Пороговый элемент Советский патент 1986 года по МПК H03K5/24 G05B1/01 

f1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения различных устройств обработки дискретной автоматики .

Цель изобретения - сокращение объема оборудования и повьшение быстродействия путем сокращения тактов рабочего цикла устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого порогового элемента; на фиг.2 - схема блока формирования пачек импульсов; на фиг.З - схема настраиваемого блока формирования пачек импульсов; на фиг.4 - схема блока настройки.

Пороговый элемент (фиг.1) содержит накопитель 1, элемент ИЛИ 2, сканиру- кнций мультиплексор 3, элемент И 4, триггер 5, блок 6 сброса, блок 7 фор- мирования пачек импульсов, генератор 8 тактовых импульсов, входные шины 9.

Информационные входы сканирующего мультиплексора 3 соединены с входными шинами 9, выход накопителя 1 соединен с информационным входом триггера 5 и вторым входом блока 6 сброса. Выход генаратора 8 тактовых импульсов соединен с первым входом блока 6 сброса, счетным входом блока 7 формирования пачек импульсов и входом элемента И 4, второй вход которого соединен с выходом блокировки блока 7 формирования пачек импульсов, соединенного управляющими входами с выходами скани- рующего мультиплексора, входом запуска - с информационным выходом мультиплексора 3 и первым входом элемента ИЛИ 2, второй вход которого соединен с информационным выходом блока 7 фор- мирования пачек импульсов, а выход - со счетным входом накопителя 1. Третий вход блока 6 сброса соединен с выходом останова мультиплексора 3, первый выход с входом разрешения за- писи Триггера 5, а второй выход - с входом сброса сканирукядего мультиплексора 3, накопителя 1, блока 7 формирования пачек импульсов. Выход элемента 4 И соединен со счетным вхо- дом сканирукнцего мультиплексора 3.

Блок 7 формирований пачек импульсов содержит (фиг.2) счетчик 10, элемент ИЛИ 11, элемент И-ИЛИ 12, триггер 13, элементы 14, 15 И.

Выходы счетчика 10 импульсов соединены с входами элемента И-ИЛИ 12, .один вход к аждого элемента И которого

1002

соединен со своим управляющим входом 16, а выход - с входом инверсного плеча триггера 13, вход прямого плеча которого соединен с выходом элемента И 15, соединенного входами с входом запуска блока и выходом элемента ИЛИ 11, входы которого соединены с управляющими входами 16 блока. Выход прямого плеча триггера соедине с входом сброса счетчика 10 и входом элемента И 14, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика 10. Вход 17 элемента И 15 является входом запуска блока. Второй вход элемента И 14 является счетным входо 18 блока. Выход инверсного плеча триггера является выходом 19 блокировки блока. Входом сброса блока является второй вход инверсного плеча триггера 13. Выход 20 элемента И 14 является информационным выходом блока.

С входами j-ro. элемента И в элементе И-ИЛИ 12 соединяются выходы счетчика 10 от первого до k-ro, где k i СО; + 1)1, а Uj - вес соответствующего входа порогового элемента (вес входа Uj 1) соединенного в сканирующем мультиплексоре 3 с входом элемента И, второй вход которого соединен с импульсным выходом разряда распределителя импульсов, потенциальный выход которого соединен с входом данного элемента И в элементе И-ИЛИ 12, причем только с теми выходами, которые соответствуют ненулевым разрядам двоичного представления веса СО ,

С целью расширения.функциональных возможностей блок формирования пачек может быть вьшолнен настраиваемым (фиг.З), при этом он содержит счетчи 21, блок 22 настройки, триггер 23, элементы ИЛИ 24 и 25, элементы И 26 и 27, выход 28 блока, управляющий вход 2 блока, вход 30 запуска. I

Выходы счетчика 21 импульсов соединены с информационными входами блоков 22 настройки, вход сброса соединен с выходом прямого плеча триггера 23 и первым входом элемента И 27, а счетный вход - с вторым входом элемента И 27 и счетным входом 28 блока Каждый блок 22 настройки соединен входом с соответствующим управляющим ,входом 29 блока, первым выходом - с входом элемента ИЛИ 25, а вторым выг ходом - с входом элемента 24 ИЛИ, вы3

ход которого соединен с входом элемента И 26, соединенного вторым входом с входом 30 запуска блока а выходом - с входом прямого плеча триггера 23, вход инверсного плеча котоpoVo соединен с выходом элемента ИЛИ 25, а выход инверсного плеча - с выходом 19 блокировки блока. Входом сброса блока является второй вход инверсного плеча триггера 23.

Блок настройки (фиг.4) содержит элемент И-НЕ 31, элемент И 32, элемент И 33, группу элементов ИЛИ 34, вход 35, информационные входы 36, входы 37 настройки. Вход 35 соединен с входом элемента И 33 и с входом элемента И 32. Информационные входы 36 блока соединены каждый с одним входом своего элемента ИЛИ 34, второй вход которого соединен с одним из входов 37 настройки. Выходы элементов ИЖ 34 соединены со входами элемента И 33, выход которого является первым выходом блока, а вход соединен с управляющим входом 35 блока. Входы 37 настройки блока соединены с входами элемента И-НЕ 31, выход которого соединен с первым входом элемента И 32, второй вход которого соединен с управляющим входом 35 блока, а выход является его вторым выходом. Информационные входы блока соединяются с выходами счетчика 21 блока формирования пачек импульсов от 1-го до k-ro, где k - число входов настройки данного блока настройки, причем данный блок обеспечивает настройку веса входа в пределах от 1 до . Выход элемента И 33 является информационным выходом блока.

Блок формирования пачки импульсов (фиг.2) функционирует следующим образом. На вход 17 запуска блока и один из его управляющих входов 16 (i-й вход) с выхода сканирующего мульти- плексора 3 синхронно приходят импульсы, поступающие на входы элемента И 15 и вызьтакяцие на его выходе единичный потенциал, переключающий триггер 13, на прямом выходе которого при этом появляется единичный потенциал (разрешающий), а на инверсном выходе, являющемся .выходом блокировки 19 блока, нулевой потенциал (запрещающий). При этом единичный потенциал на входе 17 запуска блока оканчивается. Единичный потенциал с прямого выхода триггера 13 поступает на вход элемента И

1

s О

15 20 2530 35 40

55055611004

14, который при этом начинает пропускать на свой выход тактовые импуль-- сы, а также на вхоД счетчика 10, разрешая счет. С этого момента счетчик 10 считает тактовые импульсы, поступающие на его счетный вход. По окончании (о; -ro/cj;-1-ro им11« тактового импульса на выхода х счетчика 10 появляется код числа СО; , при этом на всех входах элемента И в элементе И-ШШ 12, а именно элемента, соединенного входом с i-м управляющим входом блока, присутствуют единичные потенциалы, что вызывает единичный - потенциал на выходе элемента И-ИЛИ 12, поступающего на инверсный вход триггера 13, который возвращается при этом в исходное состояние. Сигналом с выхода триггера сбрасывается счетчик 10 и запрещается прохождение тактовых импульсов на выход 20 элемента И 14. На инверсном выходе триггера 13, являющемся выходом 19 блока, появляется разрешающий потенциал. Цикл работы блока окончен. За время цикла на выход элемента И 14 прошло со; тактовых импульсов, причем первый тактовый импульс совпадает с соответствующим импульсом на информационном выходе сканирующего Мультиплексора. Подача единичного потенциала на j-й управляющий вход обеспечивает форми- .рование блоком пачки импульсов из О; импульсов, ,2, ..,,k.

Функционирование блока формирования пачек импульсов, выполненного в соответствии с п.З формулы изобретения, осуществляется аналогично функционированию блока, выполненного в соответствии с п. 2..Разница заключается в том, что количество импульсов в пачке, соответствующей i-му управляющему входу 29 блока, является не фиксированньгм, а определяется кодом настройки, подаваемым на наст роечные входы 22 (фиг.З) и 37 (фиг.4) блоков 22 настройки. Если требуемое количество импульсов в пачке равно U;, то на настроечные входы блока настройки подается код, инверсный коду числа со; . При этом (фиг.4) в момент, когда в счетчике 10 записан код числа СО;, на одном из входов каждого элемента ИЛИ 34 присутствует единичный потенциал, что вызьгеает единичный потенциал на выходе элемента И 33, поступающий на вход элемента ИЛИ 25 и переключающий триггер 23 блока форS12

мирования пачек импульсов в исходное состояние.

Пороговый элемент функционирует следующим образом.

В исходном состоянии порогового элемента триггер 5, накопитель 1, блок 7 формирования пачек импульсов и сканирующий мультиплексор 3 сброшены. При этом на выходе блокировки блока 7 формирования пачек импульсов имеется потенциал, разрешающий прохождение тактовых импульсов на выход элемента И А, которые с его выхода поступают на счетный (тактовый) вход сканирующего мультиплексора 3. В исходном состоянии в единичном состоянии находится n+2-й разряд распределителя импульсов сканирующего мульти

плексора. При поступлении первого импульса производится опрос первого входа устройства. Если х, 1, то в течение Длительности импульса на информационном выходе сканирующего мультиплексора 3 находится единичный потенциал, который через элемент ИЛИ 2 поступает на счетный вход накопителя 1 и сосчитывается. Если х 0, то на информационном выходе сканирующего мультиплексора 3 останется нулевой потенциал. Если U, 1 или х, 0, то по Приходу следующего тактового импульса производится опрос следующего входа х устройства и т.д. Параллельно с сигналами на информационном выходе мультиплексора 3 формируются сигналы на его выходах, соединенных с управляющими входами блока 7 формирования пачек импульсов, причем единичный потенциал на некотором выходе соответствующем входу х с весом СО; 1, имеет место с момента прихода тактового импульса, по которому производится опрос, и до момента прихода следующего тактового импульса. Если X j 1, то сигнал с информационного выхода сканирующего мультиплексора 3 поступает на вход накопителя 1 и на вход запуска блока 7 формирования пачек импульсов, который при этом начинает цикл работы. На информационном . выходе блока 7 появляется импульс, . поступающий на вход элемента ИЛИ 2, и подтверждающий сигнал на его первом эходе. Одновременно на выходе блокировки блока 7 формирования пачек им- пульсов появляется сигнал, запрещающий прохождение тактовых импульсов на выход элемента И 4, при этом им

0

5

1006

пульс на информационном выходе сканирующего мультиплексора 3 пропадает. Блок 7 формирует на информационном выходе пачку из coj импульсов, после чего возвращается в исходное состояние, и на его выходе блокировки появляется разрешающий потенциал (в паузу между тактовыми импульсами). Следующий тактовый импульс проходит через элемент И 4 на счетный вход мультиплексора 3, при этом на его выходе, соединенном с управляющим входом блока 7 формирования пачек импульсов и соответствующем входу xj устройства, появляется нулевой потенциал, а сканирующий мультиплексор опрашивает следующий вход устройства. Если опрашиваемый вход Xj 1 имеет вес Wj 1, то появляющийся на выходе сканирующего мультиплексора 3 единичный потенциал (импульс), проходя через элемент ИЛИ 2, одновременно поступает на вход запуска блока 7 формирования пачек импульсов, однако не возбуждает его, так как на всех управляющих входах блока 7 при этом нулевые потенциалы. Функционирование таким образом происходит или до заполнения накопи1теля 1., что имеет место при 51 xjco;5

Г

5а, или до опроса всех входов х.. В первом случае, при заполнении накопителя 1 в момент прихода на его вход а-го импульса (а - порог) на его выходе формируется единичный потенциал, поступающий на информационный вход триггера 5 и второй вход блока 6 сброса. При этом на выходе блока 6 сброса, соединенном с входом разрешения записи триггера 5, формируется разрешающий потенциал, и на выходе триггера 5 появляется единичный потенциал. По окончании тактового импульса разрешающий потенциал на выходе 6nc5ka 6 сброса, соединенном с входом триггера 5, пропадает, а на его втором выходе появляется сигнал сброса, поступа ющий на входы сброса сканирующего мультиплексора 3, блока 7 формирования пачек импульсов и накопителя 1, устанавливая их в исходное состояние. Пос4е сброса накопителя 1 единичный потенциал на его выходе лропадает и сигнал сброса на втором выходе блока 6 сброса оканчивается.

п

Во втором случае ( 21 х-о- га)

J- J J

заполнения накопителя 1 не происходит Единичный сигнал поступает на блок 6 сброса с выхода останова сканирующего мультиплексора 3 после опроса последнего входа X „ в момент прихода очередного тактового импульса. При этом в течение длительности тактового импульса происходит запись в триггер 5 нулевого потенциала с выхода накопителя 1, а по его окончании - сброс накопителя 1 и сканирующего мульти- плесора 3. После сб|эоса сканирующего мультиплексора 3 единичный потенциал на его выходе останова пропадает и сигнал сброса оканчивается. Цикл работы устройства окончен, в триггер 5 записан результат. Все блоки возвращены в исходное состояние. Со следующего тактового импульса начинается HoBbrti цикл работы устройства.

При использовании настраиваемого блока формирования пачек импульсов в соответствии с п. 3 формулы изобретения функционирование устройства происходит в том же порядке. Разница заключается в том, что количество импульсов в пачке, формируемой блоком 7 для каждого из управляющих входов, определяется входами настройки (кодом ни них).

При использовании адаптивного сканирующего мультиплексора функционирование порогового элемента происходит в том же порядке. Разница состоит в том, что входы X О не опрашиваются, что Сокращает количество тактов, необходимых для получения результата.

Предлагаемое устройство обеспечивает повьшение быстродействия порогового элемента. Цикл работы устройстваN;

п

.21

Г

+ 2

ляет

устройство имеет сле

n+.5:x;(W;-1) + 1 при ,21 x;u;

I1-1

п

+ а - 1

при .Z xjfo; а

при реализа1 и сканирующего мультиплексора по аналогии с устройством- прототипом и

п

х;а); + 1 при 21

м

rty

при 21 х;со;га

при реализации адаптивного сканирующего мультиплексора.

В таблице приведены сравнительные данные числа тактов цикла работы порогового элемента на семь входов с весами to, 10; (О, 8, О, 7; - 6; Wj- icOfi 1 и порогом а 20.I

to

15

20

Предлагаемое устройство обеспечивает сокращение объема оборудования 25 за счет того, что сканирующий мульти

п

на. 51

i-l

со; +2 разрядов в про

30

35

40

45

SO

55

тотипе заменен сканирующим мультиплексором на п+2 разрядов, элементом И, элементом ИЛИ, блоком сброса и блоком формирования пачек импульсов.

Возможность задавать любые значения весов входов порогового элемента расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства.

о

Формула изобретения

1. Пороговый элемент, содержащий генератор тактовых импульсов, сканирующий мультиплексор, соединенный информационными входами с соответствую- щими входными шинами, и накопитель, выход которого соединен с информационным входом выходного триггера, вход разрешения записи которого соединен с первым выходом блока сброса, соединенного вторым выходом с входами сброса накопителя и сканирующего . мультиплексора, первым входом с выходом генератора тактовых импульсов, вторым входом с выходом накопителя, третьим входом с выходом останова сканирующего мультиплексора, отличающийся тем, что, с целью сокращения объема оборудования и пр- вьппения быстродействия, в него введены блок формирования пачек импульсов элемент И и элемент ИЛИ, причем вход элемента И соединены с выходом генератора тактовых импульсов и выходом блокировки блока формирования пачек импульсов, а выход - со счетным вхо- )цом сканирующего мультиплексора, соединенного группой выходов с соответ- ствуклцими управляюгцими входами управляемого блока формирования пачек импульсов, информационным выходом - с первьм входом элемента ИЛИ и входом запуска блока формирования пачек импульсов, информационный выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, соединенного выходом со счетным входом накопителя, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом блока формирования пачек импульсов, второй выход блока сброса соединен с входом сброса блока форми пачек импульсов.

2.Элемент по п.1, о т л и ч а rant и и с я тем, что блок формировани пачек импульсов содержит счетчик им- пульс.ов, триггер, два элемента И, элемент ИЛИ и элемент И-ИЖ, причем выходы счетчика импульсов соединены

С соответствующими входами элемента И-ИЛИ, один вход каждого элемента И которого соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ и является управляющим входом блока, выход элемента И-ИЛИ соединен с ,входом инверсного плеча триггера, вход прямого плеча которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого является входом запуска блока, второй вход первого элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ, выход прямого плеча триггера соединен с входом сброса счетчика импульсов и первым входом второго элемента И, второй ВХОД которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, и является счетным входом блока, выход инверсно г.о плеча триггера является выходом блокировки блока, выход второго элемента И является информационным вьпсо дом блока.

3.Элемент поп.1, отличающий с я тем, что, с целью расшире

0

5

0

5

0

5

0

ния области применения, блок формирования пачек импульсов содержит счетчик импульсов, триггер, два элемента И, два элемента ИЛИ и блоки настройки с входами настройки, причем выходы счетчика импульсов соединены с соответствующими информационными входами блоков настройки, вход сброса соединен с выходом прямого плеча триггера и первым входом второго элемента И, а счетный вход - с вторым входом второго элемента И и является счетным входом блока, входы блоков настройки являются Соответствующими управляю- цИми входами блока, первый выход каждого блока настройки соединен с вхо-. дом первого элемента ИЛИ, второй ход каждого блока настройки - с входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого v является входом запуска блока, выход первого элемента И соединен с входом прямого плеча триг -ера, вход инверсного плеча которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход инверсного плеча триггера является выходом блокировки блока, выход прямого плеча триггера является входом сброса блока, выход второго элемента И является информационным выходом блока.

4. Элемент по п.3. о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что блок настройки содержит два элемента И, элемент И-НЕ и группу элементов ИЛИ, причем первый вход каждого элемента ИЛИ группы является информационным входом блока, а второй вход является входом.настройки блока, выходы элементов ИЛИ соединены с соотв1атствующими входами первого элемента И, дополнительный вход которого является входом блока, а выход является первым выходом блока, входы- элемента И-НЕ соединены с соответствующими первыми входами элементов ИЛИ, а выход - с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с дополнительным входом первого элемента И, а выход является . вторым выходом блока.

9ut3

л

36 i

Сброс

fut4.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Может быть использовано для построения устройств обработку данных дискретной автоматики. Цель изобретения - сокращение объема оборудования- и повышение быстродействия, достигается путем сокращения тактов рабочего цикла устройства. Пороговый элемент содержит накопитель 1, логический элемент (ЛЭ) ИЛИ 2, сканирующий мультиплексор 3, ЛЭ И 4, триггер 5, блок сброса 6, блок формирования пачек импульсов 7, генератор тактовых импульсов 8 и входные шины 9. Блок 7 может быть вьтолнен настраиваемым. Функциональная схема настраиваемого блока формирования пачек импульсов и схема блока настройки приводятся в огЛ сании изобретения. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил. i W to а

Редактор С.Лисина

Составитель Г.Крапива

Техред Л.ОлейникКорректор М.Максимишинец

Заказ 5244/57Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

..«ивив в - -

------.-----------

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4