Устройство для отображения графической информации на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1987 года по МПК G09G1/08 

1 , . 1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в аппаратуре для визуального представления сложных функциональных зависимостей.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности устройства за .счет исключения переходных процессов в отклоняющей системе ЭЛТ.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2 функциональная схема формирователя импульсов-, на фиг. 3 - функциональная схема формирователя полиномов Чебьшева; на фиг. 4 - временная диаграмма устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, формирователи 2-1,..,,2-й цолиномов Чебышева, формирователи 3-8 импульсов, коммутаторы 9, 10 и 11, усилители 12 и 13 отклонения луча по координатам X и Y, усилитель 14 импульсов подсвета, синхронизатор 15, блок 16 оперативной памяти и ЭЛТ 17 с отклоняющей системой 18. Каждый из формирователей 3-8 импульсов содержит первую группу регистров 19-Т, ...,19-(п+1), вторую группу регистров 20-1,...,20-(п+1), прербразова- тели 21-1,...,21-(п+1) код - напряжение и сумматор 22-. Каждый формирователь 2 полиномов Чебьшева -состоит из про граммируемого делителя 23, фильтра 24, фазовращателей 25 - 29, выпрямителя 30, коммутаторов 31,- 34 входных 35, 36 и выходных 37, 38 регистров.

Принцип получения сложного изЪб- ражения состоит в суммировании определенным образом вычисленных заранее амплитуд косинусоидальных колебаний ряда, частот, кратных основной по каналу Y, и подаче их в отклоняющую систему с одновременным отклонением по чисто косинусоидальному закону -по каналу X. В результате такого воздействия получается.аппроксимация некоторого участка изображения с по45 аналоговым входам преобразователей 21-1 в формирователях 3-8 сигналов подсоединены источники опорного напряжения. В результате в каждом из формирователей 3 - 8 на первый вход

мощью так,называемых полимоном Чебы- сумматора 22 поступает постоянное нашева. Получаемое изображение можно представить в виде:

пряжение, величина которого определяется цифровым коцом, поступающим с выхода регистра 20-1, на остальные входы поступают синусоидальные 55 колебания, амплитуда которых задается кодами, хранящимися в регистрах о. 20-2,,..,, 20-(п+1). На выходе сумма- тора 22 присутствуют как постоянная составляющая, так я переменная, опреh

РП (X)

Tj,(X)

)- о

cos

Cn Tn(X),

n arc cos X или

Т,(Х)

cos cos

o

5,f

Получение системы косинусоидаль- ных колебаний в устройстве производится с помощью программируемых делителей 23 и фильтров 24. Программирование коэффициента деления производится таким образом, чтобы колебания на выходе делителей 23 в каждом из формирователей 2-25.. ,,2-п были кратны основной частоте, получаемой в формирователе 2-1. На соответствующие частоты настраивают и резонансные цепи активных фильтров 24 для выделения основной частотной составляющей. Регулируемые фазовра- 5 щатели 26 - 29 в каждом из формирователей 2 полиномов предназначены для точной установки синфазности между колебаниями по каналу Y и колебаниями по каналу X, а также для получения противофазных колебаний. Фаза каждого из колебаний, участвующих в построе нии изображения, определяется

и может быть

0

5

0

знаком коэффициента С.

о

равна О или 180 . Выбор определяемой фазы производится с помощью аналоговых коммутаторов 31 - 34, состояние которых задается информацией, поступающей из регистров 35 - 38. Фазовращатели 25 задают необходимую, фаз.у импульсов подсвета, которые после двухполупериодных выпрямителей 30 имеют вид cos nj. Первые выходы (Уi) формирователей 2 подсоединены к соответствующим аналоговым входам

,,...,), формирователя 3 сигналов, являющимся аналогсвыми входами преобразователей 21-2, . . о ,,21-(n-f 1) код напряжение. Вторые выходы (Х) формирователей полиномов аналогично под0 ключены к формирователю 4 сигналов, третьи (Y,) - к формирователю 5,четвертые (Y) - к формирователю 6, а Пятые (Z) - к объединенным входам f,,..., ff, формирователей 7 и 8. К

5 аналоговым входам преобразователей 21-1 в формирователях 3-8 сигналов подсоединены источники опорного напряжения. В результате в каждом из формирователей 3 - 8 на первый вход

сумматора 22 поступает постоянное напряжение, величина которого определяется цифровым коцом, поступающим с выхода регистра 20-1, на остальные входы поступают синусоидальные 55 колебания, амплитуда которых задается кодами, хранящимися в регистрах о. 20-2,,..,, 20-(п+1). На выходе сумма- тора 22 присутствуют как постоянная составляющая, так я переменная, определяемая совокупностью синусоидальных колебаний различных частот и амплитуд. В каждом из формирователей 3-8 происходит независимое преобразование цифровой информации в сиг- налы отклонения и модуляции. Порядбк поступления цифровой информации и ее преобразование в формирователях 2 и в формирователях 3-8 сигналов производится с помощью сигналов, пос тупающих от синхронизатора 15. От синхронизатора 15 поступают сигналы управления в блок 16 и на управляющие входы коммутаторов 9, 10 и 11. Синхронизирующим моментом является переход основной отклоняющей частоты f, через максимум. С этой целью син- хронизатор соединен с выходом формирователя первого полинома . Из нее формируются прямоугольные импульсы длительностью Т, 1/2f,. Эти импульсы подаются непосредственно на коммутаторы 9. 10 и 11i В течение действия импульса каждый из коммутаторов 9, 10 и 11 осуществляет под- рлючение своего выхода к верхнему входу. Тем самым к усилителю 12 отклонения луча по координате X оказывается подключенным формирователь 3, к усилителю 13 по координате Y - формирователь 5, а к усилителю 14 импульсов подсвета - формирователь 7 За время действия импульса управлени по каналу X поступает сигнал в виде отрезка косинусоиды на интервале О- илиТ-2 |Г, а по каналу,Y - как отрезок косин-усоиды основного колебания, так и совокупность отрезков косинусоид других частотных составляющих на интервале Т,. Тем самым на экране ЭЛТ вычерчивается отрезок кривой, ап- ,проксимированной полиномами Чебьш1ева

При отсутствии импульса (наличие О) коммутаторы 9, 10 и 11 осуществляют передачу сигналов, но уже с формирователей соответственно 4, 6 и 8. Кроме подачи сигнала на коммутаторы, синхронизатор выдает серию импульсов для записи цифровой информации из БОЗУ в регистры 19, 35,36 и для перезаписи цифровой информации из регистров 19 в регистры 20, из регистра 35 в регистр 37, из регистра 36 в регистр 38. Причем с началом передачи из формирователей 3, 5 и 7 первым же импульсом серии из синхронизатора производится перезапись цифровой информации из регистров 19 в регистры 20 в формирователях 4, 6

и 8. Вторым и последующими импульсами производится запись информации из блока 18 по цифровым шинам во входны регистры 19 преобразователей 3, 5 и 7. При передаче из формирователей 4, 6 и 8 первым импульсом из серии производится перезапись цифровой информации из входных регистров 19 в выходной регистр 20, но уже в формирователях 3, 5 и 7. Последующими импульсами производится запись из блока 16 информации в регистры 19 формирователей 4, 6 и 8. Аналогичные коммутации осуществляются в формирователях; 2, необходимые для выбора определенной фазы колебаний и подключения их к входам преобразователе 21-2,...,21-(п+1). К входам преобразователей 21-2, . ..,21-(п+1) в-формирователях 7 и 8 сигналы поступают от выпрямителя 30 каждого формирователя 2 непосредственно. С помощью цифровой информации, поступающей в регистры 19, а затем в регистры 20, устанавливается необходимый уровень постоянной и переменной составляющих в виде модуля косинусоиды, определяя уровень подсвета и выравнивание яркости вдоль вычерчиваемого отрезка. Такая организация преобразований информации позволяет исключить потери времени на ожидание затухания переходных процессов в преобразователя 21, регистрах 19 и 20, так как эти преобразования производятся заранее, во время рабочего вычерчивания. Кром того, устройство позволяет производить вычерчивание любых изображений без переходных процессов в момент перехода луча от вычерчивания одного отрезка кривой к другому. Это возможно потому, что луч ЭЛТ на вершине косинусоиды остается некоторое время в неподвижном состоянии. Время нахождения луча в неподвижном состоянии зависит от частоты колебаний, производящих вычерчивание, и от принятой дискретности задания амплитуды коле- бания с помощью преобразователей 21-2,...,21-(п+1) код - напряжение. Его можно определить по формуле

t 1 arc cos d- 1 n),

где Т - период колебаний основного колебанияJ

п - номер полинома,N - количество дискрет аналого- цифрового преобразователя

К - показатель степени коэффициентов для ряда Фурье, равный 1 для разрывных функций, 2 - для функций с разрывом в первой производной, 3 - для гладкой функции с нулевыми начальными условиями.

Информация о каждом из участков изображения при разбиении его на отдельные части (куски) получается заранее с помощью внешнего устройства (ЭВМ, спецпроцессора), использующего аппарат быстрого преобразования Фурье или косинусное преобразование.

и представляется в виде коэффициентов 15 шения быстродействия и точности устряда по полиномам Чебышева. При этом наряду с коэффициентами составляющих ряда получают и величину постоянной составляющей с тем, чтобы координаты конца отрезка, получаемого при вычерчивании с помощью сигнала, поступающего от формирователей 3 и 5, совпали с координатами начала следующего отрезка, вычерчиваемого сигналом, поступающим от формирователей 4 и 6, и наоборот. В этом случае на обоих входах коммутаторов 9 и 10 в момент подхода луча к точке стыковки существует равенство потенциалов. Коммутаторы 9 и 10 осуществляют переключение сигналов, равных по величине, а так как отсутствует скачок сигнала в отклоняющей системе, то нет условий для возникновения переходных процессов. Для более высокочастотных составляющих время уменьшается, но учитывая тот факт, .что с увеличением частоты амплитуда участвующего в аппроксимации изображения падает, это время сохраняется минимальным за первым полиномом. Таким образом, решается задача получения сложного изображения на экране ЭЛТ 17 путем аппроксимации его с помощью полиномов Чебышева, при этом сохраняются условия идеальных стыковок без переходных процессов, так как получается обобщенный сигнал с постоянной и переменной составляющими заранее. К началу вычерчивания на обоих входах каждого из коммутаторов 9, 10 и 11 имеются равные напряжения, исключающие возможность появления переходных процессов в отклоняющей системе 18 |ЭЛТ 17.

Каналы отклонения по X и Y выполнены идентично, что позволяет использовать в качестве оси абсцисс как координату X, так и координату Y.

Формула изобретения Устройство для отображения графической информации на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), содержащее формирователи полиномов Чебы- шева, синхронизатор, блок оперативной памяти, два коммутатора, усилители отклонения луча по координатам X и.У, выходы которых подключены к отклоняющей системе ЭЛТ, модулятор которой соединен с вькодом усилителя импульсов подсвета3 отличающееся тем, что, с целью повыроиства за счет исключения переходных процессов в отклоняющей системе ЭЛТ, оно содержит генератор импульсов, третий коммутатор и шесть формирователей импульсов, каждый из которых содержит регистры первой группы, .выходы которых подключены к информационным входам регистров второй группы, выходы которых подключены к

цифровым входам преобразователей код - напряжение, аналоговый вход первого преобразователя код - напряжение соединен с шиной опорного напряжения, выходы преобразователей

код - напряжение соединены с входами сумматора, выходы сумматоров первого и второго формирователей импульсов соединены с информационными входами первого коммутатора, выходы сумматоров третьего и четвертого формирова- телей импульсов - с информационными входами второго коммутатора, выходы сумматоров пятого и шестого формирователей импульсов - с информационными входами третьего коммутатора, выходы первого и второго коммутаторов подключены соответственно к входам усилителей отклонения луча по координатам X и Y, а выход третьего

коммутатора - к входу усилителя импульсов подсвета, выход генератора импульсов подключен к тактовым вхо- дам формирователей полиномов Чебьш1ева, первые, вторые, третьи и четвертые

выходы которых подключены к аналоговым входам преобразователей код - напряжение, кроме первого, соответственно первого, второго, третьего и четвертого формирователей импульсов.,

четвертые и пятые выходы формирователей полиномов Чебьшева подключены к аналоговым входам преобразователей код - напряжение, кроме первого, шестого формирователя импульсов, выход

1355995

блока оперативной памяти соединен с формирователя полиномов Чебышева информационными входами регистров соединен с входом синхронизатора, вы- первой группы формирователей импульсов и управляющими входами формирователей полиномов Чебьшева, информационный вход блока оперативной памяходы которого подключены к синхро- входам формирователей полиномов Чебышева, управляющим входам блока оперативной памяти, регистров первой и второй групп формирователей импульсов и коммутаторов.

ти является информационным входом устройства, нулевой выход первого

формирователя полиномов Чебышева соединен с входом синхронизатора, вы-

ходы которого подключены к синхро- входам формирователей полиномов Чебышева, управляющим входам блока оперативной памяти, регистров первой и второй групп формирователей импульсов и коммутаторов.

Фие. vj

/ji/7X

111Г

II

Л

Вычерч. /

vx/x/xvwyj

.2

Y/////7//7/A

Редактор И.Рыбченко

Составитель О.Придорогин

Техред И,Попович Корректор С.Черни

Заказ 5796/43 Тираж 433Подписное

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

К/ХХХУУ 1

Ц.Ч

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в аппаратуре для визуального предст-авления сложных функциональных зависимостей. Цель изобретения - повьшение быстродействия и точности устройства за счет исключения переходных процессов в отклоняющей системе ЭЛТ, которая достигается введением генератора 1 импульсов, третьего коммутатора 11, формирователей 3-8 импульсов и соответствующих функциональных связей. В устройстве используемая организация преобразования информации позволяет исключить потери времени на ожидание затухания переходных процессов и производить вычерчивание любых изображений без переходных процессов в момент перехода луча от вычерчивания одного отрезка кривой к другому,4 ил. а