Устройство для отображения графической информации на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1993 года по МПК G06F3/153 

СЛ С

Использование: область автоматики и вычислительной техники, периферийные устройства информационно-вычислительных систем. Сущность изобретения: устройство содержит блок синхронизации 1, блок управления 2, блоки масштабирования 4, 7, формирователь значений отображаемых функций 5, блоки коммутации 6, 8, блок памяти 9, блок селекции 10, формирователь управляющих сигналов 3, электронно-лучевую трубку 7-8-9-10-3-11, 2-1, 2-3, 2-6, 2-8,2 з.п, ф-лы. 10 ил.

%г/

VI Ю СЛ

.

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

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - блок управления; на фиг. 3 - формирователь управляющих сигналов; на фиг. 4 - первый блок масштабирования; на фиг. 5 - формирователь значений отображаемых функций; на фиг. б - второй блок масштабирования и первый и второй коммутаторы; на фиг. 7 - блок селекции; на фиг. 8 - блок индикатора на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ); на фиг. 9 и 10 представлены графики отображаемых функций.

Устройство содержит блок 1 синхронизации, блок 2 управления, формирователь 3 управляющих сигналов, первый блок 4 масштабирования, формирователь 5 значений отображаемых функций, первый блок б коммутации, второй блок 7 масштабирования, второй блок 8 коммутации, блок 9 памяти, блок 10 селекции и блок 11 на электроннолучевой трубке (ЭЛТ) 11.

. На фиг. приняты следующие обозначения: 12 - вход сигнала изменения режима масштабирования аргумента отображаемых функций, 13 - управляющий вход, 14 - вход сигнала изменения режима масштабирования значения отображаемых функций устройства, 15 - выход блока 1,

. Табличная форма представления функций степень их восприятия,

В предложенном устройстве используется однопорядковэя шкала отсчета значений функций надежности за счет использования следующего масштабирующего соотношения

(lg(y) 1)|, (1) где у - действительное значение функции,

V - масштабированное значение функции.

Соотношение 1 позволяет перейти от многопорядковых действительных значений функции к однопорядковым масштаба рованным значениям той же функции и реализуется блоком 7 масштабирования.

Поскольку линейно (или ступенчато) изменяющееся напряжение вертикальной (кадровой) развертки следует считать масштабированным значением аргумента, то действительные значения аргумента следует определять, используя блок 4 масштаби- рования, реализующий следующее соотношение

X (2)

где () выражение, заключенное в скобках, и X являются показателями степени;

X - действительное значение аргумента, для которого в данный момент должно

быть вычислено значение функции;

х - масштабированное значение аргумента, которому ставится в соответствие одно из значений линейно изменяющегося напряжения (тока) кадровой развертки.

0 Блок 1 синхронизации представляет со- ,бой генератор импульсов синхронизации, поступающих на выход 15.

Блок 2 управления содержит первый счетчик 16 синхронизирующих импульсов,

5 дешифратор 17, N (по числу отображаемых функций) выходов 18, на которые поступают управляющие сигналы с дешифратора 17, генератор 19 пилообразного напряжения (ГПН) строчной развертки растра, второй

0 счетчик 20 и цифроана/юговый преобразователь (ЦАП) 21.

Первый счетчик 16 представляет собой, например девятиразрядный двоичный счетчик, импульс переполнения от которого по5 ступает на вход запуска генератора 19 пилообразного напряжения.

Дешифратор 17 представляет собой дешифратор двоичных кодов, с выхода 22 которого подается сигнал сброса на ГПН 19, а

0 с выхода 23 подают сигналы на счетный вход счетчика 20. Коды, зафиксированные в счетчике 20, поступают на ЦАП 21. Счетчик 20 также является двоичным счетчиком, напри- мёр, с шестью разрядами.

5 Позициями 24 и 25 обозначены выходы счетчиков 19 и 21.

На выходе 24 создается первичное пилообразное напряжение строчной развертки, значения которого поступают в

0 формирователь 3 и блок 10 селекции моментов отображения знаков.

Счетчик 20 запускается сигналом с выхода 23, совпадающим с каждым, например, 402-м импульсом, поступающим на счетчик

5 |б по входу 15. По времени поступления на счетчик 16 по входу 15 401-го импульса прекращается прямой ход строчной развертки (выход 22). По времени поступления 512-го импульса, переполняющего счетчик 16, с его

0 выхода подается сигнал запуска ГПН 19.

В интервале времени между импульсом, поступающим на счетный вход счетчика 20 и импульсом запуска ГПН 19, через равные промежутки времени вырабатываются по5 следовательно друг за другом N управляющих сигналов, каждый из которых подается на один из выходов 18.1-18.N.

Формирователь 3 управляющих сигналов содержит усилитель 26 сигналов строчной и кадровой разверток, формирозатель

27 знаков, формирователь 28 импульсов подсвета, элемент 29 И. На входы усилителя 26 поступают сигналы с выходов 24 и 25 от ГПН 19 и ЦАП 21 блока 2 управления, соответственно. Формирователь знаков 27 (генератор знаков) может их формировать различными способами.

Позициями 30, 31, 32 и 33 обозначены соответственно, управляющий вход формирователя, выходы усилителя 26, выход формирователя 28 и информационные входы формирователя.

По входам 33..fsl от блока 10 селекции передается N-разрядный позиционный код номера знака. Последовательность импульсов подсвета элементов разложения знака поступает из формирователя 27 знаков на элемент 29 И и далее на формирователь 28 импульсов подсвета. На элемент 29 И также поступает управляющий (селектирующий) сигнал от блока 10 селекции. Моменты появления сигналов на входе 30 и на одном из выходов 33.1 -33.N строго соответствуют определенному положению луча на строке развертки.

Таким образом, сформированный знак будет отображаться в месте, соответствующем ординате функции.

Целесообразно формировать простейшие знаки типа точка, но отличающиеся размером. Перепутывания таких знаков в семействе кривых как правило не будет, так как большинство кривых будут иметь характер, близкий к линейному (в силу двойного логарифмирования).

Блок 4 масштабирования содержит первый инвертор 34, первый блок 35 возведения в степень, второй инвертор 36, второй блок 37 возведения в степень, переключатель 38. Первый 34 и второй 36 инверторы осуществляют математическую операцию умножения на единицу со знаком минус, т.е. инвертирование сигнала. В случае инвертирования сигнала в качестве инвертора 34 или 36 может быть использован обычный операционный усилитель. Первый 35 и второй 37 блоки возведения в степень осуществляют возведение основания равного числу 10 в степень, значение которой поступает с выхода соответствующего инвертора.

Позициями 39, 40, 41 и 42 обозначен соответственно выход и входы переключателя 38, который обеспечивает при подключении ко входу 40 немасштабированную передачу значения аргумента, при подключении ко входу 41 - осуществляется логарифмическое масштабирование аргумента, а при подключении ко входу 42 производится масштабирование аргумента в соответствии с соотношением (2).

Со входа 12 на переключатель 38 подается сигнал режима масштабирования аргумента функции при изменении условий масштабирования.

5Формирователь 5 значений отображаемых функций может быть реализован с использованием цифровой ЭВМ и устройства сопряжения с ней, или соответствующей частью аналоговой ЭВМ и т.п. На фиг. 5 он 0 представлен блоками 43.1-43.N, каждый из которых, в свою очередь, представляет совокупность аналоговых вычислительных блоков, но соединенных таким образом и в таком составе, что обеспечивают преобра- 5 зование поданного на их вход сигнала, пропорционального аргументу, в сигнал, значение которого подается на один из выходов 44.1-44.N и пропорциональный значению одной из N отображаемых функций. 0 Значение сигнала, пропорционального аргументу, на выходе 39 устанавливается на интервале времени между моментами окончания и начала прямого хода строчной развертки и сохраняется в пределах всего 5 интервала прямого хода строчной развертки. Таким образом, в течение всего интервала Лг до начала прямого хода строчной развертки .и после него на выходах 44.1-44.N блоков 43.1-43.N будут сигналы, пропорцио- 0 нальные значениям соответствующих отображаемых функций.

На входы 13.1-13.N подаются сигналы, воздействующие на параметры соответствующих отображаемых функций. 5 Первый блок 6 коммутации, содержит коммутатор 45 и элемент 46 ИЛИ.

Второй блок 7 масштабирования содержит первый блок 47 логарифмирования, первый инвертор 48, второй блок 49 лога- 0 рифмирования, второй инвертор 50 и переключатель 51.

Коммутатор 45 и элемент 46 ИЛИ обеспечивают поочередное подключение значений функций, поступающих по выходам 5 44.1-44.N на вход первого блока 47 логарифмирования, временная очередность подключения которых осуществляется в соответствии с поступлением управляющих сигналов по выходам 18.1-18.N соответст- 0 венно.

Блоки 47, 48, 49, 50 обеспечивают вы- полнение операций масштабирования значений функций в соответствии с соотношением (1).

5 Переключатель 51 обеспечивает при подключении своего выхода 52 ко входу 53 для немасштабированной передачи значения функции, при подключении ко входу 54 осуществляется передача логарифмированного значения функции, при подключении

ко входу 55 осуществляется передача значений функции, преобразованного в соответствии с соотношением (1). Выбор варианта переключения производит пользователь подачей соответствующего сигнала на вход 14.

Блок 8 обеспечивает поочередное во времени подключение выхода 52 переключателя 51 к соответствующей ячейке памяти блока 9. Моменты переключений в блоке 8 определяются сигналами на выходах 18.1- 18.N. Таким образом, блоки 6 и 8, работая синхронно и синфазно, обеспечивают поочередное подключение немасштабированных значений функции на вход блока 4 и запись масштабированных значений (в случае включения масштабирования переключателем 51) в соответствующие ячейки памяти блока 9, выходы 56 которого содержат N шин, на каждой из которых в течение прямого хода строчной развертки удерживается сигнал, пропорциональный масштабированному значению соответствующей отображаемой функции.

Блок 10 селекции (моментов отображения знаков) содержит N компараторов 57.1- 57.N, N формирователей импульсов 58.1-58.N, элемент 59 ИЛИ. На первые входы всех компараторов 57.1-57.N поступает с выхода 24 сигнал, пропорциональный текущему значению координаты Y в течение прямого хода строчной развертки. На ато- рые входы компараторов 57.1-57.N поступают с выходов 56.1-56.N соответствующие значения отображаемых функций, хранящиеся в ячейках блока 9. Сигнал на выходе каждого из компараторов 57.1-57.N возникает в тот момент, когда станут равными оба входных сигнала. Этот и будет момент отображения знака ординаты соответствующей отображаемой функции. Каждый из компараторов 57.1-57.N. таким образом, будет вырабатывать выходной сигнал в строго определенный момент, соответствующий значению ординаты этой функции запоминаемому в соответствующей ячейке блока 9. Выходные сигналы компараторов 57.1-57.N формируются формирователями 58.1-58.N и затем используются, с одной стороны, для идентификации знака, которым отображается кривая соответствующей функции (входа 33.1-33.N), а также для стро- бирования формирователя импульсов подсвета (вход 30).

Электроннолучевая трубка 11 состоит из соответственно ЭЛТ 60 и магнитной отклоняющей системы 61,

По выходам 31 поступают сигналы формирования растровой развертки, а на модулятор трубки поступают импульсы подсвета по входу 32.

Устройство работает следующим образом.

С помощью входов 12 и 14 пользователь устройства устанавливает целесообразный

режим масштабирования аргумента и значения функций. По входу 13 поступают значения функций из ЭВМ. Блок 1 синхронизации вырабатывает первичные синхронизирующие сигналы, поступающие

0 в блок 2 управления, который, в свою очередь, вырабатывает группу сигналов, управляющих работой первого 6 и второго 8 блоков коммутации и блока 10 селекции (моментов отображения знаков). Кроме того,

5 блок 2 управления формирует первичные сигналы строчной и кадровой разверток растра, формируемого в пределах экрана ЭЛТ, которые поступают в формирователь 3 и далее на ЭЛТ 11. Текущее значение напря0 жения строчной развертки подается еще на блок 10 селекции, а текущее значение напряжения кадровой развертки подается из блока 2 в первый блок 4 масштабирования в качестве масштабированного значения ар5 гумента. В течение прямого хода строчной развертки это значение аргумента выдерживается неизменным.

На выходе первого блока 4 масштабирования с учетом соотношения (2) вырабатыва0 ется сигнал, соответствующий действительному значению аргумента, которое поступает на вход блока 5 формирования значений отображаемых функций. Блок 5 вырабатывает действительные значения

5 по каждой из отображаемых функций для данного значения аргумента, которые поступают в первый блок б коммутации и далее во второй блок 7 масштабирования. Блок 7 масштабирования с учетом выраже0 ния(1) осуществляет преобразование сигналов, соответствующих действительным значениям отображаемых функций, в масштабированные значения.

Первый 6 и второй 8 блоки коммутации

5 осуществляют одновременно синхронное и синфазное подключения входа второго блока 7 масштабирования к соответствующим выходам блока 5, а выходов второго блока 7 масштабирования к соответствующим ячей0 кам 9 ЗУ, тем самым обеспечивая поочередное масштабирование значений отображаемых функций.

Вычисления действительных и масштабированных значений функций осуществля5 ется в интервале времени между окончанием и началом импульсов строчной развертки так, что к началу прямого хода очередной строки на входе блока 10 селекции существуют сигналы, соответствующие масштабированному значению всех отображаемых функций. В блоке 10 селектируются (определяются) моменты времени, когда текущее значение напряжения строчной развертки станет равным масштабированному значению соответствующей отображаемой функции, при этом на выходе блока 10 вырабатываются сигналы, определяющие порядок управления ЭЛТ для отображения в соответствующем месте очередной строки знака, которым отображаются значения конкретной функции. Эти сигналы из блока 10 поступают на формирователь 3. К моменту окончания прямого хода строчной развертки на строке экрана ЭЛТ будут отображены масштабированные значения всех функций. До начала прямого хода очередной строки будут сформированы значения аргумента, соответствующего очередной строке, и вычислены масштабированные значения функций. Этот процесс повторяется от строки к строке в пределах кадра и от кадра к кадру.

Формула изобретения 1. Устройство для отображения графической информации на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ), содержащее блок синхронизации, блок управления, формирователь управляющих сигналов, выход которого является выходом устройства для подключения к модулятору и отклоняющей системе ЭЛТ, выход блока синхронизации соединен с входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит первый и второй блоки масштабирования, первый и второй блоки коммутации, блок памяти, блок селекции и формирователь значений отображаемых функций, управлящий вход которого является управляющим входом устройства, информационный вход подключен к выходу первого блока масштабирования, а выходы - к информационным входам первого блока коммутации, выход которого соединен с информационным входом второго блока масштабирования, управляющий вход которого является входом сигнала изменения режима масштабирования значения отображаемых функций устройства, а выход подключен к информационному входу второго блока коммутации, выходы которого соединены с входами блока памяти, выходы которого подключены к информационным входам блока селекции, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы - с управляющими входами формирователя управляющих сигналов, информационные

Пример изображения графиков семейства функций надежности в исходной системе координат представлен на фиг. 9, согласно которому видно, что в районе значений аргумента и функции равных 0,999 кривые сливаются, становятся неразличимыми. Из графиков на фиг. 10 видно, что то же семейство кривых в масштабированной системе координат представляет собой отдельно идущие кривые, несливающиеся а единую линию.

Шкалы осей координат на фиг. 10 обеспечивают различимое представление кривых до значений аргумента и функций, равных 0,999999, при сохранении размеров осей теми же, что и на фиг. 9.

Повышение точности отсчета значений функций надежности особенно в диапазоне значений, близких к единице, достигается без увеличения размеров растра, на котором изображаются графики функций.

входы которого подключены к выходам первой группы блока управления, выходы второй группы которого подключены к управляющим входам первого и второго блоков коммутации, второй выход блока управления соединен с информационным входом первого блока масштабирования, управляющий вход которого является входом сигнала изменения режима масштабирования аргумента отображаемых функций устройства.

является информационным входом блока, а выход соединен с входом первого блока возведения в степень, выход которого подключен к входу второго инвертора, выход которого соединен с входом второго блока

возведения в степень, и переключатель, управляющий вход которого является управляющим входом блока, а информационные входы подключены соответртвенно к выходам второго и первого блоков возведения в

степень и информационному входу блока, выход переключателя является выходом блока.

второго инвертора, и переключатель, управляющий вход которого является управляющим входом блока, а информационные входы соединены соответственно с выходаФиг.З

В

(ригМ

ми второго и первого инверторов и информационным входом блока, выходом которого является выход переключателя.

I

//

ff 7

44/V

фаг. e

-I---,---|---,---i---i---p- 0,iОЯ « 0.9

. .9

m$

55

БТ

ct

o,9

0,09

Фи г. 10

0,999

00999