Программное устройство

 

Использование: автоматика и вычислительная техника при реализации циклических программ с заданным промежутком времени с автоматическим отключением каждой программы после ее завершения . Сущность изобретения: устройство содержит задающий генератор, задатчик времени, N элементов совпадения дешифратор управляющих команд узел сброса, элемент И - НЕ Новая организация связей между блоками обеспечивает расширение функциональных возможностей, упрощает устройство и обеспечивает надежность и достоверность при реализации более одной программы с разными временными интервалами и автоматическим переключением каждой программы после завершения предыдущей программы. 2 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5014083/21 (22) 19.1 1.91 (46) 15.1293 Бюл. Na 45 — 46 (71) Научно-исследовательский машиностроительный институт (72) Кротков В.С.; Лях M.Â. (73) Научно-исследовательский машиностроительный институт (54) ПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Использование: автоматика и вычислительная техника при реализации циклических программ с заданным промежутком времени с автоматическим (в) RU (и) 2ОО494О С1 (51) 5 НОЗ К17 296 отключением каждой программы после ее завершения. Сущность изобретения: устройство содержит задающий генератор, задатчик времени, N элементов совпадения, дешифратор управляющих команд узел сброса, элемент И вЂ” НЕ Новая организация связей между блоками обеспечивает расширение функциональных возможностей, упрощает устройство и обеспечивает надежность и достоверность при реализации более одной программы с разными временными интервалами и автоматическим переключением каждой программы после завершения предыдущей программы. 2 ип

2004940

50

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности может быть использовано при построении цифровых программных устройств, в медицинской технике, программных реле времени, таймерах при одновременном и последовательном выключении нескольких бытовых электронагревательных, осветительных и радиотелевизионных устройств, при испи- "0 таниях в различных режимах электродвигателей и другого электрооборудования, в химии, в аппаратах управления промышленными установками, в технологических линиях, работающих беспрерывно в заданных временных циклах и т,д, ИЗвестны программные реле времени. (см. например, а.с. СССР ¹ 443158 от 20.04.87 г„.а;с, СССР № 1525896 заявка 20

4364044/24)2 1 "от 14.01.88 r. кл. Н 03 К

17/28, 1988 r.) для отрабатывания рабочих циклов с заданными интервалами времени, содержащие генераторы импульсов, счетчики, дешифраторы, элементы совпадения, управляющие команды, но не обладающие

:. ь возможностью многокрэт.",о-о повторения программ в автоматическом режиме, неог. раниченными функциональными возможностями, блочностью при простом схемном решении и объемной информационностью при последовательной выдаче команд согласно заданному времени с автоматическим переключением каждой программы после их завершения, Такими возможностями и преимуществами не обладает и прототип — программное устройство, содержащее накопители, тактовый вход, элемент совпадения, схему фиксации команд - дешифратор, управляющие входы.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является возможность многократного повторения программ в автоматическом режиме, неограниченность функциональных возможностей, блочность при простом схемном решении и обьемная информационность с обеспечением надежности и достоверности при. реализации более одной программы с разными временными интервалами и автоматическим переключением каждой программы после завершения предыдущей программы.

Указанный результат достигается тем, что в программном устройстве, содержащем задающий генератор 1, задатчик времени 2. элементы совпадения 3,1...3,п, дешифратор управляющих команд 4, узел сброса 5, согласно изобретению выход задающего генератора 1 соединен с первым входом задатчика времени 2, а второй вход задэтчика времени соединен с выходом узла сброса 5, при этом каждый п-й вход узла сброса 5 соединен с (и-1)-ным выходом дешифратора управляющих команд 4 и которые являются первыми входами соответствующих элементов совпадения 3, а остальные входы элементов совпадения 3 соединены с соответствующими выходами задатчика времени 2, при этом выходы элемента совпадения 3 через элементы И-Н Е 6 соединены с входом дешифратора управляющих команд 4.

Авторам неизвестны какие-либо технические решения, в которых поставленная задача рещалась бы аналогично совокупностью призйаков, поэтому их следует признать новыми и обладающими изобретательским уровнем.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого технического решения; на фиг.2 — принципиальная схема предлагаемого технического решения.

Программное устройство выполнено на цифровых интегральных микросхемах серии К 176 и К 561 (см. фиг.1 и 2), В качестве ДД6 задающего генератора

1 использована микросхема К176ИЕ12 с внешним кварцевым резонатором 21 типа

PK-72 на частоту 32768 Гц.

Задатчик времени 2, содержащий счетчик единиц ДД7, так и счетчик десятков

ДД8, а так же ДД1 дешифратор управляющих команд 4 выполнены на микросхемах К

561ИЕ8, Узел сброса 5 построен на микросхемах К 561ЛА7 ДД2„,ДД4 и ДД5 многовходовой микросхеме К 176ЛИ1, ДД13..ДД15 элементы совпадения выполнены на микросхемах К 561ЛА9, а элементы

И-НŠ— на многовходовой микросхеме К

176ЛИ1ДД16 (Сп равоч ник "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы" под редакцией С.В.Якубовского, M. Радио и связь, 1989 r.).

Управление программного устройства сводится к установке каждого переключателя задатчика времени 2 на необходимую выдержку времени и его запуск. Например, в предлагаемом техническом решении (см, принципиальную схему фиг.2) интервалы времени можно взять в пределах единиц и десятков секунд или минут, в зависимости оттого к какому из входов S1 или М подключен счетчик единиц задэтчика времени 2.

В данном примере реализуется девять управляющих команд, соответствующих количеству входов многовходовой микросхемы К176ЛИ1, применяемой нэ выходе узла

2004940 сброса ДД5 и на выходе элементов совпадения ДД16, при увеличении которых и объединении логическим элементом ИЛИ можно увеличить количество управляющих команд при соответствующем расширении остальных узлов — дешифраторе управляющих команд, дифференцирующих цепочек узла сброса, элементов совпадения, задатчика времени.

В момент запуска программного устройства положительный импульс, сформировавшийся на дифференцирующейся цепочке (на схеме не показано), поступает на входы задающего генератора ДД6 и дешифратора управляющих команд ДД1 и устанавливает их в исходное нулевое состояние, Задающий генератор ДД6 начинает вырабатывать секундные и минутные импульсы.

В предложенном техническом решении за единицу времени принята минута, т.е, счетчик единиц ДД7 присоединен к выходу

М задающего генератора ДД6. В это время на нулевом выходе дешифратора управляющих команд появится высокий потенциал, соответствующий лог.1, который поступает на первый вход первого элемента совпадения ДД13,1 (cM, фиг.2) и сохраняется на его входе до прихода на два других его входа лог.1 с замкнутых контактов переключателей SA1,1 и SA1.2 задатчиков времени (счетчиков единиц ДД7 и десятков ДД8 мин,), Одновременно лог.1 с нулевого выхода дешифратора ДД1 поступает на первую дифференциальную цепочку С1, R1 узла сброса

5, Сформировавшийся положительный импульс, эффективная длительность которого равна 0,7CR и должна превышать 275 нс, на выходе логического элемента ДД2.1 формируется в короткий отрицательный прямоугольный импульс, который поступает на первый вход многовходовогО логического элемента И вЂ” НЕ ДД5, инвертируется и уже положительным импульсом поступает на входы сброса R задатчиков времени (счетчика единиц ДД7 и счетчика десятков ДД8) и устанавливает их в исходное нулевое состояние. С этого момента начинается отсчет времени работы первой программы, С задающего генератора ДД6 импульсы с периодом, равным одной минуте, поступают на вход СР счетчика единиц ДД7 задатчика времени 2. В первую минуту счета лог.1 будет только на нулевых выходах счетчиков

ДД7 и ДД8, на остальных же выходах будет низкий потенциал. По мере поступления минутных импульсов с задающего генератора

ДД6лог.1 будет поочередно появляться и на

55 других выходах счетчика ДД7. Счетчик ДД8 подсчитывает десятиминутные импульсы, поступающие с выхода P сче «ика минут

ДД7, единственное различие в том. что импульсы поступает на вход CN микросхемы

ДД8, а на входе СРДД8 присутствует низкий потенциал.

Это связано с тем, что с выхода Р микросхемы ДД2 появится положительный фронт выходного сигнала переноса через десять тактовых периодов и он используется как тактовый сигнал для счетчиков следующей декады.

Каждый выход счетчиков задатчиков времени связан С контактами галетных переключателей SA1.„SA9 для установки временных интервалов на единицы и десятки минут через буферные усилители

ДД9...ДД12, служащие для увеличения нагрузочной способности выхода счетчиков при параллельном одновременном замыкании нескольких контактов переключателей (более трех) на одинаковые временные интервалы. В качестве буферных усилителей применены микросхемы К561ПУ4, содержащие по шесть усилителей в каждой микросхеме (В.Л.Шило "Популярные цифровые микросхемы").

В момент, когда микросхемы ДД7 и ДД8 задатчиков времени установятся в состояние, соответствующее положениям переключателей SA1...SA9, на соответствующих входах элементов совпадения (вторых и третьих) (см. фиг.2) появятся высокие потенциалы лог.1, а т.к. у первого элемента совпадения ДД13.1 на первом входе находится тоже лог.1 с нулевого выхода дешифратора управляющих команд ДД1, то на его выходе появится низкий потенциал, соответствующий лог.О, на остальных элементах совпадения ДД13,2...ДД15.3 на выходах сохраняется лог.1, т.к. у каждого из них на первом входе будут присутствовать лог.0 от остальных выходов дешифратора управляющих команд ДД1, Лог.1 с первого элемента совпадения поступает на. первый вход многовходового элемента И вЂ” НЕ ДД16, на остальных входах которого лог.1 и следовательно на его выходеформируется лог,1, которая является первым тактовым импульсом для дешифратора управляющих команд ДД1 и одновременно выходным управляющим импульсом 7 для переключения соответствующих программ согласно заданному времени.

Зтот тактовый импульс поступает на вход CN дешифратора управляющих команд

ДД1 и своим положительным фронтом пере2004940 ключают его в новое состояние, теперь лог.1 появится на первом выходе, а на нулевом выходе установится лог.О. Лог.1 с первого выхода дешифратора управляющих команд поступает на первый вход второго элемента совпадения ДД13,2 и сохраняется на нем до прихода лог.1 с задатчика времени, одновременно nor.1 с первого выхода дешифратора управляющих, команд ДД1 поступает на вторую дифференциальную цепочку С2, R2 узла сброса 5, по положительному входному фронту которого на выходе его логического элемента И-НЕ ДД2 формируется короткий отрицательный прямоугольный импульс, который поступает на второй вход многовходового элемента И вЂ” НЕ ДД5, инвертируется и уже положительным импульсом поступает на входы сброса микросхем

ДД7, ДД8 задатчика времени, устанавливая их в исходное нулевое состояние. На этом завершается работа первой программы и начинается отсчет времени второй программы.

Таким образом, за счет циклической связи задающего генератора 11, задатчика времени 2, элементов совпадения 3, дешиф. ратора управляющих команд 4 и узла сброса

5, на каждом последующем выходе дешифратора управляющих команд ДД1 лог.1 появляетсяя только в период соответствующего тактового (согласно заданному временному интервалу) импульса, поступающего с соответствующего элемента совпадения при появлении на его входах лог.1 с предыдущего . выхода дешифратора управляющих команд и лог.1 с задатчика времени по завершению соответствующей программы, т.е. с выхода первого элемента совпадения ДД13.1 первый тактовый импульс через элемент И вЂ” НЕ

ДД16 формирует на первом выходе дешифратора управляющих команд ДД1 лог,1, которая поступает.на первый вход второго элемента совпадения ДД13,2 и одновременно, через вторую дифференциальную цепочку С2,R2 узла сброса 5, устанавливает в исходное нулевое состояние задатчик времени, начинается отсчет времени второй программы, по завершению заданного отсчета времени с переключателей SA2.1 и

SA2.2 на входы 2, 3 второго элемента совпа-. дения ДД13.2 поступают лог.1 и на его выходе появляется второй тактовый импульс, который через элемент И-НЕ ДД15 формирует на втором выходе дешифратора управляющих команд ДД1 лог.1, которая поступает на первый вход третьего элемента совпадения ДД13.3 и одновременно через третью дифференцирующую цепочку

55 ред, С;В.Якубовского, стр. 137), обьединяя их в многоразрядные счетчики-дешифраторы с последовательным переносом, количество программ можно увеличивать практически до любой потребности, присоединяя только к их выходам элементы совпадения и дифференцирующие цепочки

СЗ, R3 узла сброса 5 устанавливает в исходное нулевое состояние задатчик времени, начинается отсчет времени третьей программы, по завершению заданного отсчета времени с переключателей SA3,1 и SA3,2 на входы 2, 3 третьего элемента совпадения

ДД13.3 поступают лог,1 и íà его выходе появляется третий тактовый импульс, кото10 рый через элемент И-НЕ ДД16 формирует на третьем выходе дешифратора управляющих команд ДД1 лог.1, которая поступает на первый вход четвертого элемента совпадения ДД13,4 и т.д.

Особенностью предлагаемого технического решения является то, что по сравнению с известными устройствами оно более просто в реализации и достижении поставленной цели и осуществляется путем приме20 нения всего двух разновидностей микросхем десятичного счетчика-дешифратора К 561ИЕ8, относящиеся к среднему уровню интеграции, содержащей пятикаскадный высокоскоростной счетчик Джонсона и дешифратор, преобразующий двоичный код в сигнал на одном из десяти его выходов, а так же логических элементов . И-НЕ, которые связаны между собой одно-. линейной связью по замкнутому циклу, что позволяет создать упрощенную схему, снизить емкостные связи, повысить помехоустойчивость и надежность программного устройства в достоверности получения уп35 равляющих команд, простым в налаживании, доступным и легким в воспроизведении. Многопрограммность с широким диапазоном временных интервалов, автоматическое переключение которых

40 по завершению каждой программы осуществляется всего по одной линии связи, как узла сброса и задающего генератора с задатчиком времени, так и элементов совпадения через элемент И вЂ” НЕ с дешифратором управляющих команд позволяет с применением микросхемы К 561ИЕ8 s качестве дешифратора управляющих команд строить временные программы от 2 до 9 равному количеству входов многовходовой микросхемы К 176ЛИ1.

При коэффициенте разветвления по входу Краз-50 (справочник "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы" под

2004940

50

55 сброса, объединяя выходы узлов сброса и элементов совпадения 3 с элементом И вЂ” НЕ

6 через логический элемент ИЛИ.

Еще одним из существенных достоинств данного изобретения является блочность, При стыковке нескольких блоков к одному задающему генератору или объединение нескольких блоков одним блоком питания количество программ, работающих в заданном режиме времени и автоматически отключающихся по их завершению, можно увеличивать практически до неограниченного множества при минимальных энергетических затратах, сохраняя надежность и достоверность переключения программ согласно заданному времени.

Такая многоблочность стандартных по конструкции блоков с унифицированными входными и выходными линиями связи представляет универсальность системы по взаимозаменяемости, как отдельных узлов в блоке, так и самих блоков, а так же их дублирование по обеспечению резервирования, Для увеличения количества программ с различными временными интервалами необходимо один блок, например, подключить к выходу $1 (секундных импульсов) задающего генератора, а другой блок к выходу М (минутных импульсов) этого же задающего генератора, то получим программное устройство, работающее по автоматическому переключению программ (максимум до 18 программ) с временными интервалами от 1 сек. до 99 мин., а если задатчик времени увеличить еще на одну декаду, присоединив последовательно к счетчику десятков ДД8 еще такую же микросхему К561ИЕ8, счетчик сотен, естественно с установкой группы переключателей на его выходе и с выводом их на четвертый вход элементов совпадения уже не на микросхему К561ЛА9, а на микросхему К561ЛА84И-НЕ, то получим программное устройство с временными интервалами от 1 сек до 999 сек.

В предлагаемом программном устройстве, согласно фиг.2 девятый выход (десятый по счету) дешифратора управляющих команд ДД1 можно использовать для автоматического отключения всего устройства после завершения работы всех девяти программ, Если в качестве.дешифратора управляющих команд взять вместо микросхемы

К561ИЕ8 микросхему К561ИЕ9 аналогичной по работе микросхеме К561ИЕ8, но число выходов которой равно 8, тогда с седьмого выхода дешифратора управляющих команд

35 лог,1 поступает на первый вход восьмого элемента совпадения и одновременно через восьмую дифференциальную цепочку

С8, R8 узла сброса 5 устанавливает в исходное нулевое состояние задатчик времени, начинается отсчет восьмой программы, по завершению заданного отсчет времени переключателей SA8.1 и SA8.2 на входы 2, 3 восьмого элемента совпадения поступает лог.1 и на его выходе появляется восьмой тактовый импульс, который через элемент

И вЂ” НЕ ДД16 формирует уже на нулевом выходе дешифратора управляющих команд лог,1, которая поступает на первый вход первого элемента совпадения ДД13.1 и одновременно, через первую дифференцирующую цепочку С1, R1 узла сброса 5, устанавливает в исходное нулевое состояние задатчик времени, начинается отсчет времени первой программы, по завершению заданного отсчета времени с переключателей SA1.1 и SA1.2 на входы 2, 3 первого элемента совпадения ДД13.1 поступят лог.1 и на его выходе появляется первый тактовый импульс, который через элемент И вЂ” НЕ

16 формирует на первом выходе дешифратора управляющих команд ДД1 лог.1, которая поступает на первый вход второго элемента совпадения ДД13.2 и т.д. см. выше в описании работы программного устройства на фиг,2, далее с седьмого выхода дешифратора управляющих команд лог.1 поступает на первый вход восьмого элемента совпадения, с которого восьмой тактовый импульс через элемент И вЂ” НЕ ДД16 формирует опять на нулевом выходе дешифратора управляющих команд лог.1 и так будет повторяться непрерывно до отключения питания системы.

Этот метод непрерывной работы программного устройства может найти применение при многократном повторении каких-либо технологических процессов, на автоматических линиях в производстве, при различных манипуляциях в режиме конвейера и т.д., при этом временные интервалы можно менять или корректировать в и роцессе работы. Для автоматического отключения необходимого количества полных циклов работы программного устройства можно установить счетчик циклов на любом выходе дешифратора управляющих команд, который автоматически отключит программное устройство после отработки заданного количества циклов на любой заданной программе.

Еще одной отличительной особенностью данного технического решения являет2004940

cR To. что для управления значительным количеством временных программ управляющие команды подаются по одному выходу 7, что значительно упрощает линию связи между программным устройством и исполнительными механизмами. а так же позволяет увеличить количество линий связи и их разветвление за счет параллельного подключения к этому выходу. К выходу 7 или каждой линии связи, отходящей от него и по которым последовательно, согласно заданному промежутку времени, поступают тактовые импульсы, можно подключать одновходовые микросхемы типа К561ИЕ2;

К561ИЕ9, К561ИЕ10, К561ИЕ16, К176ТМ2 и т.д., при помощи которых можно получать универсальные временные программы, подключая к их выходам через усилители различные исполнительные механизмы или 20 другие устройства, что неограниченно расширяет функциональные возможности программного устройства.

Например, при использовании микросхемы К561ИЕ8, которая подключается к вы- 25 ходу 7 аналогично дешифратору управляющих команд, на em выходе также

- последовательно будут появляться лог,1, соответствующая высокому потенциалу, кото- 30 рую можно подать через усилитель на любой исполнительный механизм или использовать в какой-либо временной цифро вой программе, можно использовать и низкий потенциал, тогда при совместной 35 работе каких-либо устройств они будут по переменно отключаться и включаться согласно заданной программе, При подключении к выходу 7 программного устройства триггера К176ТМ К176ТМ2 40 в счетном режиме, на его выходе прямом Q и инверсном Q будут поочередно появляться положительные потенциалы с заданными промежутками времени и с заданным количеством циклов, такой режим можно использовать в возвратно-поступательном движении, реверсе. При подключении к выходу 7 микросхемы К176ИЕ2 на выходе ее можно получить временные программы в 50 двоичном счислении, можно также подключать нескольких микросхем с различными режимами работы, что создает уникальность и позволит реализовать любые необходимые программы как в науке. так и в технике.

Еще одной важной особенностью данного технического решения является информационность.

Однолинейная связь узла сброса 5 и задающего генератора 1 с эадатчиком времени дает возможность одним блоком индикаторов (например, единиц и десятков минут) информировать временные интервалы всех задействованных программ, т.е. с генератора на него IlocTosIHHo поступает заданная временная частота, а узел сброса каждый раз по завершении программы устанавливает в исходное нулевое состояние и счетчик индикаторов.

Счетчик циклов для отсчета повторяемости циклов блока программ, упоминаемый выше, можно так же использовать и для выдачи информации на табло о номере повторяемого цикла, а тактовый импульс с выхода 7. программного устройства, заведенный на табло, будет информировать о номере действующей в данное время программы, при этом если на общем выводе переключателя SA1.. временного задатчика установить два светодиода, например, красный и зеленый, то при наборе времени один их них будет информировать о том, что данный контакт замкнут, а другой светодиод проинформирует, что временная команда, т.е. лог. 1, прошла на элемент совпадения.

Таким образом, данное программное устройство позволяет вести подробный контроль c-выдачей полной информации о работе как отдельных узлов, так и программного устройства в целом.

Если вместо переключателей SA1... применить автоматическое бесконтактное переключающее устройство с выводом на цифровой индикатор, ("В помощь радиолюбителю" выпуск 102, стр.31) то можно избавиться от контактных переключателей, что повысит надежность задатчика времени и всего программного устройства в целом. (56) Авторское свидетельство СССР

М 1305625, кл. Н 03 К 17/296, 1987.

2004940

Формула изобретения

2004940 5014083/21

ПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее задающий генератор, задатчик времени, элементы совпадения, дешифратор управляющих команд и узел сбора. отличающееся тем, что выход задающего генератора соединен с первым входом задатчика времени, а второй вход задатчика времени соединен с выходом узла сброса, при этом каждый и-й вход узла сброса соединен с (n

- 1)-м выходом дешифратора управляющих команд, который является также первым входом соответствующего и-го элемента совпадения, в второй вход n-ro элемента совпадения соединен с соответствующим выходом задатчика времени, где n = 1, ..., N, при этом выходы элементов совпадения соединены через элемент И вЂ” НЕ с входом дешифратора управляющих команд.

2004940

Составитель В.Кротков

Техред М.Моргентал Корректор С, Лисина

Редактор Н.Семенова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, )К-35. Раушская наб., 4/5

Заказ 3397

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101