Устройство для обучения Советский патент 1990 года по МПК G09B23/18 

:«

12

8

An.

fej Ь

a

-JXk

m

ние дидактических возможностей устройства. Устройство содержит пульт 1 оператора, информационное табло 2, блоки 3 формирования терма (Т), блоки 4 формирования функции, причем число блоков 3 определяется максимально возможным числом термов в логическом выражении, описывающем логику работы заданного устройства, а число блоков 4 определяется максимально возможным числом логических функций. Каждый блок 3 содержит эле

мент И 5 с числом входов, равным максимальному числу логических переменных в заданном устройстве, индикатор 6 значения Т и переключатели 7 по числу входов элемента И 5. Каждый блок 4 содержит элемент ИЛИ 8 с числом входов, равным максимально возможному числу Т, входящих в выражение для логической функции, индикатор 9 значения функции и ключи 10 по числу входов элемента ИЛИ 3. 1 ил.

Изобретение относится к учебно-лабораторному оборудованию и может быть использовано в учебном процессе, а также в конструкторских бюро для моделирования и отладки дискретных устройств, построенный с использованием программируемых логических матриц. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства. Устройство содержит пульт 1 оператора, информационное табло 2, блоки 3 формирования терма (Т), блоки 4 формирования функции, причем число блоков 3 определяется максимально возможным числом термов в логическом выражении, описывающем логику работы заданного устройства, а число блоков 4 определяется максимально возможным числом логических функций. Каждый блок 3 содержит элемент И 5 с числом входов, равным максимальному числу логических переменных в заданном устройстве, индикатор 6 значения Т и переключатели 7 по числу входов элемента И 5. Каждый блок 4 содержит элемент ИЛИ 8 с числом входов, равным максимально возможному числу Т, входящих в выражение для логической функции, индикатор 9 значения функции и ключи 10 по числу входов элемента ИЛИ 8. 1 ил.

Изобретение относится к учебно- лабораторному оборудованию и может быть использовано в учебном процессе, а также в конструкторских бюро для моделирования и отладки дискретных устройств, построенных с использованием программируемых логических матриц.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства за счет сокращения времени моделирования изучаемого объекта и улучшения наглядности при реализации заданного устройства, содержащего программируемые логические блоки (матрицы).

Устройство для обучения изображено на чертеже.

Устройство содержит пульт 1 оператора, информационное табло 2, блоки 3 формирования терма, блоки 4 формирования функции, причем число блоков 3 определяется максимально возможным числом термов в логическом выражении, описывающем логику работы заданного устройства, а число блоков 4 определяется максимально возможным числом логических функций. Каждый блок 3 содержит элемент И 5 с числом входов, равным максимальному числу логических переменных в заданном устройстве, индикатор 6 (значение терма) и переключатели 7 (по числу входов элемента И 5). Каждый блок 4 содержит элемент ИЛИ 3 с числом входов, равным максимально возможному числу термов, входящих в выражение для логических функций, индикатор 9 (значения функции) и ключи 10 (по числу входов элемента ИЛИ 8).

0

5

0

5

0

5

0

Переключатели 7 объединены в коммутаторы 11, а ключи 10 - в коммутаторы 12.

Устройство для обучения работает следующим образом.

Обучаемый, решив задачу логического синтеза заданного логического автомата, получает набор логических выражений по числу функций, реализуемых автоматом, и приступает к его практической реализации. На первом этапе обучаемый производит настройку блоков 3 в соответствии с полученными импликантами (термами) в логических выражениях. Настройка заключается в установке требуемого положения переключателей 7 в задействуемых блоках 3. Процесс настройки рассмотрим на конкретном примере со следующими исходными данными:

установка для обучения основам вычислительной техники содержит пульт 1 оператора, который позволяет форми- ровать три независимые входные переменные Xf, Х7, Х3;

в состав установки входят три блока 3 и два блока 4;

в результате логического синтеза получены следующие выражения для логических функций:

Zt . Х3;

5

Z X,хг.х3.

Из рассматриваемого примера следует, что для реализации заданного логического автомата необходимо задействовать три блока 3, причем термам Y. будут соответствовать следующие логические выражения:

V . у .

л j лэ,

Yf Xf;

Y V X2- X3.

Для реализации функции Y, в пер- ром задействуемом блоке 3 необходимо первый переключатель 7 установить в положение I, а остальные переключа-, тели 7 - в положение III. В этом случае на первый вход элемента И 5 будет подан сигнал X, с соответствую щего выхода пульта 1 оператора, а на остальные входы элемента И 5 - сигналы ) . Таким образом, на выходе элемента И 5 и, следовательно, на выходе блока 3 будет сформировано значение функции г X 1 I I Хт.

Для реализации функции Yг во втором задействуемом блоке 3 необходимо первый переключатель 7 установить в положение III, второй переключатель 7 - в положение I и третий переключатель 7 - в положение II. В этом случае на первый вход элемента И 5 буде подан сигнал I, а на второй и тре- тий входы с пульта I оператора будут поданы сигналы Хги соответственно. Таким образом, на выходе блока 3 будет сформировано значение функции

з хг- хэ.

Для реализации функции Y3 в третьем задействуемом блоке 3 первый и второй переключатели 7 устанавливаются в положение II, а третий переключатель 7 - в положение I, Такое положение переключателей 7 обеспечивает подачу с выходов пульта I оператора сигналов X 1t Х7, X на первый второй и третий входы элемента И 5 соответственно. Следовательно, на выходе блока 3 будет сформировано значение функции 1 - Х,-Х 4-Х у

В общем случае можно сформулировать следующее правило для осуществления настройки блоков 3:

переключатель 7 устанавливается в положение I, если i-я входная переменная входит в выражение для соответствующего терма в прямом ви- деХ;;

переключатель 7 устанавливается в положение II, если i-я входная переменная входит в выражение для соответствующего терма в инверсном ви- Де X;;

переключатель 7 устанавливается в положение III, если i-я входная переменная не входит в выражение для соответствующего терма.

Ya 1 -Хг

Q 5

0 5

о

Q

5

0

5

После настройки всех блоков 3 обучаемый переходит к настройке блоков 4.

Для реализации функции Z 1 в первом задействуемом блоке 4 необходимо первый и второй ключи 10 установить в положение I, а третий ключ 10 - в положение II, что обеспечивает подачу на первый и второй входы элемента ИЛИ 8 сигналов Yt и Y2 соответственно с выходов первого и второго блоков 3 формирования термов и подачу нулевого сигнала на третий вход элемента ШШ 3. Таким образом, на вьг- ходе элемента ИЛИ 8 и, следовательно на выходе блока 4 будет сформирована функция

Z, - Y, - X, VX4- Хэ.

Для реализации функции Zг во втором задействуемом блоке 4 необходимо первый и второй ключи 10 установить в положение II, а третий ключ 10 - в положение I. Такое положение ключей 10 обеспечивает подачу, на первый и второй входы элемента ИЛИ 8 сигналов О и подачу на третий вход элемента ИЛИ 8 сигнала Y3. Таким образом, на выходе второго блока 4 будет сформирована функция

Zi О VO VY3 Y3.

В общем случае можно сформулировать следующее правило для осуществления настройки блоков 4:

ключ 10 устанавливается в положение I, если данный терм входит как конъюнктивный терм в логическое выражение для соответствующей логической функции;

ключ 10 устанавливается в положение II, если данный терм не входит в выражение для функции.

Следует заметить, что некоторые из термов могут входить в состав более чем одного выражения для функций. В этом случае достаточно осуществить настройку одного блока 3 и сигнал с его выхода подать на все блоки 4, где требуется значение терма.

После настройки блоков 4 обучаемый осуществляет определение значений функции при различных комбинациях входных сигналов. Для этого на пульте 1 оператора задаются трубуемые комбинации входных сигналов. Значения функций контролируются по индикаторам 9 соответствующих блоков. Кроме

ф

10

71543438

того, по индикаторам б в случае необходимости можно проконтролировать значение любого конъюнктивного терма.

Этап вычислений (контроля значений функции) У предложенного устройства не отличается от известных уст- ррйств.

Положительный эффект заключается в уменьшении временных затрат, требуемых для реализации логических автоматов по сравнению с известными устройствами для обучения основам вычислительной техники. Так как процесс вычислений для них одинаков, то и время на вычисления будет одинаковым. Процесс настройки (набора схемы) в -известных устройствах требует осуществления двух операций с двумя Контактами в соединительных провод- .,н:иках, которыми осуществляется коммутация, в то время как у предлагаемого устройства необходимо выполнить бдну операцию переключения. Так как

8

решения задачи, так как структура предлагаемого устройства изоморфна структуре задач, решение которых сводится к программируемой логической матрице.

15

20

ормула изобретения Устройство для обучения, содержащее пульт оператора, выходы первой группы которого соединены с соответствующими входами информационного табло, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены две группы коммутаторов, элементы И, элементы ИЛИ и две группы индикаторов, причем входы первых, вторых и третьих групп коммутаторов первой группы соединены с соответствующими выходами первой и второй групп пульта оператора и шиной единичного уровня сигнала соответственно, а выходы - с входами соответствующих элементов

необходимых коммутаций при реще-25 и, выходы которых подключены к входам

Нии одной задачи в обоих случаях оди- наково, следовательно, для предлагаемого устройства время на набор схемы Ьудет в два раза меньшим. Кроме того, Применение переключателей (ключей) вместо коммутационных проводов повы- Д1ает удобство эксплуатации устройства электробезопасность при работе. Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства .является наглядность

соответствующих индикаторов первой группы и к соответствующим входам первых групп коммутаторов второй группы, входы вторых групп которых

30 соединены с шиной нулевого уровня сигнала, входы элементов ИЛИ подключены к выходам соответствующих коммутаторов второй группы, а выходы - к входам соответствующих индикаторов

25 второй группы.

8

решения задачи, так как структура предлагаемого устройства изоморфна структуре задач, решение которых сводится к программируемой логической матрице.

ф

ормула изобретения Устройство для обучения, содержащее пульт оператора, выходы первой группы которого соединены с соответствующими входами информационного табло, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены две группы коммутаторов, элементы И, элементы ИЛИ и две группы индикаторов, причем входы первых, вторых и третьих групп коммутаторов первой группы соединены с соответствующими выходами первой и второй групп пульта оператора и шиной единичного уровня сигнала соответственно, а выходы - с входами соответствующих элементов

и, выходы которых подключены к входам

соответствующих индикаторов первой группы и к соответствующим входам первых групп коммутаторов второй группы, входы вторых групп которых

соединены с шиной нулевого уровня сигнала, входы элементов ИЛИ подключены к выходам соответствующих коммутаторов второй группы, а выходы - к входам соответствующих индикаторов

второй группы.