляется единичный сигнал. Приэтом второй триггер 18 блока 1 управления устанавливается в единичноесостояние и приостанавливает работугенератора 16. Одновременно происходит прием координат Х и У искомойточки, а также признаков, указываюцих направления движения по осямХ и У относительно предыдущего (в начале работы относительно исходного )положения в регистры 33 группы блока9 управления координатным механизмом,При этом включаются лампы 29 Х и У,соответствующие состояниям дешифратора 28По сигналу разрешения отблока 1 управления) узлы 31 управления включением электромоторов запускаются: происходит продвижение контактного щупа к нужной точке проверяемого блока, далее подключение егок этой точке согласно принципу работы блока 9,С включением контактного щупа к нужной точке по сигналу, поступаюцему от кнопки, расположенной на координатном механизме 12не пока" зана), триггер 18 блока 1 управле 1067507 10ния йеребрасывается в нулевое состояние. Генератор 16 тактовых импульсов вновь запускается .в работу.В указанном порядке в регистр 14 принимается соответствующее управляющее слово, далее согласно соответ ствующему состоянию дешифратора 15 происходит опрос состояния выходов регистратора 8. Регистратор 8 работает следующим образом. В начале счетчик 23 и триггер 26 находятся 10 в нулевом состоянии. Сигнал из внутренней точки проверяемого блока 13 через контактный щуп поступает на входы всех пороговых элементов 27 группы. При этом срабатывают те эле менты, порог, срабатывания которых равен или меньше потенциала рассмотренной точки. В зависимости от значения потенциала возможны следующие случаи. 20В рассмотренной точке имеется периодически меняющийся сигнал - тогда при регулярном изменении выхода порогового элемента 27, срабатываемого от потенциала ц - едицина, Формиро ватель импульсов 22 вырабатывает соответствующие последовательные импульсы и счетчик 23 заполняется, на выходе элемента И 24 появляется единичный сигнал и триггер 26 устанав ливается в единичное состояние.При поступлении сигнала "Опрос" на выходе соответствующего элемента И 21 группы появляется единичный сигнал фГенерация". 35Значение потенциала рассмотренной точки не изменяется и соответствует одному из потенциалов, указанных на фиг3, Пусть в рассмотренной точке имеется потенциал Пц,р . Тогда, Йроме двух первых, все схемы срабатывают, триггер 26 находится в нулевом . состоянии. С поступлением сигнала "Опросф на выходе элемента И 25, соответственно и на выходе третьего элемента И 21 группы появляется еди ничный сигнал (Пню)Если неисправность контролируемой цепи в результате данной операции не локализована, то согласно алгоритму поиска возможны следующие вариан ты действия: на входы проверяемого блока 13 с регистра 7 информации подается другой набор сигналов; блоком 9 управления координатньм механизмом контактный щуп подключает ся к другой точке; одновременно осуществляется 1 и 2 варианты дейст-. вия. После любого из вариантов действия в зависимости от состояния выходов блока 8 измерений, счетчика 19, 20, блока 1 управления и блока 11 сравнения формируется адрес слова программы, соответствующий следующему варианту действия.При завершении проверки результаты выводятся в блок 5 индикации. Тип и сложность выбранного алгоритма проверки цифровых блоков на принцип работы предложенного устройства не влияет. Однако для правильной организации процесса проверки с псиощью предложенного устройства неббходимо учесть следующие обязательные требования при составлении программы проверки: в первом этапе заносится ииФормация о входах и выходах.в ре-. гистр б ксммутации и до конца про" верки данного типа цифрового блока содержимое регистра б не изменяется; после подключения контактного щупа к нужной точке рассматриваемого цифрового блока опрашивается состояние выходов блока 8 измерения (для правильного Формирования адреса следующего слова программы, соответствующей алгоритму проверки),Использование в устройстве регистратора 8, однозначно определяющего все возможные состояния выводов логического элемента, необходимо для обнаружения и определения вида неисправностей в цифровом блоке для локализации неисправностей с точностью до вывода логического элемента.Использование в устройстве координатного механизма 12 и блока 9 управления координатным механизмом необходимо для повышения степени автоматизации процессов обнаружения и локализации неисправностей и повышения быстродействия. Предложенное устройство применяется в автсжатизированных системах контроля сложных цифровых блоков и позволяет определить правильность функционирования блока, при наличии неисправности в последнем осуществить ее поиск путем подключения контактного щупа с помощью координатного механизма к нужньач внутренним точкам цифрового блока, предусмотренных в алгоритме поиска, определить тип неисправности, вывести результат проверки на ийдикацию, удобный для восприятия 1. оператора. укаэанные преимущества предлагаемого устройства позволяют существенно повысить диагностическую способность устройства.1067507 впуск огмиро оние началь ного адреса ароерам лм Эоистга. Форм иуобоние уюраАямЮия лривнаеоРФорииробониекоординат точнаконтроля Гранение Граонение Уюненемие иоиервюоеа юоисма йУи Составитель В. ГречневРедактор О.Колесникова Техред А.Бабинец Корректор А. Повх 210 зак илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,йщожаЬа иачаланово адреса вроероммвюрооерюи форииробоние уира Рлююиуих щоиэноно 8нализ реакцииобаеита конлюролЯ Изменение ноиера лроо ерш