195344. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés sorrendi vezérlő kapcsolás kialakítására
1 HU 195 344 B 2 A találmány kapcsolási elrendezés sorrendi vezérlő áramkör kialakítására, memória alkalmazásával A találmány szerinti vezérlő áramkör különösen alkalmas elektronikus berendezések digitális vezérlésű sorrendi hálózatainak megvalósítására. Mint ismeretes, az elektronikus berendezésekben a digitális sorrendi hálózatok vezérlő áramköreinek kiros rendszereket Ezeket a rendszereket vizsgáló műszaki-gazdasági értékelemző tanulmányok úgy értékelik, hogy a mikroprocesszoros rendszerek alkalmazása csak bonyolult berendezések tervezésénél, építésénél kívánatos. A bonyolultsági fokot a berendezés funkcióira jellemző állapotgráf csúcspontjainak és éleinek számával lehet jellemezni, illetőleg leírni Ha ezen jellemzők vagy egyéb paraméterek (például reakcióidő) alapján nem célszerű mikroprocesszoros vezérlést megvalósítani, akkor a diszkrét logikai áramkörökkel való tervezés kerül előtérbe. Az üyen vezérlőhálózatok általában kombinációs áramköröket tartalmaznak, a működési feltételek és a vezérlési állapotok közötti átmenetek kialakítására, valamint elemi (legáltalánosabb esetben J-K típusú) tárolóból felépített állapotregisztert az aktuális vezérlési állapotok tárolására. A fent vázolt megoldások például Dr. Szittya Ottó „Logikai rendszerek és szekvenciális automaták” (Tankönyvkiadó, Budapest -1975) - 15-17. fejezetekben kerültek ismertetésre. Az általános elrendezés az 1. ábrán látható. A fent említett diszkrét elemekből kialakított vezérlőhálózatok tervezése bonyolult feladat, és különösen a gyors működési követelmények esetén hátrányos igen sok párhuzamos áramköri elemet szükséges alkalmazni Ezeknél az áramköri megoldásoknál jelentős hátrány, hogy a hálózat bővítése, új paraméterek szerinti továbbfejlesztése csak a teljes tervezési algoritmus megismétlésével lehetséges, továbbá hogy a tervezés során szükségszerint beépített párhuzamosság (redundancia) más funkciókra nem hasznosítható. Nem lényegtelen hátrány az sem, hogy a vezérlőhálózat ellenőrzése csak külső eszközökkel, nehézkesen biztosítható. A javítás, hibakeresés igen körülményes, és sok időt vesz igénybe. Az említett hátrányok miatt ma már a tervezők a különösen kritikus időzítésű esetektől eltekintve, inkább hajlanak a gazdaságilag drágább, de műszakilag nem mindig indokolt mikroprocesszoros vezérlőrendszerek előnyben való részesítésére. Ennek következtében olyan rendszerek alakultak ki, amelyek mikroprocesszort, tárolókat, perifériaillesztőket, meghajtókat, valamint az ezekhez szükséges diszkrét áramköröket is tartalmazzák. Dyen megoldást ismertet például az „Intel User Manual” 75, vagy például Vancsó Gyula: .Mikroszámítógépelemek a tervezéshez” című könyve (Műsz. Kiadó 84.). Az így létrejött vezérlő áramkörök bonyolultsága a diszkrét elemekből felépített berendezésekhez képest alig kisebb, és csak tervezési, valamint kapcsolástechnikai egyszerűségeket biztosítanak a sorrendi vezérlési feladatok ellátására funkcionálisan felesleges és kihasználatlan - sokszor 10-20 Ic-ből álló - mikroszámítógépek létrehozása árán. Az ezáltal jelentkező előnyök a legtöbb esetben nem indokolják a gazdaságosság rovására történő tervezési kényelmet és gyakran indokolatlan egyénies megoldásokat A technika állásának ismertetése alapján célszerűnek látszott olyan áramköri elrendezés kialakítása, amely a fent ismertetett megoldások hátrányos tulajdonságait kiküszöböli, de az előnyeit megtartva és egyesítve a tervezőmérnökök számára is vonzó, gazdaságos, kényelmes, könnyen tervezhető és tesztelhető megoldást biztosít. Ha megvizsgáljuk a hagyományos diszkrét áramkörös kapcsolási elrendezéseket, úgy láthatjuk, hogy a bemeneti feltétel biteket egy kombinációs áramkörön keresztül állapottároló regiszterbe vezetik. Ez a kombinációs áramkör az a része a vezérlő áramkörnek, amely az adott feladatnak megfelelően az állapottároló pillanatnyi állását figyelembe véve az új vagy a régi állapotot határozza meg azáltal, hogy a kombinációs hálózat kimenetén milyen állapot-kód jelenik meg. A kombinációs áramkört szokásosan kapuáramkörökből, vagy ROM áramkörökből állítják elő. A kombinációs áramkörnek ROM áramkörből való kialakítása vezetett ahhoz a felismeréshez, hogy bármilyen ria mint tárolósor egyazon elem is lehet, amely alkalmas a kettős funkció, azaz a regiszter és a kombinációs áramkör feladatainak ellátására. Dyen megoldás a szakirodalomból nem ismerhető meg. A találmány tárgyát képező vezérlő áramkörrel még viszonylag bonyolult állapotgráfok is kisszámú áramköri elemmel, mikroprocesszoros rendszer alkalmazása nélkül, de a programozási lehetőségekből adódó rugalmasságot és a diszkrét rendszerek sebességét közel megtartva valósíthatók meg. A felismerésünk lényege abban van, hogy az állapottároló regisztert a találmány szerint úgy lehet megvalósítani memória alkalmazásával, hogy a kimenetről egy vagy több bitet a bemeneti cím vezetékére csatlakoztatunk Ha a memória kimenetéről egy bitet visszavezetünk egy címbemenetre, ezzel tulajdonképpen a tároló területét kétfelé osztottuk és a megmaradó bemeneti bitkombinációk aszerint eredményezhetnek más és más kimenetet, hogy melyik tárfélen „tartózkodunk”. A tárfelek között az átmenetet a visszacsatoló bit biztosítja. Amennyiben nem egy, hanem több bitet csatolunk vissza, a memória területe is több részre lesz felosztva. Ilyenkor az átmenet az egyes memórianegyedek- nyolcadok stb. között történik A bemeneti feltételek ugyanazon kombinácójához más és más kimenet tartozik, az éppen aktuális térrész függvényében. A találmány szerint először a megkülönböztetni kívánt állapotokat állapot jelzéssel látjuk el, majd ennek alapján állapotgráfot szerkesztünk és az állapotgráf alapján először a kívánt sorrendi vezérlések állapotai számának minimálisan a 2 alapú logaritmusa szerinti számú jelet határozunk meg, amely jeleket a memória kimeneteiről a memória feltételbemeneteken kívüli 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
