Программное временное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛ 19 18 ЕТЕНИЯ 90813/24(72) Г.енко о электроп риборо В.Ад нов и 19/18,тельсти к ения, меха- льно- овано Известно про ройство, содержа и последователь импульсов, блок ратор, элементь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИаО К АВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 532860; кл. 6 06 Г У/00, 0 05 В1974,Авторское сМ 758154, кл.1978.Авторское свидетельство СССР1 ч". 1173414, кл. 0 06 Г 9/00, 1983.(57) Изобретение относится к вычисльной технике и автоматике, в частноустройствам автоматического управлгде требуется включение различныхнизмов в определенной последоватести во времени, и может быть испол ьз видетельство СССР6 06 Г 9/00, 0 05 В 1 Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, в частности к устройствам автоматического управления, где требуется включение различных механизмов в определенной последовательно- ТИ цр рреме 11 и, И Мо;кеТ быть 11 спррьзовацо д 11 н упрарлвг 1 ия тох 1 ологичеекими процее= ИМИ: граммное временное устщее генератор импульсов но соединенные счетчик абора программ, дешиф- И. дополнительный эледля управления технологическими процессами. Целью изобретения являются расширение области применения за счет автономности при выдаче команд, времени их появления и формирования по длительности и повышение точности выдачи всех коланд относительно сигнала "начало работы". Устройство содержит генератор 1 импульсов, регистр 2 адреса, блок оперативной памяти 3, триггер 4 пуска, счетчик импульсов 5, элемент б сравнения, первую 7 и вторую 8 группу коммутаторов, элементы И,г 1 И 9 - 13, формирователь 14 сигнала "разрешение выборки", инвертор 15, элемент И 16, три элемента задержки 17, 19, 20, триггер 18 блокировки выходной регистр 21 на О-триггерах, группу 22 ь 22 ы элементов гальванической развязки, магистраль 23 адрес-данные, шины 24 команд управления, 9 - 2 - 10 - 14 - 11 - 3 - 8-21 - 22. 4 - 1-5-6-16-17- 20-13-18-16, 20-12-2-3. 4- 15 - 7 - 3, 17 - 19 - 21. 4 ил. мент И, неси.лметричный триггер и исполнительные элементы,3В это устройство с целью повышениянадежности и обеспечения возможности автоматической остановки устройства послеотрдботки 1 программц дрцодНИтольНо врв=вены зГ 1 еме 11 ты ИДИ, ртОрой эЛФМвг 1 Т И, яр,датчик РЙх(имов, формировитбль импульсов,симметричный триггер.Недостатками этих устройств являются:постоянная длительность выдаваемых команд, недостаточная точность выдаваемыхкоманд, низкий коэффициент использования обьема памяти, оперативной возможно 17 б 2298сти изменять длительность, время выдачи и количество команд.Из известных наиболее близким по технической сущности к заявляемому является программное устройство управления, содержащее генератор импульсов, счетчик, первый и второй дешифратор, блок памяти, первую и вторую группу дешифраторов, триггер, элемент И, регистр адреса, выходной регистр, элемент задержки, группу мультиплексоров, группу дешифраторов.Недостатками известного устройства, выбранного в качестве прототипа, являются:- ограниченные функциональные возможности, в частности, оно не может обеспечить автономную выдачу более одной команды, коды которой записаны в блоке памяти, для выдачи всех команд дополнительно необходим блок управления;- блок управления только асинхронными командами может инициировать устройство к выдаче последующих команд;- выдаваемые команды имеют постоянную длительность, а время их выдачи должно. дополнительно определяться блоком управления;- блок управления асинхронно инициирует устройство к выдаче команд, что снижает точность их выдачи относительнопервоначального сигнала "признак начала работы".Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счетавтономности при выдаче команд, времени 5 10 15 20 253035 40 45 50 их появления и формирования по длительности и повышение точности выдачи всех команд относительно сигнала "признак начала работы".Поставленная цель достигается тем, что в программное временное устройство, содержащее генератор импульсов, регистр адреса, блок оперативной памяти (ОЗУ), триггер пуска, счетчик импульсов, первую и вторую группу коммутаторов, первый элемент И, первый элемент задержки и выходной регистр, дополнительно введены элементсравнения,первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, формирователь сигнала "разрешение выборки", инвертор, триггер блокировки, второй и третий элементы задержки, выходной регистр выполнен на Р-триггерах, а генератор импульсов представляет собой последовательно соединенные генератор опорной частоты, второй элемент И и делитель частоты, причем группа информационных в,;одов регистра адреса и группаинформационных входов коммутаторов первой группы подключены к магистрали адрес-данные. Управляющий вход регистра адреса соединен с шиной команд управления "запись адреса", выходы регистра адреса подключены к группе информационных входов блока оперативной памяти, группа выходов коммутаторов второй группы подключена к первой группе входов элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с разрядными выходами счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу делителя частоты генератора импульсов и к первому входу первого элемента ИЛИ, а установочный вход счетчика импульсов, первые входы второго и третьего элементов ИЛИ, входы сброс триггера пуска, делителя частоты и Р-триггеров выходного регистра подключены к шине команды управления "сброс", вход запись триггера пуска и вторые входы четвертого и третьего элемента ИЛИ подсоединены к шине команд управления "признак начала работы", а выход триггера пуска подключен к первому разрешающему входу первого элемента И, к управляющему входу блока оперативной памяти и ко второму входу коммутаторов второй группы и через инвертор к управляющему входу коммутаторов первой группы, выходы которых соединены с группой входов-выходов блока оперативной памяти коммутаторов второй группы информационных входов, первый вход второго элемента 1 ЧИ подсоединен к шине команд управления "конец обмена" его выход к входу сброс регистра адреса, выход элемента сравнения подключен к первому входу второго элемента И, выход которого через первый и второй элементы задержки соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброс триггера блокировки, инверсный выход которого соединен со вторым разрешающим входом первого элемента И, выход первого элемента задержки подключен ко входу запись триггера блокировки, ко второму входу четвертого элемента ИЛИ, а выход второго элемента задержки к тактовому входу Р-триггеров выходного регистра Р входы О-триггеров выходного регистра подключены к соответствующим разрядам магистрали выдачи данных, выходы Р-триггеров выходного регистра соединены через группу элементов гальванической развязки с группой информационных выходов устройства, выход второго элемента задержки соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу регистра адреса, а через первый элемент ИЛИ, формирователь сигналов "разрешение выборки" и пятый элемент ИЛИ соединен уп 1762298равляющим блоком оперативной памяти со вторым входом, второй вход пятого элемо 33- та ИЛИ подключен к ши 33 е команд управления "запись да 3333 ь 3 х".Положительный эффект при осуществлении изобретения закл 3 очающийся в расширении его фу 33 кциональных возможностей достигается:- строгим поячеечным чередова 33 ием информации о времени. появления команды и значением кода команды, начала записи с первой ячейки и последовательость записи информации в ячейках ОЗУ от времени появления команды;- временем элемента сравнения позволя 3 ощего устройству определять время выдачи команды за счет сравненл кода времени хранимого в ОЗУ с текущим 3 ременным кодом со счетчика, что 33 озволяет оперативно перестраивать вре 33 я начала выдачи команд и их длительности предварительно изле 3 сяя код гд ячейках ОЗУ;- введение второго, третьаго, четвертого и пятого элемента ИЛИ, формирователя сигнала "разреше 33 е выборки", третьего элемента задержки, триггера блокирон 3:и и соответству 3 ощих связей позволяет осуществить модификаци 3 о содержимого регистра адреса и устройству автономно формировать остальные ко 3 ланды, вос 313 О 31 - нимать сигналы сравнения только от ячеек ОЗУ, в которых хранится код вре 3:,е 3333, а введение второго элемента задержки с соответствующими связями заг 3 исывать безсбойно информацию позиционного кода команды в О триггеры выходного регистра по тактовому входу;- позицион.3 ая разводка магистрали выдачи данных на соответству 3 ощие входы О О-триггеров выходного регистоа позволяет исключить применение дешифратора в устройстве;- применение генератора опорной частоты на четыре - шесть порядков превышающих тактовую частоту и делителя частоты, работающего в "ждущем" ражиме повышает точность выдачи кома 3 сд относительно "признакаа начала работы".На фиг.1 представлена фун 3 сц 31 ональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схегла генератора импульсов; на фиг.За,б - алгоритм записи в ОЗУ кодов команд; на фиг.4 - време 33 ные диаграммы "закачки" информации в блок оперативной памяти.Устройство содержит генератор 1 импульсов, регистр 2 адреса, блок оперативной памяти 3 (ОЗУ), триггер 4 пуска, счетчик импульсов 5, элемент б сравнения, первую 7 и вторую 8 групг 3 у коммутаторов, элемен 5 10 20 25 30 35 40 45 50 55 ты ИЛИ 9 - 13, формирователь 14 сигнала "разрешение выбор 3", 333 вертор 15, первый элеме 33 Г 18 И, первый элемент 17 задержки, тр 313 3 О 3 р 18 блокирови, второй элемент 19 задержк 3, 1 рети 3 л элемгпт 20 задержки, выходОЙ реГ,".Стр 21 3 са О-тр 3 ГГерах, Группу 223223 элементов гальванической развязи, магистраль 23 адрес-дан 3353 е, шины 24 кома 33 д управления, которые вюают:шину 24 - "запись адреса", шину 242 - "ко 33 ец обмена", шину 24 з - "сброс", шину 2 с, - "пр 33 Як начала раооть 3, шину 245 - "запись данных", ши 33 у 25 - исполнение программ, шну 25 - тактовых импульсов, магистраль 27 ьыдачи данных, Группу 28 информд 3303333 ых ыходоа,ГО 33 ератор 33 мг 3 ульсов 1 (фиг.2) представляет собой последовательно соединенные генератор 29 сорной частотьэлемент 30 И, в горой делитель 31 частоты,Устро 33 сво работает следующим обра- ЭОМ.Имеется два режима работы: "закачки" информации из цифровой вычислительной машины (ЦВМ) в ОЗУ и формирование прибором кодированных команд по принятой в ОЗУ информации. ЦВМ является инициатором "закачки" инфоомации и псревода устройства в ав 3 ономный режим работы,Первь 3 й режм работы устройства, На иходь; сброс триггера 4 пуска, делителя 31 частоты счека 5. О-триг 3 еров выходного 21 регистра, регистра 2 адреса триггера блокировки по шине 24 з - команды УГЗОавления подается сиГнал сорос . С иг 3- версного выхода триггера 18 блокировки единичный потенциал подается на второй вход первого элемента 16 И, подготавливая его к работе. 33 уевое состояние триггера 4 пуска запрещает работу генератора 1 импульсов, "закрывает" вторую группу коммутаторов 8, разрешает: запись информации в ОЗУ и через инвертор 15 открывает перву 3 о группу коммутаторов 7. Устройство приведено в исходное состояние, ЦВМ организует обме 33 выдачи информации(ОБМВ) путем подачи по ши 3 сам 24 команд управления, управляющ 3 лх и информационных слов(УС и ИС) по магистрали 23 адрес-данные. УС (адрес информации) принимается и записывается на регистр адреса 2 в моме 33 т прихода сигнала по шине 241 "запись адреса" и "запоминается" до начала сигнала по шине 242 "конец обмена . Таким образом на первый вход ОЗУ 3 подается адрес ячейки, а в момент прихода данных ИС на четвертый вход/вь 3 ход ОЗУ 3 по шине 245 подается сигнал "запись данных", разрешающий его (ИСа) прием, ОБВМ продолжаются до техпор, пока вся информация не будет записана в блок оперативной памяти.Блок оперативной памяти имеет разрядность, превышающую или одинаковую сразрядностью счетчика и соответствующуюили превышающую количество выходныхразрядов, Для каждой команды в ОЗУ "закачиваются" время начала команды, позиционный код, которым выдается коланда;время конца команды и нулевой позиционный код, Следовательно, полная информация об одной команде записывается вчетырех ячейках памяти.Информация о каждой команде записывается в строгой последовательности повремени появления, Если начало нескольких команд совпадает, то позиционные коды этих команд складываются по ИЛИ ивыдаются одной командой, При перекрытиикоманд по времени в новой дискрете повремени в которой выдается начало команды и существуют еще предыдущие команды)выдаются: код времени новой команды, апозиционные коды новых и существующихранее команд складываются по ИЛИ и выдаются вновь, формируя новый позиционный код и "подтверждая" позиционные кодыкоманд, которые еще существуют в даннойдискрете по времени. Если существуют вданной дискрете по времени несколько команд и, при этом одна из них заканчивается,то выдается в этом случае код времени снятия команды, а позиционные коды продолжающих существовать командскладываются по ИЛИ и вновь выдаютсяпосле кода времени,Позиционный код одной команды выдается сочетанием единиц в двух разрядах из16, остальные нули, что позволяет получить64 различных позиционных команд.Данное обьяснение формирования кодов для "закачки" ОЗУ устройства поясняеталгоритм записи в ОЗУ кодов времени ипозиционных кодов изображенных нафиг.ЗА,Б,После "закачки" блока оперативной памяти устройство готово к выдаче команд согласно заложенной программеВторой режим работы устройства начинается с момента подачи по шине 24 л сигнала "признак начала работы".Сигнал "признак начала работы" "взводит" триггер 4 пуска, подтверждает "лучевоесостояние" триггера 18 блокировки и черезчетвертый элемент 12 ИЛИ по счетному входу регистра 2 адреса записывается единица- адрес первой ячейки блока оперативлойпамяти, через элемент 10, ИЛИ запускаетсяформирователь 14 сигнала "разрешение выборки", 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Сигнал "разрешение выборки" подается через третий элемент 11 ИЛИ на второй входа блока 3, а адрес первой ячейки на первые входы и с четвертого входа/выхода содержимое первой ячейки ОЗУ 3 выдается на элемент 6, сравнения, на второй вход элемента 6 сравнения выдается код со счетчика 5.При отсутствии сравнения следующий тактовый импульс изменяет код текущего времени в счетчике 5, а через второй элемент 10 ИЛИ, формирователь 14 сигнала "разрешение выборки" и третий элемент 11 ИЛИ с блока 3 вновь выдается значение кода, записанного в первой ячейке. Такие операции будут проводиться до тех пор, пока с элемента б сравнения не выдается значение "равно" на первый вх;.д первого элемента 16 И. Сигнал "равно" подается на первый элемент 17 задержки, который задерживает сигнал "равно" на время большей длительности, чем время сигнала "разрешение выборки", Задержанный сигнал "равно" подается: через четвертый элемент 12 ИЛИ на счетный вход регистра 2 адреса модифицируя код адреса;через четвертый элемент 12 ИЛИ и второй элемент 10 ИЛИ вновь запускается формирователь 14 сигнала "разрешение выборки";- на вход запись триггера 18 блокировки, который блокирует работу первого элемента 16 И;- на второй 19 и третий 20 элемент задержки,По сигналу формирователя 14 сигнала "разрешение выборки" с четвертого входа(выхода ОЗУ 3 выдает содержимое второй ячейки и позиционно разводится поразрядно на соответствующие О входы О-триггеров выходного регистра 21, На вторые входы 0-триггеров синхронизации выходного регистра 21 подается задержанный вторым элементом 19 задержки сигнал "равно" и по нему записывается позиционный код данной команды. Триггер 4 пуска срабатывает и единичным значением: переводит ОЗУ по третьему входу в режим выдачи информации; открывается вторая группа 8 коммутаторов, а через инвертор 15 закрывается первая группа 7 коммутаторов; разрешается деление опорной частоты в генераторе 1 и выдачу тактовых импульсов относительно "признака начала работы" с точностью То/К (То - период тактовой частоты работы устройства, К - коэффициент деления опорной частоты генератора, который для устройствавтоматического управления механизмамиможет быть более 40000)." соответствующих выходов Р-триггеров выходного регистра 21 разрешающие сигналы подаются на группу элементов гальванической развязки 221-22 м. Таким образом, в начале данной дискреты времени устанавливается код (коды) команды (команд), которые с соответствующих выходов группы 221 - 22 элементов гальванической развязки подаются через группу 28 информационных выходов на исполнительные элементы.Условием применения данного способаинициирования исполнительной команды является то, что время съема двух значений (2 Твыд) с блока 3 и погрешность генератора тактовых импульсов (+ Й) меньше допуска (+ЬТ.) на точность вь 1 дачи (снятия) команды, т,е.2 Твыд+ Ь т/ = .Ж (1)Чем меньше времени допуска Лт., тем более жесткие условия предъявляются к быстродействию работы устройства и к стабильности работы генератора тактовых импульсов.Задержанный на время, превышающееТвыд третьим элементо 20 задержки сигнал "равно" подается: через пятый элемент 13 ИЛИ устанавливает триггер 18 блокировки в исходное нулевое состояние и с его инверсного выхода разрешающий потенциал "подготавливает" первый элемент 16 И к работе;- через четвертый элемент 12 ИЛИ насчетный вход регистра 2 адреса модифицируя код адреса;- через четвертый элемент 12 ИЛИ ивторой элемент 10 ИЛИ вновь запускается формирователь ",4 сигнала "разрешение выборки" и с четвертого входа-выхода ОЗУ 3 выдается содержание третьей ячейки.Формирование команды в данной выборке времени закончилось и никаких более операций в устройстве не происходит.Следующий тактовый импульс изменяеттекущий код времени в счетчики 5, а через второй элемент 10 ИЛИ, формирователь 14 сигнала "разрешение выборки", третий элемент 11 ИЛИ с блока 3 вновь выдается значение кода, записанного в третьей ячейке, Такие операции будут проводиться до тех пор, пока в счетчике 5 код текущего времени не будет равен временному коду содержащегося в третьей ячейке ОЗУ 3, т.е, если будет происходить выдача новой команды или снятие ранее выдаваемой. Процесс выдачи новой команды в устройстве будет происходить аналогично вышеуказанным операциям при выдаче первой команды.Процесс снятия ранее выдаваемой команды 20 25 30 35 40 45 50 55 будет отличаться тем, что в четной (четвертой) ячейке ОЗУ 3 (где записываются коды команды), будет нулевой код и, после выдачи сигнала "равно" выходной 21 регистр на О-триггерах обнулится. Следовательно, закончиться формирование данной команды.Особенность работы генератора 1 импульсов заключается в том, что генерация генератора 29 опорной частоты начинается с подачей питания, а по шинам 24 команд управления сигнал 24 з "сброс" устанавливает делитель 31 частоты в исходное нулевое состояние, а по шине 25 исполнение программы подается запрещающий потенциал на первый вход второго элемента 30 И. После установки триггера 4 пуска в единичное состояние на выходе второго элемента 30 И появляются импульсы опорного генератора, а делитель 31 частоты начинает их деление, Таким образом, первый тактовый импульс появится на выходе через период тактовой частоты с ошибкой не более То/К.Формула изобретения Программное временное устройство, содержащее генератор импульсов, регистр адреса, блок оперативной памяти, триггер пуска, счетчик, первую и вторую группы коммутаторов, первый элемент И, первый элемент задержки и выходной регистр, о т л ич а ю щ е е с я тем, что с целью расширения области применения с одновременным повышением точности выдачи команд относительно признака начала работы, в него введены элемент сравнения, пятый элементов ИЛИ, формирователь сигнала "Разрешение выборки", инвертор, триггер блокировки, второй и третий элементы задержки, выходной регистр выполнен на О- триггерах, а генератор импульсов представляет собой последовательно соединенные генератор опорной частоты, второй элемент И и делитель частоты, причем группа информационных входов регистра адреса и группа информационных входов коммутаторов первой группы подключена к магистрали адрес-данные, управляющий вход регистра адреса соединен с шиной команд управления "Запись адреса", выходы регистра адреса подключены к группе информационных входов блока оперативной памяти группа выходов коммутаторов второй группы подключена к первой группе входов элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с разрядными выходами счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу делителя частоты генератора импульсов и к первому входу первого элемента ИЛИ, а установочный вход счетчика импульсов, первые входы второго и третьего элементовИЛИ, входы "Сброс" триггера пуска, делителя частоты и О-триггеров выходного регистра подключены к шине команды управления "Сброс"; вход "Запись" триггера пуска, первый вход четвертого и второй вход третьего элементов ИЛИ подсоединены к шине команд управления "Признак начала работы", а выход триггера пуска подключен к первому разрешающему входу второго элемента И, к управляющему входу блока оперативной памяти, к второму входу коммутаторов второй группы и через инвертор к управляющему входу коммутаторов первой группы, выходы которых соединены с группой входов-выходов блока оперативной памяти и группой информационных входов коммутаторов второй группы, второй вход второго элемента ИЛИ подсоединен к шине команд управления "Конец обмена", а его выход - к входу "Сброс" регистра адреса, выход элемента сравнения подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первый и второй элементы задержки соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом"Сброс" триггера блокировки, инверсный выход которого соединен с вторым разрешающим входом второго элемента И, выход первого элемента задержки подключен к 5 входу запись триггера блокировки, к второму входу четвертого элемента ИЛИ, а выход третьего элемента задержки - к тактовому входу О-триггеров выходного регистра. О- входы О-триггера выходного регистра под ключены к соответствующим разрядаммагистрали выдачи данных, выходы О-триггеров выходного регистра соединены через группу элементов гальванической развязки с группой информационных выходов уст ройства, выход второго элемента задержкисоединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу регистра адреса, а через первый элемент ИЛИ, формирователь сиг налов "Разрешение выборки" и пятый элемент ИЛИ соединен со вторым управляющим входом блока оперативной памяти, второй вход пятого элемента ИЛИ подсоединен к шине команд управления 25 "Запись данных".1762298 Я 2 УОю Оем Фиг. г Составитель И.Швец Техред М.Моргентал Корректор С,Лисина Редактор А.Климова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3260 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям. и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5