8位二进制加减法图灵机计算模拟装置

本技术涉及教学模拟，尤其涉及一种8位二进制加减法图灵机计算模拟装置。

背景技术：

1、图灵机作为一个理论计算模型在计算机类专业的教学中具有重要地位，在计算机和人工智能的诸多专业课程的教学过程中都需要讲解。二进制的加减法是最基本的运算，利用图灵机基本原理设计直观、可编程的设计装置会大大提高相关内容教学水平。

2、图灵机作为一种抽象的理论模型，主要有几部分构成：一条无限长的纸带，一个读写头，一个状态寄存器，一套控制规则组成。目前，对图灵机的理解只能抽象的想象，而无实物演示，为了提高相关理论的认识，需要设计一个直观的、能演示其基本理念的机械装置。

技术实现思路

1、本实用新型为解决上述问题，提供一种8位二进制加减法图灵机计算模拟装置。

2、本实用新型的目的在于提供一种8位二进制加减法图灵机计算模拟装置，包括平台基座、传输桥、状态翻转齿轮、移动状态改变齿轮、计算带、状态翻转控制电机、移动状态改变控制电机、控制电路、状态收发器；

3、所述传输桥通过一组支撑柱固定在所述平台基座上，所述计算带放置在所述传输桥上；

4、所述状态翻转齿轮与所述支架转动连接，所述支架固定在所述平台基座上；所述传输桥穿过所述状态翻转齿轮；所述状态翻转齿轮套装在所述状态翻转控制电机的输出轴上，在状态翻转控制电机的驱动下转动；

5、所述移动状态改变控制电机固定于平台基座上且位于所述计算带的下方；移动状态改变齿轮套装在所述移动状态改变控制电机的输出轴上，通过移动状态改变控制电机驱动移动状态改变齿轮的转动；

6、所述计算带包括计算带组件和数据片；所述计算带由计算带组件活动连接而成，每个计算带组件上部铰接数据片；所述状态翻转齿轮通过转动带动数据片的翻转；所述计算带组件下部凸起，可嵌入所述移动状态改变齿轮的齿槽，通过移动状态改变齿轮的转动带动所述计算带组件在所述传输桥上往复运动；

7、所述状态收发器固定在所述支架侧面，所述数据片若未被翻转即可通过状态收发器；所述数据片每移动一次，所述状态收发器记录一次数据片状态；

8、所述控制电路分别与状态翻转控制电机、移动状态改变控制电机和状态收发器连接，所述控制电路在通电状态下控制状态翻转控制电机和移动状态改变控制电机的转动，以及控制所述状态收发器接收数据片的状态。

9、优选的，状态翻转齿轮为环形，内壁上设有齿轮凸块；所述数据片接触状态翻转齿轮上的齿轮凸块，通过状态翻转齿轮的转动带动状态翻转齿轮上的齿轮凸块转动，从而实现计算带中数据片的翻转。

10、优选的，状态翻转齿轮的环形面两侧各有一环形凹槽，所述支架上部面向状态翻转齿轮设有凸柱，所述凸柱卡在所述环形凹槽内，使状态翻转齿轮沿圆心转动。

11、优选的，通过状态收发器的数据片状态被记录为“0”或“加”；不通过状态收发器的数据片即为翻转状态，所述状态被记录为“1”或“减”。

12、优选的，数据片数量不少于17个。

13、优选的，状态收发器为c形，所述数据片可通过所述状态收发器的凹部。

14、优选的，传输桥为导槽结构，用于使所述计算带限位在导槽中进行直线运动。

15、本实用新型的有益效果：

16、(1)可以直观演示二进制加减法的计算过程，能完整演示图灵机的功能，将抽象的计算过程用有趣的方式展现出来，可以更直观的了解计算的本质；

17、(2)在演示图灵机基本运算理念的同时，提供直观的、可演示的计算过程，而且运算数据可以根据运算需要自行输入，提供了装置演示的适用性；

18、(3)针对二进制加减法基本元运算的属性，构造了能直观演示二进制加减法计算过程的图灵机计算装置，并可以以此更为直观的构造复杂的数学运算。

技术特征：

1.8位二进制加减法图灵机计算模拟装置，其特征在于：包括平台基座、传输桥、状态翻转齿轮、移动状态改变齿轮、计算带、状态翻转控制电机、移动状态改变控制电机、控制电路、状态收发器；

2.根据权利要求1所述的8位二进制加减法图灵机计算模拟装置，其特征在于：所述状态翻转齿轮为环形，内壁上设有齿轮凸块；所述数据片接触状态翻转齿轮上的齿轮凸块，通过状态翻转齿轮的转动带动状态翻转齿轮上的齿轮凸块转动，从而实现计算带中数据片的翻转。

3.根据权利要求2所述的8位二进制加减法图灵机计算模拟装置，其特征在于：所述状态翻转齿轮的环形面两侧各有一环形凹槽，所述支架上部面向状态翻转齿轮设有凸柱，所述凸柱卡在所述环形凹槽内，使状态翻转齿轮沿圆心转动。

4.根据权利要求3所述的8位二进制加减法图灵机计算模拟装置，其特征在于：所述通过状态收发器的数据片的状态被记录为“0”或“加”；不通过状态收发器的数据片即为翻转状态，所述状态被记录为“1”或“减”。

5.根据权利要求4所述的8位二进制加减法图灵机计算模拟装置，其特征在于：所述数据片数量不少于17个。

6.根据权利要求5所述的8位二进制加减法图灵机计算模拟装置，其特征在于：所述传输桥为导槽结构，用于使所述计算带限位在导槽中进行直线运动。

7.根据权利要求6所述的8位二进制加减法图灵机计算模拟装置，其特征在于：所述状态收发器为c形，所述数据片可通过所述状态收发器的凹部。

技术总结
本技术涉及教学模拟技术领域，尤其涉及一种8位二进制加减法图灵机计算模拟装置，包括平台基座、传输桥、状态翻转齿轮、移动状态改变齿轮、计算带、状态翻转控制电机、移动状态改变控制电机、控制电路；传输桥通过若干支撑柱固定在平台基座上，计算带放置在传输桥上，由可拨动的数据片依次连接而成；状态翻转齿轮为环形外齿轮，所述环形的内壁上设有齿轮凸块，通过齿轮凸块转动带动数据片翻转；所述移动状态改变齿轮的转动带动数据片向左或右运动，使得计算带在传输桥上移动；所述控制电路在通电状态下驱动状态翻转控制电机和移动状态改变控制电机的转动。优点在于：可以直观演示二进制加减法的计算过程，能完整演示图灵机的功能。

技术研发人员：宋小华,苏恒锐
受保护的技术使用者：吉林外国语大学
技术研发日：20230308
技术公布日：2024/1/13