САМОПРОВЕРЯЕМОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЧЕТЫРЕХРАЗРЯДНОГО КОДА

Полезная модель относится к автоматике, а именно к средствам технической диагностики и может быть использована для контроля и идентификации четырехразрядных двоичных кодов, формируемых на выходах объектов диагностирования.
Самопроверяемые устройства контроля четырехразрядных кодов, содержащие элементы И и ИЛИ, известны (Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики. - М.: Энергия, с.180, рис.5-11). Недостатком известных устройств являются ограниченные функциональные возможности, так как они не контролируют объекты, вес кода выходных слов которых отличен от кода «2 из 4».
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является самопроверяемое устройство контроля четырехразрядного кода, содержащее пять элементов И и семь элементов ИЛИ, причем первый вход устройства соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход устройства соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, третий вход устройства соединен с вторым входом третьего и первым входом пятого элементов ИЛИ, четвертый вход устройства соединен с вторым входом первого и первым входом шестого элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами четвертого, пятого элементов ИЛИ и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ и выходами второго и шестого элементов ИЛИ, а выход соединен с первым выходом устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, а выход соединен с вторым выходом устройства, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом
шестого элемента ИЛИ, а выход соединен с третьим выходом устройства. (SU №1305872, Н 03 М 7/22, 1987).
Данное устройство позволяет с высокой достоверностью контролировать наличие на четырехразрядных выходах объектов диагностирования кодов «2 из 4» и «1 из 4».
Однако, известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позволяет контролировать объекты, на выходах в исправном состоянии формируются другие четырехразрядные коды, например, код «3 из 4», а также не обладает способностью идентифицировать код, поступающий на его входы с выходов объектов диагностирования.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей за счет контроля кодов «3 из 4», а также идентификации всех видов четырехразрядного кода.
Технический результат достигается тем, что в самопроверяемое устройство контроля четырехразрядного кода, содержащее пять элементов И и семь элементов ИЛИ, причем первый вход устройства соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход устройства соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, третий вход устройства соединен с вторым входом третьего и первым входом пятого элементов ИЛИ, четвертый вход устройства соединен с вторым входом первого и первым входом шестого элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами четвертого, пятого элементов ИЛИ и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ и вторыми входами второго и шестого элементов ИЛИ, а выход соединен с первым выходом устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, а выход соединен с вторым выходом устройства, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом шестого элемента ИЛИ, а выход соединен с третьим выходом устройства, введены
элемент И-НЕ, четыре элемента НЕ и пять элементов ИЛИ, причем первый вход устройства соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов ИЛИ, второй вход устройства соединен с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с первыми входами девятого и десятого элементов ИЛИ, третий вход устройства соединен с входом третьего элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом девятого и первым входом одиннадцатого элементов ИЛИ, четвертый вход устройства соединен с входом четвертого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом седьмого и первым входом двенадцатого элементов ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом восьмого, выходом девятого элементов ИЛИ и первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с вторыми входами десятого, одиннадцатого и выходом седьмого элементов ИЛИ, а выход соединен с четвертым выходом устройства, выход восьмого элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого элемента ИЛИ, а выход соединен с пятым выходом устройства, выход десятого элемента ИЛИ соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом двенадцатого элемента ИЛИ, а выход соединен с шестым выходом устройства.
Предложенное устройство было получено не путем преобразования устройства - прототипа с помощью известных методов, например, минимизации или других преобразований функций алгебры логики, описывающих его схему.
На чертеже представлена схема заявляемого устройства. Устройство содержит первый-двенадцатый элементы 1-12 ИЛИ, первый-пятый элементы 13-17 И, элемент 18 И-НЕ, первый-четвертый элементы 19-22 НЕ. На чертеже позициями 23-26 обозначены соответственно первый-четвертый входы устройства, позициями 27-32 соответственно первый-шестой выходы устройства.
Заявляемое самопроверяемое устройство контроля четырехразрядного кода имеет следующие соединения. Его первый вход 23 соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ 1, 2. Второй вход 24 устройства соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ 3, 4. Третий вход устройства 25 соединен с вторым входом третьего и первым входом пятого элементов ИЛИ 3, 5. Четвертый вход 26 устройства соединен с вторым входом первого и первым входом шестого элементов ИЛИ 1, 6. Вход первого элемента ИЛИ 1 соединен с вторыми входами четвертого, пятого элементов ИЛИ 4, 5 и первым входом первого элемента И 13, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ 3 и входами второго и шестого элементов ИЛИ 2, 6, а выход соединен с первым выходом 27 устройства. Выход второго элемента ИЛИ 2 соединен с первым входом второго элемента И 14, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 5, а выход соединен с вторым выходом 28 устройства. Выход четвертого элемента ИЛИ 4 соединен с первым входом третьего элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом шестого элемента ИЛИ 6, а выход соединен с третьим выходом 29 устройства. Кроме того первый вход 23 устройства соединен с входом первого элемента НЕ 19, выход которого соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов ИЛИ 7, 8. Второй вход 24 устройства соединен с входом второго элемента НЕ 20, выход которого соединен с первыми входами девятого и десятого элементов ИЛИ 9, 10. Третий вход 25 устройства соединен с входом третьего элемента НЕ 21, выход которого соединен с вторым входом девятого и первым входом одиннадцатого элементов ИЛИ 9, 11. Четвертый вход 26 устройства соединен с входом четвертого элемента НЕ 22, выход которого соединен с вторым входом седьмого и первым входом двенадцатого элементов ИЛИ 7, 12, второй вход которого соединен с вторым входом восьмого, выходом девятого элементов ИЛИ 8, 9 и первым входом элемента НЕ 18, второй вход которого соединен с вторыми входами десятого, одиннадцатого и выходом седьмого элементов ИЛИ 10, 11, 7, а выход соединен с четвертым выходом 30 устройства. Выход
восьмого элемента ИЛИ 8 соединен с первым входом четвертого элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого элемента ИЛИ 11, а выход соединен с пятым выходом 31 устройства. Выход десятого элемента ИЛИ 10 соединен с первым входом пятого элемента И 17, второй вход которого соединен с выходом двенадцатого элемента ИЛИ 12, а выход соединен с шестым выходом 32 устройства.
Самопроверяемое устройство контроля четырехразрядных кодов работает следующим образом. В связи с тем, что оно будет выполнено в виде одной интегральной микросхемы, в зависимости от вида четырехразрядного кода, формируемого на выходах объекта диагностирования («1 из 4», «2 из 4» или «3 из 4»), в качестве контрольных будут использованы соответствующие этому коду выходы заявляемого устройства. Состояние остальных выходов устройства не анализируется.
При контроле кода «1 из 4», т.е. в случае присутствия одного сигнала «1» на входах 23...26 устройства, а также исправности самого устройства, на всех четырех словах этого кода: «0001», «0010», «0100» и «1000» на выходах 28 и 29 устройства сигналы будут иметь противоположные значения «01» или «10» (условие самопроверяемости). При искажении указанного входного кода, сигналы на выходах 28 и 29 будут одинаковыми: «00» или «11».
При контроле кода «2 из 4», т.е. при наличии двух сигналов на входах 23...26 устройства, а также исправности самого устройства, на всех шести словах этого кода: «0110», «0110», «1010», «1100», «1001», «0011» на выходах 27 и 30 устройства сигналы будут иметь противоположные значения «01» или «10» (условие самопроверяемости). При искажении указанного входного кода сигнала на выходах 27 и 30 будут одинаковыми: «00» или «11».
При контроле кода «3 из 4», т.е. при поступлении трех сигналов «1» на входы 23...26 устройства, а также исправности самого устройства, на всех четырех словах этого кода: «0111», «1011», «1101», «1110» на выходах 31 и 32 устройства сигналы будут иметь противоположные значения «01» или
«10» (условие самопроверяемости). При искажении указанного входного кода сигналы на выходах 31 и 32 будут одинаковыми: «00» или «11».
Работа исправного устройства при контроле кодов «1 из 4», «2 из 4» и «3 из 4» иллюстрируется таблицей.
Таблица
Номер набора
Сигналы на входах
Сигналы на выходах
Вид идентифицируемого входного кода
Вес кода выходного слова
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
«0 из 4»
2 из 6
2
0
0
0
1
0
0
1
0
1
1
21 из 4»
3 из 6
3
0
0
1
0
0
1
0
0
1
1
«1 из 4»
3 из 6
4
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
«2 из 4»
5 из 6
5
0
1
0
0
0
0
1
0
1
1
«1 из 4»
3 из 6
6
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
«2 из 4»
5 из 6
7
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
«2 из 4»
5 из 6
8
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
«3 из 4»
5 из 6
9
1
0
0
0
0
1
0
0
1
1
«1 из 4»
3 из 6
10
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
«2 из 4»
5 из 6
11
1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
«2 из 4»
5 из 6
12
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
«3 из 4»
5 из 6
13
1
1
0
0
1
1
1
0
1
1
«2 из 4»
5 из 6
14
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
«3 из 4»
5 из 6
15
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
«3 из 4»
5 из 6
16
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
«4 из 4»
4 из 6
1
2
3
4
4
4
Как видно из таблицы, наборы второй, третий, пятый и девятый (С =4) соответствуют правильному формированию кода «1 из 4»; наборы четвертый, шестой, седьмой, десятый, одиннадцатый и тринадцатый (С =6) соответствуют правильному формированию кода «2 из 4»; наборы восьмой, двенадцатый, четырнадцатый и пятнадцатый (С =4) соответствуют правильному формированию кода «3 из 4». В первом случае на выходах 28, 29, во втором - на выходах 27, 30, в третьем - на выходах 31, 32 имеются противоположные значения сигналов «01» или «10».
Из таблицы также следует, что при искажении кода «1 из 4», т.е. при поступлении на входы 23...26 устройства другого кода, на выходах 28, 29 устройства сигналы будут иметь одинаковые значения: «00» или «11». При  искажении кода «2 из 4», т.е. поступлении на входы 23...26 устройства другого четырехразрядного кода, на его выходах 27, 30 сигналы также будут иметь одинаковые значения «00» или «11». При искажении кода «3 из 4», т.е. поступлении на входы 23...26 устройства другого четырехразрядного кода, на его выходах 31, 32 сигналы также будут иметь одинаковые значения «00» или «11».
В том случае, если надо определить вид четырехразрядного кода, формируемого на выходах объекта диагностирования, т.е. идентифицировать этот код, в качестве контрольных должны использоваться все выходы 27...32 заявляемого устройства.
Так, при наличии на входах 23...26 устройства слова «0000», т.е. кода «0 из 4», на выходах 27...32 устройства будет сформировано слово, входящее в множество слов кода, имеющего вес «2 из 6». При наличии на тех же входах заявляемого устройства слова «1111», т.е. кода «4 из 4», на выходах 27...32 устройства будет сформировано слово, входящее в множество слов кода «4 из 6», (см. таблицу).
Заявляемое устройство позволяет также по весу его выходного слова идентифицировать входные слова, принадлежащие кодам «1 из 4», «2 из 4» или «3 из 4». В первом случае на выходах 27...32 устройства будет сформирован код «3 из 6», во втором - «5 из 6», в третьем также «5 из 6».
Заявляемое устройство при контроле кодов «1 из 4», «2 из 4» и «3 из 4» обладает свойством самопроверки, т.е. любая одиночная или однонаправленная кратная неисправность в его схеме будет обнаружена по равенству сигналов на его соответствующих контрольных выходах на одном или нескольких наборов кодов «1 из 4», «2 из 4» или «3 из 4», поступающих с выходов исправного объекта диагностирования или внешнего тестера (не показаны на рисунке). При этом состояния выходов заявляемого устройства, не используемые для контроля данного кода, не рассматриваются.
Например, неисправность, «константа 0» первого (верхнего) входа элемента И 15 будет зафиксирована на наборе «0001» кода «1 из 4», так как в этом случае на контрольных выходах 28, 29 устройства будет сформировано слово «00». Неисправность «константа 1» того же входа элемента И 15 будет зафиксирована на наборе «0010» кода «1 из 4», так как в этом случае на контрольных выходах 28, 29 устройства будет сформировано слово «11».
Неисправность «константа 0» первого (верхнего) входа элемента И 13 будет зафиксирована на наборе «0011» кода «2 из 4», так как в этом случае на контрольных выходах 27, 30 устройства будет сформировано слово «00». Неисправность «константа 1» того же входа элемента И 13 будет зафиксирована на наборе «0110» кода «2 из 4», так как в этом случае на контрольных выходах 27, 30 устройства будет сформировано слово «11».
Неисправность «константа 0» первого (верхнего) входа элемента И 17 будет зафиксирована на наборе «1101» кода «3 из 4», так как в этом случае на контрольных выходах 31, 32 устройства будет сформировано слово «00». Неисправность «константа 1» того же входа элемента И 17 будет зафиксирована на наборе «1110» кода «3 из 4», так как в этом случае на контрольных выходах 31, 32 устройства будет сформировано слово «11».
Преимущества заявляемого устройства по сравнению с прототипом заключается в больших функциональных возможностях. Во-первых, оно позволяет контролировать правильность формирования не только кодов «1 из 4», «2 из 4», но и слов кода «3 из 4». Во-вторых, это устройство дает возможность идентифицировать все виды четырехразрядных кодов, а именно «0 из 4», «1 из 4», «2 из 4», «3 из 4» и «4 из 4».