Устройство для отображения дуг,окружностей и эллипсов на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1985 года по МПК G09G1/08 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в электронных устройствах отображения графической информации.

Цел-ь изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блоксхема ждущего генератора синусоидальных и косинусоидальных напряжений; на фиг. 3 блок-схема блока поворота изображений. Устройство для отображения дуг, окружностей и эллипсов на экране ЭЛТ (фиг. 1) содержит два цифроаналоговых преобразователя 1 и 2 координат конца дуги, два компаратора 3 и 4, триггер 5 пуска, ждущий генератор 6 синусоидальных и косинусоидальных напряжений, два управляемых делителя 7 и 8 напряжения, два цифроаналоговых преобразователя 9 и 10 координат центра, два усилителя 11 и 12 отклонения луча, ЭЛТ 13, блок 14 поворота изображений, два коммутатора 15 и 16, элемент И-ИЛИ 17, два инвертора 18 и 19, элемент И 20, генератор 21 одиночного импульса.

Ждущий генератор 6 синусоидальных и косинусоидальных напряжений (фиг. 2) содержит коммутатор 22, сумматор 23, два цифроаналоговых преобразователя 24 и 25, два интегратора 26 и 27, два ключа. 28 и 29 сброса интеграторов, компаратор 30, 2-разрядный счетчик 31, дешифратор 32. Первым входом ждущего генератора синусоидальных и косинусоидальных напряжений являются вторые входы цифроаналоговых преобразователей 24 и 25. Вторым входом ждущего генератора синусоидальных и косинусоидальных напряжений является первый вход коммутатора 22, а третьим входом - соединенные между собой входы ключей 28 и 29 сброса интеграторов. Выходы сумматора 23, интегратора 26 и дещифратора 32 являются соответственно первым, вторым и третьим выходами ждущего генератора синусоидальных и косинусоидальных напряжений Блок 14 поворота изображений (фиг. 3) содержит четыре умножающих цифроаналоговых преобразователя 33-36, четыре коммутатора 37-40 знака напряжения, два сумматора 41 и 42. Первым входом блока 14 поворота изображений являются первые входы умножающих цифроаналоговых преобразователей 33.и 34 и коммутаторов 37 и 38 знака напряжения. Вторым входом блока 14 поворота изображений являются первые входы умножающих цифроаналоговых преобразователей 35 и 36 и коммутаторов 49 и 50 знака напряжения, третьим входом - вторые входы умножающих цифроаналоговых преобразователей 33 и 36, а четвертым - вторые входы умножающих цифроаналоговых преобразователей 34 и 35. Выходы сумматоров 41 и 42 являются соответственно

первым и вторым выходами блока 14 поворота.

Устройство работает следующим образом.

Коды координат центра фигуры (дуги, эллипса) поступают на входы цифроаналоговых преобразователей 9 и 10 координат центра, выходное напряжение которых воздействует на усилители 11 и 12 отклонения луча, и перемещают центр дуги окружности (эллипса) в определенное место экрана ЭЛТ 13. Коды sinp и cosp, поступающие на входы блока 14 поворота изображений, позволяют вращать дугу окружности или эллипс вокруг заданного центра формируемой фигуры.

5

При построении окружности код sinp должен быть равен нулю, а код cosp должен быть равен единице. Код, поступающий на первые входы управляемых делителей 7 и 8 напряжения, устанавливает необходимые

0 размеры дуги окружности или эллипса, а также задает необходимую частоту работы ждущего генератора 6. Коды конца дуги Xft, Yii поступают на входы цифроаналоговых преобразователей 1 и 2 координат конца дуги, выходное напряжение которых поз5воляет определить момент окончания дуги. Признак дуги с десятого входа устройства поступает на третий вход элемента И- ИЛИ 17 или через инвертор 19 - на пятый вход элемента И-ИЛИ 17 и определяет момент окончания дуги по сигналам с ком0параторов 3 и 4 (признак дуги равен единице) либо момент окончания окружности (эллипса) по сигналу с третьего выхода ждущего генератора 6. Через определенное время после выдачи входных кодов подается сигнал «Пуск, по которому выход5ной сигнал триггера 5 пуска запускает генератор 21 одиночного импульса и поступает на второй вход ждущего генератора 6 (коммутатор 22, фиг. 2). Эталонное напряжение через коммутатор 22 подается на 0 вход сумматора 23. С выхода сумматора 23 сигнал поступает на первый выход ждущего генератора бис него, проходя через управляемый делитель 7 напряжения (фиг. 1), блок 14 поворота изображений воздействует на первый вход ЭЛТ 13 и вызы5вает перемещение луча (без подсвета) по оси X относительно центра фигуры на величину радиуса или большей составляющей эллипса. Через интервал времени, достаточный для окончания переходного процесса при выводе луча из центра фигуры в началь0ную точку ее построения, на выходе элемента И 20 вырабатывается сигнал, поступающий на третий вход ждущего генератора 6 (фиг. 1 и 2) и управляющий размыканием ключей 28 и 29 сброса интеграторов. Этот же сигнал воздействует на третий вход ЭЛТ 13 и вызывает подсвет луча при формировании фигуры. При размыкании ключей сброса интеграторов 28 и 29

на выходах сумматора 23 и интегратора 26 формируются сигналы:

X,, Из. . cos4ft;(,)

Хзб Иэт

t,

sin

где TI - период гармонического колебания

сигнала.

Период гармонического колебания сигнала определяется кодом радиуса или кодом большей составляющей эллипса и равен

Г, 2л С/(1 +|Ч- 2),(2)

где С, R - емкость и сопротивление интеграграторов 26 и 27 и цифроаналоговых преобразователей 24 и 25, определяющие период колебаний сигнала при построении окружности минимального радиуса или эллипса с минимальной полуосью;

n-t

-Edi- 2 -двоичный код радиуса окружносt.0 ти или больщей составляющей эллипса.

Из выражения (2) видно, что период колебаний сигнала изменяется прямо пропорционально коду радиуса окружности или больщей составляющей эллипса.

С выходов сумматора 23 и интегратора 26 сигналы (1) поступают на первый и второй выходы ждущего генератора 6, а с них - соответственно на входы управляемых делителей 7 и 8 напряжения. На выходах этих делителей формируются сигналы:

Х7 R

TI

2S

Y8 R

t;

sin

где R - амплитудное значение гармоничеснического колебания, пропорциональное радиусу окружности. С выходов управляемых делителей 7 и 8 напряжения сигналы поступают на блок 14 поворота изображений.

Для поворота фигуры (эллипса, дуги окружности) на экране ЭЛТ на угол р по часовой стрелке относительно заданного центра фигуры в блоке 14 поворота изображения на выходах сумматоров 41 и 42 формируются следующие напряжения: Xsi Xrcosp + Yssinp; 52 -Xjsinp + Yscosp, где X, YS - напряжения на выходах управляемых делителей 7 и 8 напряжения.

При построении эллипса предлагаемое устройство работает следующим образом.

Коды больщей (А) и малой (В) полуосей эллипса подаются на входы управляемых делителей напряжения 7 и 8, а коды координат центра эллипса - на цифроаналоговые преобразователи 9 и 10 координат центра. Коды cosp и sinp подаются на входы блока 14 поворота изображений. Через время, достаточное для выхода электронного луча в точку координат центра эллипса под

действием сигналов с выходов цифроаналоговых преобразователей 9 и 10 координат центра, подается сигнал «Пуск, по которому выходной сигнал триггера 5 пуска запускает генератор 21 одиночного импульса,

поступает на вход элемента И 20, а также на второй вход ждущего генератора 6 синусоидальных и косинусоидальных колебаний - первый вход коммутатора 22 (фиг. 2). На второй вход коммутатора 22 подается

эталонное напряжение. С выхода коммутатора 22 через сумматор 23 сигнал поступает на выход ждущего генератора синусоидальных и косинусоидальных колебаний 6 и, проходя через управляемый делитель напряжения 7, блок 14 поворота изображеНИИ, усилители 11 и 12 отклонения луча, воздействует на первый и второй входы ЭЛТ 13. Луч ЭЛТ (без подсвета) перемещается в начальную точку контура эллипса, расположенную под углом р относительно координаты X экрана ЭЛТ 13. На первом и втором выходах блока 14 поворота изображений в момент выхода луча ЭЛТ в начальную точку контура эллипса формируются сигналы:

Х А cos;

Yfj - А sin.

Через интервал времени, достаточный для окончания переходного процесса по выводу луча из центра эллипса в начальную точку построения контура эллипса, на выходе

элемента И 20 возникает сигнал, управляющий размыканием ключей сброса интеграторов 28 и 29 и генератора 6. Этот же сигнал воздействует на третий вход ЭЛТ 13 и обеспечивает подсвет электронного луча при построении эллипса. При размыкании ключей

сброса интеграторов 28 и 29 на первом и втором выходах ждущего генератора 6 синусоидальных и косинусоидальных колебаний формируется соответственно косинусоидальный и синусоидальный сигналы.

Напряжения на выходах усилителей 11 и 12 отклонения луча при формировании контура эллипса равны:

Х|1 Х9 + А- cos tcosp-Ь Bsin4lt-

Zf,

Y|2 YIO - A- cos tsinp -f Bsin tcosp.

-Из указанного выражения видно, что сигналы, подаваемые на ЭЛТ 13, обеспечивают построение эллипсов, ориентированных относительно оси X координат экрана на произвольные углы р. При этом период гармонического сигнала T| определяется кодом больщей полуоси эллипса:„.

Т, +Да.- 2),

где С, R -- емкость и сопротивление интеграторов 26 и 27 и цифроаналоговых преобразователей 24 и 25, определяющие период колебаний сигнала при построении эллипса, имеющего наименьшие полуоси; :&. 2 двоичный код большей полуоси эллипса. С выхода интегратора 26 (фиг. 3) синусоидальный сигнал поступает на вход компаратора 30, определяюш,его моменты прохождения синусоидального сигнала через нуль. Сигнал с выхода компаратора 30 подается на вход счетчика 31. За один период колебаний TI счетчик 31 переходит в такое состояние, которое расшифровывается дешифратором 32. Сигнал с выхода дешифратора 32 поступает на четвертый вход элемента И- ИЛИ 17. При построении эллипса или окружности на пятом входе элемента И-ИЛИ 17 устанавливается потенциал, соответствую ш,ий «1 и позволяюш,ий сигналу с выхода дешифратора пройти через элемент И-ИЛИ 17, установить триггер 5 пуска в нулевое (исходное) состояние, при-котором блокируется выдача сигнала подсвета на третьем входе ЭЛТ 13. При построении окружности устройство работает также, как было указано, но с небольшими изменениями. При построении окружности sinp должен быть равен нулю, а cosp равен единице. На входы управляемых делителей 7 и 8 напряжения подаются коды радиуса окружности. Тогда с выходов блока 14 поворота изображений при построении окружности подаются следующие сигналы: Х51 R- Y52 R- ,

где R - амплитудное значение гармонического колебания, пропорциональное радиусу окружности. Эти сигналы поступают на входы усилителей 11 и 12 отклонения луча, на выходах которых вырабатываются сигналы, управляющие лучом ЭЛТ 13 и обеспечивающие построение окружностей, время формирования которых изменяется пропорционально коду их радиуса:

Xu X9 + R-

.

Y,,o + R.

При построении дуг устройство работает следующим образом.

На входы цифроаналоговых преобразователей 9 и 10 координат центра поступают коды координат центра дуги, на входы управляемых делителей 7 и 8 напряжения - коды радиуса дуги. На входы блока 14 поворота изображения подаются коды cosp и sinp, определяющие начало формирования

Y,2 Yio - R(cos tsinp + sin tcosp) (f

Y,o-Rsin(f t-f p).

Из указанного выражения видно, что эти сигналы, подаваемые на ЭЛТ 13, обеспечивают построение дуги окружности, начальная точка построения которой (фаза колебания) определяется кодом угла р, задаваемого на блок 14 поворота изображений. При этом период гармонического сигнала TI определяется кодом радиуса дуги окружности:

Т, 2nCR(l 4-2а,-.2),

/ T-S1/ 0

где (, к - емкость и сопротивление интеграторов 26 и 27 и цифроаналоговых преобразователей 24 и 25, определяющие период колебаний сигнала при построении дуги окружности, имеющей минимальti-iный радиус;

2 а;2-двоичный код радиуса дуги окружности.

Напряжения с выходов усилителей 11 и 12 отклонения луча воздействуют на пердуги окружности. Коды координат конечной точки дуги окружности поступают на цифроаналоговые преобразователи 21 и 22. По кодам координат центра в цифроаналоговых преобразователях 9. и 10 координат центра вырабатываются напряжения, которые через усилители 11 и 12 отклонения управляют отклонением электронного луча в положение центра дуги. На первом и втором выходах блока 14 поворота изображений в момент выхода луча ЭЛТ в начальную точку контура эллипса формируются сигналы: , Х51 Rcosp; Y52 -R- sinp. Как видно из приведенного выражения, выход в начальную точку дуги определяется кодом sinp и cosp. Через интервал времени, достаточный для окончания переходного процесса по выводу луча из центра дуги окружности в начальную ее точку, на выходе элемента И 20 возникает сигнал, управляющий размыканием ключей сброса интеграторов 28 и 29. Этот же сигнал воздействует на третий вход ЭЛТ 13 и обеспечивает подсвет электронного луча при построении дуги. При размыкании ключей сброса интеграторов 28 и 29 ждущий генератор 6 синусоидальных и косинусоидальных колебаний на первом и втором выходах формирует косинусоидальный и синусоидальный сигнал. Напряжения на выходах усилителей 11 и 12 отклонения при формировании контура дуги окружности равны Х|, X + R(cos tcosp + sin tsinp) Х9 + Rcos(-yt -р);

вые и вторые входы ЭЛТ 13 и перемещают луч из начальной точки дуги по ее контуру, а сигнал подсвета с выхода элемента И 20 воспроизводит след электронного луча на экране ЭЛТ 13. Кроме того, напряжения с выходов управляемых делителей 7 и 8 напряжения поступают на первые входы аналоговых компараторов 3 и 4, на вторые входы которых поступают напряжения с выходов цифроаналоговых преобразователей 1 и 2. При равенстве напряжений на первом и втором входах компараторов 3 и 4 либо при напряжении на втором входе компаратора 3 или 4, большем напряжения на первом входе, на выходе компаратора 3 и 4 формируется сигнал «1 (в противном случае - «О). Этот сигнал поступает на вход соответствующего цифрового коммутатора 15 и 16. Таким образом каждый аналоговый компаратор формирует импульс, начало или конец которого определяют конечную точку дуги. Цифровые коммутаторы 15 и 16 при подаче на их вторые входы «1 не инвертируют подаваемые на первые входы сигналы, а при подаче «О - инвертируют. Конечная точка дуги однозначно определяется по сигналу с выхода элемента И-ИЛИ 17, поступающему на второй вход триггера 5 пуска и возвращающему устройство в исходное состояние.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает при построении окружностей, дуг окружностей или эллипсов изменение периода ждущего генератора гармонических синусоидальных и косинусоидальных колебаний Т| прямо пропорционально коду радиуса окружности (дуги окружности) или коду большей полуоси эллипса. Это делает возможным изменение времени формирования окружностей, дуг окружностей пропорционально их радиусам, а эллипсов - кодам большей полуоси.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ДУГ, ОКРУЖНОСТЕЙ И ЭЛЛИПСОВ НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ (ЭЛТ), содержащее цифроаналоговые преобразователи координат центра, входы которых являются первым и вторым входами устройства, а выходы подключены соответственно к первым входам усилителей отклонения луча, выходы которых соединены с отклоняющей системой ЭЛТ, два управляемых делителя напряжения, входы которых являются третьим и четвертым входами устройства, триггер пуска, первый вход которого является пятым входом устройства, отличающееся тем, что, с целью noBbiuieHHH быстродействия устройства, оно содержит ждущий генератор синусоидальных и косинусоидальных напряжений, блок поворота изображений, два цифроаналоговых преобразователя координат конца дуги, два компаратора, два коммутатора, элемент И-ИЛИ два инвертора, элемент И, генератор одиночного импульса, первый вход ждущего генератора синусоидальных и косинусоидальных напряжений подключен к первому входу первого управляемого делителя напряжения, второй вход - к выходу триггера пуска, третий вход - к выходу элемента И и модулятору ЭЛТ, первый выход ждущего генератора синусоидальных и косинусоидальных напряжений подключен к второму входу первого управляемого делителя напряжения, второй выход - к второму входу второго управляемого делителя напряжения, третий выход - к первому входу элемента И-ИЛИ, первый и второй входы блока поворота изображений являются шестым и седьмым входами устройства, третий вход подключен к выходу первого управляемого делителя напряжения и первому входу первого компаратора, четвертый вход - к выходу второго управляемого делителя напряжения и первому входу второго компаратора, первый и второй выходы блока поворота изображений подключены соответственно к вторым входам усилителей отклонени.я луча, первый вход первого цифроаналогового преобразователя координат конца дуги подключен к второму входу второго коммутатора и является вось- SS мым входом устройства, а выход подклю(Л чен к второму входу первого компаратора, первый вход второго цифроаналогового преобразователя координат конца дуги подключен к входу первого инвертора и является девятым входом устройства, а выход подключен к второму входу второго компаратора, первый вход первого коммутатора подключен к выходу первого компаратора, второй вход - к выходу первого инверто г ра, первый вход второго коммутатора подключен к выходу второго компаратора, первый вход эле.мента И-ИЛИ подключен к выходу первого коммутатора, второй вход 00 к выходу второго коммутатора, а третий со вход подключен к входу второго инвертора и является десятым входом устройства, четвертый вход подключен к выходу второго инвертора, выход элемента И-ИЛИ подключен к второму входу триггера пуска, первый вход элемента И подключен к выходу генератора одиночного импульса, вход которого подключен к выходу триггера пуска и второму входу элемента И.