Устройство для обучения

 

Изобретение относится к техническим средствам обучения и может использоваться для обучения проектированию систем тестового диагностирования цифровых объектов. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства. Устройство содержит генераторы, формирователи импульсных последовательностей, клавишные регистры, преобразователи кодов, элементы индексации, изучаемые элементы, коммутатор, блок контроля, триггеры, регистры, блок сравнения, группу сумматоров по модулю два, элементи И-НЕ, И, НЕ. Устройство может использоваться не только для обучения проектированию логических структур, но и для обучения проектированию, сборке и наладке систем тестового диагностирования сложных цифровых изделий, имеющих большое число выходов. Особенностью устройства является независимость времени диагностирования от числа одновременно контролируемых последовательностей, которая обуславливается гибкой структурой формирователя контрольных кодов, позволяющего одновременно обрабатывать произвольное число двоичных последовательностей. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК щ)р С 09 В 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н .А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4352023/24-24

I (22) 28.12.87 (46) 23.07.90. Бюл. М 27 (71) Московский инженерно-физический институт (72) Г.H.Соловьев, Б.Н.Ковригин, В.Г.Тышкевич, В.М.Сидуков, P.K.ÈèôTàõoâ, P.P.Æàëååâ и М.А.Иванов (53) 681.3.071(088.8) (56) Ковригин Б.Н. и др. Описание и руководство по использованию универсальной лабораторной установки по электронным вычислительным машинам.

М.: МИФИ, 1982. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к техническим средствам обучения и может использоваться для обучения проектиро- . ванию систем тестового диагностирования цифровых объектов. Цель изобретения — расширение дидактических возможностей устройства. Устройство

Изобретение относится к техническим средствам обучения и может использоваться для обучения проектированию систем тестового дйагностирования цифровых . объектов.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства.

На Фиг. 1 представлена схема устройства для обучения, на Фиг. 2временная диаграмма процесса тестового диагностирования при использовании элементов устройства; на фиг. 3 - схема примера контроля вось„.ЯО „„1580423 А 1

2 содержит генераторы, Формирователи импульсных последовательностей, клавишные регистры, преобразователи кодов, элементы индикации, изучаемые элементы, коммутатор, блок контроля, триггеры, регистры, блок сравнения, группу сумматоров по модулю два, элементы И-НЕ, И, НЕ. Устройство может использоваться не только для обучения проектированию логических структур, йо и для обучения проектированию, сборке и наладке систем тестового диагностирования сложных цифровых изделий, имеющих большое число выходов. Особенностью устройства является независимость времени диагностирования от числа одновременно контролируемых последовательностей, которая обусловливается гибкой структурой Формирователя контрольных кодов, позволяющего одновременно обрабатывать произвольное число двоичных последовательностей.

5 ил. ми двоичных последовательностей; на фиг. 4 — ячейка генератора, общий вид; на фиг. 5 — ячейка клавишного регистра, общий вид.

Устройство содержит генераторы 1, формирователи 2 импульсных последовательностей, клавишные регистры 3, преобразователи 4 кодов, элементы 5, 6 индикации, изучаемые элементы 7, коммутатор 8, блок 9 контроля, первый триггер 10, первый 11, второй 12 и третий 13 регистры, блок 14 сравнения, второй триггер 15, группу сумма158 o423 торов 1 6 по модулю два, элемент И-НЕ

17, элемент И 18 и элемент НЕ 19.

При проектировании системы тестового диагностирования блок 9 выполня ; ет Функцию блока 20 временного сжа"

5 тия диагностической информации. При числе контролируемых последовательностей, большем числа информационных входов блока 9, в состав системы вводится блок 21 пространственного сжатия диагностической информации, собираемый на элементах 7. В состав блока 21 входят сумматоры 22 по моду, лю два. 1Я

Коммутатор 8 сконструирован по, модульному принципу и содержит два уровня конструктивных модулей: первый уровень - ячейка, второй - панель. В состав устройства входят четыре панели, вставляемые в проем стола. Каждая панель представляет собой каркас с тремя вертикальными перегородками, разделяющими лицевую плоскость панели на четыре части - верти- 2 кальные ряды, в которые устанавливаются ячейки различных типоразмеров, различное сочетание которых позволяет заполнить весь вертикальный ряд панели.

ЗО

На фиг. 4 показана ячейка генератора 1. В состав ячейки входят несуцая плата 23, плата 24 с печатным монтажом, на которой расположен разъем 25 и коммутационные гнезда

26, соединенные с этим разъемом, 35 сменная печатная плата 27 с микросхемами 28, вставляемая в разъем 25 платы 24, накладная Фальшпанель 29, на которой нанесено условное графическое обозначение. На Фиг. 4 показаны так- же тумблер 30, кнопка 31, винт 32 крепления разъема 25;

На Фиг. 5 показана ячейка клавишного -регистра 3. В состав ячейки входят несущая плата 23, плата 24 с печатным монтажом, на которой расположены разъем 25 и коммутационные ,гнезда 26, соединенные с этим разъе- . мом, сменная печатная плата 27 с микросхемами 28, вставляемая в разъем

25 платы 24, накладная фальшпанель

29, на которой нанесено усЛовное графическое обозначение клавишного регистра 3. На Фиг. 5 показаны также клавишный переключатель 33, винт 34 крепления переключателя 33, штифт 35 и втулка 36.

Ячейки других органов управления, элементов 7 и блоков 9 имеют аналогичный вид. Платы 23 и фальшпанели

29 ячеек элементов 7 и блоков 9 имеют кроме того отверстия для светодиодов, образующих элементы 6 индикации. Светодиоды, необходимые для индикации состояния элементов памяти ячеек, расположены на плате 24 с печатным монтажом.

Генератор 1 вырабатывает импульсы положительной и отрицательной полярности. В режиме одиночных импульсов (тумблер 30 в положении ГИ ОДИН) на выходе генератора 1 после каждого нажатия кнопки 31 в момент ее отпускания появляется один импульс. Одновременно инверсный сигнал появляется на инверсном выходе генератора 1.

В непрерывном режиме (тумблер 30 в положении ГИ НЕПР) на выходах гене,ратора 1 присутствуют последовательности прямых и инверсных импульсов.

Формирователь 2 предназначен для получения серии из трех импульсов, сдвинуты:а относительно фронта О/1 запускающего сигнала. Элемент 5 индикации содержит один четырехканальный усилитель с четырьмя светодиодами. Клавишный регистр 3 построен на регистрах хранения и используется для задания значений операндов и управляющих сигналов, сохраняюцих постоянное значение в течение нескольких циклов работы исследуемой схемы. Код на входах регистров задается нажатием клавиш. Прием информации s регистры 3 производится в течение единичного сигнала, подаваемого на вход С регистра. При незакоммутированном входе С код на выходах регистров 3 повторяет код на соответствующих клавишах.

Код на входах преобразователя 4 также задается нажатием клавиш. На жатие клавиши i-ro разряда приводит к появлению импульсного инверсного сигнала на выходе Х;, совпадающего по времени с импульсным сигналом, поданным на тактовый вход преобразователя 4. Значение сигнала на выходе

У; равно в этом случае "1". При отжатой клавише инверсный импульсный сигнал присутствует на выходе Y., а !

Х; = 1. При незакоммутированном так товом входе преобразователь 4 выполняет функцию клавишного регистра, Р 04223

5 1" когда код на выходах Y повторяет код на соответствующих клавишах .

Библиотека изучаемых элементов 7 может состоять из одного элемента, например из элемента И-НЕ 3, может быть определена из личного опыта разработчика, состоять из схем, соответствующих какой-либо серии или сериям микросхем, может состоять из постоянной части, определенной какимлибо способом, и переменной, зависящей от специфических свойств проектируемых устройств. Коммутация узлов устройства на панелях производится при помоши соединительных шнуров, вставляемых в коммутационные гнезда

26 ячеек.

Устройство работает следующим образом.

На этапе подготовки к работе про-изводится разработка логических схем исследуемого устройства и системы его тестового диагностирования. Определяется состав необходимых ячеек органов управления и излучаемых элементов 7. Путем моделирования определяется эталонный контрольный код.

Генераторы 1, формирователи 2, преобразователи 4 используются для построения схем син.<ронизации и начальной установки. При необходимости для этих же целей могут быть использованы некоторые из элементов

Регистры 3 применяются для задания значений операндов, а также управляющих сигналов, сохраняющих пос.тоянное значение в течение нескольких циклов диагностирования исследуемой схемы.

Элементы 5 индикации сгужат для наблюдения за состояниями отдельных точек исследуемого устройства.

Исследуемое устройство (объект диагностирования) собирается на основе ячеек элементов 7, состояние элементов памяти которых отображается на светодиодах элементов 6.

Тестовое диагностирование предполагает подачу на объект специальных тестовых воздействий. По реакциям на них принимается решение о техническом состоянии объекта диагностирования (ОД), так как наличие неисправностей проявляется в виде искажений его выходных последовательностей.

Формирователь контрольных кодов (сумматоры 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 и регистр 11) преобразует длинные двоичg5

5G

55 ные последовательности, реакции ОД на входные воздействия, в четырехразрядный контрольный код, который затем сравнивается с кодовым эталоном, полученным заранее на этапе моделирования. На основе -результате сравнения делается вывод о наличии или отсутствии искажений в выходных последовательностях ОД.

Основу формирователя контрольных кодов составляет генератор двоичных

М-последовательностей (последовательностей максимальной длины).

Блок 9 имеет контролируемые входы, на которые подаются анализируемые последовательности, либо сигналы с выхода блока 20 (фиг. 3). вход сигнала "Пуск/Останов", определяющего интервал обработки выходных последовательностей ОД, иначе называемый

"Окном измерений" (ОИ), вход сигнала сброса триггера 10, вход сигнала сброса триггера 15 и вход синхроимпульсов ОД. Выходами блока 9 являются выходы разрядов регистра 11 и выходы триггеров 10 и 15. На элементах

6 выводятся содержимое регистра 12, а также состояние триггеров 10 и 15.

Приход сигнала "Пуск/Останов" приводит к установке в "1" триггера 10 единичное состояние которого определяет интервал обработки анализируемых последовательностей. Переключение триггеров регистра 11 происходит по ()poHTy 1/О сигналов на входе С.

Следующий сигнал "Пуск/Останов" сбрасывает в "О" триггер 10, прекращая тем самым процесс формирования контрольного кода. Первый после окончания интервала обработки анализируемых последовательностей импульс С в случае нестабильности контрольного кода, т.е. в случае несовпадения контрольных кодов, полученных во время двух соседних ОИ (хранящихся в регистрах 11 и 1?), обеспечивает установку в 1" триггера 15 с последующим загоранием индикатора ошибки соответствующего элемента 6. Установка в н1" триггера 15 происходит при появлении на выходе блока 14 единичного потенциала. На одну группу входов блока 14 с разрядов регистра 11 постугает код полученного контрольного кода, на другую с выходов ре" гистра 1? — контрольный код, получен" ный в предыдущем ОИ. Сброс триггера

15 осуществляется сигналом по уста7 15804 новочному входу. По фронту 0/1 второго после окончания ОИ импульса С происходит загрузка в регистр 12 нового значения контрольного кода. В следующих четырех тактах происходит сдвиг содержимого триггеров регистра 11, таким образом через шесть тактов после окончания ОИ регистр 11 оказывается в состоянии (О О 0 О )

10 т.е. готов к формированию контрольного кода в следующем ОИ °

Таким образом, из описания работы. блока 9 видно, что установка регист ра 11 в нулевое начальное состояние . происходит автоматически перед началом очередного ОИ. Сброс в нулевое начальное состояние триггеров 10 и ,15 происходит при подаче сигналов сброса.Таким образом, положительный эфФект от использования изобретения заключается в расширении дидактических возможностей. Предлагаемое устроиство может использоваться не толь- g5 ко для обучения проектированию логических структур, но и для обучения

1 проектированию, сборке и наладке систем тестового диагностирования сложных цифровых изделий, имеющих большое число выходов. Особенностью уст-. ройства является независимость времени диагностирования от числа одновременно контролируемых последовательностей, которая обусловливается

Зг гибкой структурой формирователя контрольных кодов, позволяющего одновременно обрабатывать произвольное число двоичных последовательностей.

При любом числе контролируемых входов

40 алгоритм формирования контрольного кода остается одним и тем же и основан на делении многочлена входных последовательностей на характеристический многочлен формирователя контрольных кодов. Указанное, свойство

45 позволяет обеспечить высокую достоверность контроля и предельно упрощает процедуру получения эталонных контрольных кодов, что особенно важно для технических средств обучения.

Формула и зобр ет ения

Устройство для обучения, содержащее генераторы, Формирователи импульс-55 ных последовательностей, клавишные регистры и преобразователи кодов, выходы которых подключены к входам соответственно первой, второй, третьей и четвертой групп коммутатора, элементы индикации первой и второй групп, входы которых соединены с выходами соответственно первой и второй групп коммутатора, выходы третьей, четвертой и пятой групп которого под,ключены к входам формирователей импульсных последовательностей, клавишных регистров и рреобразователей кодов соответственно, а выходы шестой группы и входы пятой группы являются входами и выходами изучаемых элементов соответственно, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены первый и второй триггеры, элемент И, первый, второй и третий регистры, блок сравнения, сумматоры по модулю два, элемент И-НЕ и элемент НЕ. причем входы первой группы сумматоров по модулю два подключены к соответствующим выходам седьмой группы коммутатора, входы второй группы - к соответствующим выходам, первого регистра, соответст .Ующим входам шестой группы коммутатора. первому входу блока сравнения и информационному входу второго регистра, а выходы — к соответствующим информационным входам первого регистра, V-вход которого соединен с V-Bõoäoì третьего регистпа, первым входом коммутатора и единичным выходом первого триггера, первый С-вход - с первым выходом комму" татора, с перьым и вторым С-входами третьего регистра и с одним входом элемента И, выход которого подключен к второму С-входу первого регистра, а другой вход - к единичному выходу третьего регистра и входу элемента

НЕ, выход которого соединен с С-Входом второго регистра, выходы которого подключены к второму входу блока сравнения и соответствующим входам седьмой группы коммутатора, второй вход коммутатора соединен с одним входом элемента И-HF. и выходом второго триггера, второй и третий выходысоответственно с R- и С-входами первого триггера, а четвертый выход " с другим входом элемента И-НЕ и R-еходом второго триггера, S-вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ, D-вход — к выходу блока сравнения, а

С-вход — к нулевому выходу третьего регистра °

1580423 (ЗОИ5253)= (1 717)

ST

Q0

Q1

Q2

Ц.З

ER

50.„

1 580423

<е

%„> а 3ц

4 %

Ц ) фц «, 0 а

-6

С5 Ц

1580423

Составитель А.Карлов

Редактор А.Мотыль Техред N.Моргентал Корректор И.Муска

Заказ 2016 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4t5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, !1