ГЕНЕРАТОР ДУГ ОКРУЖНОСТЕЙ Советский патент 1973 года по МПК G06F3/153 

Устройство может быть использовано для вывода графической информации из ЭЦВМ.

Известны генераторы дуг окружностей, содержаш,ие сумматоры приращений функций синуса и косинуса, соединенные через вентили передачи с соответствующими реверсивными счетчиками-регистрами, подключенными к схемам управления сложением-вычитанием, счетчик угла, подключенный к схеме управления четвертями, и счетчик коррекции, соединенный со схемой управл ения интегрированием.

Описываемый генератор отличается тем, что он содержит регистр радиуса, миноритарный дещифратор, схемы формирования переносов сумматоров приращений функций синуса и косинуса, вентили сдвига кода радиуса, преобразователь кода радиуса в напряжение, управляемый генератор тактовых имнульсов, счетчик длины дуги, вентили сдвига приращений по углу, причем выход регистра радиуса соединен со входом миноритарного дещифратора и вентилями сдвига кода радиуса, выходы ми-норитарного дещифратора соединены с управляющими входами вентилей сдвига кода радиуса и управляющими входами вентилей сдвига приращений по углу, вы.коды вентилей кода радиуса подключены к преобразователю код-напряжение, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора тактовых импульсов, а выход последнего подключен к схеме управления интегрированием, выход которой соединен со вторыми входам) вентилей сдвига приращений по углу, выходы которых подключены к соответствующИлМ входам счетчиков угла и длины дуги; единичный выход триггера старщего разряда счетчика длины дуги соединен со входом останова управляемого генератора импульсов, а

выходы миноритарного дещифратора подключены к с.хемам формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и косинуса.

Это позволяет повысить быстродействие и точность устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема описываемого устройства, на фиг. 2 - функциональная схема формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и косинуса.

Генератор содержит сумматор приращений функции -синуса / (сумматор Д51пф), сумматор приращений функции косинуса 2 (сумматор Дсозф), реверсивный счетчик-регистр

функции косинуса 3 (регистр созф), реверсивный счетчик-регистр функции синуса 4 (регистр 51пф), вентили 5 передачи содержимого регистра cos ф на сумматор А sin ф (без сдвига и со сдвигом содержимого регистра cos ф

на один двоичный разряд вправо), вентили 6

передачи содержимого региетра sin ср па сумматор Л cos ф (без сдвига и со сдвигом содержимого регистра sin ср иа одии двоичшлй разряд вправо), счетчик угла 7, два старших разряда которого образуют регистр ueTBepTeii; схему управления четвертями 8, счетчик коррекции 9, схему управления иитегрироваиием 10, схему // управлеиия сложением-вычитанием переполнений в регистре cos ср, схему 12 управления сложением-вычитанием иереиолнений в регистре sin ф, регистр радиуса окружностей 13, миноритарный дешифратор 14, схемы 15, 16 формирования переносов в сумматорах прираш,сний функций синуса и косииуса соответствеино, веитили сдвига кода радиуса 17, преобразователь кода радиуса в напряжение 18, уиравляемый генератор тактовых импульсов 19, вентили сдвига 1лриращеннй по углу 20, счетчик длины дуги 21, вход запуска 22, линию задержки по цепи запуска 23, выходы 24, 25 приращений координат X и Y в регистры коордииат ЭЛТ.

Схема формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и косинуса (фиг. 2) содерн ит входы 26, 27, . . . 28, 29, 30 сигналов кода миноранты (управляющего слова), поступающего с выхода мпиоритарного дешифратора 14; входы 31, 32, . . . 33, 34, 35 сигналов переносов из сумматоров приращений функций / (2), зыходы 36, 37, ... 38, 39 сигналов переносов, поступающих в сумматоры приращений функций 1 (2); иивенторы 40 сигналов миноритарного дещифратора 14, коиъюпкторы 41 формирования сигналов иереполиеиий интегратора, коиъюнкторы 42 формирования сигналов переносов в сумматорах приращений 1фуикций, дизъюнктор 43 сигналов переполнений интегратора, линии 44, 45 передачи переполнений сумматоров 1 и 2 соответственно.

Принцип формирования дуг окружностей различных радиусов с постоянной линейной скоростью заключается в следующем.

Пусть для представления графической информации на экране ЭЛТ используются п двоичных разрядов по координатам X и У. Максимально возможный радиус в этом случае равен .

Разрядность регистров вычислителя тригонометрических синуса и косинуса выбирают равной разрядности регистра радиуса, т. е. п.

Для с зормнрования дуги окружности необходимо обеспечить поступление в регистры координат А и Y ЭЛТ (ио линиям 24 и 25 соответственно) приращений, определяемых выражениями

&Xi - f{ cos срг; А F( / sin 9/,

где R - радиус дуги;

фг - текущий угол.

В регистр радиуса 13 и ЭЦВМ перед формированием окружности заносится код радиуса. В счетчик угла 7 устанавливается значение фо 0, в интеграторе тригонометрических

синуса и косинуса устаи1авливаютсл начальные условия: sin фо 0; cos .

Миноритариый дещифратор 14 имеет п выходов. В зависимости от кода радиуса на выходах миноритарного дешифратора устаиавливастся код минораиты. Код мииоранты содержит всегда только одиу единицу, положение которой в коде миноранты определяет первый старщ1 й значащий разряд в регистре радиуса 13, т. е. с} ормат (длину) слова кода радиуса. Другими словами, код мииоранты - это число 2 где k - количество разрядов, используемых для представления даиного радиуса.

Код миноранты является управляющим словом для следующих схем формирования переносов 15 и 16, вентилей сдвига кода радиуса /7 и вентилей сдвига приращений по углу 20. Код миноранты поступает на входы 26, 27,. . ., 28, 29, 30 схем формирования переносов. Переносы в сумматорах / (2) поступают на входы 31, 32,. . ., 33, 34, 35(вход 5/ соответствуетпереносу из младщего разряда сумматора). На выходах ииверторов 40 получается ипвер5 сный код мииоранты. Таким образом, для тех .разрядов, в которых код мииоранты содержит иуль, иа управляющих входах конъюп1кторов 42 возникают сигналы разрешения, замыкающие цепи передачи едиииц иереиосов из младших разрядов сумматоров в соседние старшие разряды. В этих же разрядах иа конъюнкторы 41 иостуиают сигиалы запрета передачи переполиений сумматоров из этих разрядов. В том разряде, где код миноранты содержит единицу, на коиъюнкторе 42 возникает сигнал запреицения, разрывающий цепь иерсдачи единицы иереноса в соседний старщий разряд сумматора 1 (2), а на входе коиъюнктора 41 возникает сигнал разрещения с1эормирования переполпеинй сумматоров. Сигналы переполнений, возникающие на одном из конъюикторов 41, иоступают на дизъюнктор 43 и далее, по цепи 44 (45)-на схему 12 (11) управления сложением - вычитанием переполнений. Таким образом, вычислитель тригонометрических сииуса и косинуса при формировании окружностей разных радиусов работает с переменным форматом слова в масштабе радиуса. Формат слова, с которым работает вычислитель, определяется первым старшим зиачап им разрядом кода радиуса.

Миноритарный дещифратор управляет также вентилями сдвига /7 для передачи кода радиуса на преобразователь его кода в наиряжеиие. Сдвиг происходит таким образом, чтобы первый старщий значащий разряд кода радиуса являлся старщим в преобразователе кода радиуса в наиряжение 18. Таким образом, кодам радиуса, содержащим только один

значащий разряд (100... 00, 010...00, 0010... 00, ...000. ..010, 000... 01) соответствуют , код в регистре 1преобразователя 100... 00 и выходное напряжение /вых l/2t/3T. где LoT - эталонное напряжение

преобразователя кода в напряжение. Этому напряжению соответствует тактовая частота управляемого генератора F. Так как выходное напряжение преобразователя изменяется в пределах от 1/26:,т до LJ-nj , где k - разрядность формата кода радиуса, частота генератора 19 изменяется в нределах от т /.1 2 V Таким образол-1, для данной разрядности формата радиуса k при изменении радиуса от ft о Л J 2. У п разрядов (код радиуса 000 ... 010... 00) разрядов я разрядов (код радиуса 000... 011 ... 11) длина kразрядов окружности изменяется от nRi, до 2-iRk(lг, ) соответственно.При работе на постоянной текстовой частоте скорость формирования дуги изменялась бы почти в два раза. С учетом вышеизложеиной зависимости частоты генератоRkpa от радиуса радиусу - соответствует ча //1стота т, а радиусу АЛ + 1 , т. е. скорость формирова2 Г + 2S-I ния дуг различных радиусов остается неизменной с точностью до цены разряда () «-разрядного слова. При переходе от -разрядного формата слов к k-1-разрядному разрядность формата счетчика угла уменьшается соответственно на единину. Это достигается в результате использования вентилей сдвига приращений по углу 20, управляемых миноритарным дешифратором 14. Разрядность счетчика угла 7 равна разрядам. Два старших разряда определяют четверть с помопдью схемы 8. Вентили 20 управляются таким образом, что при работе с k-разрядным форматом слова прираш,ения по углу поступают в ()-й разряд счетчика угла 7, т. е. при k n (максимальная длина слова) приращения поступают в первый младший разряд счетчика угла, а окружность формируется за циклов интегрирования. При k n-1 приращения поступают во второй младший разряд счетчика 7, и окружность формируется за циклов интегрирования. Следовательно, при переходе от формата k к формату k- количество вычислений для формирования окружности уменьитается вдвое. Таким образом, в пределах данного k-разрядного формата радиусы, а следовательно, и длины окружностей могут отличаться в этом диапазоне не более чем в два раза, и для обеспечения постоянства скорости формирования о 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 окружностей лри постоянном для данного формата кол1 честве циклов интегрирования тактовая частота изменяется обратно пропорционально радиусу в пределах от F.J до - . При - -2 переходе от /г-разрядного формата к k-1-разрядному вдвое уменьшается количество циклов интегрирования, необходимых для формирования окружностей, соответствуюи, этому формату радиуса. Это обеспечивает 1постоянство линейной скорости формирования окружностей с радиусами различных форматов. При формироваи)и дуг окружностей из г.роизвольного -гачального положения радиуса в счетчик 7 заносится значение начального угла ср;. В счетчик длины дуги 21 заносится значение длины дуги в радианах. В регистр 13 заносится радиус дуги, в реверсивные счетчики-регистры 5 и 4 - проекции радиуса на оси А и У состветственио: RX / cos sin cf;, Формирование дуги начинается иодачей занускаюилсго сигнала на вход 22. Это сигнал, поступая Иа вентили сдвига кода радиуса 17, передает со сдвигом код радиуса в преобразователь 18. Задержавшись на линии задержки 23 на время формирования управляющего воздействия, сигнал запуска поступает иа управляемый генератор импульеов 19, разрешая выдачу тактовых импульсов в схему 10. В процессе работы устройства к содержимому счетчика угла 7 добавляются приращения по углу в разряд, определяемый кодом миноранты. О.дновреме 1но из соответствующего разряда ечетчика конца дуги 21 вычитаются те же приращения. При переходе триггера старшего разряда счетчика 21 из нулевого еостояния в единичное вырабатывается сигнал Koima формирования дуги, запрещаюший выдачу тактовых импульсов генератором 19. При формировании окружностей формируются абсолютные значения тригонометрических синуса и косинуса в масштабе радиуса: а)Ф; 0; cos г , sin cs, z О, б)-f г -/2; cos да/ 0; sin г ; /, ) ° г) Фг 3-/2; cos 9 0; sin 9 Rk Г) для фг т - при ,2 в регистрах устанавлнваютсяsin ф; 0; cos (fi 2) для ср,- ш-при ,3 в регистрах устан авли 5аютсяsin fi cos cj 0; Знак функций синуса и косинуса определяется косБснно схемой управления четвертями 8, С1 гпалы управления с которой поступают

на реверсивные счетчики 3 и 4. Сигналы приращений по координатам X i У, поступающие по линиям связи 24 и 25, вычитаются или складываются в координатных регистрах А и У аналогично в зависимости от номера четверти.

Предмет изобретен1ия

Генератор дуг окружностей, содержащий сумматоры приращений функций синуса и косинуса, соединенные через вентили передачи с соответствующими реверсивными счетчиками-регистрами, подключенными к схемам управления сложением-вычитанием, счетчик угла, подключенный к схеме управления четвертями, я счетчик коррекции, соединенный со схемой управления интегрированием, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы, он содержит регистр радиуса, миноритарный дешифратор, схемы формирования переносов сумматоров приращений функций синуса и косинуса, вептили сдвига кода радиуса, преобразователь кода радиуса в напряжение, управляемый генератор тактовых импульсов, счетчик длины дуги, вентили сдвига приращений по углу, причем выход регистра радиуса соединен со входом миноритарного дешифратора и вентилями сдвига кода радиуса, выходы миноритарного дешифратора соединены с управляющими входами вентилей сдвига кода радиуса и управляющими входами вентилей сдвига приращепий по углу, выходы вентилей сдвига кода радиуса соединены с преобразователем код-напряжение, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора тактовых импульсов, а выход последнего - со схемой управления интегрированием, выход которой соединен со вторыми входами вентилей сдвига приращений по углу, выходы которых соединены с соответствующими входами счетчиков угла и длины дуги, а единичный выход триггера старшего разряда счетчика длины дуги соединен: со входом останова управляемого генератора импульсов, при этом выходы миноритарного дешифратора соединены также со схемами формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и косинуса.

fpua 1

Фи.2.2