Устройство выбора данных

 

Устройство выбора данных используется в составе приемной части аппаратуры обработки цифровой информации и может использоваться в устройствах связи и ввода данных, подключаемых к персональным ЭВМ. Сущность изобретения: устройство выбора данных содержит два рабочих тракта. Первый тракт работает при отсутствии или при наличии слабых помех во входном информационном сигнале и содержит регистр сдвига, первый и второй элементы И. Второй тракт работает при наличии интенсивных помех во входном информационном сигнале и содержит счетчик, элемент НЕ, первый и второй блоки селекции. Общими для трактов являются логический элемент, триггер, элемент ИЛИ и мультивибратор. Установка кодов на входах устройства и управление ими производится с помощью персональной ЭВМ типа ЕС1840/41 через стандартный порт. Тактовый сигнал для устройства вырабатывается из внутреннего тактового сигнала ЭВМ. 4 ил.

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах приемной части аппаратуры обработки информации или в устройствах связи и ввода данных, подключаемых к персональным ЭВМ.

В патентной литературе известно устройство для формирования импульсов, содержащее первый, второй, третий и четвертый триггеры, счетчик, регистр сдвига, причем информационный вход устройства подключен к С-входам первого триггера и счетчика, выход которого подключен к С-входам первого триггера и счетчика, выход которого подключен к С-входу второго триггера, выход которого подключен к D-входу третьего триггера, С-вход которого подключен к первому выходу регистра сдвига и соединен с R-входом первого триггеpа, К-вход и J-вход которого подключены соответственно к шине лог.0, и шине лог.1, к которой подключен D-вход второго триггера, R-вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера и является первым выходом устройства, тактовый вход которого подключен к С-входу регистра сдвига, третий выход которого подключен к С-входу четвертого триггера, выход которого подключен к R-входу третьего триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к J-входу и К-входу третьего триггера, выход первого триггера подключен к D-входу регистра сдвига, первый, второй и третий выходы которого являются вторым, третьим и четвертым выходами устройства [1] Недостатком известного устройства является его низкая точность, которая обусловлена тем, что в устройстве используется принцип работы, при котором входной информационный сигнал обрабатывается с помощью тактовых сигналов по схеме с жесткой логикой без проведения какого-либо анализа содержимого входного информационного сигнала. При этом результирующий информационный сигнал на выходных шинах устройства не отражает с полной или достаточной достоверностью содержимое входного информационного сигнала; отсутствие элементов анализа не позволяет регулировать точность устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство выбора данных, содержащее трехразрядный регистр сдвига, причем входы тактовый и данных которого являются тактовым и информационным входами устройства, первый и второй элементы И, первый, второй и третий триггеры, первый и второй ждущие мультивибраторы, элемент ИЛИ, S-вход первого триггера подключен к выходу первого элемента И, первый, второй и третий входы которого подключены к первому, второму и третьему прямым выходам регистра сдвига, первый, второй и третий инверсные выходы которого подключены к первому, второму и третьему входам второго элемента И, выход которого подключен к S-входу второго триггера, выход которого подключен к входу второго мультивибратора, выход которого подключен к R-входу первого триггера, выход которого подключен к входу первого мультивибратора, выход которого подключен к R-входу второго триггера и соединен с первым входом элемента ИЛИ и с S-входом третьего триггера, R-вход которого подключен к выходу второго мультивибратора и соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход третьего триггера и выход элемента ИЛИ являются информационным и тактовым выходами устройства [2] Недостатком прототипа является то, что выбор данных производится либо при отсутствии, либо при наличии слабых помех во входном информационном сигнале. При отсутствии помех содержимое выходного информационного сигнала сопровождается синхроимпульсами. Если на входной информационный сигнал воздействует помеха, приводящая к слабому дроблению содержимого этого входного информационного сигнала, то устройство исключает участки дробления и формирует устойчивый информационный сигнал, сопровождаемый синхроимпульсами. В случае воздействия помехи, приводящей к сильному дроблению входного информационного сигнала, устройство прекращает формирование выходных сигналов, т.к. элементы И не могут выявить стабильных участков во входном информационном сигнале. Это приводит или к потере части получаемой информации, или к ее искажению, а следовательно, снижает помехоустойчивость и точность устройства выбора данных.

Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в повышении помехоустойчивости и точности устройства выбора данных.

Совокупность существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, определяется тем, что в устройство выбора данных, содержащее регистр сдвига, первый и второй элементы И, RS-триггер, элемент ИЛИ, мультивибратор, причем входы тактовый и данных регистра сдвига являются тактовым и информационным входами устройства, первый, второй и третий входы первого элемента И подключены к первому, второму и третьему прямым выходам регистра сдвига, первый, второй и третий инверсные выходы которого подключены к первому, второму и третьему входам второго элемента И, введены элемент НЕ, логический элемент, первый и второй блоки селекции, счетчик, счетный вход которого подключен к тактовому входу устройства и соединен с тактовыми входами первого и второго блоков селекции, входы кодов которых подключены к первому входу кодов устройства, информационный вход которого соединен с входом "разрешение" первого блока селекции и с входом элемента НЕ, выход которого подключен к входу "разрешение" второго блока селекции, вход "сброс" которого подключен к выходу мультивибратора и соединен с входом "сброс" первого блока селекции и с R-входом счетчика, вход "разрешение" которого подключен к первому выходу логического элемента, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков селекции, входы "выбор" которых подключены к выходу счетчика, информационный вход которого подключен к второму входу кодов устройства, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому входам логического элемента, второй выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ и соединен с S-входом RS-триггера, R-вход которого подключен к третьему выходу логического элемента и соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу мультивибратора, выход RS-триггера и выход элемента ИЛИ являются информационным и тактовым выходами устройства.

Существенные признаки, отличающие предлагаемое устройство выбора данных от прототипа, состоят во введении элемента НЕ, логического элемента, первого и второго блоков селекции, счетчика.

Введение этих признаков позволяет обеспечить работоспособность устройства при различном уровне помех, одновременно с этим степень селекции кодов позволяет обеспечить необходимую точность устройства, т.к. воздействие помех может привести к искажению содержимого выходного информационного сигнала, а в худшем случае к его частичной потере.

Технико-экономические преимущества данного изобретения по сравнению с прототипом состоят в том, что при наличии различного уровня помех во входном информационном сигнале с помощью предлагаемого устройства можно проводить устойчивый выбор данных. При этом изменение кодов, необходимых для селекции входного информационного сигнала, с помощью персональной ЭВМ не приводит к перерывам в работе устройства, и т.о. обеспечивается не только непрерывность его работы и гибкость управления, но и изменяется глубина помехоустойчивости и точность.

Блок-схема устройства выбора данных изображена на фиг. 1, структурная схема логического элемента представлена на фиг. 2, структурная схема блока селекции представлена на фиг. 3. На фиг. 4 даны временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство выбора данных (фиг. 1) содержит регистр сдвига 1, первый и второй элементы И 2 и 3, триггер 4, элемент ИЛИ 5, мультивибратор 6, элемент НЕ 7, логический элемент 8, первый и второй блоки селекции 9 и 10, счетчик 11, причем входы тактовый и данных регистра сдвига 1 являются тактовым и информационным входами 12 и 13 устройства, входы первого элемента И 2 подключены к прямым выходам регистра сдвига 1, инверсные выходы которого подключены к входам второго элемента И 3, выход которого подключен к четвертому входу логического элемента 8, первый выход которого подключен к входу "разрешение" счетчика 11, счетный вход которого подключен к тактовому входу устройства и соединен с тактовыми входами первого и второго блоков селекции 9 и 10, входы кодов которых подключены к первому входу 14 устройства, информационный вход которого соединен с входом "разрешение" первого блока селекции 9 и с входом элемента НЕ 7, выход которого подключен к входу "разрешение" второго блока селекции 10, вход "сброс" которого подключен к выходу мультивибратора 6 и соединен с R-входом счетчика 11 и с входом "сброс" первого блока селекции 9, вход "выбор" которого соединен с входом "выбор" второго блока селекции 10 и подключен к выходу счетчика 11, информационный вход которого подключен к второму входу 15 кодов устройства, выход первого элемента И 2 подключен к третьему входу логического элемента 8, второй выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 5 и соединен с S-входом триггера, R-вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 5 и подключен к третьему выходу логического элемента 8, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков селекции 9 и 10, выход элемента ИЛИ 5 подключен к входу мультивибратора 6, выход триггера 4 и выход мультивибратора 6 являются информационным и тактовым выходами 16 и 17 устройства.

Логический элемент 8 (фиг. 2) состоит из первого, второго и третьего элемента ИЛИ 18, 19 и 20, причем первый вход первого элемента ИЛИ 18 подключен к третьему входу логического элемента И 8 и соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 19, второй вход которого подключен к первому входу логического элемента 8, второй вход которого подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ 20, первый вход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 18 и подключен к четвертому входу логического элемента 8, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего элементов ИЛИ 18, 19 и 20.

Блок селекции (фиг. 3) содержит схему сравнения 21 и счетчик 22, входы "разрешение", счетный и R-вход которого подключены соответственно к входам "разрешение", тактовый и "сброс" блока селекции, выход "выбор" и вход кода которого подключены соответственно к входу "равно" и второму информационному входу схемы сравнения 21, первый информационный вход которого подключен к выходу счетчика 22, выход "равно" схемы сравнения 21 является выходом блока селекции.

Устройство выбора данных состоит из двух рабочих трактов. Первый тракт работает при отсутствии или при наличии слабых помех во входном информационном сигнале и содержит следующие элементы: регистр сдвига, первый и второй элементы И. Второй тракт работает при наличии интенсивных помех во входном информационном сигнале и содержит следующие элементы: счетчик, элемент НЕ, первый и второй блоки селекции. Общими для трактов являются логический элемент, триггер, элемент ИЛИ и мультивибратор.

Устройство выбора данных работает следующим образом.

На первом и втором входах 14 и 15 кодов устройства (фиг. 1) устанавливаются двоичные значения кодов. На информационный вход 13 устройства поступает входной информационный сигнал либо без помех, либо со слабыми помехами (фиг. 4а), который сопровождается тактовыми сигналами (фиг. 4в) по входу 12 устройства. Эти сигналы передаются на входы регистра сдвига 1, первого и второго блоков селекции 9 и 10. Тактовые сигналы устройства поступают также на счетный вход счетчика 11. Первый и второй элементы И 2 и 3 вырабатывают сигнал лог.1, если на их входы приходят сигналы лог. 1 соответственно с прямых или инверсных выходов регистра сдвига 1. Первый элемент И 2 вырабатывает сигнал лог.1, если на информационном входе 13 устройства поддерживается сигнал лог. 1. Второй элемент И 3 вырабатывает сигнал лог.1, если на информационном входе 13 устройства поддерживается сигнал лог.0. Сигналы лог. 1 либо с выхода первого элемента И 2, либо с выхода второго элемента И 3 поступают соответственно на третий или четвертый входы логического элемента 8. На первом и втором входах логического элемента 8 установлены сигналы лог. 1 с выходов первого и второго блоков селекции 9 и 10. Если сигнал лог.1 поступает на третий вход логического элемента 8 (фиг. 2), на его втором выходе формируется сигнал лог.1, который приходит на S-вход триггера 4, устанавливая на его выходе и информационном выходе 16 устройства также сигнал лог.1, и на первый вход элемента ИЛИ 5. На первом выходе логического элемента 8 установлен сигнал лог.1, который передается на вход "разрешение" счетчика 11, запрещая формирование сигнала на его выходе. Если сигнал лог.1 поступает на четвертый вход логического элемента 8 (фиг. 2), на его третьем выходе формируется сигнал лог. 1, который приходит на R-вход триггера, устанавливая на его выходе сигнал лог.0, и на второй вход элемента ИЛИ 5. На выходе элемента ИЛИ 5 вырабатывается сигнал лог.1, равный по длительности сигналу на входе и поступающий на вход ждущего мультивибратора 6. На выходе мультивибратора 6 формируется короткий сигнал лог.1, передающийся на выход 17 устройства, который сбрасывает содержимое первого и второго блоков селекции 9 и 10.

В случае, когда на информационный вход 13 устройства (фиг. 1) поступает входной информационный сигнал с интенсивными помехами (фиг. 4б), сопровождаемый тактовыми сигналами по входу 12 устройства (фиг. 4в), эти сигналы передаются на входы регистра сдвига 1, первого и второго блоков селекции 9 и 10. Элемент НЕ 7 инвертирует входной информационный сигнал. Первый и второй элементы И 2 и 3 не могут найти в информации, сдвигающейся в регистре сдвига 1, участков лог.1 и лог.0 для формирования сигналов лог.1 на своих выходах. Логический элемент 8 (фиг. 2) вырабатывает на первом выходе сигнал лог.0, разрешая формирование сигнала на выходе счетчика 11. Счетчик 11 подсчитывает количество поступающих на его счетный вход тактовых сигналов и в соответствии с двоичным кодом, установленным на входе 15 устройства, вырабатывает на выходе сигнал лог. 1, который поступает на входы "выбор" первого и второго блоков селекции 9 и 10. Первый блок селекции 9 (фиг. 3) подсчитывает количество состояний лог.1 во входном информационном сигнале. Второй блок селекции 10 (фиг. 3) подсчитывает количество состояний лог.0 во входном информационном сигнале. Первый и второй блоки селекции 9 и 10 в соответствии с двоичными кодами, установленными на входе 14 устройства, формируют на выходах сигналы, которые поступают соответственно или на первый, или на второй вход логического элемента 8 (фиг. 2). Логический элемент 8 формирует на втором или третьем выходе сигналы лог.1, по которым на выходе триггера 4 устанавливается сигнал либо лог.1, либо лог.0. Эти сигналы передаются на информационный выход 16 устройства. Сигналы лог.1 с второго и третьего выходов логического элемента 8 поступают соответственно на первый и второй входы элемента ИЛИ 5 (фиг. 1). На выходе элемента ИЛИ 5 вырабатывается сигнал лог.1, который передается на вход ждущего мультивибратора 6. Мультивибратор 6 формирует короткий сигнал лог.1, который сбрасывает содержимое счетчика 11, первого и второго блоков селекции 9 и 10 и передается на тактовый выход 17 устройства. Длительность этого короткого сигнала должна быть меньше длительности тактового сигнала устройства, что устраняет информационные потери. После сброса содержимого счетчика 11, первого и второго блоков селекции 9 и 10 устройство начинает новый цикл работы.

Устройство выбора данных входит в состав приемной части многоканального аппаратного комплекса, работающего совместно с персональной ЭВМ ЕС1841 и имеет несложную техническую реализацию на основе серийных интегральных микросхем (ИМС) 1533 серии: регистр сдвига 1 на ИМС 1533ТМ8, первый и второй элементы И 2 и 3 на ИМС 1533ЛИЗ, триггер 4 реализован на ИМС 1533ЛЕ1, элемент ИЛИ 5 на ИМС 1533ЛЛ1, мультивибратор 6 на ИМС 1533АГЗ, элемент НЕ 7 на ИМС 1533ЛЕ1, логический элемент 8 на ИМС 1533ЛЛ1, первый и второй блоки селекции 9 и 10 реализованы на ИМС 1533ИЕ7 и 1533СП1, счетчик 11 на ИМС 1533ИЕ8. Устройство принимает данные с линии цифровой связи длиной 0,8 км через интерфейсные ИМС 170 серии.

Установка кодов на соответствующих входах устройства осуществляется через стандартный порт ЭВМ (в свободном адресном пространстве), при этом коды могут устанавливаться как перед началом очередного цикла работы комплекса, так и в течение цикла. Однако для более гибкого управления необходимо использовать свой локальный процессор, который должен постоянно опрашивать буферные регистры комплекса и по изменению в них информации изменять коды в соответствующем канале. Это позволит разгрузить основной процессор в ЭВМ и повысит производительность комплекса. В простейшем случае коды могут устанавливаться с помощью перемычек или переключателей на печатных платах.

Формула изобретения

Устройство выбора данных, содержащее регистр сдвига, первый и второй элементы И, триггер, элемент ИЛИ, мультивибратор, причем тактовый вход и вход данных регистра сдвига являются тактовыми и информационными входами устройства, входы первого элемента И подключены к прямым входам регистра сдвига, инверсные выходы которого подключены к входам второго элемента И, отличающееся тем, что введены элемент НЕ, логический элемент, первый и второй блоки селекции, счетчик, счетный вход которого подключен к тактовому входу устройства и соединен с тактовыми входами первого и второго блоков селекции, входы кодов которых подключены к первому входу кодов устройства, информационный вход которого соединен с входом "Разрешение" первого блока селекции и через элемент НЕ подключен к входу "Разрешение" второго блока селекции, вход "Сброс" которого подключен к выходу мультивибратора и соединен с входом "Сброс" первого блока селекции и с R-входом счетчика, вход "Разрешение" которого подключен к первому выходу логического элемента, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков селекции, входы "Выбор" которых подключены к выходу счетчика, информационный вход которого подключен к второму входу кодов устройства, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому входам логического элемента, второй выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ и соединен с S-входом триггера, K-вход которого подключен к третьему выходу логического элемента и соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу мультивибратора, а выходы триггера и мультивибратора являются информационным и тактовым выходами устройства соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4