Устройство для отображения дугОКРужНОСТЕй и эллипСОВ HA эКРАНЕэлЕКТРОННО-лучЕВОй ТРубКи Советский патент 1981 года по МПК G06F3/153 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в периферийных устройствах оперативного, взаимодействия оператора с ЭВМ и отображения информации. Известно устройство для построения цуг окружностей и эллипсов на экране электроннолучевой трубки, содержащее нуль-органы, цешифраторы кодов начала и конца цуги, схемы совпадения и собирательные схемы, причем схемы совпааения подключены соответственно к дешифраторам кодов начала и конца дуги, нуль-органам, попарно объединенным и связанным соответственно с входом и выхо дом фазовращакмцей цепочки, и собиратеп ь- ным схемам, связанным с блоком синхронизации ij. Основным недостатком этих устройств является большое мертвое время, т. е. время, в течение которого после окончания переходных процессов в испо 1нительных цепях модуляция не м жет быть еще включена. Оно определяет ся фазой колебаний генератора синусоидальных колебаний в момент прихода запускающего импульса и может дажей значительно превышать рабочее время, т. е. время, в течение которого отрабатывается заданный участок дуги. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для отображения дуг окружностей и эллипсов на экране электроннолучевой трубки, содержащее блок вычисления признаков перехода, блок элементов И-ИЛИ, элемент И и ждущий мультивибратор, вход которого соединен о триггером яркости, блоком синхронизации и выходом элемента И, а выход его - с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока элементов И-ИЛИ, третий вход- к блоку синхронизации, входы блока вычисления признаков перехода подключены к шинам начального и конечного углов дуги, а выходы его соединены с одним из входов блока элементов И-ИЛИ, другие входы которого - с выходами нуль-органов L2}. 380 Недостатком этого устройства являет . ся то, что мертвое времй при построении произвольных дуг может равняться времени построения дуги с угловыми раамераравными четверти окружности, что сеизмеримо и даже может превышать рабочее время, особенно при аппроксимации сложнык кривых дугами с малыми угловыми размерами. Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для отображения дуг окружностей и эллипсов на экране элект- .роннолучевой трубки (ЭЛТ), содержащее триггер яркости, соединенный с шиной запускающего сигнала, входсхм генератора импульсов и модулятором ЭЛТ, регистр кода конца дуги, вход которого пой лючен к шине кода конца пупа, делители напряжения, одни из входов которых соединены с шиной кодов полуосей, а выходы с координатными усилителями, подключенными к цифроаналоговым преобразователям входы которых подсоединены к шинам . кодов координат центра, элементы И и ИУТЙ два аналоговых ключа и блок сравнения, введены два операционных усилителя, два дополнительных аналоговых ключа, блок вычисления тригонометрических функций, третий цифроаналоговый преобразователь, деши4ратор и счетчик, причем входы счетчика подсоединены к шине кода начала дуги, а выходы - к дешифратору, блоку сравнения и одним из входов элементов И вторые входы которых подсоединены к одним из выходов дешифратора, а выходы элементов И подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого подсоединен к цифровому входу третьего ци(йоаналог6вого преобразователя, выходы которого прдкл эчены ко входам блока вычисления тригонометричемких функций, выходы кото рого подключены к информационным входам аналоговых ключей, управляющие входы которых соединены с другими выходами дешифратора, выходы аналоговых ключей подключены ко входам соответствующих операционных усилителей, выходы которых - к другим входам делителей напряжения, выход регистра кода конца дуги соединен с блоком сравнения, подключен ным к триггеру яркости. Блок вычисления тригонометрических функций содержит шесть аналоговых умножителей и два сумматора, причем первые входы аналоговых умножителей соединены с одним из входов блока и первым входом первого сумматора, выходы первого и вто 4 рого аналоговых умножителей подключены ко вторым входам пятого и шестого аналоговых умножителей и третьему и четвертому входам первого сумматора, выхоД третьего аналогового умножителя соединен со вторым входом первого сумматора, выходы четвертого, пятого н шестого аналоговых умножителей подключены соответственно ко вторым входам первого, второго и третьего аналогомлх умножителей и второму, первому и третьему входам второго сумматора, четвертый вход, которого соединен с другим входом блока, выходы сумматоров являются выходами блоНа чертеже Представлена блок-схема устройства. Устройство содержит триггер 1 яркости, к одному из установочных входов кото- рого подсоединена шина 2 запускающего импульса, а выход подсоединен к шине 3, управляющей модулятором, и запускающему входу генератора 4 импульсов, выход которого подсоединен к счетчику 5 текуздего угла, к входам двух старших разряцов 6 и остальных младших разрядов 7 которого подсоединена шина 3 кода начала дуги. Два старших разряда 6 счетчика 5 текущего угла своими выходами подсое- Цйнены к дешифратору 9 четвертей окружности и блоку 10 сравнения кодов, к оставшимся разрядам этой группы сравниваемых кодов которого подсоединены выходы прямого кбда младших разрядов 7 счетчика 5 текущего угла, а к входам разрядов другой группы сравниваемых кодов подсоединены выходы регистра 11 кода конца дуги, входы которого подсоединены к шинам 12 кода конца дуги. Выходы прямого кода младших разряде 7 счетчика 5 текущего угла подсоединены также к одним из входов первой группы двухвходовых схем И13, ко вторым входам которой подсоединен выход дешифратора 9 четвертей окружности, возйейст- вуюший при значении кода первой или т{)етьей четверти окружности в двух старших разрядах в счетчика 5 текущего угла. К одним из входов второй группы двухвходовых схем И14 подсое динены выходы обратного кода младших разрядов 7 счетчика 5 текущего угла, а ко вто- вторым вхоаам подсоединен выход дешифратора 9 четвертей окружности, воздействующий при значении кода второй или четвертой четверти окружности в двух старших разрядах 6 счетчика 5 текущего угла. Выходы групп схем И13 и 14 подсоединены ко входам группы авухвходовых схем ИЛИ15, выхоаы которой поа:соеаинены к цифровым вкоаам цифроанало гового преобразоввтеля 16. Выход цифроаналогового преобразователя 16 подсоединен ко входу блока 17 вычисления тригсжомегрических функций по значению аргументов, состоящего из аналоговых ум ножителей 18-23 напряжения и сумматоров 24 и 25, причем выход цифроаналогового преобразователя 16 подсоединен., к одному из входов умножителей 13-20, к двум входам умножителя 21, к одному из входов умножителей 22 и 23 и к одному из суммирующих входов сумматора 24. Выход умножителя 18 подсоединен ко второму входу умножителя 22 и к одному из вычитающих входсю сумматора 24. Выход умножителя 19 подсоединен к втсфому вкоду умножителя 23 и ко второму суммирующему входу сумматора 24. Выход умножителя 20 подсоединен ко второму вычитающему входу сумматора

24.Выход умножителя 21 подсоединен ко второму входу умножителя 18 и к Ойнаму КЗ вычитающих входов сумматора

25,выход умно;кителя 22 подсоединен ко второму входу умножителя 19 и к одному из. суммирующих вхооов сумматора 25, выход умножителя 23 повсоедя- нен ко второму входу умножителя 2О в ко второму вычятеаоизему входу сумма TOipa 25, а ко второму с п мврующему вкову сумматора 25 поосоеаиявн выхст эталсжного напряжения цнфроаналогового преобразователя 16. &11ход суммат()а 24, являющейся оошм вз выходов блшса вычисления граго1«яь1етрвческих вкавй по э ачевяю аргумента 17, поосоецннва

к инфо{Я4аааон ым входам аналогс«ьгх ключей 26 а 27, а к управпяхотеыу входу аЕгалогового ключа 26 noQcoeeteaea выход дшаифратора 8 четвертей ности, воздействующий при ачвянв кода первой или второй четвертей в двух старших разрядах 6 счетчика текущего 5 угла, к управляющему входу аналогового ключа 27 подсоединен выход дешифратора О четвертей окружности, воздействующиЯ при значении кода третьей или четвертой четверти в двух старших разрядах 6 счетчика 5 текущего угла.Зыход аналогового ключа 26 подсоединен к суммируюшемх входу операцисжного усилителя 28, а выход аналогового ключа 27 - к вычитающему входу операционного усилителя 28. Выход операционного усилителя 28 подсоединен к 1налогово му входу управляемого делителя 29 напряжения, цифровые входы которого - к

шинам ЗО кода полуоси координаты У. Выход управляемого делителя 29 напряжения подсоединен к одному из входов усилителя 31, а ко второму входу усилителя 31 - выход цифроаналогового пре-. образователя 32 координаты у центра окружности, к цифровым входам которого подсоединены шины 33 кода центра координаты Ч . . Шина 34 является выкоаам аналогового значения координаты V .

o Выход сумматора 25, являющийся одним из выходов блока вычисления тригонометрических функций по значению аргумента 16, подсоединен к информационным входам аналоговых ключей 35 и 36, а к

5 управ1 Ю ему входу аналогового ключа 35 подсоединен выход дешифратора 9 четвертей окружности, возде твующий при значении кода первой или четвертой четверти в двух разрядах 6

0 счетчика 5 текущего угла, к управляющему входу аналогового ключа 36 подсоединен выход дешифратора 9 четвертей окружности, воздействующий при значении кода второй или третьей четверти в

5 двух старших разрядах 6 счетчрка 5 текущего угла. Выход аналогового ключа 35 подсоединен к суммирующему входу операционного усилителя 37, а выход аналогового ключа 36 - к вычитающему

0 входу операционного усилителя 37. Выход операционного усилителя 37 подсоединен к аналоговому входу управляемого делителя 38 напряжения, цифровые входы которого - к шинам кода полуоси ко5ординаты X 39. Выход управляемого делителя 38 напряжения подсоединен к одному из вхоД1& усилителя 40, а ко второму входу усвпитепя 40 - выход цифроаналогового преобразователя 41 коорди0наты X цш1тра (Жр жности, к входам которого подсоединены шины 42 кода центра координаты. X. Шина 43 является выходом аналогового значения координа:ты X..

Устройство работает следующим образом.

В счегчяке 5 текущего угла по шине 8 кода начала дуги записывается код начала дуги, а в регистр 11 кода конца

дуги по шине 12 кода конца цуги записывается код конца дуги. /1ва старших разряда 6 счетчика 5 текущего угла определяют номер четверти окружности. Остальные младшие разряды 7 счетчика 5

5 текущего угла определяют текущее рачение конца дуги в пределах любой одной четверти окружности, причем для дальнейшей обработки на цифроаналоговый преобразователь 16 через группу схем И13 н группу схем ИЛИ 15 подается прямой код младших разрядов 7 счетчика 5 текущего угла, а через группу схем И 14 и группу схем ИЛИ 15на цифроаналопо вый преобразователь 16 подается обрат.ный код младших разрядов 7 счегчика 5 текущего угла. На выходе цифроаналого- .вого преобразователя 16 образуется ана- Слоговый эквивадент цифрового кода млад- ших разрядов 7 счетчика 5 текущего уг-. ла. Выход цифроаналогового преобразователя 16 подсоединен к блоку 17 вычисле ния тригонометрических функций по значению аргумента, который вычисляет синус и косинус текущего угла в соответствии с разложением их в ряд по степеням аргу мента. .. u, ц,5 51ПЧ Ц (-lf.f-fj-+ .. . COS H)- рце Ц - значение угЛа в радианах. Радиус сходимости рядов (1) и (2) равен бесконечности. Особенно быстро они сходятся при небольших значениях аргумента Так для значение аргумента, взятых на отрезке Го, , четырех .членов ря-N да достаточно, чтобы обеспечить вычисление функций по формулам (1), (2) с точностью 0,5%. Блок 17 вычисления тригонометрических функций по значению аргумента состоит из шести умножителей 18-23 напряжения и двух сумматоров 24 и 25, Этот состав оборудования необходим цля вычисления синуса и коси:-« нуса по четырем членам ряда. При необходимости иметь большую точность число умножителей увеличивают. Выход цифроаналогового преобразователя подсоединен к одному из входов умножителей 18, 19, 2 О, 22 и 23, к одному из суммирующих входов сумматора 24 и к двум входам умножителя 21. Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 16 эквивалентно первой степени аргумента, напряжение на выходе умножителя 21 эквивалентно второй степени аргумента. Выход умножителя 21 подсоединен ко второму входу умножителя 18. Напряжение на выходе умножителя 18 эквиваялентно третьей степени аргумента. Выход умножителя 18 подсоединен ко второму входу умножителя 22. Напряжение на вы ходе умножителя 22 эквивалентно четвер .т.ой степени аргумента. Выход умножителя 22 подсоединен ко второму входу умножителя 19. Напряжение на выходе умножителя 19 эквивалентно пятой степени аргумента. Выход умножителя 19 подсоединен ко второму входу умножителя 23. Напряжение на выходе умножителя 23 эквивалентно шестой степени аргумента. Выход умножителя 23 подсоединен ко второму входу умножителя 20. Напряже- ние на умножителя 2О эквивалентно седьмой степени аргумента. Сумматор 25 предназначен для получения значения косинуса. Один из суммирующих входов сумматора 25 подсоединен к источнику эталонного напряжения цифроаналогового преобразователя 16. Величина напряжения на этом входе сумматора должна равняться выходному напряжению цифроаналогового преобразователя 16, при максимальном цифровом коде на его входах. К вычитающим входам сумматора 25 подсоединены выходы умножителей 21 и 23, а ко второму суммирующему входу сумматора 25 - выход умножителя 22. Выходные напряжения умножителей сумматор 25 суммирует и вычитает с весами, соответствующими знаменателям членов формулы (2). Таким образом, на выходе сумматора 25 напряжение эквивалентно значению косинуса угла, определяемого кодом младших разрядов 7 счетчика 5 текущего угла. Сумматор 24 предназначен для получения значения синуса. Один из суммирующих входов, сумматора 24 подсоединен к выходу цифроаналогового преобразователя 16, второй - к выходу умножителя 19. Вычитающие входы сумматора 24 подсоединены к выходам умножителей 18 и 20. Выходные напряжения умножителей сумматор 24 суммирует и вычитает с весами, соответствующими знаменателям членов формулы (1). Таким образом, на выходе сумматора 24 напряжение эквивалентно значению синуса угла, определяемого кодом младших разрядов 7 счетчика 5 текущего угла. Запускающий импульс по шине 2 ставит триггер 1 яркости в состояние, при котором триггер 1 яркости своим выходом разрешает по шине 3 включение модулятора и запускает генератор 4 импульсов. Импульсы поступают в счетчик 5 текущего угла, в который по шине 8 был записан код начала дуги. Если код начала цуги определял первую четверть, то на цифроаналоговый преобразователь поступал прямой код младших разрядов 7 через групп схем И 13. Увеличение кода в младших разряда : 7 98 вызовет изменение напряжения на выходе сумматора 24 по закону изменения синус в первой четверти, а на выходе сумматора 25 напряжение будет меняться по закону изменения косинуса в пределах первой четверти. Напряжение с выхода сумматора 24 подается на информационные входы аналоговых ключей 26 и 27. Если значение текущего угла находится в пределах первой или второй четверти, где синус положительный, то выход дешифрато ра 9 четвертей окружности открывает ана логовый ключ 26 и напряжение подается на суммирующий вход операционного усил теля 28, а с его выхода на аналоговый вход управляемого делителя напряжения 29. Напряжение на его выходе будет про порционально цифровому коду полуоси координаты S на шине ЗО. Напряжений с выхрда управляемого делителя напряжения подается на выходной усилитель 31, где суммируется с напряжением с выхода цифроаналогового преобразователя 32 координаты Ч, центра окружности. Ш«Рна 34является выходом координаты Ч вычерчиваемой дуги. Если значение текуше го угла находится в пределах третьей или четвертой четверти, где синус отрицательный, то выход дешифратора 9 четвертей окружности открывает аналоговый ключ 27 и напряжение подается на вычитающий вход операционного усилителя 28, чтобы напряжение на его выходе было отрицательным. Дальнейшая отработка координаты Ч дуги аналогична .выше описанной. Координата X дуги отрабатывается следующим образом. Напряжение с выхода сумматора 25 подается на информационные входы аналоговых ключей 35и 36. Если значение текущего угла находится в пределах первой или четвертой четверти, где косинус положительный то выходом дешифратора 9 четвертей окружности открывается аналоговый ключ 35 и напряжение с его выхода подается на суммирующий вход операционного уси- лителя 37. Если значение текущего угла находится в пределах второй или третьей четверти окружности, то выходом дешифратора 9 четвертей окружности открыва.ется аналоговый ключ 36 и напряжение с его выхода подается на вычитающий вход операционного усилителя 37. Дальнейшая отработка координаты X цуги блоками аналогична отработке координаты f блоками 29-34. Чтобы обеспечить возможность построения дуги в любой четверти окружности, другими словами (полной окружности), используя 410 для быстрой сходимости рядов (1) и (2) аначення .аргумента только на отрезке р, 1Г/2 , равномерное изменение аргу- монга достигается подачей прямого кода младших разрядов 7 на т ифроаналоговый преобразователь 16 для значений аргу- .мента в первой и трегьей чегверти и обратного кода для значений аргумента во второй и четвертой четверти, а форми- рованием знаков функций, соответствующим четвертям, управляет дешифратор 9 чет- вертей окружно-ти, коммутируя выходы блока 17 через аналоговые ключи 26, 27, 35 и 36 на суммирующие или вычитающие входы операционных усилителей 28 и 37 При достижении равенства кодов счетчика 5 текущего угла и регистра 11 кода конца дуги импульс с выхода блока 10 сравнения кодов возвращает триггер 1 яркости в исходное состояние. При этом сигналом с выхода триггера 1 яркости затормаживается генератор 4 импульсов и по шине 3 модулятор возвра-щается в исходное состояние. Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного тем, чтр в нем отсутствует мертвое время, обусловленное в известном (|йзой колебания генератора синусоидальных колебаний в момент прихода запускающего импульса, и которое в широком классе задач может превышать рабочее время. Это дает возможность значительно увеличить информационную емкость кадра на экране электроннолучевой трубки. Форму ла изобретения 1. Устройство для отображения дуг окружностей и эллипсов на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ), содержащее триггер яркости, соединенный с шиной запускающего сигнала, входом генератора импульсов и модулятором ЭЛТ, регистр кода конца дуги, вход которого подключен к шине кода конца дуги, делители напряжения, одни из входов которых соединены с шиной кодов полуосей, а выходы - с координатными усилителями, подключенными к цифроаналоговым преобразователям, входы которых подсоединены к шинам кодов координат центра, элементы И и ИЛИ, два аналоговых ключа и блок сравнения, -отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия устройства, оно содержит два операционных усилителя, два дополнительых аналоговы с ключа, блок вычисления

тригонометрических функций, третий цифроаналоговый преобразователь, аешифратор и счетчик, причем вхоаы счетчика поасое- аинены к шине копа начала оуги, а выхо- аы - к дешифратору, блоку сравнения и

оаним из входов элементов И, вторые вхопы которых поасоецинены к одним из выходов дешифратора, а выходы элементов И подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого подсоединен к цифровому входу третьего цифроаналогового преобразователя, выходы которого подключены ко вхооам блока вычисления тригонс етрв- ческих функций, выходы которого nooKnio.чены к информационным входам аналоговых ключей, управляющие входы которых соединены с другими выходами дешифратора, выходы аналоговых ключей подключены ко входам соответствующих операционных усилителей, выходы которых -к другим входам делителей напряжения, выход регистра кода конца дуги соединен с блоксмм сравнения, поаключенным к триггеру яркости.

2. Устройство по п. 1, о г л в ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления тригонометрических функций содержит

uiecTb аналоговых умножителей и два сумматора, причем первые входы аналоговых умножителей соединены с одним из входов блока и первым входом первого сумматора, выходы первого и второго аналоговых умножителей подключены ко вторым входам пятого и шестого аналоговых умножителей и третьему и четвертому входам первого сумматора, выход .третьего аналогового умножителя соединен со вторым входе первого сумматора, выходы четвертого, пятого и шестого аналоговых умножителей подключены соответственно ко вторым входам первого, второго и третьего аналоговых умножителей и второму, первому и третьему входам второго сумматора, четвертый вход которого соединен с другим входсм блока, выходы сумматора являются выходми блока.

Источники информации, принятые во внвманяе при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

J 469984, кл. q Об К 15/2О, 1973.

2,Авторское свидетельство СССР № 555415, Ю1. Q Об К 15/2О, 1972 (прототип).

LU Г I 41 I L

35

нч

J4

25

3/

/

J3

6Ci7:&e4 r

1

J3

r

/

/7

-n

/

n

Ufir

2l

IL

/

U

3

/

W

1

/V л

/

Л

/3

/Г vw

15

ж

J f

Г2

1