Линейный интерполятор Советский патент 1987 года по МПК G05B19/18 G05B19/4103 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в устройствах вывода графической информации, а также в системах числового программного управления.

Цель изобретения - повышение быстродействия воспроизведения вертикальных, горизонтальных прямых, а также прямых с углом наклона 45°.

В устройствах вывода графической индевятый элемент И 29, пятый 30, шестой 31 и восьмой 32 элементы ИЛИ, седьмой 33 и восьмой 34 элементы И, четвертый 35 и седьмой 36 элементы ИЛИ.

Интерполятор работает следующим образом.

По сигналу «Пуск триггер 7 устанавливается в единичное состояние, разрешая поступление импульсов на выход генератора 6. В счетчики 1 и 2 координатных прираформации, а также в системах числового 10 щений записываются соответственно зна- программного управления наибольший удель- чения ЛХ и ДУ. Поскольку к началу инныи вес составляет воспроизведение вертикальных и горизонтальных прямых, а также прямых, угол наклона которых составляет 45°, причем среднее распределение их по отношению к возможному диапазону воспроизведения характеризуется следуюш.ими величинами: горизонтальные прямые вертикальные прямые - 40%. Поэтому повышение быстродействия реализации указанных прямых позволит значительно повысить эффективность цифрового линейного интерполятора при сохранении высокой точности. В известных интерполяторах обеспечено воспроизведение отрезков всех прямых по одному и тому же алгоритму функционитерполяции счетчик 5 находится в нулевом состоянии, то при равенстве нулю прира- ш.ения ДА на выходе блока 3 совпадения появляется уровень логической единицы, оп ределяюший отработку отрезка вертикальной прямой. При равенстве нулю прираш.е- 45%, ния ДУ сигнал логической единицы формируется на выходе блока 4 совпадения, определяя отработку горизонтальной прямой.

2Q Равенство прирашений координат ДХ и ДУ приводит к появлению сигнала логической единицы на выходе третьего блока 26 совпадения.

Если после записи координат ДХ и ДУ в счетчики 1 и 2 прирашений на одном из

рования. В предлагаемом линейном интер- 25 выходов блоков 3, 4 и 26 совпадения пополяторе, в отличие от существуюших, обеспечено независимое (без вычисления оце ночной функции или сложных алгоритмических преобразований) воспроизведение наиболее встречаюшихся прямых (вертикальные.

30

является уровень логической единицы, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 28 устанавливается уровень логического нуля, определяю- ший процесс воспроизведения горизонтальной, вертикальной и прямой с наклоном

горизонтальные и с углом наклона 45°) на 45°. Указанный сигнал блокирует прохожде35

основе двоичного счетчика путем выдачи на регистрирующие органы числа импульсов, равного ненулевому прирашению, по ненулевой координате (при реализации вертикальных или горизонтальных прямых) или од повременно по обеим координатам (при реализации прямых с наклоном 45°). При этом достигают высокого быстродействия реализации указанных прямых, определяемого временем выполнения микрооперации счета. Отрезки прямых, имеюших угол накло- до на, не совпадаюший с О, 45 и 90° или их кратным, и встречаюшиеся с малой вероятностью, воспроизводятся на основе вычисления оценочной функции.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого линейного интерполятора.

Линейный интерполятор содержит первый 1 и второй 2 счетчики прирашений, первый 3 и второй 4 блоки совпадения, счетчик 5 импульсов, генератор 6 импульсов, первый 7, третий 8, четвертый 9, второй 10 и пятый 11 триггеры, блок 12 определения знака оценочной функции, счетчик 13 оценочной функции, реверсивный счет чик 14, дешифратор 15, одновибратор 16, четвертый 17, третий 18, первый 19, вто45

50

ние импульсов, поступивших на первый вход элемента И 27 от генератора 6 импульсов, на выход элемента. При этом в случае воспроизведения вертикальной и горизонтальной прямых будет обеспечено прохождение импульсов от генератора 6 соответственно на выход седьмого 33 и восьмого 34 элементов И, поскольку на выходе элемента 30 или 31 устанавливается уровень логической единицы.

При воспроизведении горизонтальной или вертикальной прямых с приходом каждого импульса от генератора 6 импульсов значение счетчика 1 или 2, содержашего ненулевую координату, уменьшается на единицу. При отработке горизонтальной прямой импульсы, уменьшающие содержимое счетчика 1 прирашений, поступают также на выход элемента ИЛИ 35. Выход последнего является выходом X интерполятора. При отработке вертикальной прямой управляющие импульсы поступают на выход элемента ИЛИ 36, уменьшая одновременно содержимое счетчика 2 приращений. При поступлении числа импульсов, равного значению приращения, на вычитающий вход счетчика 1

рой 20, пятый 21 и шестой 22 элементы И,55 приращений, содержащего ненулевую

третий 23, первый 24 и второй 25 элемен-координату приращения вертикальной или го

ты ИЛИ, третий блок 26 совпадения, де-ризонтальной прямой, счетчик обнуляется,

сятый элемент И 27, элемент ИЛИ-НЕ 28,что приводит к появлению на входах эледевятый элемент И 29, пятый 30, шестой 31 и восьмой 32 элементы ИЛИ, седьмой 33 и восьмой 34 элементы И, четвертый 35 и седьмой 36 элементы ИЛИ.

Интерполятор работает следующим образом.

По сигналу «Пуск триггер 7 устанавливается в единичное состояние, разрешая поступление импульсов на выход генератора 6. В счетчики 1 и 2 координатных прира

является уровень логической единицы, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 28 устанавливается уровень логического нуля, определяю- ший процесс воспроизведения горизонтальной, вертикальной и прямой с наклоном

45°. Указанный сигнал блокирует прохожде

о

5

0

ние импульсов, поступивших на первый вход элемента И 27 от генератора 6 импульсов, на выход элемента. При этом в случае воспроизведения вертикальной и горизонтальной прямых будет обеспечено прохождение импульсов от генератора 6 соответственно на выход седьмого 33 и восьмого 34 элементов И, поскольку на выходе элемента 30 или 31 устанавливается уровень логической единицы.

При воспроизведении горизонтальной или вертикальной прямых с приходом каждого импульса от генератора 6 импульсов значение счетчика 1 или 2, содержашего ненулевую координату, уменьшается на единицу. При отработке горизонтальной прямой импульсы, уменьшающие содержимое счетчика 1 прирашений, поступают также на выход элемента ИЛИ 35. Выход последнего является выходом X интерполятора. При отработке вертикальной прямой управляющие импульсы поступают на выход элемента ИЛИ 36, уменьшая одновременно содержимое счетчика 2 приращений. При поступлении числа импульсов, равного значению приращения, на вычитающий вход счетчика 1

мента И 29 сигналов единичных уровней. Причем сигнал единичного уровня, соответствующего нулевому приращению, поступает на вход элемента 29 И по сигналу «Пуск, а сигнал единичного уровня, соответствующего концу отработки отрезка вертикаль- ной или горизонтальной прямых, поступает на вход элемента И 29 после обнуления счетчика, содержащего ненулевую координату. Единичный уровень сигнала на выходе элемента И 34 приводит к появле- ю нию сигнала единичного уровня на выходе элемента ИЛИ 32, устанавливающего триггер 7 в нулевое состояние. Нулевой уровень сигнала на выходе триггера 7 запрещает поступление импульсов на выход генеотличными от 0,45 и 90°, реализуются путем вычисления оценочной функции. При воспроизведении вертикальных, горизонтальных прямых или прямых с углом наклона 45° время воспроизведения отрезка определяется из соотнощения

,

где / - период следования импульсов от генератора 6;

А - значение приращения ненулевой координаты.

При отработке всех отрезков прямых в известном устройстве интерполяционный такт равен циклу работы счетчика.

За один цикл преобразования приращений во временные интервалы вычисляется

ратора 6. Процесс интерполяции горизон- одно значение одиночной функции и выпол- тальной или вертикальной прямых окон- няется один интерполяционный шаг. чен.Вычисление оценочной функции выполняется по правилам:

При равенстве координат ДХ и ЛУ (отрезок прямой с наклоном 45°) единичный уровень сигнала на выходе третьего блока 26 2о совпадения приводит к появлению нулевого уровня на выходе элемента ИЛИ-НЕ 28 и на выходах элементов ИЛИ 30 и 31. Первый из сигналов блокирует прохождение импульсов с выхода генератора 6 на выход элемента И 27. Единичные уровни на выхо- 25 дах элементов ИЛИ 30 и 31 разрешают прохождение импульсов на выход элементов И 33 и 34. С приходом каждого импульса от генератора 6 значение счетчиков 1 и 2 приращений уменьшаются на...

единицу, а на выходах элементов 35 и 36 входу первого генератора импульсов, вто- появляются управляющие импульсы, соответ- рой триггер, выход которого соединен соот- ствующие отработке единичного диагонально го шага. При обнулении счетчиков 1 и 2 приращений после поступления числа импульсов, равного значениям приращений, на выходах первой и второй схем сравнения появляются уровни логической единицы, приводящие к выработке на выходе элемента И 32 сигнала установки триггера 7 в нулевое состояние. Процесс отработки отрезка прямой с углом наклона 45° заверщен. 40 блок определения знака оценочной функПри отработке отрезков прямых с угла- ции, инверсный аыход которого соединен с ми наклона, отличающихся от 0,45 и 90° вторым вхбдом четвертого элемента И, или им кратным, на выходах блоков сов- пря мой выход - с вторым входом третье- падения 3, 4 и 26 устанавливается уровень го элемента И, подключенного выходом к логического нуля, запрещая прохождение им-. второму входу счетчика оценочной функ- пульсов с выхода генератора на выходы эле- 45 ции, и также последовательно соединенные ментов И 33 и 34. При этом на втором счетчик импульсов, второй блок совпадения входе элемента И 27 устанавливается уровень логической единицы, разрещая прохождение импульсов от генератора 6 на выход

35

ОФ,+ 1 ОФ-М при ОФ,0, ОФ,+ ,Ч-(Б-М) при ОФ,0. При отрицательном значении оценочной функции выполняется диагональный интерполяционный шаг, а при положительном - щаг по координате с большим приращением.

Формула изобретения

Линейный интерполятор, содержащий пер вый триггер, выход которого подключен к

ветственно через первый и второй элементы ИЛИ с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, третий элемент ИЛИ, входы которого соединены с входами второго триггера, а выход - с первым входом третьего элемента И, последовательно соединенные первый блок совпадения, третий триггер, дешифратор, четвертый элемент И, счетчик оценочной функции

и четвертый триггер, выход которого соединен с вторым входом дешифратора, первые выходы которого подключены к входам

к

элемента И 27. Воспроизведение отрезка третьего элемента. ИЛИ, второй выход

вычисления последовательно соединенным одновибратопрямои производится путем оценочной функции в счетчике 13.

Таким образом, обеспечено воспроизведение часто встречающихся отрезков прямых (горизонтальных, вертикальных с углом наклона 45°) с высоким быстродействием, определяемым временем выполнения микрооперации счета двоичного счетчика. Отрезки прямых с углами наклона.

ру, пятому триггеру, пятому элементу И и реверсивному счетчику, выход которого соединен с вторым входом пятого триггера, подключенного инверсным выходом к перво- 55 му входу шестого элемента И, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, а второй вход - с входом счетчика импульсов и с третьими входами

отличными от 0,45 и 90°, реализуются путем вычисления оценочной функции. При воспроизведении вертикальных, горизонтальных прямых или прямых с углом наклона 45° время воспроизведения отрезка определяется из соотнощения

,

где / - период следования импульсов от генератора 6;

А - значение приращения ненулевой координаты.

При отработке всех отрезков прямых в известном устройстве интерполяционный такт равен циклу работы счетчика.

За один цикл преобразования приращений во временные интервалы вычисляется

одно значение одиночной функции и выпол- няется один интерполяционный шаг. Вычисление оценочной функции выполня...

ОФ,+ 1 ОФ-М при ОФ,0, ОФ,+ ,Ч-(Б-М) при ОФ,0. При отрицательном значении оценочной функции выполняется диагональный интерполяционный шаг, а при положительном - щаг по координате с большим приращением.

...

входу первого генератора импульсов, вто- рой триггер, выход которого соединен соот- блок определения знака оценочной функФормула изобретения

Линейный интерполятор, содержащий первый триггер, выход которого подключен к

входу первого генератора импульсов, вто- рой триггер, выход которого соединен соот- блок определения знака оценочной функ

ветственно через первый и второй элементы ИЛИ с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, третий элемент ИЛИ, входы которого соединены с входами второго триггера, а выход - с первым входом третьего элемента И, последовательно соединенные первый блок совпадения, третий триггер, дешифратор, четвертый элемент И, счетчик оценочной функции

ции, инверсный аыход которого соединен с вторым вхбдом четвертого элемента И, пря мой выход - с вторым входом третье- го элемента И, подключенного выходом к второму входу счетчика оценочной функ- ции, и также последовательно соединенные счетчик импульсов, второй блок совпадения

и четвертый триггер, выход которого соединен с вторым входом дешифратора, первые выходы которого подключены к входам

к

третьего элемента. ИЛИ, второй выход

ру, пятому триггеру, пятому элементу И и реверсивному счетчику, выход которого соединен с вторым входом пятого триггера, подключенного инверсным выходом к перво- 55 му входу шестого элемента И, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, а второй вход - с входом счетчика импульсов и с третьими входами

третьего и четвертого элементов И, выход пятого элемента И также подключен к вторым входам первого и второго элементов И, выход пятого триггера соединен с вторым входом блока определения знака оцета И и с выходом генератора импульсов, второй вход - с выходом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, к выходу третьего блока совпадения и к перночной функции и с третьим входом счет- 5 вому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход чика оценочной функции, четвертый вход которого соединен с вторым входом пятого которого подключен к второму выходу реверсивного счетчика, выход - к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ,

элемента ИЛИ, к выходу второго блока совпадения и к первому входу девятого элемента И, второй вход которого соединен третий вход блока определения знака оце-ю с выходом первого блока совпадения, с тре- ночной функции соединен с вторым входомтьим входом элемента ИЛИ-НЕ и с вторым пятого элемента И, с выходом одновиб-входом шестого элемента ИЛИ, соединенно- ратора, с вторым входом счетчика импуль-го выходом с вторым входом восьмого сов и с вторыми входами третьего и чет-элемента И, выход которого подключен к вертого триггеров, первый вход первоговычитающему счетному входу второго счетчи триггера соединен с входом «Пуск линей- 5 ка приращений и к первому входу седь- ного интерполятора, третий выход дещиф-мого элемента ИЛИ, выход которого соеди- ратора соединен с третьим входом четвер-нен с вторым выходом линейного интерпо- того элемента И, отличающийся тем, что, слятора, а второй вход - с выходом вто- целью увеличения быстродействия воспро-рого элемента И, выход элемента ИЛИ-НЕ изведения горизонтальных, вертикальныхподключен к первому входу десятого элемен- и с углом наклона 45° прямых, введеныта И, соединенного вторым входом с выходом первый и второй счетчики приращений,генератора импульсов, а выходом - с вхо- элемент ИЛИ-НЕ, третий блок совпадения,дом счетчика импульсов, выход которого сое- седьмой, восьмой, девятый и десятый эле-динен с первым входом первого блока сов- менты И, четвертый, пятый, шестой, седьмойпадения, второй вход которого подключен и восьмой элементы ИЛИ, вход «Пуск ли-25 к выходу первого счетчика приращений и нейного интерполятора подключен к устано-к первому входу третьего блока совпаде- вочному входу первого и второго счетчи-ния, соединенного вторым входом с выходом ков приращений, информационные входывторого счетчика приращения и с вторым которых являются входами интерполятора,входом второго блока совпадения, второй вычитающий счетный вход первого счетчикавход первого триггера через восьмой эле- приращении соединен с выходом седьмого30 мент ИЛИ соединен с выходом девято- элемента И и с первым входом четверто-го элемента И и с вторым входом пяго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому выходу линейного интерполятора, а второй вход - к, выходу первого элемента И, первый вход седьмого элемента И соединен с первым входом восьмого элемен35

того триггера, информационные входы первого и второго счётчиков приращений соединены соответственно с первым и вторым информационными входами линейного интерполятора.

та И и с выходом генератора импульсов, второй вход - с выходом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, к выходу третьего блока совпадения и к пер вому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом пятого

того триггера, информационные входы первого и второго счётчиков приращений соединены соответственно с первым и вторым информационными входами линейного интерполятора.

Редактор И. Дербак Заказ 7178/45

Составитель И. Швец

Техред И. ВересКорректор М. Шароши

Тираж 862Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть применено в устройствах вывода графической информации, а также в системах числового программного управления. Цель изобретения - повышение быстродействия воспроизведения вертикальных, горизонтальных прямых, а также прямых с углом накло.на 45°. Линейный интерполятор содержит два счетчика приращений, три блока совпадения, счетчик импульсов, генератор импульсов, триггер, блок определения знака оценочной функции, счетчик оценочной функции, реверсивный счетчик, дешифратор, одновибратор, элемент ИЛИ-НЕ, десять элементов И и восемь элементов ИЛИ. При равенстве нулю одного из приращений Дл: или Ду, записанных соответственно в счетчики приращений, или при условии на одном из выходов блоков совпадения появится уровень логической единицы, приводящий к запрещению прохождения импульсов от генератора на функциональный узел отработки отрезков прямых по методу оценочной функ-. ции. При этом разрешается прохождение импульсов от генератора на выход одного (при отработке горизонтальных и вертикальных прямых) или одновременно двух (при отработке прямых с углом наклона 45°) элементов И. Указанные импульсы поступают на вычитающие входы счетчиков приращений, содержащих ненулевую координату до момента обнуления счетчиков. При этом возникает сиг}1ал логической единицы, приводящий к yctaHOBKe первого триггера в нулевое состояние, запрещающее работу генератора импульсов. Отработка горизонтальной, вертикальной или с углом наклона 45° прямой закончена. Распределение отрезка прямой с углами наклона отличными от 0,45°, 90° производится путем вычисления оценочной функции. При воспроизведении вертикальных, горизонтальных, пря- .мых или прямых с углом наклона 45° время воспроизведения отрезка определяется из соотношения , где t - период следования импульсов от генератора; Д - значение приращения ненулевой координаты. 1 ил. i (Л N5 00 to о 00