Устройство формирования электронного визира для съема координат с экрана электронно-лучевой трубки с растровой разверткой Советский патент 1992 года по МПК G01R13/30 

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в периферийных устройствах информационно-вычислительных систем и измерительных устройств.

Известно устройство, предназначенное для индикации значений цифровых кодов на шкале, отображаемой на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) вдоль дуги полной окружности. Индикация значений кодов в этом устройстве осуществляется визиром в виде отрезка радиальной прямой, отображаемой на экране ЭЛТ.

Однако это устройство (аналог) имеет ряд недостатков, основными из которых являются:

на экране ЭЛТ формируется в виде отрезка радиальной линии только один визир, индицирующий значение отсчета только одной координаты, в то время как чаще всего приходится иметь дело с двумерными координатами и функциями;

значение координаты, индицируемое визиром, отсчитывается в линейном масштабе, что снижает разрешающую способность отсчетов величин, изменяющихся в пределах нескольких порядков, даже на увеличенной в 3,14 раза по длине оси отсчетов.

Наиболее близким к заявляемому является устройство формирования электронной десятичной шкалы и визира для съема

данных с экрана растровой ЭЛТ, содержащее задающий хронизирующий генератор, вход импульсов срочной частоты fc, вход импульсов кратной строчной частоты fcn, вход строб-импульсов ширины шкалы, вход импульсов кадровой частоты fk, формирователь начала шкалы, формирователь конца шкалы, формирователь визира, первую и вторую дополнительные схемы совпадения И-НЕ, два делителя частоты, регистр сдвига единицы, пять схем И-НЕ, схему ИЛИ-НЕ (прототип).

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с выхода задающего генератора частоты f0 поступают одновременно на выход для последующего получения импульсов строчной частоты fc и импульсов кадровой частоты fk и на вход первой дополнительной схемы совпадения И-НЕ, на два других входа которой подаются импульсы с формирователей начала и конца шкалы, запускаемых по входу импульсов строчной частоты fc. На четвертый вход первой схемы совпадения И-НЕ поступают строб-импульсы ширины шкалы, следующие с частотой fk. С выхода первой схемы совпадения И-НЕ пачка опорной частоты подается на первый делитель частоты с коэффициентом деления 5 и далее на второй делитель частоты с коэффициентом деления 2, Импульсы f0 folS, f0:10 поступают на соответствующие входы пяти схем И-НЕ, обеспечивающих выделение требуемых импульсов по строкам. Одна пара схем И-НЕ выделяет только десятые импульсы, вторая пара схем И-НЕ - только пятые импульсы и пятая схема И-НЕ - импульсы опорной частоты f0. Импульсы f0 являются стробирующими для упомянутых пяти схем И-НЕ.

На остальные входы этих пяти схем И- НЕ поступают импульсы с соответствующих выходов регистра сдвига единицы, который запускается импульсами с второй дополнительной схемы совпадения И-НЕ. Начальная установка триггеров регистра сдвига единицы и двух делителей частоты производится импульсами кадровой синхронизации fk. На вход второй дополнительной схемы совпадения И-НЕ поступают импульсы fc:n, где п принимает целые значения от 1 до 5, строб-импульсы ширины шкалы и импульсы кадровой синхронизации. Выбор числа п определяет расстояние между соседними строками на шкале визира. Импульсы с выходов пяти схем И-НЕ объединяются схемой ИЛИ-НЕ в импульсы меток шкалы. Одновременно на другой вход схемы ИЛИ- НЕ поступают короткие импульсы меток визира, временная задержка которых относительно начала шкалы задается одновиб- ратором с регулируемой длительностью импульсов формирователя визира. Импульсы меток электронной шкалы и визира с выхода

схемы ИЛИ-НЕ поступают на индикацию. Одновременно импульсы выхода формирователя начала шкалы поступают на запуск генератора пилообразного напряжения время - импульсного преобразователя,

обеспечивающего получение аналогового эквивалента измеряемого параметра.

Учитывая приведенное описание работы устройства - прототипа и его схему, можно считать что, оно содержит блок синхронизации вместе с задающим генератором импульсов, блок формирования вертикального визира, блок формирования горизонтального визира (элементы формирования десятичной шкалы) и схему ИЛИ.

Рассмотренному устройству (прототипу) свойственны следующие недостатки.

Формируемые устройством визир и шкала предполагают линейный десятичный отсчет индицируемых на экране ЭЛТ величин. При этом в значительной мере снижается разрешающая способность отсчетов величин, изменяющих свои значения в пределах нескольких (5-7) порядков.

Формируемые в устройстве визир и

шкала не позволяют производить отсчет масштабированных значений кривых, отображаемых на экране ЭЛТ.

Формируемые в устройстве визир и шкала не обеспечивают необходимой разрешающей способности отсчета координат графиков функций надежности, лежащие в пределах от 0 до 1, сходящихся асимптотически либо к 1, либо к 0. При этом на практике представляют интерес значения таких

функций и их аргумента в диапазоне значений, например, от 0,9 до 0,999999.

Рассмотренное устройство отсчет таких значений функций не обеспечивает.

Отмеченные недостатки свидетельствуют об ограниченных функциональных возможностях описанного устройства (нельзя делать отсчет значений функций, изменяющихся в пределах нескольких порядков) и свидетельствуют о нецелесообразности использования шкалы как таковой.

Указанные недостатки можно подтвердить простейшими расчетами.

Будем считать, что для создания изображений с помощью растровой развертки используется ЭЛТ с диаметром экрана D 420 мм, тогда длина I строки растра, имеющего соотношение сторон 3:4, определяется соотношением

I 0,8 О 0,8 х 420 336 мм.

Нормально воспринимаемую человеческим глазом толщину следа луча ЭЛТ можно считать равной д 0.6 - 1 мм.

Принимая толщину риски шкалы отсчета, равной 1 мм, и расстояние между риска- ми шкалы, равное 1 мм, можно утверждать, что на линии развертки длиною I 336 мм уложатся 168 рисок шкалы и 168 промежутков между ними.

Рассмотренный случай формирования шкалы представляет собой вариант достаточно близкий к предельно допустимому при визуальном распознавании делений шкалы. Построенная таким образом шкала позволяет сделать 168 точных отсчетов в пределах всей длины развертки. Другими словами, построенная шкала позволяет снимать отсчеты значений, изменяющихся в пределах двух порядков. Значения функции, изменяющиеся в пределах 3-7 поряд- ков построенной шкалой, измеряться не могуг, если функцию рассматривать во всем интересующем нас диапазоне в пределах указанной длины развертки.

Выход может быть найден либо за счет увеличения длины развертки, либо за счет масштабирования изображаемых на экране графиков.

Увеличение длины развертки (осей графика) ограничивается размерами экранов ЭЛТ и обозримостью графиков.

Более целесообраным вариантом устранения указанных недостатков является использование широко известных методов нелинейного масштабирования графиков функций. Однако при этом необходимо располагать устройством, обеспечивающим со- здание на экране ЭЛТ с растровой разверткой визиров, для отсчета каждой из двух координат, учитывающих нелинейное масштабирование координат и позволяющих индицировать результаты отсчетов с необходимой точностью.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей известного устройства и повышение разрешающей способности при отчетах.

Поставленная цыель достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок синхронизации, блок формирования вертикального визира, блок формирования горизонтального визира и схему ИЛИ, введены два блока выделения координат визира, два блока обратного масштабирования и блок подготовки к отображению коорди- нат визиров, причем первая и вторая группы выходов блока синхронизации соединены с первыми группами входов блоков формирования вертикального и горизонтального визиров соответственно,

третья и четвертая группы выходов блока синхронизации соединены с первыми группами входов первого и втэрого блоков выделения координат визира соответственно, пятая группа выходов блока синхронизации соединена с групповым входом блока подготовки к отображению координат визиров, одиночные входы блока формирования вертикального визира, блока формирования горизонтального визира, первого и второго блоков обратного масштабирования являются с первого по шестой входами устройства соответственно, первые выходы блоков формирования вертикального и горизонтального визиров соединены с первым и вторым входами схемы ИЛИ, третий вход которой соединен с выходом блока подготовки к отображению координат визиров, вторые выходы блоков формирования вертикального и горизонтального визиров соединены с одиночными входами первого и второго блоков выделения координат визира соответственно, третий выход блока формирования вертикального визира соединен со вторым одиночным входом блока формирования горизонтального визира, групповой выход первого и второго блоков выделения координат визира соединены соответственно с групповым входом первого и второго блоков обратного масштабирования, выходы которых соединены с первым и вторым одиночными входами блока подготовки к отображению координат визиров, выход схемы ИЛИ является выходом устройства.

Кроме того, каждый из двух блоков обратного масштабирования содержит после- довательно соединенные первый инвертор, первый переключатель, первый блок возведения в произвольную степень, второй инвертор, второй блок возведения в произвольную степень, второй переключатель и аналоговый ключ, причем вход первого инвертора является первым входом блока обратного масштабирования, второй вход первого переключателя соединен со входом первого инвертора, а третий вход первого переключателя является одним из шести входов устройства, второй и третий входы второго переключателя соединены соответственно со входами первого и второго инверторов, четвертый вход второго переключателя является одним из шести входов устройства, управляющий вход аналогового ключа является вторым входом блока обратного масштабирования, а выход аналогового ключа является выходом блока обратного масштабирования.

Основными отличительными признаками заявляемого устройства являются наличие двух блоков обратного масштабирования координат визиров, двух блоков выделения координат визиров и изменение связей.

Автору известны широко применяемые функции масштабирования, использующие свойство логарифма, позволяющие перейти от многопорядковых значений функции к однопорядковым.

Особенностью отображения масштабированных функций на растровой развертке ЭЛТ является сохранение линейности развертывающих сигналов, т.е. функции, описывающей движение луча ЭЛТ по экрану в горизонтальном и вертикальном направлениях. Указанная особенность приводит к необходимости считать линейно изменяющиеся значения развертывающих сигналов за масштабированные значения, а для вычисления действительных значений аргумента и функции производить обратное масштабирование линейно изменяющихся развертывающих сигналов.

При формировании на экране ЭЛТ вертикального и горизонтального визиров, используемых для снятия отсчета значений масштабированных функций и аргумента, также необходимо осуществлять обратное масштабирование по соответствующим координатам.

Сущность обратного масштабирования проиллюстрируем следующим примером.

Пример 1. Рассмотрим величину X. изменяющую свои значения от 10 до 106. Значения величины X и их логарифмыпред- ставлены в табл. 1.

Таблица 1

Будем считать, что развертывающий сигнал U на экране ЭЛТ является масштабированным значением величины X, т.е. U IgX. Тогда, как это видно из табл. 1., на всей длине развертки необходимо иметь шесть одинаковых интервалов.

Было показано, что длина развертки может быть принята равной 336 мм. Считаем, что реальная длина развертки равна 300 мм. Тогда каждый из шести участков шкалы занимает на развертке отрезок, равный 50 мм. В пределах такого отрезка изменяет значение каждого порядка величины X.

0

5

Если-теперь для снятия отсчетов величины X воспользоваться визиром, формируемым на экране ЭЛТ, то значения развертывающего сигнала, соответствующего положению визира, пропорционально U IgX, как это было оговорено выше. Поэтому для получения действительного значения величины X из развертывающего сигнала необходимо выполнить операцию обратного масштабирования.

В рассматриваемом случае операция обратного масштабирования описывается соотношением

. (1)

Обращаясь к данным табл. 1, имея в виду что U IgX, нетрудно убедиться, что соотношение (1) действительно устанавливает взаимно однозначное соответствие между значением развертывающего сигна0 ла (масштабированное значение X) и действительным значением величины X.

С технической точки зрения операция (1) обратного масштабирования означает использование блока возведения в произ5 вольную степень основания, значение которого равно десяти,

На примере 1 проиллюстрировано использование операции обратного масштабирования в широко известном случае.

0 П р и м е р 2. Более сложным случаем явпяется организация снятия отсчетов с отображаемых на экране ЭЛТ с растровой разверткой графиков надежности, особенности которых описаны выше,

5 Указанная сложность состоит в том, что значения функции надежности Y, лежащие в пределах 0,9-0,999999. после выполнения над ними операций логарифмирования (масштабирования) снова имеют многопо0 рядковое значение, что подтверждается данными табл. 2.

Действительно значения Y IgY в каждой строчке табл. 2 изменяют свои значения на один порядок. Это свидетельствует

5 отом, что на линейно изменяющемся развертывающем сигнале значения Y IgY сжимаются в диапазоне Y 0,00000434338.

50

Таблица 2

С целью перехода к однопорядковым масштабированным значениям функции Y целесообразно операцию масштабирования выполнять в соответствии с соотношением

Y I lg( I lg(Y) I ) ,(2)

где Y - действительное значение функции;

масштабированное значение функции;

I a I - модуль от числа а.

Тот факт, что соотношение (2) позволяет перэйти от многопорядковых действительных значений функции Y к однопорядковым масштабированным значениям той же функции, подтверждается данными табл. 3.

Т яб л и ц а 3

Данные табл. 3 свидетельствуют о целесообразности использования для масштабирования функций надежности соотношения (2) и линейно изменяющегося развертывающего сигнала.

Учитывая ранее принятую концепцию о том, что линейно изменяющийся развертывающий сигнал является масштабированным значением функции, отображаемой на экране ЭЛТ, необходимо определить соотношение, позволяющее выполнить обратное массштабирование.

Учитывая пример 1, а также содержание соотношения (2) и свойства логарифмической функции, можно утверждать, что в случае масштабирования по соотношению (2) соотношение для обратного масштабирования имеет вид

Y 10-(,(3)

где (.) - выражение, заключенное в скобках и У являются показателями степени;

Y - масштабированное значение функции в соответствии с соотношением (2);

Y - действительное значение функции, которое отмечено в данный момент визиром.

Тот факт, что линейно изменяющиеся однопорядковые значения развертывающего сигнала, взятые в качестве масштабированных значений функции Y соответствуют действительным значениям Y этой функции, подтверждается данными табл. 4.

Таблица 4

С технической точки зрения соотношение (3}указывает на необходимость испольэования при выполнении обратного масштабирования двух блоков возведения в произвольную степень, основание которого равно 10, и двух инверторов.

На примере 2 показан вариант обратного масштабирования при отображении на экране ЭЛТ с растровой разверткой графиков функции надежности.

Блок обратного масштабирования по примеру 2 является более общим случаем

этого блока, т.к. при передаче развертывающего сигнала, минуя первый инвертор, непосредственно на вход первого блока возведения в произвольную степень и подключении выхода блока обратного масштабирования к выходу первого блока возведения в произвольную степень он обеспечивает обратное масштабирование по соотношению (1).

Последний эффект достигается путем

введения в блок обратного масштабирования двух переключателей.

Таким образом, блок обратного масштабирования заявляемого устройства реализует соотношение (3), позволяющее

устранить недостатки прототипа.

Заявителем не обнаружено технических решений, имеющих сходные признаки с признаками, отличающими заявляемое устройство от прототипа. Следовательно

предлагаемое техническое решение соответствует критериям новизна и существенные отличия.

На фиг. 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 - узел строчной синхронизации блока синхронизации; на фиг. 3 - узел кадровой синхронизации блока синхронизации; на фиг. 4 - блок формирования вертикального визира; на фиг. 5 - блок формирования горизонтального визира; на фиг.

6 - блок выделения координаты вертикального визира; на фиг. 7 - блок выделения координаты X горизонтального визира; на фиг. 8 - блок обратного масштабирования координаты Y вертикального визира; на фиг. 9 - блок обратного масштабирования

координаты X горизонтального визира; на фиг, 10 - блок подготовки к отображению координат визиров.

Устройство, представленное на фиг. 1, содержит блок 1 синхронизации, блок 2 формирования вертикального визира, блок 3 формирования горизонтального визира, первый 4 и второй 5 блоки выделения координат визиров, первый 6 и второй 7 блоки обратного масштабирования, блок 8 подготовки к отображению координат визиров, схему ИЛИ 9. Здесь же показаны шесть входов 10-15 устройства и его выход 16,

Устройство работает следующим образом.

При помощи входов 12, 13 и 14,15 устанавливается необходимый режим обратного масштабирования по каждой из координат, соответствующий выбранному масштабу. При помощи входов 10 и 11 изменяется положение визиров соответственно вертикального (по оси Y) и горизонтального (по оси X). Блок 1 синхронизации вырабатывает сигналы, упорядочивающие во времени работу всех остальных блоков устройства, а также сигналы развертки по строкам {координата Y) и кадрам (координата X).

Уровни напряжений, устанавливаемые входами 10 и 11 в блоках 2 и 3 формирования визиров, преобразуются в последовательность импульсов подсвета, поступающих с выходов 17 (вертикальный визир) и 18 (горизонтальный визир) на соответствующие входы схемы ИЛИ 9, выход 16 которой подается на модулятор ЭЛТ.

На выходах 19 и 20 блоков 2 и 3 вырабатывается импульс, временное положение которого соответствует координате визира, установленного пользователем с помощью входа 10 или 11. С помощью этого импульса в блоках 4 и 5 производится выделение аналогового масштабированного значения координаты соответствующего визира. В блоках 6 и 7 производится обратное масштабирование выделенного аналогового масштабированного значения координаты визира, которое поступает на соответствующий вход блока 8 подготовки к отображению координат визиров.

В блоке 8 производится поочередное преобразование действительных значений координат визиров, представленных в аналоговой форме, в последовательность импульсов подсвета, подаваемых на модулятор ЭЛТ и обеспечивающих формирование на знаковой строке экрана совокупности цифр, характеризующих действительное значение координат обоих ои- зиров в цифровой форме. Значения кодов

координат, отображаемых в цифровой форме, обновляются с частотой кадров в соответствии с изменением положения визиров пределах развертки. Поскольку процесс

смены кадров развертки протекает значительно быстрее, чем ручное изменение по- ложения визиров, то обеспечивается эффект мгновенной реакции отображаемых в цифровом виде координат на изменение

0 положения визиров.

Таким образом, устройство обеспечивает формирование и перемещение (по же- ланию пользователя) двух взаимно перпендикулярных визиров, а цифро5 вое отображение действительных координат визиров при условии, что линейно изменяющийся развертывающий сигнал является масштабированным.

Блоки, представленные на фиг. 1, могут

0 быть реализованы по различным вариантам.

На фиг. 2-10 представлен один из вариантов реализации блоков устройства. Блок 1 синхронизации имеет две со5 ставные части, обеспечивающие соответственно синхронизацию процессов в пределах строки (узел строчной синхронит зации) и синхронизацию процессов в пределах кадра (узел кадровой синхронизации).

0 На фиг. 2 представлен узел строчной синхронизации, содержащий генератор 21 синхронизирующих импульсов, первый двоичный счетчик 22, первый двоичный дешифратор 23, генератор 24 линейно

5 изменяющегося напряжения (ЛИН), первый 25, второй 26 и третий 27 триггеры.

Счетчик 22 считает синхронизирующие импульсы, поступающие на его счетный вход с генератора 21. Двоичный код, снима0 емый с разрядов счетчика 2, поступает на вход дешифратора 23, с выходов которого снимаются сигналы, по времени соответствующие прохождению луча ЭЛТ через конкретный элемент строки.

5Импульсом переполнения счетчика 22 с

выхода 28 запускается генератор 24 ЛИН, а также устанавливается в единичное состояние первый 25 триггер. Сброс генератора 24 ЛИН и установка в нулевое состояние пер0 вого триггера 25 производится сигналом, снимаемым с выхода 29 дешифратора 23, соответствующим моменту прохождения луча ЭЛТ через последний элемент строки. Таким образом, на шине 30 с первого

5 триггера 25 снимается единичный уровень в пределах длительности одной строки растра.

На шину 31 с выхода дешифратора 23 подается сигнал, во времени следующий не- посредственно за сигналом с выхода 29.

Сигнал шины 31 используется для счета числа строк в блоке кадровой синхронизации (фиг. 3).

Моменты считывания масштабированных координат визиров привязываются к определенным моментам времени в пределах строки: с единичного выхода 32 второго триггера 26 снимается строб считывания координаты X, а с единичного выхода 33 третьего триггера 27 снимается ст роб считывания координаты Y. Управление выходными уровнями триггеров 26 и 27 осуществляется сигналами с выхода дешифратора 23.

Группы 34 и 35 выходов дешифратора 23 несут сигналы управления операциями блока 8 подготовки к отображению координат визира.

С выхода 36 генератора 24 ЛИН снимается линейно изменяющееся напряжение, соответствующее масштабированному значению координаты Y.

На фиг. 3 представлен узел кадровой синхронизации, содержащий второй двоичный счетчик 37, второй дешифратор 38 двоичных кодов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 39 и четвертый триггер 40.

На счетный вход счетчика 37 поступают сигналы с шины 31 блока строчной синхронизации (фиг. 2), вырабатываемые в момент завершения очередной строки растра.

Двоичные коды, фиксируемые в разрядах второго счетчика 37 в процессе счета импульсов, подаются на входы ЦАП 39 и второго дешифратора 38 двоичных кодов.

С выхода ЦАП 39 на шину 41 подается линейно (ступенчато) изменяющийся сигнал координаты X растровой развертки.

Сигнал переполнения счетчика 37 устанавливает четвертый триггер 40 в единичное состояние, а сигнал, снимаемый с выхода 42 дешифратора 38, устанавливает триггер 40 в нулевое состояние, Сигнал с выхода 42 по времени соответствует последней строке растра, в пределах которой изображаются графики функций {например, строка, на которой изображается горизонтальная ось системы координат). Таким образом, на шину 43 с выхода триггера 40 подается сгинал РАЗМЕР ПОЛЯ ГРАФИКОВ ПО ВЕРТИКАЛИ, длительность которого соответствует размеру, указанному в названии.

На шину 44 с выхода дешифратора 38 поступает сигнал, по времени совпадающий со строкой, расположенной на экране ЭЛТ ниже поля графиков, и определяющий момент формирования на экране ЭЛТ цифр, характеризующих значения координат обоих визиров,

Блок2 формирования вертикального визира представлен на фиг. 4. Он содержит первую схему сравнения 45, первый датчик уровня 46, первую схему И 47, первый 48 и

второй 49 формирователи импульсов.

Датчик уровня 46 по входу 10 управляется пользователем при перемещении вертикального визира по экрану ЭЛТ. Уровень, вырабатываемый датчиком 46, поступает на

0 первый вход схемы сравнения 45, а на второй ее вход по шине 36 поступает линейно изменяющийся сигнал Y от ЛИН 24 (см. фиг. 2). В момент совпадения значений сигналов на входе схемы сравнения 45 на ее выходе

5 вырабатывается сигнал, поступающий на вход первого формирователя 48 импульсов и первый вход схемы И 47.

Выходной импульс (шина 19) формирователя 48 по времени совпадает с мо0 ментом, характеризующим положение вертикального визира на линии развертки. Он является стробом записи в память масштабированного значения координаты Y визира.

5На второй вход схемы И 47 поступает на

шине 43 сигнал РАЗМЕР ПОЛЯ ГРАФИКОВ, а на ее третий вход - сигнал ДЛИНА СТРОКИ по шине 30. Таким образом, на выходе схемы И 47 на каждой строке, распо0 ложенной в пределах поля графиков строки, в момент совпадения уровней на входах схемы сравнения 45 вырабатывают сигналы, позволяющие с помощью второго формирователя 49 импульсов формировать , на эк5 ране ЭЛТ вертикальный визир.

В устройстве предполагается, что горизонтальный визир в виде короткой горизонтальной черты должен перемещаться по вертикальному визиру. Поэтому по шине 50

0 с выхода схемы И 47 подается стробирую- щий сигнал на блок формирования горизонтального визира (фиг. 5).

Блок 3 формирования горизонтального визира представлен на фиг. 5. Он содержит

5 вторую схему сравнения 51, второй датчик уровня 52, вторую схему И 53, третий 54 и четвертый 55 формирователи импульсов.

Структура и порядок функционирования блока 3 аналогичны структуре и порядку

0 функционирования блока 2. Отличие состоит в том, что блок 3 формирует горизонтальный визир и управляет его положением на экране ЭЛТ.

Управление положением горизонталь5 ного визира осуществляется по входу 11, в шину 20 выдается строб записи в память масштабированного значения координат X визира, с выхода четвертого формирователя 55 на шину 18 подается импульс, вырабатываемый в пределах только одной строки

(сигнал схемы сравнения 51), в момент отображения вертикального визира (сигнал по шине 50) длительностью, обусловленной параметрами формирователя 55 и соответствует необходимой длине горизонтального визира.

Сигнал шины 20 поступает на блок 5 выделения координаты X визира, а шины 18 - на схему ИЛИ 9 и далее на модулятор

элт.

Блок 4 выделения координаты вертикального визира представлен на фиг. 6. Он содержит первую схему памяти 56, первый ключ 57 и третью схему И 58.

На вход схемы памяти 56 по шине 36 поступает линейно изменяющийся сигнал масштабированной координаты Y вертикального визира. На управляющий вход схемы памяти 56 по шине 19 поступает строб записи координаты Y визира. Схема памяти запоминает значение координаты Y вертикального визира.

Момент считывания из схемы памяти 56 масштабированной координаты Y определяется совпадением сигналов, поступающих по шинам 44 (см. фиг. 3) и 33 (см. фиг. 2) на входы третьей схемы И 58. Сигнал считывания координаты Y визира с выхода схемы И58 поступает на управляющий вход первого ключа 57 и выходную шину 59.

Значение масштабированной координаты Y визира с выхода схемы памяти 56 поступает на информационный вход ключа 57 и в момент поступления сигнала считывания передается далее на шину 60.

Таким образом, в блоке 4 в момент появления на шине 59 сигнала считывания координаты Y визира на шине 60 выдается масштабированное значение координаты Y вертикального визира.

Блок 5 выделения координаты X горизонтального визира представлен на фиг. 7. Он содержит вторую схему памяти 61. второй аналоговый ключ 62, четвертую схему И 63.

Структура и порядок функционирования блока 5 аналогичны структуре и порядку функционирования блока 4. Отличие состоит в том, что в схему памяти 61 записывается аналоговое значение масштабированной координаты X визира (по шине 41) в момент, определяемый стробом зхаписи координаты X визира, поступающим по шине 20.

Момент считывания координаты X визира определяется совпадением сигналов, поступающих по шинам 32 (см. фиг. 2) и 44 (см, фиг.З).

Таким образом, в блоке 5 в момент появления на шине 64 сигнала считывания координаты X визира на шине 65 выдается

масштабированное значение координаты X горизонтального визира.

Блок 6 обратного масштабирования координаты Y вертикального визира представлен на фиг. 8. Он содержит первый 66 и второй 68 инверторы, первый 57 и второй 69 блоки возведения в произвольную степень, первый 70 и второй 72 переключатели, третий аналоговый ключ 71. По шине 60 на вход

0 блока поступает масштабированное значение координаты Y визира. По шине 59 на управляющий вход третьего 71 аналогового ключа поступает сигнал считывания координаты Y визира, по которому с выхода ключа

5 71 на шину 73 поступает действительное значение координаты Y визира.

В блоке 6 реализуется операция обратного масштабирования в соответствии с соотношением (3).

0Второй переключатель 72 управляется

по входу 13 и служит для соединения входа первого блока 67 возведения в произвольную степень либо с выходом, либо с входом первого инвертора 66,

5Переключатели 70 и 72 введены с целью

сохранения функций, присущих известным устройствам, и обеспечения новых функциональных гозможностей. В частности, при подключении выхода переключателя 70 к

0 шине 75 обеспечивается масштабированная передача значений координат визира. При подключении выхода переключателя 72 к шине 74, а выхода переключателя 70 к шине 76 обеспечивается обычное логариф5 мическое масштабирование, описанное в примере 1. При подключении выхода переключателя 72 к выходу первого 66 инвертора и выхода переключателя 70 к выходу второго 69 блока возведения в произвольную сте0 пень обеспечивается масштабирование координат визира, соответствующее отсчету координат функций надежности, рассмотренное в примере 2,

Блок 7 обратного масштабирования

5 координаты X визира представлен на фиг. 9.

Он содержит третий 77 и четвертый 80 инверторы, третий 79 и четвертый 81 блоки возведения в произвольную степень, третий

0 82 и четвертый 78 переключатели и четвертый аналоговый ключ 83.

Структура и порядок функционирования блока 7 аналогичны структуре и порядку функционирования блока 6. Отличие состо5 ит в том, что на шину 65 подается значение масштабированной координаты X визира, а на шину 64 - сигнал считывания координаты X визира. Входы 14 и 15, являясь входами устройства, управляют режимом обратного масштабирования. С выхода 84

снимается действительное (немасштабированное) значение координаты X визира.

Блок 8 подготовки к отображению координат визиров представлен на фиг. 10. Он содержит третью 85 и четвертую 92 схемы ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 86, шифратор 87, преобразующий двоичные коды в десятичные, первый 88 и второй 90 регистры, п - разрядных десятичных чисел, первый 89 и второй 91 блоки, содержащие п тетрад, схем И, знакогенератор 93, сдвиговый регистр 94, выход 95.

Блок 8 работает следующим образом. По входам 73 и 84 раздельно во времени поступают через схему ИЛИ 85 на вход АЦП 86 аналоговые действительные значения координат X и Y визиров. АЦП 86 преобразует аналоговые значения координат визиров в двоичные коды, которые в шифраторе 87 преобразуются в десятичные и запоминаются на соответствующих первом 88 и втором

90регистрах.

Регистры 88 и 90 имеют одинаковую структуру и содержат п (по числу разрядов десятичного числа) тетрад двоичных разрядов. Каждая тетрада хранит код десятичной цифры. Информационный выход каждого разряда тетрады связан с информационным входом одной схемы И 89 ij, где i - номер тетрады, имеющей значения от 1 до n, j - номер разряда в тетраде, имеющий значения от 1 до 4.

На фиг. 10 схемы И 89 и И 91 представлены в виде блоков тетрад. На управляющий вход каждой отдельной схемы И 89IJ или И

91Ij, принадлежащей одной тетраде, поступает свой синхронизирующий сигнал по шине 34 или 35, определяющий момент считывания соответствующей десятичной цифры в знакогенератор 93 через схему ИЛИ 92. Таким образом, на выходе схемы ИЛИ 92 поочередно во времени (в соответствии с сигналами на шинах 34 и 35) возникают четырехразрядные двоичные коды десятичных цифр сначала координаты X визира, а затем координаты Y визира, снимаемые с соответствующего регистра 88 или 90.

Знакогенератор 93 и сдвиговый регистр 94 преобразуют двоичные коды десятичных цифр в последовательность импульсов подсвета, подаваемых на модулятор ЭЛТ и обеспечивающих формирование на экране ЭЛТ изображения n-разрядных десятичных цифр, характеризующих координаты X и Y визиров.

Знакогенератор 93 может быть построен различными путями.

Возможность реализации и использования тривиальных логических элементов и элементов предусмотрены ГОСТом.

Ниже даются ссылки на варианты реализации нетривиальных элементов, использованных в схемах на фиг. 2 - 10.

Генератор 21 синхронизирующих импульсов (фиг. 2) может быть выполнен, например, на микросхеме 580ГФ24.

Генератор 24 пилообразного напряжения (ГПН) на фиг. 2 может быть выполнен так, как это показано на рис. 4.14 в 5 и

описано на с 144-146.

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 39 (фиг. 3) может быть выполнен, например, на ИМС типа К1108ПА1, имеющей двензДцатиразрядный вход и время преобразования 0,4 мкс (см. 5 на с. 68, 69 рис. 1.45 и табл. 1.7).

Датчики уровня 46 (фиг, 4) и 52 (фиг. 5) могут быть выполнены, например, в виде усилителя-ограничителя с переменным

уровнем ограничения, как это показано в 5 на рис. 5.226 и описано на с. 179-181.

Схемы сравнения 45 (фиг. 4) и 51 (фиг. 5) могут быть реализованы, например, на компараторе 521 САЗ, схема включения которого представлена в 5 на рис. 5,3 и описана на с. 151-155.

Формирователи импульсов 48, 49 (фиг. 4), 54, 55 (фиг. 5) выполняются на одновиб- раторах, например, на операционном усилителе, как это показано в 5 на рис. 4.15 и описано на с. 147. Схемы памяти 56 (фиг. 6) и 61 (фиг. 7) могут быть выполнены, например, на устройствах выборки хранения как это показано в 5 на рис. 5.9 и описано на с.

165, 166.

Аналоговые ключи 57 (фиг. 6), 62 (фмг. 7), 71 (фиг. 8), 83 (фиг. 9) могут быть выполнены, например, по схемам, представленным в 5 на рис. 5.19, 5.20, 5.21 и описанным на с.

176-178.

Инверторы 66, 68 (фиг. 8), 77, 80 (фиг. 9) реализуют операцию умножения на единицу со знаком минус, т.е. инвертирование аналогового сигнала. В случае инвертирования сигнала в качестве инвертора может быть использован обычный операционный усилитель, представленный в 5 на рис. 2.23. В случае реализации этого блока в виде схемы умножения на - 1, можно воспользоваться перемножителем 525ПС1, схема включения которого показана в 5 на рис. 2.25.

Блоки возведения в произвольную сте- пень 67, 69 (фиг. 8), 79, 81 (фиг. 9) могут быть выполнены, например, по схеме, представленной в 5 на рис. 2.37 и описанной на с. 110-112. При выполнении операции возведения в произвольную степень в указанных блоках в качестве основания берется

число 10, а значение степени поступает с выхода соответствующего инвертора.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 86 (фиг. 10) может быть реализован в соответствии с принципами, ;использован- ными в микросхеме 572ПВ1, Которая представлена в 6 на рис. 3.1, а схемы ее включения на рис. 3.5, 3.6.

Шифратор 87 (фиг, 10), преобразующий двоичные коды координат в десятичные, мо- жет быть построен, например, так, как это показано в 4 на рис. 2.16 и описано на с. 236, 237.

Вариант построения знакогенератора 93 был описан при рассмотрении схемы на фиг. 10.

Преимуществами заявляемого устройства по сравнению с прототипом являются:

возможность выполнения отсчетов как в линейной, так и в нелинейной (масштаби- рованной) системах координат;

возможность включения отсчетов с графических изображений семейства функций надежности, различимых друг от друга в диапазоне значений аргумента, и функций, из- меняющихся на 5 - 7 и более порядков без увеличения размеров поля растра, на котором строятся графики.

Указанные свойства заявляемого устройства достигаются за счет введения двух блоков выделения координат визиров, а также первого и второго блоков обратного масштабирования, обеспечивающих перевод однопорядковых (масштабированных) значений линейно изменяющихся отклоняю- щих сигналов растровой развертки в многопорядковые (отличающиеся на несколько порядков) действительные значения, поставленные в соответствие этих отклоняющим сигналам, при этом операция обратного масштабирования осуществляется в соответствии с соотношением (3).

Данные табл. 3 свидетельствуют о том, что линейно изменяющиеся значения отклоняющего сигнала в пределах от 1,339 до 6,362 могут быть однозначно поставлены в соответствие значениям функции надежности, изменяющимся в диапазоне 0,9 - 0,999999 за счет выполнения операции обратного масштабирования в соответствие с соотношением (3).

Различимость семейства функций надежности (увеличение разрешающей способности при отсчете) можно показать следующим образом.

Как и ранее будем считать, что реальная длина развертки равна 300 мм. Тогда учитывая ранее сделанные предположения, на ней можно различать 300 положений визира (считая толщину визира равной 1 мм).

При выполнении отсчетов по линейной шкале для многопорядковых значений, лежащих в пределах 0,9 - 0,999999, необходимо различать по крайней мере 105 положений визира.

Поскольку шкала обеспечивает только 300 различных отсчетов и является линейной, то значения в диапазоне 0.9-0,999 различаются, а значения 0,9999 и последующие на линейной шкале сольются в одну точку. Это свидетельствует о том, что на линейной шкале в рассматриваемом случае отсчеты для значений, лежащих в диапазоне 0,9999 и далее, выполнять нельзя из-за неразличимости указанных значений.

Обратное масштабирование линейно изменяющейся развертки (шкалы) позволяет (см. табл. 3 и 4) для каждого порядка действительных значений функции Y поставить в соответствие на линейной шкале одинаковый по размеру отрезок (поскольку диапазонам значений Y от 0,999 до 0,9999, от 0,9999 до 0,99999 и т.д. соответствует изменение масштабированных значений Y на линейной шкале в пределах одной единицы).

Таким образом, на шкале длиною 300 мм для значений, изменяющихся в пределах шести порядков, можно выделите -иясть отрезков по 50 мм.

На каждом отрезке отображаются значения в пределах одного порядка и на этом отрезке можно различать 50 различных положений визира толщиной 1 мм. Из этого следует, что в диапазонах значений Y от 0,999 до 0,9999, от 0,9999 до 0,99999, от 0,99999 до 0,999999 на масштабированной шкале можно будет различать по 50 различных положений визира.

Изложенные выше обстоятельства и цифры свидетельствуют о том, что использование блоков обратного масштабирования позволяет повысить разрешающую способность при отсчете глногопорядковых значений координат визиров на растровой развертке ЭЛТ и сделать разрешающую способность отсчетов одинаковой в пределах каждого порядка.

Формула изобретения 1. Устройство формирования электронного визира для сьема координат с экрана электронно-лучевой трубки с растровой разверткой, содержащее блок синхронизации, блок формирования вертикального визира, блок формирования горизонтального визира и схему ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения разрешающей способности при отсчете координат за

счет обратного масштабирования линейно изменяющихся координат визиров, в него введены два блока выделения координат визира, два блока обратного масштабирования и блок подготовки к отображению координат визиров, причем первая и вторая группы выходов блока синхронизации соединены с первыми группами входов блоков формирования вертикального и горизонтального визиров соответственно, третья и четвертая группы выходов блока синхронизации соединены с первыми группами входов первого и второго блоков выделения координат визира соответственно, пятая группа выходов блока синхронизации сое- динена с групповым входом блока подготовки к отображению координат визиров, одиночные входы блока формирования вертикального визира, блока формирования горизонтального визира, первого и вто- рого блоков обратного масштабирования являются с первого по шестой входами устройства соответственно, первые выходы блоков формирования вертикального и горизонтального визиров соединены с пер- вым и вторым входами схемы ИЛИ, третий вход которой соединен с выходом блока подготовки к отображению координат визиров, вторые входы блоков формирования вертикального и горизонтального визиров соединены с одиночными входами первого и второго блоков выделения координат визира соответственно, третий выход блока формирования вертикального визира соединен с вторым одиночным входом блока форми-

ровачия горизонтального визира, групповой выход первого и второго блоков выделения координат визира соединены соответственно с групповым входом первого и второго блоков обратного масштабирования, выходы которых соединены с первым и вторым одиночными входами блока подготовки к отображению координат визиров, выход схемы ИЛИ является выходом устройства.

2. Устройство поп. 1, отличающее- с я тем, что каждый из двух блоков обратного масштабирования содержит последовательно соединенные первый инвертор, первый переключатель, первый блок возведения в произвольную степень, второй инвертор, второй блок возведения в произвольную степень, второй переключатель и аналоговый ключ, причем вход первого инвертора является первым входом блока обратного мсштабирования, второй вход первого переключателя соединен с входом первого инвертора, а третий вход первого переключателя является одним из шести входов устройства, второй и третий входы второго переключателя соединены соответственно с входом первого и второго инверторов, четвертый вход второго переключателя является одним из шести входов устройства, управляющий вход аналогового ключа является вторым входом блока обратного масштабирования, а выход аналогового ключа является выходом блока обратного масштабирования.

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в периферийных устройствах информационно-вычислительных систем и измерительных устройств. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повышение его разрешающей способности при выполнении отсчетов с графиков функций, имеющих многопорядковый диапазон изменения значений. В устройство вводят блоки, выполняющие обратное масштабирование линейно изменяющихся развертывающих сигналов растровой развертки. 10 ил.

epi/г, J

Q°v/r,Ј

Cpc/n .f

/9 36

4V 33

Фиг. g

cpifr. 7

Ф«/, &

sf

Pt//. 9

S

S W

СРс/Г. JO.