Устройство для обнаружения и локализации неисправностей цифровых блоков Советский патент 1984 года по МПК G06F11/26 

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники, в частности к средствам автоматизации контроля и поиска неисправностей в устройствах с дискретным характером функционирования.

Известно устройство для контроля логическиз узлов, содержащее блок управления, блок оперативной памяти, адресный коммутатор, блок генерации стимулирующих воздействий и блок анализа неисправности и логической обработки til.

К недостаткам известного устрюйства следует отнести ограниченную функциональную возможность, обусловленную проверкой только ксадбинационных схем, и значительную сложность аппаратуры.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для диагностики неисправностей цифровых блоков, содержащееблок ввода, блок памяти, к : 1мутатор,блок сравнения, блок индикации, блок управления, причем выходы блока ввода соединены с входами блока памяти и группой входов блока управления, адресные выходы которого соединены с адресными входами блока памяти, выходы которого соединены с информа ционными входами коммутатора и первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого соединена с первой группой выходов коммутатора, вторая группа выходов «оторого соединена с входами блока индикации, первый и второй входы блока управления соединены с в лходами блока сравнения и коммутатора,управлякяцие входил которого соединены с управляющими выходами блока управления С21.

Однако устройство отличается недостаточной диагностической способностью устройства, обусловленной невозможностью контроля сигналов непосредственно На контактах микросхем печатной платы.

Цель изобретения - повышение диагностической способности устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для Обнаружения и локализаций неисправностей цифрошзх блоков, содержащее дешифратор адреса, блок памяти, блок индикации, блок сравнения, блок управления, в состав которого входят генератеф тактовых импульсов, первый .счетчик кадров, первый триггер, причол выход дешифратора адреса соеда нен с входом блока памяти, вход-выход коммутатс а соединен с входом и первьам выходом контролируемого цифрового блока, выход первого триггера соединен с запрещающим входом генератор тактовых импульсов, выход которого

соединен со счетным входом первого счетчика кадров, введены регистр адреса, регистр коммутации, регистр информации, регистратор, блок управления координатным механизмом, координатный механизм, кроме того, в блок управления введены регистр управляющего слова, дешифратор управления, второй триггер и второй счетчик кгщров, причем выходы первого и второго счетчиков кадров соединены соответственно с первым и вторым входами регистра адреса, выход которого соединен с входом дешифратора адреса, выход генератора тактовых 1шпульсов соединен со счетными входами 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 ко№4утации, регистра информации, регистратора, блока управления координатным механизмом, фиксирующий выход котсзрого соединен с нулевым входом первого триггера, единичными вход которого соединен с пятым выходом дешифратора управления, управляющие входы первого и второго счетчиков кадров соединены соответственно с инверсньлм и прямьв выходами разряда режима поиска регистра управляющего слова, выход блока памяти соединен с информационньФ1и входами регистра управляющего слова, блока индикации, регистра кс мутации, регистра информации, регистратора и блока управления координатным механизме, управляющий выход которого соединен с управляющим входом координатного механизма, измерительный вход регистратора соединен с информационным выходом координатного механизма, инфО{змационный вход которого соединен с вторым выходом контролируемого блока, выход регистра коммутации соединен с управляю,щим входом коммутатора, информадионный вход которого со«эд1шен с выходом регистра информации и первым входом блока сравнешя, второй вход котороГО соединен d выходом коммутатора, выходы блока сравнения и регистратора соединены соответственно с третьим и четвертые входами регистра адреса. .

На фиг„ 1 представлена структурная сх&ла 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 управления координатным механиэмом на фиг. 6 алгоритм работы устройства при проверке и поиске неисправности.

Устройство содержит блок 1 управления, регистр 2 адреса, дешифратор 5 3 адреса, блок 4 памяти, блок 5 индикации, регистр б коммутации, регистр 7 информации, регистратор 8, блок 9 управления координатным механизмом, ксжи татор 10, блок 11 сравнения, ко-10 ординатный механизм 12. На фиг. 1 Обозначен Y пpoвepяe IЬIй блок 13.

Блок 1 управления (фиг. 2 содержит регистр 14 управляющего слова, дешифратор управления 15, генератор 15 16 тактовыхимпульсов, триггеры 17,

18,сгчетчики кадров 19, 20. Регистратор 8 содержит группу элементов И 21, форлвдровзтель импульса22, счетчик 23, перщлй 24 и второй. 20 25 элементы И, триггер 26, группу псчтогоках элементов 27.

Блок 9 управления координатшл еханизмом содержит группу дешифраторов 28, электрических лампочек 29, 25 группу фотодиодов 30, группу узлов

31управления электромоторами, узел

32управленкя контактированием, группу, регистров 33.

Входы регистра 2 адреса соедийе- 30 ны с выходами двух счетчиков 19, 20 кадров, блока 11 сргшнения и регистратора 8. Выход регистра 2 ajqpeca соединен с входом деимфратора 3 адг реса, выход котс« ого соединён с бхо- 35 дсял блока 4 адреса. Выход блока 4 памяти соединен с информавдюнньиуш входами регистра 14 управляюцего слова, 0лока 5 индикации, регистра б коммутащик, регистра 7 кнфюрмации, 40 регистраг;ора 8, влока 9 управления кбордиматньам механизмШ4. Управляющий вход регистра 14 5шравляюще1о соединен с пршльал выходом В торого триггера 18. Управ ляюоще выхо- .с да регистра 14 управляющего слова и инверсный выход 18 соединен с входаш даяифратора 15 управления, выхода которого еоединейа с управляю&щми вхола ли блока 5 индика- , ции, регистра 6 коммутации, регистра 7 инфсфмации, блока 8 измерений и блока 9 управления координатным механизмом. Шлход генератора 16 тактовых импульсов соединен со счетны- ми входами триггера 18 и счетчиков 55

19,20 кадров. Управляющие входил счетчиков 19, 20 кадров соедахнены с выходсми разряда, режима поиска реистра 14 управляюиего слова. Шход ервого триггера 17 соединен с за- 60 рещгиощим выходом генератора 16 тактовых штульсов. Единичный ц нулевой входы триггера 17 соединены соответственно с пятым выходом дешифратора 15 управления и фиксируиссим (5

входом блока 9 управления координатным механизмом, управлякщий выход которого соединен с управляюсош входом координатного механизма 12, информационные вход и выход которого соединены с вторьм выходом контролируезлото блока 13 и измерительньо входом регистраторша 8. Выход регистра 6 коммутации соединен с упраал я щим входом коммутатора 10, выход которого соединеи с второй группой входов блока 11 сравнения входом и первым выходом контролиру «ого блока 13. Информационный вход коммутатора 10 соединен с выходом регистра 7 информации и первые входом блока 11 сравнения«

Регистр 7 информации предназначей для фо1илироваиия сигналов отределенной длительности и амплитуды и запсвдинания каждого тестового слова до поступления следующего тестового слова.

Блок 1 управления предиазначе, во-печрвых, для управления приемом нифорлации из блока 4 памяти в блок 5 индикации, регастр 6 коммутации регистр 7 11Нфо{ 4ации, репк;трат( 8 и блок 9 управления коордннатшаМ механизмом н зависш«ости от Копа управлягадего слова, приншшемого через инф фма1щонну10 шину от блока 4 памяти,во-вторых, для организации перехода кследумдему адресу поиска по тактовым галпульсам, вырабатьгааемш гев€1ратором 16 тактовых датульсов, и по сигналу разраоения, поступающему от блока 9 управления косчздинатн л в механизмом и заломинаегло) перЕьв) триггером 17.

2 предназначен для формирования и хранения адреса следующего слова в блоке памяти 4. Регистр 2 всегда содержит и«1фо{ 4ацик о состоянии выходов сметчиков 19, 20 и блсжа 1 управления, блока 11 сравнения и регистратора 8, из которых образуется адрес следукиаего слова програ«шы проверки

Блок памяти предназначен для храт (юния программы проверки и строится одним из известных способов. Адрес блока 4 памяти состсмт из четырех зон. Зона А, определяемая состоянием первого счетчнка 19 кгшров, указывает номер проверки теста. Эта зона, изменяется лишь при нсч 4альной работе контролируемого Едафрсжсл-о блока При обнаружении неисправности состояние ЗОЮ At фиксируется и остается неизменшм при поиске неисправности в .цифровом блоке.

Зона В, онред{еля.емая состоянием И сравнения, указывает результат прохождения теста. При проверке блока в случае нррмаль.ной работах зона В равна нулю. При

неисправности блока зона В указы- вает номер контакта (или группы контактов), сигнал которого отличается от эталонного. При обнаружении неправильной работы контролируемого блока состояние зоны Вд, фиксируется и остается постоянньлм при поиске неисправности -в цифровом блоке.

Зона С, определяемая состоянием второго счетчика 20 кадров, определяет номер шага поиска неисправности. При проверке работоспособности цифрового блока состояние этой зоны равно нулю.

Зона D, определяемая состоянием блока 8 измерений, указывает тип сигнала, поступающийij с выбранной точки контролируемого цифрового блока.

Программа проверки цифрового блока записана по адресам AiOOO и состоит из чередующихся управляющих и инфо1 1ационных сло1в. Все управляющие слова одинаковы и содержат признак записи на регистр 7 ин ормадии. Информационные слова содержат наборы входных и эталонных сигналов необходимых для проверки блока. При нор альной работе блока состояние А увеличивается на единицу при каждом обращении к блоку 4 памяти. В последием управляющем слове программы проверки с адресом содержится признак записи на блок 5 индикации. В последнем инфор вационном слове программы проверки с а-дресал содержится код исправности блока.Таким образом, при нормальном прохождении прргра1лмы 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 , то по ходу несравнения BIt сформирораннсму блоком 11 сравнения, программа переходит к поиску неисправности. Начальный адрес ветвей программы поиска AjBfOO определяется номером (Проверки,. в которой произсшло несравнение с результатом несравнения. D дгшьнейшем при поиске неисправности состояние А| и В не изменяется.

Программа поиска также состоит из чередующихся управляющих и информационных слов. В управляюгцих словах содержатся признаки записи в блок 9 управления координатным механизмом и считывания из регистратора 8, а также признак режима поиска. В информационней слове содержатся координаты контрольньсс точек блока, в которых необходимо произвести измерение сигнала. При несоответст.вии

измеряемого сигнала эталонному происходит изменение состояния счетчика 20 кадров (как с адреса) и производится измерение сигнала в следующей части.

При соответствии измеряемого сигнала D(n эталону в шаге поиска Смпо адресу А Си Ож должен содержаться признак записи на блок 5 индикации, а по адресу.А Bj D« адрес неисправности цифрового блока По устранении неисправности проверка блока осуществляется с начала.

На фиг. 6 приведен алгоритм программ проверки и поиска неисправностей.

Регистратор 8 предназначен для определения уровня потенциала, поступающего через контактный щуп от рассматриваемой точки проверяемого блока, или наличия генерации в указанной точке в момент поступления сигнала опроса. Пороговые элементы 27 группы снабжены выходными логическими элементами и при Ufc Urec.ax, на прямом выходе усилителя появляется единичный, а инверсном выходе - нулевой сигналы, а при Ue 3по.вх. . наоборот (где Unof.ex. - порог срабатывания рассмотренной схемы, Ue фактическое значение потенциала на входе схемы). Методы построения таких схем известны.

Координатный ме санизм 12 представляет собой Механическую систему, обеспечивающую движение рамы, на которой устанавливается проверяемьтй блок, по одной оси (например, по оси X), и каретки, на которую прикрепляется контактный щуп, по другой оси (например, по оси Y) при включении соответствующих электромоторов координатного механизма 12. Подключение контактного ntyna к нужной точке обеспечивается включением электромагнита, также установленного на каретке. Включение электромагнита осуществляется узлом 32 управления контактированием блока 9. Принципы построения 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 предьвдущей (или исходной точки хранятся в регистрах 33 группы, которые после преобразования в дешифраторах 28 включают соответствующие лампы 29 ;;инеек X и Y.

Узел 31 управления включением электромоторов обеспечивает вращение электромоторов в том или инсм направлении иуг&л подключения к их контактам фазовых линий сети, например, в порядке ABC или АСВ. Поядок подключения определяется признаком направления движения, постуающего от регистра 33 группы. Останов электромоторов осуществляется по сигналам, поступающим от фотоиодов 30.

Подключения фазовых линий к контактам электромотора можно осуществить , например, через контакты рее. Работающий по указанному принципу узел 31 управления включением электромотора известен.

Устройство работает следующим образом.

С пуском устройства в работу начинает работать генератор 16 такто- . вых импульсов блока 1 управления. Первый тактовый импульс принимается на первую половину счетчика 19, далее в регистре 2 адреса формируется адрес первого слова программы, которалй через информационную шину блока 4 памяти поступает на входы блоков 1, 5-9. Так как первым же тактовым импульсом триггер 18 со счетшлл 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 управляющего слова, записанного в предыдущем такте в регистр 14 управляющего слова, дешифратором 15 разрешается прием информации в один из блоков 5-9. каждым тактовым импульсом с нечетным нстлером происходит прием управляющего слова в регистр 14, а тактовым импульсом з четньм номером прием информации в соответствующий блок согласно коду управляющего слова. Таким образом, каждый этап проверки выполняется за два такта.

В первом этапе проверки обычно роисходит запись информации в регистр б ксммутации и устанавливаются состояния трехстабильных элементов тов коммутатора 10 в соответствии с номерами входных и вы::одных кон- тактов проверяемого блока 13. Последующая- работа устройства происходит в двух режимах А и В согласно алгоритму, приведенному на фиг. 6. В режиме А работа регистратора 8 и блока 9 управления координатным механизмом блокируется.

С поступлением на входы регистра 7 информации тестового блока на

входные контакты проверяемого блока 13 через коммутатор 10 поступает определенный входной набор, таккак трехстабильные элементы коммутатора 10, соответствуюгдие выходным контак5 там проверяемого блока 13, находятся Б третьем состоянии. На входы блока 11 сравнения поступает эталонное тестовое слово (с выхода регистра 7) и слово, несущее информацию о факти10 ческсм состоянии входов и выходов проверяолого блока 13. В зависимости от результата сравнения работа устройства либо продолжается в режиме А, либо при наличии неисправ5 ности переводится в режим Б.

В режиме Б старший разряд (режима работы) регистра 14 управляющего слова устанавливается в единичное состояние и блокирует прохождение

Q сигналов с генератора 16 тактовых импульсов на счетчик 19, где остается номер Ксщра, в котором произошло несравнение. Затем осуществляется поиск неисправностей путем

25 дополнительной проверки уровня потенциалов в определенных внутренних точках проверяемого блока 13, предусмотренных программой поиска неисправностей. При этом сигналы с.

,. выхода генератора 16 тактов поступа ют на вход второго счетчика 20.

Для включения- контактного щупа к определенной точке проверяемого блока 13 в первой такте рассмотренного этапа работы в регистр 14 управ ляющего слова блока 1 управления принимается соответствующее управляющее слово, а на втором такте ня соответствующем выходе дешифратора 15 появляется единичный сигнал. При

0 этом второй триггер 18 блока 1 управления устанавливается в единичное состояние и приостанавливает работу генератора 16. Одновременно происходит прием координат X и Y искомой

5 точки, а такхсе признаков, указывающих направления движения по осям X и Y относительно предыдущего (в начале работы относительно исходного) положения в регистры 33 группы блока

0 управления координатным механизмом. При этом включаются лампы 29 X и Y, соответствующие состояниям дешифратора 28. По сигналу разрешения от блока 1 управления) узлы 31 управлёс ния включением электромоторов запускаются: происходит продвижение контактного щупа к нужной точке проверяемого блока, далее подключение его к этой точке согласно принципу ра- боты блока 9.

С включением контактного щупа к нужной точке по сигналу, поступающему от кнопки, расположенной на координатном механизме 12 (не пока5 зана), триггер 18 блока 1 управления перебрасывается в нулевое состояние. Генератор 16 тактовых импульсов вновь запускается в работу.

В указание порядке в регистр 14 принимается соответствующее управляющее слово, далее согласно соответствующему состоянию дешифратора 15 происходит опрос состояния выходов регистратора 8. Регистратор 8 работает следующим образом. В начале счетчик 23 и триггер 26 находятся в нулевом состоянии. Сигнал из внутренней точки проверяемого блока 13 . через контактный щуп поступает на входы всех псфоговых элементов 27 группы. При .этом срабатывают те элементы, порогу срабатывания которых равен или меньше потенциала рассмотренной точки. В зависимости от значения потенциала возможны следующие случаи.

В рассмотренной точке имеется периодически меняющийся сигнал - тогда при регулярном изменении выхода порогового элемента 27, срабатьшаемого от потенциала и, - едицина, формирователь импульсов 22 вырабатывает соотвэтствующие последовательные импульсы и счетчик 23 заполняется, на выходе элемента И 24 появляется единичный сигнал и триггер 26 устанавливается в единичное состояние.При поступлении сигнала Опрос на выходе соответствующего элемента И 21 группы появляется единичный сигнал Генерация.

Значение потеицигша рассмотренной точки не изменяется и соответствует одному из потенциалов, указанных на фиг. 3. Пусть в рассмотренной точке имеется потенциал и.(,. Тогда, ткро ме двух первых, все схемы срабатывают, триггер 26 находится в нулевом состоянии. С поступлением сигнала topoc на выходе элемента И 25, соответственно и на выходе третьего элемента И 21 группы появляется единичный сигнсш (UHR).

Если неисправность контролируемой цепи в результате данной операции не локализована, то согласно алгоритму поиска возможны спедуктше варианты действия: на входы проверяемого блока 13 с регистра 7 информации подается другой набор сигналов; GJIOKOU 9 управления кос динатным механиэмсм контактный щуп подключается к другой точке; одновременно осуществляется 1 и 2 варианты деистВИЯ. 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 програкмы, 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 псмсицью предложенного устройства необходимо учесть следую1дие обязательные требования при составлении програюлы проверки: в первом этапе заносится информация о входах и выходах.в ре-, гистр 6 коммутации и до конца проверки данного типа цифрового блока содержимое регистра 6 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 локсшизации неисправностей с точностью до вывода логического элемента.

Использование в устройстве коордянатного механизма 12 и блока 9 управления 1соординатным механизмом необходимо для повышения степени автоматизации процессов обнаружения и локализации неисправностей и повышения быстродействия.

Предложенное устройство применяется в автоматизированных системах контроля сложных цифровых блоков и позволяет определить правильность функционирования блока, при наличии неисправности в последнем осуществить ее поиск путем подключения контактного щупа с пo ЮI4ью координатног механизма к нужным В1 тренним точкам цифрового блока, предздсмотренных в алгоритме поиска, определить тип неисправности, вывести результат проверки на индикацию, удобный для восприятия, оператора. Указанные прёимуще.ства предлагаемого устройства позволяют существе нно повысить диагностическую способность устройства.

Cpu8.i

Cpuff.Z

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-вы ход коммутатора соединен с входом и первь л выходом контролируег-юго цифрового блока, выход первого триггера соединен с запре,щающим входом генератора тактовые: импульсов,выход которого соединен со счетным входом первого счетчика кадров, отличающееся тем, что, с целью повышения диагностической способности устройства, в него введены регистр адреса, регистр ког 1мутации, регистр информации, регистратор, блок управления координатным механизмом, координатный механизм, кроме того, в .блок управления введены регистр управля1.э1цего слова, дешифратор управления г второй триггер и второй счетчик кадров, причем выходы первого и второго счетчиков кадров соединены соответственно с первш и вторым входами регистра адреса, выход которого соединен с входом дешифратора адреса, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными входами 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 дииифратора управле- ния, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами блока индикации, регистра ког-1мутации, регистра информации, регистратора блока управления координатныгл механизмом, фиксирующий выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, единичный вход котоС рого соединен с пятым выходогл дешифратора управления, управляющие входы (Л первого и второго счетчиков кадров соединены соответственно с инверсным с и прямым выходами разряда режима поиска регистра управляющего слова,выход блока памяти соединен с информационными входами регистра управляющего слова, блока индикации, регистра коммутации, регистра информации, регистратора и блока управления координатным механизмом, управляюа: щий выход которого соединен с управляющим входом координатного иеха низма, измерительный вход регистСП ратора соединен с информационным О выходом координатного механизма, информационный вход которого сое динен с вторьм выходом контролируемого блока, выход регистра, коммутации соединен с управляю1дим входом коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом регистра информации и первьол входом блрка сравнения, второй вход которого соединен с выходом коммутат., выходы блока сравнения и регистратора соединены соответственно с третьим и четвертым входами регистра адреса.

фц.3

сриеЧ