Устройство для выбора среднего по величине числа

Устройство для выбора среднего по величине числа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Реслублик (11) 1005336 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 20. 1 0.81 (21) 3347223/18-24 (51)М. Кй; с присоединением заявки М

Н 05 К 10/00

6 05 F 11/18 (23) Приоритет

Г4щцарстэевкык каактвт

СССР оо аалан. язввретвккя и открытий. Опубликовано 1g,03,83. Бюллетень Эй 10 (53у У@К 681. 325. . 61 (088. 8) Дата опубликования описания 1 7 .03 .83

Б.M. Конорев, В.П. Каменев, B.ß. Бабич

А.В. Сычев, Г.P. Макарова и Н.ф. Ме (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) YCTPOACTBO ДЛЯ ВЫБОРА СРЕДНЕГО

Il0 ВЕЛИЧИНЕ ЧИСЛА

Изобретение 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 несинхронной информации и аппаратурная из2 быточ ность при подключении его к синхрониэирующему устройству, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для выбора среднего по величине двоичного числа, содержащее-входные триггеры, единичные и нулевые выходы 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 синхронизации (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 соответ3 1005336 дами двухразрядных дешифраторов нуля и единицы, входы которых через элемент ИЛИ сравнения старших разрядов соединены с первыми входами ус55 ствуют одному положению чувствительного элемента и являются точкой разрыва функции; при наличии рассогласования информации, передаваемой по трем каналам резервирования, за счет

Ф различных порогов срабатывания согласующих устройств в каналах; при наличии сбоя информации в одном из каналов. Например, с 1-го исправного канала поступает число "1111, со

2-го исправного канала - "0000", с

3-ro отказавшего канала - "А". Устройство в качестве среднего выберет число "А", так как оно находится в диапазоне между "0000" и "1111". Все это сужает. область использования устройства и снижает его надежность.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для выбора среднего по величине числа, содержащее первый мажоритарный элемент, входы которого соединены с единичными выходами вход- 25 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- зо ниц, выходы элементов И анализа единиц и нулей соединены с первыми входами установки единиц триггеров выдачи Единиц и нулей соответственно, единичные вы оды которых соединены

35 соответственно с первыми входами установки единиц и нулей входных триггеров, вторые входы установки нулей которых и входы установки нулей триггеров выдачи единиц и нулей соедине40 ны с шиной "Сброс", а нулевые выходы входных триггеров соединены со вторыми входами элементов И анализа нулей, 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, двухразрядные дешифраторы нулей и единицы и двухразрядные сдвигающие регистры, входы которых соединены со входами устройства, а выходы - со вхотановки 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 со<.тояния 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 кодов.

36

d водящий все триггеры в исходное нулевое состояние.

На входные шины 20 поступают сигналы от каналов резервированного устройства последовательным двоичным кодом, начиная со старшего разряда. Для определенности считаем, что единице в разряде кода соответствует высокий потенциал, а нулю - низкий.

Работу устройства рассмотрим на примере подачи на входные шины 20 следующих чисел на входную шину 20 подается число "0000", на шину 20 число "1111". Эти два числа при считывании с датчиков угловых положений .отличаются на единицу младшего разряда и соответствуют 360 . На входную шину 20Зподается число 1001, которое соответствует информации сбившегося канала.

Входные сигналы от каналов резервированного устройства по шинам 0 поступают на двухраэрядные сдвигающие регистры 18, в которые записываются два старших разряда входных кодов. Одновременно старшие разряды

1 0053

Например:

1-й канал 0100 Ок0010 !к!011

2-й канал 001l Ок0011 .lк1100

3-й сбившийся канал 1 01 0 Ок01 00 Ок0001

Среднее значение 0100 0011 1100

Выбранное среднее значение кода должно иметь вид входного числа (без знакового 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 храню нения 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- ,2S шения усреднения со знаком или без

1 знака в зависимости от анализа старших разрядов усредняемых чисел, схе-. ма И анализа ер, ниц и нулей знака для обеспечения возможности проведения усреднения с учетом знака.

На чертеже приведена функциональная блок-схема устройства.

Устройство для выбора среднего по величине достоверного двоичного И числа содержит первый и второй мажоритарные элементы 1 и 2, первый и второй инверторы 3 и 4, первый 5 и второй 6 элементы И учета знака, элементы ИЛИ 7 учета знака, три канала, ао в каждом иэ которых содержится элемент ИЛИ 8 сравнения старших разрядов, элемент И 9 анализа нулей, weмент И 10 анализа нулей знака, элемент И l1 анализа единиц, элемент

И 12 анализа единиц знака, триггер 13 выдачи нулей, триггер 14 выдачи еди- . ниц, входной триггер 15, двухразрядные дешифраторы "0" 16 и "1" 17, двух .разрядный сдвигающий регистр 18, SO триггер хранения результата 19, входную шину 20 ° Устройство также содержит шину 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. Таким образом, после прохождения двух старших разрядов сдвигаемых чисел в регистре 181 записан код "00", в регистре 18 2 - "11, в регистре 18"10", во входном триггере 15 записан код "0" в триггере 15 - "1", s триггере 15 > - "!". С выходов двухразрядных сдвигающих регистров 18 информация снимается в двухразрядные дешифраторы "0" 16 и "1" 17, настроенные на коды "00" и "11" соответственно. Таким образом, на вы" ходах дешифратора "0" 162 и дешифратора "1" 17 появляется высокий потенциал, который через элементы ИЛИ 8 поступает на единичные входы триггеров 19. На выходах двухразря(дных дешифраторов "0" 16 и "l" l7 вырабатываются низкие потенциалы, так как входной код данного канала не соответствует ни "00", ни "11". По шине синхронизации 21 подается сигнал, который стробирует запись результата анализа 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 потен7 1005336

8 элемента И 6. На правый и средний входы мажоритарного элемента 1 с триг геров 15„ и 15 приходит код "1", что является достаточным для формирования на его выходе единичного сигнала, который пойадает в виде разрерые входы элементов И !2 анализа едиединиц в единичное состояние. Элемен- 25 ты И 12 и 12З при этом закрыты низзо зз поступают на входы двухразрядных сдвициала на первый вход элемента И 5 и 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 с выхода маждоритарного элемента 1 через инвертор 3 запрещает прохождение сигналов через элементы И 1! и 10.

Через время, определяемое максимальной рассинхронизацией каналов резервированного устройства и переключением триггеров 15 по шине управления знаком 22 подается тактирующий сигнал, который, пройдя через элемент И анализа единиц знака, устанавливает соответствующий триггер 14 выдачи ком потенциалом с нулевых выходов соответствующих входных триггеров 152 и !5 . Съем результирующего значения первого разряда с мажоритарного эле,мента 1 производится в момент подачи тактирующего 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 нинам 20 гающих регистров 18 третьи разряды двоичного числа. При этом старшие разряды выдвигаются из регистров 18 и .записываются в них второй и третий разряды. Вторые разряды с выходов регистров 18 записываются во входные триггеры 15. Таким образом в триггере 15„ записана "1", в триггере !5>—

"1"., а в триггере 15 - "0". На левом и среднем входах мажоритарного элемента 1 появляются. высокие потенциапы. Единичный сиг -:ал с выхода мажоритарного элемента 1 в виде разрешающего потенциала поступает на входы элементов И 9 и 12 и через инвертор 3 в виде запрещающего потенциала на входы элементов И 10 и 11. В результате этого к срабатыванию подгоt$

20 товлены элементы И 9 и 12 только правого канала. Тактирующий сигнал, проходящий по шине управления 23 через в ремя, определяемое макс ималь ной рассинхронизацией резервированных каналов и переключением триггеров 15, через элемент И 9 устанавливает триггер выдачи нулей !3 в единичное ссостояние. Съем ре"ультирующего значения второго разряда с мажоритарного

/ элемента производится в момент по дачи тактирующего сигнала по шине управления 23. Единичное состояние триггера выдачи нулей 13 з удерживает входной триггер 153 в нулевом состоянии независимо от значения разрядов, поступающих. на входную шину 20> устройства в течение всего времени приема остальных разрядов.

Таким образом, после прохождения двух старших разрядов и входные триггеры !55 и !5 з удерживаются соответственно в едийичном и нулевом состоянии постоянно, тем самым обеспечивая при обработке последующих разрядов на левом входе мажоритарного элемента 1 высокий потенциал, а на правом - низкий. Третий разряд устанавливает в единицу входной триггер 152, обеспечив на среднем входе мажоритарного элемента 1 высокий потенциал. Учитывая состояние тригге-. ров 15 и 15> в момент поступления тактирующего сигнала по шине управления 23 с выхода устройства 25 считывается единица, что совпадает со значением информации на среднем входе. При обработке послед .его разряда на выходе 25 устройства получено значение, совпадающее с поступающим по входу 20 2..Триггеры 132 и !42 оста/ ются в исходном состоянии, так как их установка в единичное состояние через элементы И 9 и 11 возможна лишь при различной информации на выходе мажоритарного элемента 1 и триггера 15, что произойти при неизменном состоянии входных триггеров 15 1 и 15 не может. В результате на выходе 25 устройства получено число "1111", что соответствует среднему значению достоверной информации.

Пример. Предположим, что на входы 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 ана. лизируется в дешифраторах 16 и 17.

9 1 0053

Результаты анализа записываются в триггеры 19.. 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 153записаны 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 132 удерживает входной триггер 15 в нулевом состоянии на все время обработки одного числа.

Второй разряд обрабатываемого числа поступает с выходов регист5 рбв 18 на входные триггеры 15 и формирует на выходе мажоритарного элемента 1 нулевой сигнал. Состояние триггеров 13 и 14 не изменяется, так как сигнал на выходе мажоритарного элемента 1 совпадает с сигналом входных триггеров 15.

Третьи разряды обрабатываемых чисел с выходов регистров,! записываются во входные триггеры l5 На левый, средний и правый входы мажоритарного элемента 1 поступают сигналы "0,01" соотВетственно ° На выходе мажоритарного элемента l вырабатывается нулевой сигнал и тактирующий сигнал, поступающий по шине управле- 4о ния 23, проходя через открытй элемент И 11З анализа единиц устанавливает триггер 14З выдачи единиц в единичное состояние и входной триггер 153 удерживается в единичном состоянии. жоаким образом, входной триггер 15 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 и!000".

Данное устройство выбора среднего по величине числа позволяет устранить точку разрыва функции при считы36 10 вании 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 изобретения

Устройство для выбора среднего по величине. числа, содержащее первый мажоритарный элемент, входы которого соединены с единичными выходами входных триггеров и со вторыми входами элементов И анализа 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 т! иг» 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, двухразрядные 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

ВНИИПИ Заказ 1928/78 Тираж 843 Подписное фияиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 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 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

)о

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 в ходами двухразрядных

% сдвигающих регистров.

Ис точники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 394790, кл. G 06 F 11/00, 1971.

2, Авторское свидетельство СССР

У 447714, кл. G 06 F 11/00, 1972 (прототип).