Двухкоординатный сканирующий цифроаналоговый преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H03M1/66 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объектами управления, а именно с ион но-лучевыми и электронно-лучевыми обрабатывающими, сварочными, электро нолитографическими установками, приборами, имеющими электронно-лучевые трубки с электромагнитным и (или) электростатическим отклонением, дисп леями, видеотерминалами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя.

На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг,2- 6 - различные законы сканирования по координатам Y,X.

Преобразователь содержит цифро- аналоговые преобразователи (ЦАП) 1 И 2, блок 3 сопряжения с ЭВМ, выходные шины 4 и 5, регистры 6-9 координат, коммутаторы 10 и 11, блоки 12 и 13 формирования сигналов переходного состояния, блок 14 переключения регистров, регистры 15 - 18 приращений кодов, регистры 19 - 22 перезаписи кодов и сумматоры 23 - 26.

На фиг.2-6 обозначено: h, и h, г, и г - чередующиеся интервалы соответственно между строками и - столбцами матрицы точек; ЛХ,, ЛХ, bY, и AYj - приращения координат точек.

Преобразователь работает следующим образом.

Каждый из ЦАП 1 и 2 может в процессе работы находиться в установившемся или переходном состоянии. В установившемся состоянии выходной сигнал (например, ток) ДАЛ имеет постоянный уровен эквивалентный коду, подаваемому через соответствующий коммутатор на его информационный вход с одного из двух его регистров координат (с какого именно - определяет сигнал, поступающий на третий вход данного коммутатора с блока 14). В переходном состоянии уровень выходного сигнала 1Щ1 1 (2) изменяется с постоянной ско- ростью, т.е. линейно от одного исходного значения, определяемого содержимым одного из его регистров координат, подключенного к нему в исходном положении, до значения.

634732

определяемого содержимым его второго регистра координат. Изменение выходного сигнала ЦДЛ 1(2) начинается с момента подключения на его вход

: второго регистра вместо первого.

Управление занесением кодов в регистры координат организовано так, что занесение осуществляется всегда в

10 тот из двух регистров данной координаты, который не подключен коммутатором к 11ДП 1 (2) . Значение скорости изменения уровня выходного сигна- оа устанавливается в .каждом из

15 ЦАП 1 и 2 до начала работы по входам коррекции. Оно может быть заложено также и постоянно. Выходные сигналы ЦАП 1 и 2 задают положение рабочего органа /например, электронного

20 луча) на плоскости в том устройстве, которое подключено к преобразователю. При изменении сигнала на выходе ЦАП 1 рабочий орган перемещается с постоянной скоростью вдоль оси ОХ, а

25 при изменении сигнала на выходе ЦДП 2 - вдоль оси OY.

Переключение регистров 6-9 может осуществляться как по командам ЭВМ, так и автоматически. В первом

30 режиме регистры переключаются в такой очередности, какую им предписывает ЭВМ, во втором - поочередно в каналах координат X и Y, причем сигналом для переключения регистров в

35 одном из каналов служит окончание переходного состояния ЦДП в другом из каналов, а не команда ЭВМ. Эта управляющая связь осуществляется с выхода иДП 1. через блоки 12 и 14 на

40 управляющий вход коммутатора II и, соответственно, с выхода ЦАП 2 через блоки 13 и 14 на управляющий вход коммутатора 10. В режиме переключения регистров 6 - 9 по командам ЭШ

45 удобно обрабатьшать образцы в отдельных точках и вдоль отдельных ЛИНРШ, параллельных осям координат,- как показано на фиг.2, При необходимости обработки образцов вдоль ломаных ли5Q НИИ различной конфигурации, состоящих из отрезков прямых, параллельных осям координат, как показано на фиг. 3-6, более подходящим является режим работы с автоматическим пере55 ключением регистров, так как в этом случае исключается необходимость передачи из ЭВМ управляющих сигналов для переключения регистров, кроме сигнала для первоначального переклю3

чения,выполняемого по команде ЭВМ в том из каналов преобразователя, где это необходимо. Останов преобразователя, работающего в режиме автоматн- ческого переключения регистров, осуществляется путем перехода в режим работы с переключением регистров по командам ЭВМ. Переход с одного режима работы на другой осуществляется по командам ЭВМ.

В обоих режимах работы коды координат отдельных точек, начальных и. конечных точек отрезков прямых и вершин ломаных линий обрабат зиаемого ри сунка в случае нерегулярного расположения точек на плоскости заносятся в регистры 6-9 через блок 3, Занесение осуп;ествляется поочередно в реальном масштабе времени работы каналов преобразователя, Б случае регулярного (периодического) расположения точек, как, например, в последовательности точек и отрезков, показанной на фиг.2, или, например, в прямоугольной ступенчатой ломаной линии показанной на фиг.З, либо в ломаной линии вида серпантин, по которой осуществляется сканирование площадок, например, ориентированно- го по осям координат прямоугольника АБМН, показанного на фиг.4, ориан- тированного по оси абсцисс трапециои да АБМН,показанного на фиг.5,и ориентированного по оси ординат трапециоида АБМН, показанного . на фиг.6, для ЭВМ в исходном положении преобразователя достаточно занести в его регистры 6-9 соответственно коды координат X, 5X,,Y , ,У2,т.е. коды координат первых в направлении сканирования, указанного стрелками на фиг.2-6, двух столбцов (,j ) и двух строчек (,, матрицы точек, а в регистры 15-18 - соответственно коды приращений этих координат ДХ, , йХ., uY, , AY2. Коды координат остальных столбцов н строк а следовательно, и остальных точек

(вершин) топологического рисунка, лежащих на пересечении этих столбцов и строк, в процессе сканирования вычисляются в самом преобразователе и заносятся в регистры 6-9 координат без участия ЭВМ., Вычисление каждого из этих кодов осуществляется с по.мощью сумматоров 23-26 в результате суммирования кодов координат, переписанных в регистры 19-22 из регист73

ров 6-9, с кодами прираиенигт этих координат, записанными в рсглстрах 15-18. Занесение вьмисленных кодов из сумматоров в регистры координат рсуществляется в каждом из каналов преобразователя после очеред 1ого переключения регистров этого капала в тот из регистров, который в данпы11 момент не подключен к ДАЛ 1 и 2, а занесение кодов в регистры перезаписи и в регистры приращений кодов. наоборот,осуществляется при i OM в те из них, которые через свой сумматор соединены с регистром координат , подключенным в данный момент к ЦАП канала. Таким образом, занесение кодов в регистры перезаписи и приращений кодов и занесение кодов в регистры координат разнесены во мени-, осуществляются в различные интервалы (такты) времени. Тактирование работы входящих в предлагаемы - преобразователь блоков осуществляет, ся автоматически с помощью блока 14,

В тех случаях, когда приращение координаты необходимо вычитать из соответствующей координаты, а не прибавлять, как это имеет ме сто, например, с приращением ЛХ в трапецио- иде, показанном на фиг.5, ЭВМ должна заносить в соответствующий регистр приращений, в данном случае в регистр 16, не основной, а дополнительный код этого приращения,, поскольку прибавление такого кода эк- Bi-шалентно вычитанию основного кода приращения.

Рассмотрим работу преобразователя по воспроизведенгпо на обрабатьша-- емом образце последовательности точек и отрезков, показанной на фиг.2,. Поскольку точки изолированы н рабочий орган при своем перемещении жен останавливаться в каж,цой точке для ее обработки и поскольку точки и отрезки расположены так, что нет необходимости в поочередной работе каналов координат, то .автоматического .переключения регистров ii данном случае не подходит. Поэтс- ь;у обработка осуществляется в ражи- - не переключения регистров координат по командам ЭВМ. В исходном положении ЭВМ засылает через блок 3 в не-- подключенньш к ЦАП 1 регистр 6 код координаты Х| точки А, а- в неподключенный к ЦАП 2 регистр 8 - код координаты Y, точки А, затем дает команду блоку 14 на переключение регистров 6,7 и 8,9. После подключения- регистра 6 к ЦАП I и регистра 8 к ЦАП 2 на выходах этих ЦАЛ устанавливаются аналоговые сигналы, соответствующие кодам X, и Y,, и рабочий орган перемещается в точку А, будучи при этом еще в выключенном состоянии. ЭВМ в это время засылает в регистр 15 код приращения ЛХ, а в регистр 17 - код приращения дУ , Одновременно осуществляется занесение кода X, из регистра 6 в регистр

19 и кода Y, из регистра 8 в регистр 15 этой точке, а в регистр 7 из сумма- 21 без сброса в нуль регистров б . тора 24 заносится код Xg Х + йХ. и 8. После установления на вь;ходах

Наконец, по команде ЭВМ на вход ЦАП 1 подключается регистр 7, рабочий орган перемещается в точку Е и 20 обрабатывает образец в этой точке.

ЦАП 1 и 2 сигналов, соответствующих кодам Х-( и Y, , блоки 2 и 13 формируют сигнал об окончании переходного состояния. Получив, такой сигнал ( через блоки 3 и 14), ЭВМ включает на время t рабочий орган, например электронньй луч., для обработки (засветки) образца в точке А и засылает в отключенный регистр 7 код координаты X , а в отключенный регистр 9 - код координаты Y. Затем после окончания обработки в точке

Наконец, по команде ЭВМ на вход ЦАП 1 подключается регистр 7, рабочий орган перемещается в точку Е и 20 обрабатывает образец в этой точке.

8дальнейшем ЭВМ подает команды только на переключение регистров 8 и

9в канале координаты Y и рабочий орган последовательно перемещается

из точки Е в точку Ж, из точки Ж в точку 3, из точки 3 в точку И и из точки и в конечную точку К. При этом ЭВМ включает рабочий орган только на время его перемещения вдоль отрез25

ца только вдоль этих отрезков. Координаты Y, Y, + AY, , Y - Y ,+ bY, Y j. Yj + uY , соответствующих точек 3, И. К вычисляются в данном канале

А ЭВМ выключает рабочий орган (луч) 30 ков ЖЗ и ИК с целью обработки образ- и дает команду блоку 14 на переключение регистров 6 и 7. На вход ЦАП 1 подключается регистр 7, и уровень аналогового сигнала, например, тока, на выходе ЦАЛ 1 изменяется от значе- 35 аналогично тому, как вычислялись ния, соответствующего коду Х°, до координаты Х,,Х,Х,., Х точек В,Г, значения, соответствующего коду Х, Д,Е в предьщутем канале. Поскольку а рабочий орган в связи с этим пере- выходной сигнал ЦАП 2 изменяется мещается и.я точки А в точку Б. В это линейно, рабочий орган перемещается время в отключенный регистр 6 из 40 с постоянной скоростью и поэтому об- матора 23 заносится новый код, равный сумме кодов Х и iX,, т.е. код координаты Хз точки В., как это показано нз фиг.2, в регистр 20 заносится код Х из регистра 7, а в реразец обрабатьшается вдоль отрезков ЖЗ и ИК равномерно.

гистр 16 - код. приращения йХ. из ЭВМ. Получив от блока 12 сигнал об окончании переходного состояния и, следовательно, об установке рабочего

Рассмотрит- также работу преобразо- 45 вателя по .воспроизведению на обра- 6aTFjmaeMOM образце прямоугольной ступенчатой ломаной линии, показанной на фиг.3. В этом случае необходима поочередная работа каналов коороргана в точке Б, ЭВМ включает рабо- 50 динат, для которой подходит режим

чии орган на время дt и затем после окончания обработки дает команду на переключение регистров 6 и 7, В результате регистр .6 коммутируется на вход ЦАП 1 и рабочий орган перемещается в точку В с координатой Х, в регистр 7 из су 1матора 24 заносится код Х йХ, а в регистр 19 переписьшается код Х, из. регистра 6,

После перемещения луча в точку В и обработки образца в этой точке ЭВМ даёт команду на подключение регист- ра 7 к ЦАП 1 и рабочий орган перемещается в точку Г, после чего производится обработка образца в этой точке, К этому времени в регистр 6 из сумматора 23 заносится код Х Д.Х , а в регистр 20 из регистра 7 переписывается код Х, Затем вновь регистр 6 коммутируется на вход ЦАЛ I, рабочий орган перемещается в точку Д и обрабатывает образец в

этой точке, а в регистр 7 из сумма- тора 24 заносится код Xg Х + йХ.

Наконец, по команде ЭВМ на вход ЦАП 1 подключается регистр 7, рабочий орган перемещается в точку Е и обрабатывает образец в этой точке.

8дальнейшем ЭВМ подает команды только на переключение регистров 8 и

9в канале координаты Y и рабочий орган последовательно перемещается

из точки Е в точку Ж, из точки Ж в точку 3, из точки 3 в точку И и из точки и в конечную точку К. При этом ЭВМ включает рабочий орган только на время его перемещения вдоль отрез

ков ЖЗ и ИК с целью обработки образ- аналогично тому, как вычислялись координаты Х,,Х,Х,., Х точек В,Г, Д,Е в предьщутем канале. Поскольку выходной сигнал ЦАП 2 изменяется линейно, рабочий орган перемещается с постоянной скоростью и поэтому об-

ца только вдоль этих отрезков. Координаты Y, Y, + AY, , Y - Y ,+ bY, Y j. Yj + uY , соответствующих точек 3, И. К вычисляются в данном канале

ков ЖЗ и ИК с целью обработки образ- аналогично тому, как вычислялись координаты Х,,Х,Х,., Х точек В,Г, Д,Е в предьщутем канале. Поскольку выходной сигнал ЦАП 2 изменяется линейно, рабочий орган перемещается с постоянной скоростью и поэтому об-

ков ЖЗ и ИК с целью обработки образ- аналогично тому, как вычислялись координаты Х,,Х,Х,., Х точек В,Г, Д,Е в предьщутем канале. Поскольку выходной сигнал ЦАП 2 изменяется линейно, рабочий орган перемещается с постоянной скоростью и поэтому об-

разец обрабатьшается вдоль отрезков ЖЗ и ИК равномерно.

ков ЖЗ и ИК с целью обработки образ- аналогично тому, как вычислялись координаты Х,,Х,Х,., Х точек В,Г, Д,Е в предьщутем канале. Поскольку выходной сигнал ЦАП 2 изменяется линейно, рабочий орган перемещается с постоянной скоростью и поэтому об-

Рассмотрит- также работу преобразо- вателя по .воспроизведению на обра- 6aTFjmaeMOM образце прямоугольной ступенчатой ломаной линии, показанной на фиг.3. В этом случае необхоима поочередная работа каналов кооравтоматического переключения регистров; и то.лько при установке преобразователя в начальное положение и его запуске в работу используется 55 режим переключения регистров по командам ЭВМ. Таким образом, в исходном положении работа осуществляется так же, как и в предыдущем случае, а именно в неподключенные к ЦАП 1 и i

I

2 регистры 6 и 8 ЭВМ заносит соответственно коды координат X и Y,, затем дает команду на переключение регистров 6,7 и 8,9. После переключения регистров ЭВМ заносит в отключенные регистры 7,9 и 15,17 соотг ветственно коды координат X,Y,, и коды приращений координат X,, , . Одновременно осуществляется переза- пись кода Х из регистра 6 в регистр 19 и кода Y из регистра 8 в регистр 21. После установления на выходах ЦА 1 и 2 аналоговых сигналов, соответствующих кодам X, и Y, 5 рабочий opra устанавливается в точку А ломаной линии. Получив об этом информацию от блоков 12 и 13, ЭВМ дает команду на переключение регистров 6 и 7 и одновременно команду на включение рабо чего органа. В результате блок 14 с помощью коммутатора 10 подключает на вход ЦДЛ 1 регистр 7 вместо регисра 6 и аналоговый сигнал на выходе ЦАП 1 начинает линейно изменяться от уровня, соответствующего коду X,, до уровня, соответствующего коду Х, записанному в регистре 7, а рабочий орган равномерно перемещается из точки А в точку Б, обрабатьшая образец вдоль отрезка АБ. В это время осуществляется перезапись кода Х, в регистр 20 из регистра 7 и занесение кода Xj Х( + LX, Б отключенный регистр 6 из сумматора 23 .-ЭВМ в это же время заносит в регистр 16 код приращения лХ и посылает в блок 14 код режима работы с автоматическим переключением регистров. После окончания изменения сигнала на выходе ЦАЛ 1 и установки рабочего органа в точку Б блок 12 формирует сигнал об окончании переходного состояния I, а блок 14 на основании этого сигнала и в соответствии с установ- ленным режимом автоматического переключения регистров подключают с помощью коммутатора 11 на вход ЦАП 2 регистр 9 вместо регистра 8. В результате аналоговый сигнал на выхо- де преобразователя 2 начинает линейно изменяться от уровня, соответствующего коду Y,,до уровня, соответствующего коду Y,записанному в регистре 9, а рабочий орган равно- мерно перемещается из точки Б в точку Б, обрабатьшая образец вдоль отрезка ВВ. В это время осуществляется перезапись кода Yj в регистр 22 из

1

д 15 202530у4045 50gg

3473

регистра 9 и занесение кода + uY, в отключенный регистр S из сумматора 25, а также занесение кода

Y:b

8 из

Y,+

приращения ДУ в регистр 18 из ЭВМ. После окончания изменения сигнала на выходе преобразователя 2 и установки рабочего органа в точку В блок S3 формирует сигнал об окончании переходного состояния преобразователя 2, а блок 14 на основании этого сигнала переключает регистры 6 и 7 в S канале координаты Х и т.д. Наконец, после перехода рабочего органа на последний отрезок ЙК ЭВМ, получив с Б1-. .-соммутатора 11 код координаты Y. предпоследней точки И, ас выхода блока 12 cnrnaii о переходном состоянии ЦАП 1, посылает в блок 14 код режш-{а переключения регистров по командам ЭВМ, в результате чего после установки рабочего органа в последнюю точку К дальнейшее автоматическое переключение регистров не происходит и рабочий орган остается в точке К, Получив сигнал с выхода блока 12 о прекращении переходного состояния ЦАП 1, ЭВМ выключает рабочий орган.

Работа лреобразователя по сканированию прямоугольника и трапециоидо показанных на фиг.4-6, осуществляется аналогично, поскольку рабочий орган перемещается такхса вдоль ломаной линии, в данном случае по серпантину. Особенности здесь следующие: при сканировании прямоугольника приращения ЛХ| 0; при сканировании трапециоида, покаэ анно го на фиг.5, приращение Л Xj заносится в регистр 6 в дополнительном коде, поскольку оно должно вычитаться из коррдинат при сканировании трапециоида, показанного на фиг.б первоначальное переключение регистров осуществляется в канале коорди- наты Y, остановка автоматического переключения регистров отрабатьшает- ся после пол мения с выхода коммутатора 10 кода координаты X предпоследней -точки М и сигнала о переходном состоянии ЦАП 2 с выхода блока 13, а выключение рабочего органа - после получения с выхода блока 13 сигнала о прекращении переходного состояния ЦАП 2.

Формула изобретения

Двухкоординатный сканирующий цифроаналоговый преобразователь.

9I

содержащий блок сопряжения с ЭВМ, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами коррекции первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход первого цифроаналогового преобразователя соединен с входом первого блока формирования сигналов переходного состояния и является первой выходной шиной, выход блока формирования сигналов переходного состояния соединен с первым входом блока переключения регистров, второй вход которого соединен с выходом второго блока формирования сигналов переходного состояния, вход которого соединен с выходом вт.орого цифроаналогового преобразователя и является второй выходной шиной, информационные входы первого и второго цифроана логовых Преобразователей соединены соответственно с выходами первого и второго коммутаторов, первые и вторые информационные входы первого коммутатора соединены соответственно с выходами первого и второго регистров координаты, управляющий вход объединен с управляющими входами первого и второго регистров координаты и соединен с первым выходом блока переключения регистров, первые информационные входы первого и второ го регистров координаты объединены, первые и вторые информационные входы второго коммутатора соединены соответственно с выходами третьего и четвертого регистров координаты, управляющий вход объединен с управляющими входами третьего и четвертого регистров координаты, первые информационные входы третьего и четвертого регистров координаты объединены, информационные входы блока переключения регистров соединены с третьими выходами блока сопряжения с ЭВМ, отличающийся тем, что5 с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первьм, .второй, третий и четвер- тьш сумматоры, первой, второй, третий и четвертый регистры приращений кодов, первый, второй, третий и четвертый регистры перезаписи кодов, информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого регистров координаты, управляющие входы первого и второго регист-

63473

ров перезаписи кодов объединены с управляющими входами первого и второго регистсров приращений кодов и соеР- динены с вторым выходом блока переключения регистров, информационные входы первого и второго регистров приращений кодов объединены с первыми информационными входами перво- 10 го и второго регистров координаты и соединены с первым выходом блока сопряжения с ЭВМ, выходы первых регистров перезаписи и приращений кодов соединены соответственно с пер 15 выми и вторыми информационными входами первого сумматора, выходы которого соединены соответственно с вторыми информационными входами первого регистра координат, вторые инфор20 мационные входы второго регистра координат через второй сумматор соединены соответственно с выходами вторых регистров перезаписи и приращений кодов, выходы первого коммутатора

25 соединены соответственно с первыми информационными входами блока сопряжения с ЭВМ, вторые информационные входы которого соединены соответственно с выходами второго комму30 татора, причем управляющие входы третьего и четвертого регистров перезаписи кодов объединены с управляющими входами третьего и четвертого регистров приращений кодов и соег

2,- динены с третьим выходом блока переключения регистров, информационные входы третьего и четвертого регистров приращений кодов объединены с первыми информационными входами

40 третьего и четвертого регистров

координаты и соединены с вторым выходом блока сопряжения с ЭВМ, выходы третьих регистров перезаписи и приращений кодов соединены соответст45 венно с первыми и вторыми информационными входами третьего сумматора,, выходы которого соединены соот- . ветственно с вторыми информационными входами третьего регистра коорди5Q наты, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока переключения регистров, вторые информационные входы четвертого регистра координаты через четвертый сумматор

gg соединены с выходами четвертых регистров приращения и перезаписи кодов, пятый выход блока переключения регистров соединен с третьим информационным входом блока сопряжения с ЭВМ.

О X, Xz Xj Xv 5 S

Фич.2

0 X, X2 Xj . Xv X5 X 5 PW2.3

Составитель А.Титов Редактор А.Огар Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 6380/54 Тираж 900 Подписное 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

Фаг. 5

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объектами управления. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности преобразователя. Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий цифроаналоговые преобразователи 1,2, блок 3 сопряжения с ЭВМ, регистры 6-9 координат, коммутаторы 10 и 11, блок переключения регистров, введены регистры 19-22/ перезаписи кодов, регистры 15 - 18 приращений кодов, сумматоры 23 - 26. 6 ил. с « (Л