Устройство для реализации логических функций

Устройство для реализации логических функций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Й вЂ” М"- С= " - А- -Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Соцкалистическкх

Республик

732878

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт свкд-ву— (22) Заявлено 21.01. T7(2l ) 2444828/18-2 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет . Опубликовано p5,05.80, Бюллетень № 17 (5 I ) M. Кл.

G 06 F 15/20

Гооударстненный комитет

СССР до делам изобретений н открытий (53) УДК 681.3 (088, 8) Дата опубликования описания 10 05 80

К. И. Диденко, К. Г. Карнаух, A...Н. Конарев, В. С. Коновалов, А. А Ручинский и И. С. Шандрин (72) Авторы изобретения

Специальное конструкторское бюро систем автоматического управления (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСКИХ

ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к вычислительной технике и может бьггь использовано в разпичнык системах автоматического управления, где решается задача логического управления технологическими агрегатами и установками по заданной прог

5 рамме или в соответствии со значениями логических функций, характеризующих состояние управляемого обьекта.

Известны логические устройства, сср10 держащие блок управления, постоянное запоминающее устройство, блоки вводаввыода.и опик враиаии (1).

Недостатком известных устройств является то,, что для реализации булевых функций вида

11(А-"

20 где Х вЂ” двоичные аргументыз; т - дискретное время, используется способ сравнения полученных входных аргументов, описывающих текущее состояние объекта, с константами истинности, находящимися в постоянной памяти. Для реализации этого способа требуется большой объем памяти и длительное время вычисления, так как обычно двоичный аргумент входит в состав нескопькнх функций одновременно и требует его включения в соответствующее число констант для сравнения.

Наиболее близким к предлагаемому является логический автомат, содержащкй блок ввода переменных, блок управления,.блок памяти, блок задержек, программоноситепь с вентилями, элемент И, элементы ИЛИ, НЕ, двухвходовую схему совпадения, блок вывода (2)

Недостатком этого устройства является большая аппаратурная избьггочность, обусловленная наличием по каждому вх< ду элементов НЕ, предназначенных для получения инверсных значений входных переменных, громоздкость программоноситепя и логического преобразователя при большом количестве входных и".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 ссиранить 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 приемщицу последовательно подключаются входные и выходные переменные, в значительной степени сокращает àïïàратурные затраты.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — схема маркировочной памяти, на фиг. 3 — схема блока реГистровой .Памятиф

Предлагаемое 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 4 ных, а также функциональная ограниченность, предопределенная законом функционирования этого автомата.

Цель изобретения — сокращение обс рудования и расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения количества переменных.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управле ния, выход которого соединен с управ- 10 ляюшими входами блока ввода-вывода, блока памяти, блока приема команд, операционного блока и блока фиксации результата, выход блока памяти соединен с входом блока приема команд, командный выход которого соединен со входом блока управления, выход операционного блока соединен со входом блока фиксации результата, введены два управляемых блока инвертирования, управляющие вхо- 2о ды которых соединены с выходом блока управления, таймер, буферный накопитель, маркировочная 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 вход и выход которого соединены соответственно с выходом блока ввода-вывода и входом операционного блс - ЗО ка, выход которого соединен с первым входом второго управляемого блока инвертирования, второй вход которого сое- динен с выходом блока фиксации результата, а выход - с информационным входом блока ввода-вывода и информационными axonàìè таймера, буферного накопителя, MBpKHpoao÷íoé памяти и блока регистровой памяти; тем, что маркировочная память содержит накопитель, выход которого является выходом памяти, элементы И и HE причем информационный вход памяти соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с соответствующими 45 входами накопителя, управляющий вход памяти соединен со вторым входом первого элемента И и через элемент HE — со вторым входом второго элемента И, а также тем, что блок регистровой памяти содержит дешифратор, группу дешифраторов, группу регистров, группу мультиплексоров и элемент ИЛИ, причем управляющий вход блока соединен с управляющими входами мультиплексоров группы, дешифраторов группы и входом дешифратора, выходы которого соединены со входами дешифраторов группы, выходы которьи сое7328 78

6 нял и нверти pÎÂÿ пи я 011 f n. äen ÿ eìûÉ состоянием одного из разрядов командного слова блока 3 приема команд. С выхода блока

ЛИ, 11 инвертирования информация поступает на информационный вход операционного блока 8.

/"= V (11): =- Х

При наличии на управляюших входах блоков 8 операционного и 10 фиксации

10 результата сигнала ": начала предложения в операционный блок 9 заносится инн- формация с выхода блока 11 инвертирования И (11) и блок 10 фиксации результата устанавливается в нулевое состоя15 ние " . " = Б 9,: = И (1 1 ) (Б10:= 0

5

20, выход 21 дешифратор 22, группу дешифраторов 23 .. 23, группу р0гистров 24 ... 24 п, группу мультиHJIBKcopoB 25... 25„,, элемент 26 И, управляюший вход 27, информационный вход 28, выход 29.

Устройство осуществляет сбор и обработку по законам алгебры логики сигналов технологического процесса, форми рует команды позиционного управления агрегатами, алгоритм функционирования которых описывается булевыми и време ными булевыми функциями.

Работа устройства происходит под контролем блока 1 управления, когорый осушествляег синхронизацию и определяет последовательность функционирования отдельных блоков. При этом блок 1 управ- . ления считывает из блока 2 памяти командное слово в блок 3 приема команд. О

Формат командного слова, занесенного в блок 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; P - регистровый накопитель, Т вЂ” таймер и М вЂ” мантисса.

Оператор указывает на действие, которое должно быть выполнено над операндами. Операнды соединяются друг с другом операторами: :" — начало предложения-, "-"-указание, +" -дизьюнкдия

n ". " — коньюнкция. При наличии признака инверсии "/" переменная инвертируется.

Всем аходным и выходным переменным соответствуют определенные датчики сос40 тояния оборудования, исполнительные механизмы и т. д. Для их однозначного распознавания введена адресация. Входные и выходные перемнйые обрабатываются согласно их адресации. . Входные сигналы,, характеризующие со45 стояние технологического оборудования, поступают на вход устройства. Каждый вход и поступаюший на него сигнал обозначаются переменной Х и соответствутошим адресом. В соответствии с адресом, поступающим из блока 1 управления на управляющий ахоп блока 4 ввода-вывода, в последнем осуществляется нормализация и коммутация входных переменных.

Выбранный сигнал поступает на информа55 ционный ахо,i блока 11 инвертирования, на управляюший аход которого из блока

1 управления подается управляющий сит

При наличии на управляющих входах блоков 10 фиксации результата и 9 операционного сигнала + дизъюнкции и единичном состоянии операционного блока 9 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 Б10: = Б10 М Б9

Б8: = Б9 ЧИ (11) > (! где .Б9 и Б10 — предыдущее состояние блоков.

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

iO не изменяет своего состояния

". " Б10: =Б10 (Б9: = Б9(1 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 резупьтата.

Если после этого на управляюший вход блока 12инвертирования 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 "/ N И(12): = Б9Ч Б10; — /" = И(12): = Б9Ч Б10 где И (12) — выход выходного блока инвертирования.

732878 8, на первый вход элемента 17 И и отсутствии признака инверсия (1) на входе элемента 15 НЕ.

На входах элемента 17 И формиру ются условия записи " 1" в накопитель

18, т.е. запись информации в накопителе осуществляется, при равенстве логического выражения единице выражение—

lia(a — адрес ячейки памяти).

В случае, если выражение равно нулю, маркировочная память не изменяет своего состояния.

Установка ячейки маркировочной памяти в нулевое состояние осуществляется при наличии сигнала инверсии на управляющем входе 20 и единичном значении сигнала на информационном входе 19, т.е. логические условия записи "0" формируются на входе элемента 16 И и опре деляются выражение =/lla

С помощью маркировочной памяти имеется возможность формировать управляющие сИгналы, сохраняющие значение функ25 ции после изменения состояния части входов, и.изменять свое состояние после изменения состояния другой части входов, так как логические условия записи "1

К и "0 в маркировочную память разные.

Информация с выхода блока 12 инвертирования при наличии операнда выход

У в командном слове подается на информационный вход блока 4 ввода-вывода и в соответствии с адресом выдается на выход устройства 14, При наличии в ко мандном слове блока 3 приема команд операндов Н,Л, Р,Т информация с вькода выходного 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 приводится в действие буферный накопитель 6. При наличии в командном слове блока 3 приема команд операторов указания "= и операнда "Н" информация И(12) с выхода выходного блока 12 инвертирования записывается в ячейку буферного накопителя 6 в соответствии с адресом. Необ« ходимость применения буферного накопителя 6 обусловлена следующими причинами

Во-первых, значение некоторого логического выражения, состоящего из К связанных между собой операндов, может применяться в программе ц раз. Поэтому без наличия возможности запоминания эт го выражения программа содержит 611 = И 4

30 слов для Д-кратного вычисления этого логического выражения.

При возможности запоминать значение требуемого выражения количество слов oirределяется соотношением

Щ2 = К + 1 + }, Как можно заметить из полученных выражений, 2 ) И 1 при р. К+1

К»1 40

Во-вторых, если необходимо вычислить логическое выражение, содержащее скобки, то термы, записанные в скобках, могут быть вычислены предварительно и записаны в буферный накопитель. 45

Переменной Й обозначается маркирс вочная память 7. При наличии в командном слове блока 3 приема команд оператора указания "= и операнда El информация И (12) с выхода выходного блока 12 инвертирования подается на информационный вход 19 маркировочной памяти 7 и записывается в ячейку накопителя 18 в

1 соответствии с адресом, поступающим на управляющий вход 20.

Запись 1" в накопитель 18 осуществляется при наличии на информационном входе 19 высокого уровня, поступающего

Переменной P обозначается блок регистровой памяти 8, состоящий из д, -разрядных регистров 24 ...24л1 . 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 P 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 п-го регистра Р --го разряда.

При этом, если подается единичная информация, то р-й разряд щ-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 регистров выражение =P ann

/ где щ- номер регистра; — разряд.

732878

Если выражение О", то адресованный регистр не изменяет своего состояния.

Подключение выбранного разряда к выходу 29 осуществляется с помощью группы мультиплексоров 25 ... 25 „и элемента 26 ИЛИ,,4 И

Регистры накопителя не зависят друг от друга

Если при параллельной работе различных цепей необходимо осуществить синхронизацию, то один регистр используется в качестве управляющего для того, чтобы сделать дальнейшее переключение состояний в пределах других регистров, зависящих от состояния управляющего.

Наличие блока регистровой памяти позволяет осуществлять ветвление программы и автоматическое запоминание состояния управляемого технологического процесса.

Обращение к таймеру 5 осуществляется с помощью переменных M и Т. Установка выдержки времени таймеров осу- 25 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.

Логические условия занесения установки в таймер имеют вид

: М = тр, где М,р — мантисса и порядок заносимых в таймере чисел; 35 а — адрес выбранного таймера.

Формируемое таймером время выражается в форме = М. 10Р

Запуск выбранного таймера Та осуществляется, если выражение на выходе выходного блока 12 инвертирования принимает единичное значение выражение = Та

Переменные 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 íà вход операционного блока 9.

Изобретение позволяет сократить объем программируемой памяти, сокращает обьем программ и расширяет функциональные возможности устройства за счет включения и выключения участков программы.

Формул а изобретения

1. 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 входом 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 вход 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 — c информационньм входом блока ввода-вывода и информационными входами таймера, буферного накопитвпя, маркировочной памяти ц 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 соответствующими входами накопителя, управляющий вход памяти соединен со вторым входом первого элемента И и через элемент НŠ— со вторым входом второго элемента И.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок регистровой памяти содержит дешифратор, группу дешифраторов, группу регистров, группу мультиплексоров и элемент ИЛИ, причем управляющий вход блока соединен с управляющими входами мультиплексоров группы, .дешифраторов группы и входом

1Х 7328 78 12 дешифратора, 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- 5 принятые во внимание при экспертиэе типлексоров группы, выходы которых сое- 1, "Контрол энджинирин", т. 18, динены с соответствующими входами эле- Na 4, 1971, с, 49-60.. мента ИЛИ, выход которого является вы- 2. Авторское свидетельство СССР ходом блока, информационный вход блока К 435477, кл. G 06 Р 7/00, 07.01, 73..

732878

Составитель П Хазова

Р тор А. Мовская Temper,Â. Кур„Корртор М. Де

Заказ 1555/11 upas(751 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35» Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул Проектная, 4