Устройство для обучения построению логических структур Советский патент 1989 года по МПК G09B19/00 

Изобретение относится к техничес™ КИМ средст,вам обучения и может быть использовано при обучении макетированию логических структур npoeKTHpye мых МаБИС. .

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на - 6 компоновка коммутатора, ячейки, пла ты, ячейки в собранном виде и панели соответственно: на фиг. 7 10 - способ крепления панелей, сечения А-А, и В-В на фиг.7; на фиг.11

13- взаимное расположение перегородок и ячеек, сечение на фиг.11; на фиг. 14 - схема устройства для контроля счетчика 133ИН7,

Устройство содержит коммутатор 1, группу генераторов 2, группу формирователей 3 импульсных последовательно- стей, первую группу блоков 4 индикации, группу клавишных регистров (элементов 5 коммутации), группу преобра- зователей 6 кодов, группу изучаемых цифровых элементов 7, вторую группу блоков 8 индикации, формирователь 9 кодов, представляющий собой сигна. турный анализатор, блоки 10 умноже- ния, блоки 11 суммирования, блоки 12 деления и регистры 13

Коммутатор 1 имеет группы входов

14 20 и группы входов 2J - 28.

В сос сав коммутатора 1 (фиг.2) входят стол 29, панели :}0, ячейки 31 и перегородки 32.

В состав ячейки 31 (фиг.З) входят накладная фальшпанель 33, на которой нанесено условное графическое обозначение цифрового элемента, соответствующего органа управления или средства диагностирования, несущая плата 34, разъе 35, в Который вставляется другой разъем 35, расположен- ный на плате 36, отверстия 37 и 38, микросхемы 39 и ко 4мутационные гнезда 40,

Таким образом, конструкция ячейки 31 позволяет менять состав элементов установки путем смены фальшпанели 33 и печатной платы 36 с микросхемами 39

На фиг.4 показаны штифты 41, кольцо 42 крепления разъема 35, контакт- ные площадки 43, соединенные с соответствующими контактами разъема 35, Эти элементы представляют собой плату 44.

На фнг.5 показана ячейка 31 в собранном виде, где позицией 45 обозначен винт крепления разъема.

Панель 30 (фиг.6) представляет собой каркас, состоящий из двух боковых планок 46 и 47,задней планки 48 и скобы 49. Внутри каркаса находятся три направляющие планки (перегородки) 4, которые делят плоскость панели на четыре части - ряды, в которые со стороны скобы 49 вставляются ячейки 31 . Боковые планки 46 и 47 и направляющие планки перегородки 4 имеют пазы, по которым скользят ячейки 31 при их установке в панели 30. На этих планках при помощи прижимных планок 50 установлены пружины 51, которые препятствуют свободному сколь жению ячеек 31, и уголки 52, соединенные между собой стяжкой 53, что обеспечивает дополнительную жесткость конструкции. На трех напра;вляющих планках при помощи уголков 54 уста- ь новлены шины 55 питания. Для обеспечения работы с ячейками 31 большей ширины (для увеличения функциональной сложности цифровых элементов) на задней панели предусмотрены дополнительные пазы 56, а на стяжке 53 - допол-- нительные отверстия 57. Панели 30 крепятся в устройстве с помощью осей, которые вставляются в отверстия 58 втулок 59.

На фиг. 7 10 изображены перегородки 60, декоративные рамки 61, рама 62 для крепления оси 63, рама 64 стог ла, к которой крепятся ножки (не показаны), отверстия 65 в перегородках 60 для осей 63. Пунктиром на фиг.7 показаны рабочее и поднятое положения панели 30

Фиг,, 11 - 13 иллюстрируют взаимное расположение перегородок 32, ячеек 31 и перегородок 66 Перегородки 66 (фиг,12) имеют выступы 67, которые вставляются в те же пазы, по которым скользят ячейки 31. На фиг.14 изображены генератор 67, триггер 68, сумматоры 69, триггеры 70, элементы И 71 и 72,триггер 73, элементы И 74 и 75-, дешифратор 76 и контролируемый счетчик 77.

Устройство работает следующим, образом.

На этапе подготовки к работе производится разработка функциональной схемы исследуемого цифрового устройства (ЦУ), разработка схем для его

10

31449990

настройки и испытаний. Определяется состав необходимых ячеек органов управления, элементов 7 и средств диагностирования.

К органам управления относятся блок включения питания (клавиша), генераторы 2 формирователи 3 импульсных последовательностей, клавишные регистры (элементы 5), преобразова- тели 6 кодов, первая группа блоков 4 индикации., - .

Указанные узлы использллотся для построения схем синхронизации и начальной установки. При необходимости для этих целей могут быть использо- . ваны некоторые из элементов 7.,

Клавишные регистры (элементы 5) применяются для задания значений операндов, а также управляющих сиг- налов, сохраняющих постоянно е значение в течение нескольких циклов работы исследуемой схемы.

Блоки 4 служат для наблюдения за состояниями отдельных элементов исследуемого ЦУ.

Исследуемое устройство собирается на основе ячеек элементов 7.

Для настройки, испытаний и кгнтро- ля работоспособности ЦУ используются 30 вому и установочному входам формирО

легко реализуются на сумматорах по модулю два.

При использовании блоков 10-12 g и регистра 13 для формирования тестовых последовательностей на входы блоков 1, подключенные к коммутато 1, подаются управляющие сигналы, определяющие вид формируемых воздей ствий. Тактовые входы регистров 13- подключаются к выходу генератора 2о При использовании блоков 10 - 12 и регистра 13 для обработки выходных- реакций проверяемого устройства на 15 входы блоков I1 подаются анализируе ,мые последовательности - реакцет ЦУ на входные воздействия. Тактовые и установочные входы регистров 13 подключены к выходам схемь формиров ния интервала обработки aнaлкзиpye ы последовательностей (фиг-. 14) i Цепи установки регистров 13 в начальное состояние на фиг.1 не показана.

Фиг.14 иллюстрирует взаимодействи различных узлов устройства при конт роле счетчика 133ИЕ7. Выходы счетчик подключаются к контролируемым входам формирователя сигнатур, выходы ТИ и Уст. О - соответственно к такто20

25

ячейки органов управления совместно с ячейками средств диагностирования (формирователь 9, блоки 1C 12 и регистры 13).

Соединение органов управления, цифровых элементов и средств диагнос тирования между собой производится при помощи шнуровой коммутации. Состояние всех последовательностных элементов 7 выводится на индикацию (блоки 8).

Формирователь 9 (сигнатурный анализатор) состоит из схем формирования интервала обработки анализируемых последовательностей и формирования сигнатур.

Средства встроенного диаг ностиро- вания (формирователь 9, блоки 10 - 12 и регистр 13) могут и спользовать- ся как в качестве генератора входных тестовых воздействий на входы проверяемого ЦУ, так и в качестве анализаторов его выходных ре кций.

Блоки 10 12 представляют из себя комбинационные схемы, которые строят- 55 ся на основе соответствующих им табг лиц истинности. Последние в свою очередь однозначно определяются пра- вилами умножения, сложения, деления и

вателя сигнатур, который входят в состав формирователя 9.

Библиотека элементов 7 может сост ять-из одного элемента (например,

35 как это было в первых базовых таллах, из элемента ЗИ-НЕ),- может быть определена из личного, опыта разработчика, состоять из схем, соот .ветствующих какой-либо серии или се

40 риям микросхем, может состоять из

постоянной части, определенной каким либо способом, и переменной, зависящей от специфических особенностей . проектируемого цифрового устройства

45 или проектируемой БИС. Возможны и другие подходы к формированию библио теки, например на базе элементов се рии К155. .

Органы управления устройства предназначены для включения питания уста новки, задания импульсных последовательностей; наблюдения сигналов и индикации состояний исследуемых элементов о

Генератор 2 вырабатывает импульсы положительной и отрицательной поляр- кости. В режиме одиночных импульсов (тумблер в положении ГИ ОДИН) на выходе генератора 2 после каждого на-

50

0

0 вому и установочному входам формирО

легко реализуются на сумматорах по модулю два.

При использовании блоков 10-12 g и регистра 13 для формирования тестовых последовательностей на входы блоков 1, подключенные к коммутатору 1, подаются управляющие сигналы, определяющие вид формируемых воздействий. Тактовые входы регистров 13- подключаются к выходу генератора 2о При использовании блоков 10 - 12 и регистра 13 для обработки выходных- реакций проверяемого устройства на 5 входы блоков I1 подаются анализируе-; ,мые последовательности - реакцет ЦУ на входные воздействия. Тактовые и установочные входы регистров 13 подключены к выходам схемь формирования интервала обработки aнaлкзиpye ыз последовательностей (фиг-. 14) i Цепи установки регистров 13 в начальное состояние на фиг.1 не показана.

Фиг.14 иллюстрирует взаимодействие различных узлов устройства при конт роле счетчика 133ИЕ7. Выходы счетчика подключаются к контролируемым входам формирователя сигнатур, выходы ТИ и Уст. О - соответственно к такто0

5

5

вателя сигнатур, который входят в состав формирователя 9.

Библиотека элементов 7 может состо- ять-из одного элемента (например,

5 как это было в первых базовых таллах, из элемента ЗИ-НЕ),- может быть определена из личного, опыта разработчика, состоять из схем, .ветствующих какой-либо серии или се

0 риям микросхем, может состоять из

постоянной части, определенной каким- либо способом, и переменной, зависящей от специфических особенностей . проектируемого цифрового устройства

5 или проектируемой БИС. Возможны и другие подходы к формированию библио- теки, например на базе элементов се рии К155. .

Органы управления устройства предназначены для включения питания уста«- новки, задания импульсных последовательностей; наблюдения сигналов и индикации состояний исследуемых элементов о

Генератор 2 вырабатывает импульсы положительной и отрицательной поляр- кости. В режиме одиночных импульсов (тумблер в положении ГИ ОДИН) на выходе генератора 2 после каждого на-

0

жатил кнопки ГИ ОДИН в момент-ее отпускания появляется один импульс. Одновременно инверсный сигнал появляется на инверсном выходе генератора 2. В непрерывном режиме (тумблер в положении ГИ НЕПР) на выходах генератора 2 присутствуют последовательности прямых и инверсных импульсов.

клавиш. Нажатая клавиша соответствует Лог.1, Прием информации в элементы 5 производится в течение единич- g ного сигнала, подаваемого на вход С. При незакоммутированном входе С код на выходах разрядов элемента 5 повторяет код на соответствующих клавишах. Код на входах преобразователя 6

Формирователь 3 предназначен для по- ю задается нажатием клавиши. Нажатие лучения серии из трех импульсов отно- клавиши необходимого разряда приводит сительно фронта 0/1 запускающего к появлению импульсного инверсного сигнала.

Ячейка индикации (блок 4) содержит

один четырехканальный усилитель с четырьмя светодиодами и один одно- вибратор с усилителем индикации и све тодиодом. Свечение светодирда соответствует единичному значению потент циала на входе соответствующего канала усилителя. Одновибрятор ячейки индикации запускается фронтом 0/1 входного сигнала и имеет время вы держки около 0,5 с. На это же время I загорается светодиод одновибратора. Тем самым обеспечивается возможность визуальной проверки наличия одиночных импульсных сигналов.

Коммутатор входных каналов осцил-сигнала, совпадающего по времени с импульсным сигналом, поданным на

15 вход преобразователя 6. Значение сигнала на его выходе равно в этом слу-i чае 1.

При незакоммутированном входе преобразователь 6 выполняет функцию

20 четырехразрядного клавишного регистра, когда код на выходах повторяет код на соответствующих клавишах.

Использование в устройстве специализированной схемы встроенного

2S диагностирования позволяет задавать и воспроизводить последовательности управляющих сигналов (до 24 микроопе- , раций в микрокоманде, до 32 микрокоманд в цикле), а также имитировать

лографа позволяет наблюдать на экра- 30 ПЗУ. Схема может быть использована в

не осциллографа одновременно до 8 сигналов, подаваемых на его входы YO-Y. Выход Y коммутатора внутри установки соединен с входом Y ос-- циллографа, выход X - с входом внешней синхронизации осциллографа. На вход X коммутатора должен быть подан синхронизирующий сигнал.

В режиме одновременного наблюдения

качестве памяти микропрограммных устройств управления различных типов.

Выполнение устройства указанным образом расширило его функциональные 35 возможности за счет увеличения номенклатуры цифровых изделий, которые могут быть собраны на элементах уста- новки, упрощения процедуры постановки новых лабораторных работ обеспеченескольких сигналов коммутатор осцил- 40 контроля работоспособности про- лографа позволяет лишь качественно ектируемых цифровьп изделий. При этом

обеспечивается контроль цифровых устройств любого типа, как синхрон|оценить характер изменения сигналов к их взаимное расположение. Детальное исследование сигналов (определение их амплитуд, временных параметров, задержек относительно других сигна лов) производится при переводе тумблера в положение YO. В этом случае на вход Y (осциллографа передается сигнал с входа

ных, так и асинхронных, уменьшение 45 времени Проверки правильности выполненной лабораторной работы.

При этрм легко изменяется состав библиотеки цифровых элементов (посYi, коммутатора, на вход внешней син 50 ледняя может быть легко расширена

Хронизации - сигнал с входа X коммутатора.

Восьмиразрядный клавишный регистр элементов 5 используется для задания значений операндов и управляющих сигналов, сохраняющих постоянное значение в течение нескольких циклов работы исследуемой схемы. Код на вхог дах элементов 5 задается нажатием

или полностью изменена без всякого изменения конструкции), что увеличивает срок службы устройства, учитывая быстрые темпы развития микроэлек- 55 тронлки и вычислительной техники, предоставляет пользователю большие возможности по совершенствованию функционально-логических и схемотехнических решений.

клавиш. Нажатая клавиша соответствует Лог.1, Прием информации в элементы 5 производится в течение единич- ного сигнала, подаваемого на вход С. При незакоммутированном входе С код на выходах разрядов элемента 5 повторяет код на соответствующих клавишах. Код на входах преобразователя 6

задается нажатием клавиши. Нажатие клавиши необходимого разряда приводит к появлению импульсного инверсного

задается нажатием клавиши. Нажатие клавиши необходимого разряда приводит к появлению импульсного инверсного

сигнала, совпадающего по времени с импульсным сигналом, поданным на

вход преобразователя 6. Значение сигнала на его выходе равно в этом слу-i чае 1.

При незакоммутированном входе преобразователь 6 выполняет функцию

четырехразрядного клавишного регистра, когда код на выходах повторяет код на соответствующих клавишах.

Использование в устройстве специализированной схемы встроенного

диагностирования позволяет задавать и воспроизводить последовательности управляющих сигналов (до 24 микроопе- раций в микрокоманде, до 32 микрокоманд в цикле), а также имитировать

ПЗУ. Схема может быть использована в

качестве памяти микропрограммных устройств управления различных типов.

Выполнение устройства указанным образом расширило его функциональные возможности за счет увеличения номенклатуры цифровых изделий, которые могут быть собраны на элементах уста- новки, упрощения процедуры постановки новых лабораторных работ обеспече контроля работоспособности про- ектируемых цифровьп изделий. При этом

ных, так и асинхронных, уменьшение 45 времени Проверки правильности выполненной лабораторной работы.

При этрм легко изменяется состав библиотеки цифровых элементов (пос50 ледняя может быть легко расширена

или полностью изменена без всякого изменения конструкции), что увеличивает срок службы устройства, учитывая быстрые темпы развития микроэлек- 55 тронлки и вычислительной техники, предоставляет пользователю большие возможности по совершенствованию функционально-логических и схемотехнических решений.

Это увеличило надежность устрой- ства за счет упрощения процедуры замены неисправных компонентов, уменьшения времени и стоимости ремонта неисправных ячеек, упрощения цедуры технического обслуживания за счет уменьшения времени подготовки к работе и уменьшения требований к квалификации обслуживающего персонала (необходимо знать лизвь сигнатуры работоспособных ячеек, особенности функционирования проверяемой сложной цифровой ячейки при контроле знать вовсе не обязательно).

Возможность получения сигнатур проектируемых сложных цифровых изделий существенно расширяет область применения сигнатурного анализа, который до настоящего времени в основном использовался лишь на этапах эксплуатации и производства цифровых изделий, так как возможность его использования на этапе проектирования была ограничена невозможностью ипи трудоемкостью получения эталонных сигнатур.

Формула изобретения

Устройство для обучения построени логических структур, содержащее коммутатор, входы первой, второй, тре5

изучаемых цифровых элементов, элементов коммутации и преобразователей кодов соответственно, а выходы пер с вой, второй, третьей и четвертой групп с соответствующими входам блоков индикации первой группы, элементов коммутации преобразователей кодов, изучаемых цифровых элементов

0 и блоков индикации второй группы

соответственно,, отличающее - с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены формирователь кодов, блоки умножения, блоки сумми-. рования, блоки деления и регистры, причем выходы коммутатора шестой, седьмой и восьмой групп подключены соответственно к входам соответствующих формирователей импульсных последовательностей, соответствующим входам формирователя кодов и к входам первой группы соответствующих блоков суммирования, входы второй группы которых соединены с выходами соответствующих блоков умножения, а выходы - с входами соответствующих блоков деления, информационные входы регистров подключены к выходам соот0 ветствующих блоков деления, синхро- входы - к соответствующему выходу коммутатора, а выходы - к входам сс ответствующих блоков умножения, входы шестой и седьмой групп коммутатора

0

5

Изобретение относится к техническим средствам обучения и предназначено дли макетирования логической структуры проектируемых МаВИС. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства. Устройство сконструировано по модульному принципу и содержит два уровня конструктивных модулей: ячейка и панель В состав установки входят несколько панелей, вставляемых в проем стола. Каждая панель представляет соболи каркас с несколькими вертикальными перегородками, разделяющими плоскость панели на части - ряды, в которые устанавлива1ртся ячейки различных типоразмеров, различное сочетание которых позволяет заполнить весь ряд панели. Каждая ячейка представляет собой конструкцию, состоящую из несущей платы, сменной печатной платы с микросхемами, вставляемой в разъем несущей платы, накладной фальшпанели, на которой нанесено условное графическое обозначение злемента. Для расширения дидактических возможностей устройства в его состав вводятся ячейки со средствами встроенного диагностиро- вания.Общая структура устройства со держит коммутатор 1, генераторы 2, формирователи 3 импульсных последовательностей, блоки 4 и 8 индикации, клавишные регистры 5, преобразователи 6 кодов, изучаемые цифровые элементы 7, формирователь 9 кодов, блоки умножения 10, суммирования i1, деления 12, регистры 13. 14 ил. Г 4 4а (Ц Рим

тьей, четвертой и пятой групп которо- 35 соединены с соответствующими выходами

го соединены с соответствующими выходами генераторов, формирователей импульсных последовательностей.

J7

формирователя кодов и с выходами соответствующих регистров, соответственно.

S

30

Фиг, 2

Д5

37

Фие.З

33

Фм

Ч

.Г

iiB.9

61

63

иг, 10

5f.

.55

32 3f 52

f «

° цзиг.п 66 П

К

66

Jf

O- OO66 32

r

u.s. i1

30

Фиг.13

ОФ di HHOTtfJVi cfoabHT} v