Многофункциональная схема многозначной логики Советский патент 1982 года по МПК H03K19/20 

(S) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА МНОГОЗНАЧНОЙ Изобретение относится к оЬласти вычислительной техники и может быть использовано в цифровых вычислитель ных устройствах, работающих в недвоичной системе счисления с применением схем k-значной логики. Известен элемент k-значной логики на основе ЭСЛ переключателей содержащий входные шины, источник логических уровней, блок формирования выходной функции 1. Недостатком известного элемента является то, что он имеет сравнительно узкие функциональные возможности, так как выходной сигнал находится в заданной зависимости от сигналов, поданных на вход с источника логических уровней и реализует строго наперед заданные функции, не обеспечивая реализацию других функций многозначной логики. Известна многофункциональная схе ма многозначной логики, содерх ащая входные шины, источник логических ЛОГИКИ уровней, блок определителей логических уровней, блок формирователей логических уровней и элемент выборки экстремального логического уровня, информационные входы которого соединены с выходами блока формирователей логических уровней, информационные входы которого соединены с выходами блока определителей логических уровней, информационные входы которого соединены с входными шинами, выходы источника логических уровней соединены с соответствующими входами блоков определителей, формирователем логических уровней и элемента выборки экctpeмaльнoгo ло- . гического уровня 2 . Недостатком известного устройства является то, что блок формирователей логических уровней обеспечивает только прямое преобразование одних логических уровней входных сигналов в другие логичеЬкие уровни, в связи с чем известное устройство обеспечивает реализацию только элементарных функций k-значиой логики и не обеспечивает реализацию более сложных устройств k-значной логики (например, k-триггеров, k-генератв. ров и т.п.). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, а именно, обеспечение реализации более сложных устройств k-значной логики (например, k-триггеров, k-генераторов-и т.п.), кроме устройств, реализующих элементарные k-значные функции. Указанная цель достигается тем, что в многофункциональную схему многозначной логики, содержащую входные шины, источник логических уров-, ней, блок определителей логических уровней, блок формирователей логических уровней и элемент выборки экстремального логического уровня, информационные входы которого соединены с выходами блока формирователей логических уровней, информационные входы блока определителей логических уровней соединены с входными шинами, выходы источника логических уровней соединены с соответст вующими входами блоков определителей формирователей логических уровней и элемента выборки экстремального логи ческого уровня, введены блок преобра зователей логических уровней и блок элементов двухзначной логики, выходы и информационные входы которого сое динены соответственно с информацион ными входами блока формирователей логических уровней и с выходами бло ка преобразователей логических уров ней, информационные входы которого соединены с выходами блока определи телей логических уровней, соответст вующие выходы источника логических уровней соединены с входами блока преобразователей логических уровней и блока элементов двухзначной логик На фиг. 1 изображена многофункциональная схема многозначной логики; на фиг. 2 - схема k-триггера; на фиг. 3 примеры реализаций базовых элементов; на фиг. - реализация схемы двухзначной логики для обеспечения k-триггера; на фиг. 5 то же, для обеспечения k-генератора на фиг, 6 - то же, для обеспечения k-генератора с памятью; на . 7 то же для обеспечения k-одновибрато 14 с перестраиваемой длительностью импульсов каждого логического уровня; на фиг. 8 - то же, для обеспечения k-одновибратора с одной длительностью импульсов всех логических уровней; на фиг. 9 - многофункциональная схема двухзначной логики. Многофункциональная схема многозначной логики содержит блок 1 определителей логических уровней, входные шины 2, источник 3 логических уровней, блокЧ преобразователей логических уровней, блок 5 элементов двухзначной логики, блок 6 формирователей логических уровней, элемент 7 выборки экстремального логического уровня, шины 8-11 напряжений логических уровней О, 111 II пои соответственно, шины 12 и 13 напряжения смещения, информационные входы блока 5 элементов двухзначной логики, выходы 17-19 блока 5 элементов двухзначной логики, базовые элементы - 20, блока 1 определителей логических уровней и элемента 7 выборки экстремального логического уровня, базовый элемент 21 блока k преобразователей логических уровней, базовые элементы - блока 6 формирователей логических уровней. входы , 2ij и 25 базовых элементов , выход 26 базовых элементов , входы 27-30 И выход 31 базовых элементов 21; входы 32-35 и выход 36 базовых элементов , двухзначный генератор 37, блок 38 двухзначной логики, двухзначный одновибратор 39, двухзначные логические схемы триггеры , элементы ИЛИ 42 , элементы И-НЕ и , элементы НЕ , элементы И-НЕ и элементы ИЛИ-НЕ . Входные шины 2 (фиг.1) соединены с информационными входами блока 1 определителей логических уровней, выходы которого соединены с информационными входами блока 4 преобразователей логических уровней, выходы которого соединены с информационными входами блока 5 элементов двухзначной логики, выходы которого соединены с информационными входами блока 6 формирователей логических уровней, выходы которого соединены с информационными .входами элемента 7 выборки экстремального логического

уровня, выходы источника 3 логических уровней соединены соответствующими входами блоков 1-6 и элемента 7

Шина 8 (фиг.2) соединена с входом 25 элементов , с входами 33 элементов , с первым входом питания блока 5 и с входами 30 элементов 21; шина 9 соединена с входом 35 элемента 22-1 и с входом элемента , шина 10 соединена с входами З,35 и соответственно элементов , и , шина 11 соединена с входом элемента , с входом 35 элемента ., с вторым входом питания блока 5, с входами 28 элементов 21 и с входом 23 элемента , шина 2 соединена с входами элементов , выходы.26 которых соединены соответственно с входами 27 элементов 21, выходы 31 которых соединены соответственно с входами 1Л-16 блока 5 выходы 17-19 которого соединены с входами 32 соответственно элементов , выходы Зб которых соединены соответственно с входами элемента , вход. которого соединен с входом элемента .

В предлагаемом устройстве используется отрицательное кодирование, т.е. логический уровень определяет-: ся величиной отрицательного напряке ния. Как пример конкретной реализации, на фиг.2 приведена многофункциональная схема для четырехзнач- ной логики.

Устройство работает следующим образом.

На вход блока 1 определителей логических уровней поступает входной сигнал по шине 2. В блоке 1 входной сигнал сравнивается с логическими уровнями источника 3 логических уроней с помощью базовых элементов . При этом входной сигнал и логический уровень, с которым он срав нивается, поступают на входы и ; . При совпадении входного си|- нала с сравниваемым логическим уровнем, на выходе 26 базового элемента ( и ) будет нулевой уровень, так как вход 25 соединен с шиной 8, т.е. с нулевым уровнем. В противном случае на выходе 2б будет логический уровень, отличный от нулевого.

Таким образом, когда поступает по шине 2 отличный от нуля входной

сигнал, то но одном из выходов 26 элементов блока 1 будет нулевой уровень, а на остальных выходах 26 - логические уровни, отличные от нуля.

Сигналы с выходов 26 элементов , поступают на входы 27 элементов 21 блока . На выходе 31 элементов 21 появляется максимальный (К-1)-й логический уровень при поступлении на входы 27 нулевых уровней, а при поступлении на входы 27 логических уровней, отличных от нулевого, на выходах 31 будут нулевые логические уровни.

Таким образом, на одном из входов блока.5 будет логический уровень К-1, а на остальных - нулевые уровни. Наличие логического уровня К-1 на одном из входов будет соответствовать отличному от нуля логическому уровню на шине 2. Когда входной сигнал на шине 2 соответствует уровню логического нуля, то на всех входах будут нулевые логические уровни.

В блоке 5,при поступлении на один из его входов логического уровня К-1 реализуется необходимая функция двухзначной логики и на одном из выходов 17-19 блока 5 появляется нулевой логический уровень, на остальных выходах будут логические уровни К-1.

Сигнал с выходом 17-19 блока 5 поступает на входы 32 элементов блока 6. На входы 33 элементов поступает уровень логического нуля, а на входы 35 подаются логические уровни, отличные от нулевого.

При поступлении на вход 32 элементов . логического уровня К-1 на их выходах 36 появляются нулевые, уровни, а при поступлении на вход 32 нулевого уровня, на выходе 36 появляется логический уровенк которы поступает на вход 35.

Следовательно, при наличии на одном из выхо/foe 17-19 блока 5 нулевого уровня, на выходе 36 соответствующего элемента из 22 1-22«3 блока 6 будет требуемый логический уровень а на остальных выходах блока 6 - нулевые логические уровни.

Сигналы с выходов Зб элементов 22 1-22 3 блока 6 поступают на входы 23 1-23«3 элемента , который реализует функцию максимума при соединении входа 2 элемента 20 с произвольным входом в данном случае с входом элемента , и на выходе 26 элемента 20 будет максимальный логический уровень из поступивших на входы , т.е. требуемый логический уровень. Когда на шине 2 многофункциональной схемы мнасозначной логики/фиг. А - .- „ ,У будет логический уровень, отличный от нуля (например 2), то на соотве ствующеМ входе (входе 15 появ ляется уровень К-1, на остальных нулевой уровень. Таким образом, опрокинется срответствующий триггер (И 2) схемь двух значной логики и через элементы ИЛИ и сбросится ранее опрокинутый триггер (один из , ). Следовательно, на одном из выходов 17 - 19 (выходе 18)появится нулевой уровень, снятый с инверсного выхода триггера , на остальных - логический уровень IC-1. С даль нейшем, нулевой уровень с одного из выходов 17-19 (выход 18) поступает на элемент , формирующий на выходе тот же логический уровень, что и поступает на шину 2 многофункциональной схемы многозначной логики (логический уровень 2) На остальных выходах (выходах 36 элементов и ) блока 6 будут нулевые уровни. Таким образом, на выходе 26 элемента выборки экстремального логического уровня (и данном случае максимального логического уровня бу дет логический уровень входного си1- нала (логический уровень 2. После снятия входного сигнала, на выходе многофункциональной схемы многозначной логики уровень не изменится . При поступлении в дальнейшем входного сигнала с другим логическим уровнем, предыдущий выходной сигнал изменяется на тот же, что и на входе Произойдет запоминание этого уровня посредством триггера двухзначной лоВ случае подачи на шину 2 плавно изменяющегося напряжения, на выходе 26 элемента будет приближенное цифровое знамение этого напря, жения, т.е. К-значный триггер может применяться как аналого-цифрово преобразователь. Когда на одном из входов 14-16 блокаг 5 двухзначной логики будет ло 9 а, г йческий .уровень К-1, то с двухзначного rei-fepajppa 37 (фиг. 5) через дин из элементов И-НЕ пропускаются на один из выходов 17-19 импульсы нулевого уровня, которые в дальнейшем преобразуются в импульсы с амплитудой логического уровня вход-, ного сигнала.- Таким образом, при поступлении на вход многофункциональной схемы многозначной логики произвольного, отличного от нуля, логического уровня, на ее выходе будут импульсы с амплитудой того логического уровня. После снятия входного логического уровня на выходе импульсы прекращаются и устанавливается нулевой уровень. На фиг. 6 приведена схема двухзначной логики для обеспечения k-значного генератора, на выходе которого импульсы продолжают генерироваться с амплитудой логического уровня входного сигнала после его снятия. Логический уровень амплитуды генерируемых импульсов изменяется при поступлении входного сигнала с новым, отличным от нуля, логическим уровнем, В блоке 5 двухзначной логики (фиг.6) с целью запоминания применяется схема 38 двухзначной логики, согласно, фиг.4. При этом входы элементов И-НЕ соединены с соответствующими прямыми входами двухзначных триггеров . Когда на одном из входов 14-16 блока 5 двухзначной логики будет логический уровень с двухзначного одновибратора 39 (фиг.7)через один из элементов НЕ на один из выходов 17-19 поступает импульс нулевого уровня, который в дальнейшем преобразуется в импульс с амплитудой логического уровня входного сигнала. Таким образом, при поступлении на вход многофункциональной схемы многозначной логики произвольного, отличного от нуля, логического уровня на ее выходе получаем импульс с амплитудой того же логического уровня. Согласно данной схеме двухзначной логики, длительность выходных импульсов перестраивается для каждого логического уровня отдельно, так как для формирования импульсов для (догр логи ческого уровня установлен двухзнач;ный вибратор 33. При необходимости формирования выходных импульсов од НОИ длительности для логического уровня применяют схему двух значной логики согласно фиг.8. В этом случае двухзначный одновибратор 39 включается при наличии на произвольном из входов lA-16 логического уровня К-1, импульс с которого пропу скается через один из элементов И-Н на один из выходов 17-19 в соответствии с наличием логического уровня К-1 на одном из входов . На фиг. 9 представлена схема двухзначной логики, применение которой позволяет реализовать произвольные функции в зависимости от логического уровня входного сигнала многофункциональной схемы многозначной логики. Она содержит двухзначные логические схемы каждая из которых моиет представлять со бой произвольную двухзначную логическую схему. При наличии отличного от нуля входного сигнала многофункциональной схемы многозначной логики на одном из входов будет максимальный логический уровень К-1 который запустит в работу одну из двухзначных логических схем на выходе которой после реализации двухзначной функции появляется уровень К-1 ив зависимости от подсоединения выходов схем 0 1«0 3, к элементам ИЛИ-НЕ на одном из выходов 17-19 будет нуле вой уровень. Таким образом, подав на вход многбфункциональной схемы многозначной логики определенный, отличный от нуля, логический уровень, подключаем в работу соответствующую этому уровню двухзначную логическую схему и после реализации этой схемой заданной функции двухзначной логики в зависимости от подсоединения ее прямог выхода к одному из элементов ИЛИ-НЕ получаем на выходе многофункциональной схемы многозначной логики определенный логический уровень, свидетельствующий об окончании реализации двухзначной функции подключенной одной из схем . Выходной логический уровень подается через дополнительный элемент ИЛИ (на фиг.1 не показан) на вход многофункциональной схемы многозначной логики и таким образом, подключает в работу вторую из схем , после реализации двухзначной функции кото8110 . рой ВЫХОДНОЙ логический уровень, поступая через тот дополнительный элемент ИЛИ на вход многофункциональной схемы многозначной логики подключает в работу третью из схем и т. д. При этом, последующей включенной одной из схем двухзначной логики отрабатывается сброс предыдущей раЬотающей схемы, Следовательно получаем произвольный цикл отработки функции схемами двухзначной логики, которые могут содержать исполнительные механизмы для управления необходимыми элементами объектов и датчики их состояний. Таким образом, обеспечивается реализация цикла управления технологическими процессами по заданной программе, заключающаяся в последовательности отработки частных циклов управления составными частями этого процесса, что реализуется посредством соответствующих соединений выходов схем двухзначной логики с элементами ИЛИ-НЕ,. Формула изобретения Многофункциональная схема многозначной логики, содержащая входные шины, источник логических уровней, блок определителей логических уров ° формирователей логических уровней и элемент выборки экстремального логического уровня, информационные входы которого соединены с выходами блока формирователей логических уровней, информационные входы блока определителей логических уровней соединег1ы с входными шинами, выходы источника логических уровней соединены с соответствующими входами блоков определителей, формирователей логических уровней и элемента выборки экстремального логического уровня, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нее введены блок преобразователей логических уровней и блок элементов двухзначной логик выходы и информацконные входы которого соединены соответственно с информационными входами блока формирователей логических уровней и с выходами блока преобразователей логических уровней, информационные входы КОТОРОГО соединены с выходами 11 блока определителей логических уро ней, соответствующие выходы источн ка лoгиJчecкиx уровней соединены г входами г блока преобразователе логических уровней и блока элементов двухзначной логики. 1 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Radio-Fernschen-Elektronik, 1975, T.Zif, N 12, с. 389-393. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2875002/18-21, кл. Н 03 К 19/20, 1980 (прототип).

.J

II

Фиг, 1

г

Г

J

L

29 30

53 5«

Г.

1

I

Фи. 3

I„J

Фиг. 5

f9

Фиг, V

Фиг,€

зП

Г

Фиг. 7

Г

I

Фи9.Л