Устройство для отображения информации на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1986 года по МПК G09G1/16 

Ю vj

ел

СП Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к информационно-обучакяцим устройствам на базе микропроцессоров и микроЭВМ, и может быть использовано для отображения статической и динамической информации, в том числе алфавитноцифровой, графической и произвольно-символьной . Известны устройства для отображения информации на экране электрон но-лучевой трубки lj . Однако данные устройства пред назначены только для отображения статической информации и при исполь зовании их для отображения произвол ных динамических объектов объем обо рудования памяти и схем управления существенно возрастает, I Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ус ройство, которое содержит массивы ОЗУ для хранения информации о требу мом положении объектов по координатам X и Y, ОЗУ, в котором содержатся адреса объектов в ПЗУ, масштаб и цвет объектов, ПЗУ, в котором хра нится информация о содержании объек тов, первый и второй счетчики, фиксирующие положение луча на экране соответственно по координатам Y и X, первый и второй регистры требуемого расположения объектов по координатам Y и X соответственно, первую и вторую сх-змы сравнения положения электронного луча с требуемым расположением объектовсоответственно по координатам Y и X и видеосумматор. Известное устройство обеспечивает отображение одновремен но большого числа объектов в любом месте на экране электронно-лучевой трубки. Схемы сравнения производят сравнение содержимого цифровых счет чиков, фиксирующих положение луча на экране, и требуемого расположения объекта. В случае совпадения из массива ОЗУ, характеризующего вид объекта, вьщеляется модифицированный адрес объекта в ПЗУ, его цвет и масштаб. В ПЗУ каждый объект хара теризуется девятиразрядными словами; восемь разрядов каждого слова определяют строку объекта, а девяты разряд используется для сигнализаци об окончании выборки объекта 2j . Недостатком известного устройств является то, что при возрастании чи а отображаемых объектов прямо пропорционально возрастает объем оборудования (объем памяти), так как для каждого отображаемого объекта должны быть записаны в ОЗУ координаты X и Y и.его адрес в ПЗУ. Цель изобретения - упрощение устройства за счет уменьшения объема блока памяти. Устройство для отображения информации на экране электронно-лучевой трубки, содержащее первый блок сопряжения, выход которого соединен с информационной шиной блока памяти, первый счетчик и первый регистр, второй счетчик и второй регистр, выходы которых соединены с входами первой и второй схем сравнения соответственно, И видеосумматор, также содержит третий, четвертый и пятый регистры, первый и второй коммутаторы, сумматор, второй блок сопряжения, дешифратор и третий счетчик, первьй вход которого соединен с выходом первой схемы сравнения, второй вход соединен с первым входом первого счетчика, первыми входами пятого регистра и дешифратора, второй вход которого соединен с выходом пятого регистра, третий вход дешифратора соединен с первым входом видеосумматора и первым входом второго счетчика, второй вход которого соединен с вторым входом первого счетчика, выходы треть его счетчика и дешифратора соединены с первым и вторым входом первого коммутатора, выход которого соединен с адресной шиной блока памяти, информационная шина которого соединена с вторым блоком сопряжения, выход которого соединен с входами первого,второго, третьего, четвертого и пятого регистров и вторым входом мультивибратора, третий вход которого соединен с третьим входом первого коммутатора, первым входом второго блока сопряжения и выходом второго коммутатора, первый вход которого соединен с выходом третьего регистра, а второй - с первым выходом четвертого регистра, второй выход которого соединен с четвертым входом первого коммутатора и входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго блока сопряжения, выход второй схемы сравнения соединен с четвертым входом видеосумматора. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для отображения информации на экране электронно-лучевой трубки; на фиг. 2 - структурная схема видеосумматора; на фиг. 3 структурная схема узла дешифрации; на фиг. 4 - символ на экране телевизора. Устройство содержит ОЗУ 1, объеди няющее есть таблиц 2-7: таблица 2 координат Y в ОЗУ, таблица 3 координат X в 033, таблица 4 Размещение в ОЗУ, таблица 5 Кадр в ОЗУ, табли ца 6 Вывод в ОЗУ и таблица 7 Символы в ОЗУ, счетчик 8, счетный вход 9 счетчика 8, вход 10 устройства, ре гистр 11, счетчик 12, входы 13 и 14 устройства, регистр 15, схемы 16 и 17 сравнения, регистр 18, дешифратор 19, счетчик 20, адресный коммутатор 21, вход 22 адресного коммутатора 21 для обращения в ОЗУ микропроцессо ром, входы 23 - 28 адресного коммутатора 21, регистр 29, состоящий из разрядов 30 исходной информации о цвете символа, разрядов 31 исходной информации о масштабе символа, разря дов 32 исходной информации о номере символа, регистр 33, состоящий из разрядов 34 текущей информации о цвете символа, разрядов 35 текущей информации о масштабе символа, разрядов 36 текущей информации о номере символа, разрядов 37 текущей информации о номере строки символа, адресно-йнформационньй коммутатор 38 вход 39 адресно-информационного коммутатора для передачи нулей, вход 40 адресно-информационного коммутатора для передачи информации с регис тра 29, вход 41 адресно-информационного коммутатора для передачи информации с разрядов 34-36 регистра 33, внутренняя адресно-информационная шина 42, сумматор 43, внутренняя информационная шина 44, блок 45 сопряжения, внешняя информационная шина 46, блок 47 сопряжения, видеосумматор 48, вход 49 устройства, внешняя адресная шина 50, регистры 5154, коммутатор 55, группа элементов ИЛИ 56, группа элементов И 57, регистр 58, коммутатор 59, счетчик 60, регистр 61 и дешифратор 62. Устройство (фиг. 1) состоит из ОЗУ 1, таблицы которого (2-7), необходимы для организации отображения информации на экране телевизора. 5214 счетчика 8 телевизионных строк, регистра 11 строк, счетчика 12 позиций перемещения луча по телевизионной строке, регистра 15, схемы 16 сравнения текущего и требуемого положения координаты X (позиции), схемы 17 сравнения текущего и требуемого положения координаты У (строки), регистра 18, принимающего информацию из таблицы 4, дешифратора 19 признака наличия символа в данной точке экрана, обеспечивающего поиск ненулевых разрядов на регистре 18 и формирование двоичного кода номера этих разрядов для обращения в таблицы 3, 5 и 6 в ОЗУ 1, счетчика 20 адреса для обращения в таблицы 2, 4 и 5, адресного KONMyTaTopa 21, формирующего адреса для обращения в ОЗУ 1, регистра 29, принимающего информацию из таблицы 5, регистра 33, принимающего информацию из таблицы 6, адресно-информационного коммутатору 38, подключающего к шине 42 входы 39,40 или 41, сумматора 43, который обеспечивает увеличение кода входной информации на 1, блока 45 сопряжения, обеспечивающего передачу информации в ОЗУ 1 при записи и передачу информации на шину 44 при считывании из ОЗУ 1, блока 47 сопряжения, обеспечивающего передачу информации в ОЗУ 1 с цшны 46, видеосумматора 48, формирующего сигнал изображения на выходе устройства 49. Входы сброса счетчиков 8 и 20, последовательный вход регистра 18 и один из последовательных входов дешифратора 19 подключены к входу 10 устройства, который соединен с выходом телевизионной кадровой развертки блока синхронизации. Счетный вход счетчика 12, второй последовательньш вход дешифратора 19 и один из последовательных входов видеосумматора 48 подключены к входу 13 устройства, который соединен с выходом синхроимпульсов частотой 5,5 мГц блока синхронизации. Вход сброса счетчика 12 и счетный вход 9 счетчика 8 подключены к входу 14 устройства,который соединен с выходом телевизионной строчной развертки блока синхронизации. Первый вход схемы 17 сравнения подключен к параллельному выходу счетчика 8, второй вход схемы 17 сравнения подключен к параллельному выходу регистра 11. Выход схемы

17 сравнения подключен к счетному входу счетчика 20, первый вход схемы 16 сравнения подключен к параллельному вькоду счетчика 12, второй вход схемы 16 сравнения подключен к параллельному выходу регистра 15, а выход схемы 16 сравнения подается на второй последовательный вход вйдеосумматора 48. Параллельный выход счетчика 20 подключен к входам 23 25 адресного коммутатора 21, параллельный выход регистра 18 поступает на вход дешифратора 19, выход которого подключен к входам 25 - 27 адресного коммутатора 21. Параллельный выход регистра 29 подключен к входу 40 адресно-информационного коммутатора 38, параллельные выходы 34 36 регистра 33 - к входу 41 адресноинформационного коммутатора 38,вход 39 адресно-информационного коммутатора 38 - к шине земпи. Выход 37 регистра 33 подключен к входу 28 адресного коммутатора 2t и к входу узла модификации 43, выход которого подключен к входу устройства 45 сопряжения. Внешняя адресная шина 50 подключена к входу 22 адресного коммутатора 21, выход которого подключен к адресной шине ОЗУ 1, информационная шина которого подключена к устройствам 45 и 47 сопряжения. Внешняя информационная пшнА 46 подключена к устройству 47 сопряжения, внутренняя информационная шина 44 соединяет выход устройства 45 сопряжения с входами регистров 11, 15, 18, 29 и 33 и первым параллельным входом видеосумматора 48. Внутренняя адресно-информационная шина 42 соединяет выход адресно-информационного коммутатора 38 с входом устройства сопряжения 45, вторым параллельным входом видео.сумматора 48 и входом адресного коммутатора 21. Вькод устройства 49 подключен к телевизору.

Счетчики 8, 12, 20 и 60, регистры 11, 15, 18, 29, 33, 51 - 54, 58 и 61, коммутаторы 21, 38, 55 и 59 и дешифратор 62 являются обьиными устройствами вьиислительной техники и могут быть вьтолнены любым из известных стандартных способов. Их разрядность соответствует разрядности информации. Сумматор 43 может быть выполнен, например, в виде обычного сумматора. Блоки 45 и 47 сопряжения

выполнены на микросхемах , которые являются параллельными двунаправлен-; ными формирователями сигналов для управления магистралями (шинами) в цифровых вычислительных устройствах и представляют собой 4-канальные коммутаторы, имеющие в каждом канале одну шину только для приема информации, одну шину только для вьщачи и одну двунаправленную шину для приема и выдачи.

Видеосумматор 48 (фиг. 2) содержит регистр 51 для приема и передачи информации в параллельном коде, регистр 52 сдвига для приема информации в параллельном коде и передачи этой информации в последовательном коде, регистр 53 для хранения информации о цвете фона экрана, регистр 54 для хранения информации о цвете символа, выводимого в данный момент на экран телевизора и коммутатор 55. Этот коммутатор подключает выход 49 в зависимости от кода на выходе регистра 52 или к выходу регистра 53 или регистра 54. Вход регистра 54 подключен к адресно-информационной шине 42, а входы регистров 51 и 53 подключены ± информационной шине 44.

Дешифратор 19 (фиг. 3) содержит регистр 58 для приема и передачи информации в параллельном коде, группу элементов ИЛИ 56 информации с регистра 18 и информации с выхода регистра 58, группу элементов И 57, коммутатор 59, имеющий количество направлений передачи информации,равное числу разрядов регистра 58,счетчик 60, обеспечивающий последовательНое подключение выхода коммутатора 59 к каждому разряду регистра 58, регистр 61 для приема и передачи информации в параллельном коде и дешифратор 62.

Устройство работает следующим образом,

Допустим, что на экран телевизора необходимо вьшести изображение символа (фиг. 4). Будем считать, например что, формат разложения экрана 256х х256, размер 16x16 элементов разложения. Символ может быть окрашен в 7 цветов (3 разряда) и изменяться в масштабе в 2 или в 4 раза (2 разряда). Для простоты рассмотрения допустим, что на экран телевизоpa выводится черно-белый немасштаби руемый символ. Тогда по адресной ши не 50 и информационной шине 46 процессор через блок 47 сопряжения зап шет в ОЗУ 1 следующую, информацию: в таблицу 2, в 1-ю ячейку код 0000 в таблицу 3, в 1-ю ячейку ко 0000 0010,; в таблицу 4, в 1-ю ячей ку КОД 0001|g ; в таблицу 5, в ячейку с соответствующим адресом, код 000 0000 в таблицу 6 - по всем разрядам нули; в таблицу 7 код, соответствующий структуре в матрице 16x16. Таблицы 2 и 3 представляют собой упорядоченные по возрастанию ма сивы двоичных кодов координат узлов символов УиХ соответственно. Узлом символа называют верхний левый угол матрицы элементов разложения символа. В таблицах 4. и 5 хранится информация о размещении объектов изоб ражения в данном кадре. При этом каждому пересечению координат узлов символов X и Y на экране (каждой паре Xj yj) соответствует один разряд в таблице 4 и одна ячейка в таблице 5. Если в пересечении координат начинается символ (узел символа совпадает с парой х; у), то в соответствующем разряде ячейки таблицы 4 должна стоять 1 свидетельствующая о наличии символа, а в соответствующей ячейке таблицы 5 должна быть записана информация о номере символа (адрес начала символа в таблице 7), его цвете и масштабе. Отсутствие символа в данном пересечении координат фиксируется наличием нуля в соответствующем разряде ячейки таблицы 4 и нулевой.информации в ячейке таблицы 5. Из сказанного ясно что в одной ячейке таблиць 4 хранится информация о наличии символов на данной координате У. В таблицу 6 aaписывается полный адрес символа для обращения к таблице 7, который включает в себя номер строки символа, его цвет и масштаб. Данные, записанные в таблице 6, необходимы для организации построчного вывода символа на экран телевизора. К началу прямого хода развертки телевизионного кадра начальное состояние счетчиков нулевое, так как счетчики 8 и 20 обнуляются обратным ходом телевизионного кадра, а счетчик 12 - обратным ходом телавизионной строки. По началу прямого хода кадра формируется сигнал обращения i к таблице 2 через вход 23 адресного коммутатора 21 и по адресу 0000, равному состоянию счетчика 20, на регистр 11 по информационной шине 44 из ОЗУ 1 поступает код OOOOOOIIj, определяющий телевизионную строку, с которой начинается: вьшод символа. До этой строки, т.е. на нулевой, первой и второй телевизионных строках, никакого изображения быть не должно. В этом случае на регистре 18 находится нулевая информация, так как регистр 18 обнуляется обратным ходом кадровой развертки. Тогда дешифратор 19 обеспечивает запрещение работы устройства до конца второй телевизионной строки. По обратному ходу третьей телевизионной строки счетчик 8 устанавливается в состояние 0000 0011. Равенство кодов на счетчике 8 и регистре 11 приводит к срабатыванию схемы 17 сравнения, по сигналу с которого формируется обращение к таблице 4 через вход 24 адресного коммутатора 21 и по адресу 0000, равному состоянию счетчика 20, на регистр 18 считывается код 0001 ,5 . После этого информация с регистра 18 складывается по ИЛИ с информацией, поступающей с выхода регистра 58, и передается на вход регистра 58 без изменений, так как дешифратор 62 выключен и на всех его выходах присутствует уровень Лог. 1. Тогда в регистр 58 записывается код 0001(g . Б этом случае счетчик 60 остается в том же состоянии, что и до начала работы дешифратора 19 (т.е. в состоянии OOOOj), так как появление на выходе коммутатора 59 Лог. t запрещает вход счетчика 60. После этого осуществля тся запись кода со счетчика 60 на регистр 61 и запуск 5-тактовой серии устанавливающих импульсов. Выработка 5-тактовой серии осуществляется ро время обратного хода строчной развертки и по сигналу со схемы 16 сравнения, но только при отсутствии кода 1111. на счетчике 60. В первом такте по адресу, поступающему с регистра 61 (ОООО), происодит обращение в таблицу 3 через ход 26 адресного коммутатора 21 и а регистр 15 по информационной шие 44 поступает код 0000 0010,. Во

втором такте на регистре 29 из таблицы 5 поступает код, содержащий разряды цвета 30 масштаба 31 и номера ci MBona 32, В третьем такте происходит обращение к таблице 6 и на регистр 33 записываются во все разряды нули, так как до этого момента ни один объект на экран не выводится. В четвертом такте происходит обращение к таблице 7 через вход 28 адресного коммутатора 21 по адресу 00 0100 0000, сформированному из двух частей. Первая часть адреса (шесть старших разрядов) поступае с регистра 29. В этом случае адресно информационный коммутатор ЗВ включен на вход 40 при нулевом коде на регистреЗЗ. Вторая часть адреса (четыре младших разряда) поступает с разрядов 37 регистра 33 и равна дноичному коду номера строки символа 0000. В конце четвертого такта на видеосумматор 48 постзшает нулевая строка выводимого символа, В пятом такте происходит запись двоичного номера символа (OOlOOg) в стар1иие разряды ячейки таблицы 6, В четыре младших разряда этой же ячейки записывается код OOOIg, соответствующий инкрементированном номеру строки объекта и поступающий с сумматора 43. На этом подготовка к выводу строки данного символа закончена.

Одновременно с запуском 5-тактовой серии продооТ:жаетсвою работу дешифратор 19, но так как на регистре 58 остальные разряды нулевые, то

счетчик 60, досчитав до 1111, запрещает запуск 5--тактоВой серии на этой телевизионной строке, .Во время прямого, хода третьей телевизионной

. строки по сигналу со схемы 16 сравнения, которая С1#абатывает при равенстве кодов (OOQO 0010) на счетчике 12 и регистре 15, происходит синхронно с частотой синхроимпульсов выдвижение кода нулевой строки символа на экран телевизора. По началу обратного хода четвертой телев зионной строки происходит, сброс сйг.нала со схемы 17 сравнения, по которому счетчик 20 перебрасывается в очередное состояние. Затем происхо дит запуск очередной 5 тактовой серии.

В первом такте работа схемы повторяется как и раньше, -Во втором

такте вследствие изменения состояния счетчика 20 на регистр 29 считывается из другой ячейки таблицы 5 нулевая информация, В третьем такте на регистр 33 считывается информация о символе с инкрементированной строкой из соответствующей ячейки таблицы 6, куда эта информация была записана в предыдущей 5-тактовой серии. Наличие ненулевой информации на регистре 33 обеспечивает подключение адресно-информационного коммутатора 38 к входу 41, Тогда в четвертом такте обращение в таблицу 7 происходит по адресу, поступающему с регистра 33, что обеспечиваетобращение за следующей строкой давно- го символа в таблицу 7 и считывание . ее на видеосумматор 48, В пятом такте- происходит запись информации с регистра.33 в ту же ячейку таблицы 6, что и ранее, причем в младшие.четыре разряда записьшается кодООЮ инкрементированной строки символа. Выдвижение первой строки символа на экран телевизора происходит аналогично нулевой, гРаботу узла 19 дешифрации осуществляют точно так же для каждой телевизионной строки. Вывод остальных 14-ти строк данного символа осуществляется аналогично. При подготовке к выводу последней строки символа во время 5-го такта происходит подключение адресно-информационного коммутатора 38 к входу 39, что обеспечивает запись в таблицу 6 в ту ячeйкy где ранее хранилась информация о символе с инкрементированной строкой нулевой информацией.При этом происходит включение дешифратора 62 и на регистр 58 заносится через схемы 56 и 57 информация с выходов регистра 58, но вместо 1 записывается О, Таким образом,обеспечивается прекращение вывода на экран телевизора строк данного символа. Дальнейшая работа устройства аналогична его работе для нулевой и первой телевизионных строк.Для организации движения данного символа по экрану необходимо запрограммировать работу микропроцессора на изменение кодов координат Y и X в соответствующих ячейках таблиц 2 и 3,

Пример, Для организации отображения 256 объектов в случае использования предлагаемого устройства нужен следующий объем памяти; 16x8 128 бит - массив хранения координат X; 16x8 128 бит - массив хранения координат Y; 16x16 256 бит - массив хранения текущей информации об адреса объекта в ПЗУ, цвете, масштабе и номере выводимой строки объекта; 16x16 256 бит - массив хранения приз нака наличия объекта в данной точке экрана; ,256x12 3072 бит - массив хранения информации об адресе объек та в ПЗУ; цвете и масштабе объекта. Объем массива хранения информации о содержании каждого объекта зависит от количества разных объектов ив слу lae использования предлагаемого или известного устройств будет одина ков, поэтому объем этого массива можно не учитьшать. Таким образом, для организации отображения 256 объектов в случае ис пользования предлагаемого устройства необходимый объем памяти составит 3840 бит, В случае использования известного устройства для вывода тех же 256 объектов необходим следующий объем памяти: 256x8 2048 бит - массив хранения координат X; 256x8 2048 бит - массив хранения координат Y; 256x12 3072 бит - массив хранения информации об адресе объекта s ПЗУ, цвете, и масштабе объекта. Таким образом, без учета объема ПЗУ объем памяти составляет 7168 бит, что в два раза превьппает объем памяти в случае использования предла гаемого устройства. При увеличении числа отображаемых объектов разница в объемах памяти увеличивается. Наряду с указанным техническим эффек том использование изобретения обеспе чит значительный экономический эффек Для предварительной оценки последнего только в частных применениях,например, в перепрограммируемых телеиграх, можно предположить, что при восьмНцветной окраске динамических объектов и общем разрешении экрана 256x256 элементов разложения для побитового дисплея требуется 192 микросхемы памяти К565РУ2 (емкость 1К бит) или 32 микросхемы памяти К565РУЗ (емкость 16К бит), при использовании предлагаемого устройства требуется всего 16 микросхем памяти К565РУ2. Формула изобретения Устройство для отображения информации на экране электронно-лучевой трубки, содержащее первый блок сопряжения, выход которого соединен с информационной шиной блока памяти, .первый счетчик и первый регистр, второй счетчик и второй регистр, выходы которых соединены с входами первой и второй схем сравнения соответственно, и видеосумматор, о т л ичающееся тем, что, с целью упрощения устройства за счет уменьшения --объема блока памяти, оно содержит третий, четвертый и пятый регистры, первый и второй коммутаторы, сумматор,- второй блок сопряжения, дешифратор и третий счетчик, первьй вход которого соединен с выходом первой схемы сравнения, второй вход соединен с первым входом первого счетчика, первыми входами пятрго регистра и дешифратора, второй вход которого йоединен с выходом пятого регистра, третий вход дешифратора соединен с первым входом видеосумматора н первым входом второго счетчика, второй вход которого соединен с вторьм входом первого счетчика, выходы третьего счетчика и дешифратора соединены с первым и вторым входами первого коммутатора, выход которого соединен с адресной шиной блока памяти, информационная шина которого соединена с вторьм блоком сопряжения, выход которого соединен с входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого регистров и вторым входом видeocy laтopa, третий вход кото-. рого соединен с третьим входом первого коммутатора, первым входом второго блока сопряжения и выходом второго коммутатора, первый вход которого соединен с выходом третьего регистра, а второй - с первым выходом четвертого регистра, второй выход которого соединен с четвертым входом первого коммутатора и входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго блока сопряжения, выход второй хемы сравнения соединен с етвертым входом видеосуматора.

(Pue. 3

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к информационно-обучающим устройствам на, базе микропроцессоров и микроЭВМ, и может быть использовано для отображения статической и динамической информации, в том числе алфавитноцифровой, графической и произвольносимвольной. Цель изобретения - упрощение устройства за счет уменьшения объема блока памяти - достигается введением третьего, четвертого и пятого резисторов, коммутаторов, сумматора, второго блока сопряжения, дешифратора и третьего счетчика. 4 ил. s

(Рыа.