Устройство для формирования фигур конического сечения на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1983 года по МПК G09G1/16 

Изобретение относится к визуальному представлению выходных данных п тем кратковременного изображения на экране электронно-лучевой трубки и может быть использовано в устройства отображения графической информации, работающих по методу формирования телевизионного растра. . Известно устройство для отображения конических сечений ( окружност-ь, эллипс, парабола, гипербола), содержащее генератор гармонических колебаний, фазовращательную цепочку, оди или несколько нуль-органов. Дуги и окружности в этом устройстве формируются путем подачи на вертикальные и горизонтальные отклоняющие системы электронно-лучевой трубки двух синусоидальных сигналов определенной амплитуды с определенным сдвигом по фазе, в результате чего достигается требуемая траектория движения луча tlj- - L Недостатком такого устройства является его сложность, так как содержащиеся в них аналоговые генераторы и фазовращательные цепочки требуют точной настройки по амплитуде и коррекции по нелинейным искажениям, Кроме того, параметры этого устройст ва зависят от изменения номинала питающего напряжения и температурных нес- . табильностей электрических параметров, что приводит к амплитудным и фазовым погрешностям, вызывающим изменение формы отображаемой фигуры. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для формирования фигур конического сечения на экране электронно-лучевой трубки, содержащее генератор синхроимпульсов, выход импульсов кадровой частоты которого подсоединен к входу формирователя радиуса и местоположения центра фигуры, выход которого соединен через переключатели с вх дами трех реверсивных счетчиков импульсов. Выходы первого.и второго реверсивных счетчиков импульсов подсоединены к информационным входам соответственно первого и второго накапливгоощих сумматоров, управляющие входы каждого из которых соединены соответственно с вызюдом импульсов горизонтальной и вертикальной дискретизации генератора синхроимпульсов, а выходы - соответственно с первым и вторым входами первого комбинационного логического блока. Выход третьего реверсивного счетчика импуЛьсов соединен., с третьим входом первого комбинационного логического блока, выход которого через цифровой формирователь квадратичной ФУНКЦИИ подсоединен к входу второго комбинационного логического блока. Первый выход второго комбинационного логического блока подключен к регистру памяти, а второй - к входу третьего накапливающего сумматора, выход которого соединен одновременно с вторыми входами формирователя сигнала элипса и формирователя сигнала окружности, первый вход которого подключен одновременно к выходу регистра памяти и входу комбинационного сумматора. Вход и выход генератора импульсов соединен через переключатели соответственно с пятым и четвертым реверсивными счетчиками. Еыход: пятого реверсивного счетчика через четвертый реверсивный счетчик подключен к первому входу комбинационного сумматора, выход которого подключен к первому входу формирователя сигнала эллипса 2.

Недостатком известногр устройства, является его сложность, обусловленная наличием сложного блока - цифрового формирователя квадратичной функции. Этот блок осуществляет возведение числа в квадрат, т.е. умножение его на само себя. Фактически этот формирователь состоит из регистра приема числа, накапливающего сумматора, регистра сдвига и блока управления, и осуществляет последовательное чередование п операций, сложения и п операций сдвига. Поэтому быстродействие такого устройства мало, кроме того, в общем -случае, уменьшается и надежность его работы.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор синхроимпульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, выходы первого и второго из которых соединены с информационными входами соответствующих накапливакжцих сумматоров, выход третьего накапливающего сумматора подключен к первому входу формирователя сигнала окружности и к первому входу первого комбинационного сумматора, генератор импульсов, вход которого соединен с четвертым, а выход - с пятым реверсивным счетчиками, соединейными последовательно, вьоход червертого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом формирователя сигнала эллипса, содержит генератор высокочастотных импульсов, вход которого соединен с

выходом импульсов кадровой частоты генератора синхроимпульсов, три це. почки, состоящие из последовательно соединенных регистра, блока сравнения , второй вход которого подключен к выходу соответствующего реверсивного счетчика, инвертора и элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, пять элемен0 тов ИЛИ и три блока задержки, первый выход .каждого из которых соединен с входом соответствующего реверсивного счетчика,, первый и второй блоки задержки подключены к выходу

5 соответствующего элемента И через первый и второй элементы ИЛИ соответственно, а третий - непосредственно, первые входы третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ под0 ключены к входам соответствующих блоков задержки, вторые входы - к вторым выходам соответствующих блоков задержки, а выходы - к управлякадему входу соответствующего накап5 ливающего сумматора, второй комбинационный сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго накапливающих сумматоров, а выход - с вторыми входами формирователя сигналов эллипса и окружности, выходы импульсов горизонтальной и вертикальной дискретизации генератора синхроимпульсов соединены с вторыми входами соответственно

в первого и второго элементов ИЛИ,

Введение трех цепочек из последовательно соединенных регистра, блока сравнения, инвертора и элемента И, на второй вход каждого из которых

0 подключен генератор высокочастотных импульсов, позволяет осуществлять одновременный ввод в устройство данных о радиусе и координатах смещения центра, формируемой Фигуры, а

5 введение в каждую цепочку блока задержки и элемента ИЛИ позволяет получить квадрат каждой из этих величин путем реализации двух операций сложения со сдвигом по времени на

Q SlJgjj ( где Tga -величина задержки блока задержки.

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Устройство содержит генератор 1 синхроимпульсов, генератор 2 высокочастотных импульсов, регистры 3 Зз., 3, блоки 4, 42f 4з сравнения, инверторы 5xf , 5 2. Sg, элементы И б , бо б, элементы ИЛИ 7. t

0 1, 7, 74, 7, блоки 8 , 8, 8з задержки, реверсивные счетчики ,9 , 9, 9, 9, 95-, накапливающие сумматоры lO-t, 10, , формирователь 11 сигнала окружности формирователь

5 сигнала эллипса 12, комбинационные сумматоры 13 генератор им-. пульсов 14. Устройство работает следующим об разом. Генератор синхроимпульсов 1 выра батывает импульсы кадровой и строчной частоты и импульсы горизонтальной дискретизации. Импульсы кадро вой частоты подаются на вход генератора 2 высокочастотных импульсов Во время обратног.о хода кадровой развертки генератор 2 высокочастотных импульсов вырабатывает последо.вательность высокочастотных импуль сов. От внешнего устройства (например от ЭВМ) в регистры , 3 заносятся коды отрицательных чисел, соответствующих сдвигу фигуры по горизонтали (-,) и вертикали (-ду) , в регистр Зз заносится код числа, с ответствукхцего радиусу R фомируемой фигуры. С выходов регистров 3, . 39, коды чисел поступают на первые входы соответственно первого 4, второго 4/2, и третьего 4 блоков сра нения. В исходном состоянии сигнал на втором входе блоков сравнения отсутствует, т.е. на выходе каждого инвертора 5, З., 5з существует сигнал, который поступает на первый вход соответственно первого 6, второго 6 и третьего 65 элементов И, на второй вход каждого из которых поступают высокочастотные импульсы с генератора 2 высокочастотных импульсов. Эти импульсы проходя через элементы И, и с выхода первого 6 и второго 6/2. элемента И через соответственно первый Л и второй 1 элементы ИЛИ поступают на вход соот ветственно первого 8 и второго 8,2. блоков задержки и первый вход соответственно третьего 7. и четвертого 7 элементов ИЛИ. Импульсы с выхода третьего 6 элемента И поступают непосредственно на вход третьего ,блока БЗ задержки и первый вход пятого элемента ИЛИ 7-. Блоки задержки имеют два выхода - на первом выходе появляется импульс, задержан ный на время Тр-, , а на втором - на время 21Г0 . по отношению к входному импульсу, причем выбирается где -t-p - время задержки блока задержки, а Т цц период следования высокочастотных импульсов. Импульс с первого выхода блоков 8 , 8, 6 задержки поступае на вход реверсивных счетчиков соответственно 9, , 9,2, 9., вызывая наращивание его содержимого на 1. А импульсы с выхода первого 6 , второго 6 и третьего б элементов И и с второго выхода блоков 8, В, задержки проходят через соответствующие элемента ИЛИ 7, 7, Ig- н управляющий вход соответственно первого 10, второго 10, третьего 10 накапливающих сумматоров, вызывая наращивание его содержащего на величину текущего вначения кода на их информационном входе. Рассмотрим подробнее работу любой из этих цепочек. При наличии сигнала на первом входе элементы И 6 высокочастотные импульсы с генератора 2 высокочастотных импульсов 8 последовательно проходят через элемент И б. Первый импульс с выхода элемента И 6 проходит через элемент ИЛИ 7.«управляющий вход накапливающего сумматора 1(1, алэывая наращивание его содержимого на величину значения крца на его информационном входе. Так как в счетчике импульсов 9j в начальный мсшент времени сигнал равен О, то на информационном входе накаплнванщего сумматора 10 существует кед 0.000 (для примера возьмем четырехразрядный код), на выходе сумматора lOj имеем 0000. Задержанный наTg- импульс с первого выхода блока 8 задержки поступает на вход счетчика , вызывая наращивание его содержимого на 1, т.е. на выходе счетчика 9 .-.имеется код 0001. Задержанный на 2, импульс с второго выхода блока 8 задержки поступает на управляющий вход накапливающего су ««атора, вызывая наращивание его содержимого на величину кода на информационном входе, т.е. на выходе накапливающего сумматора получаем 0001. Второй импульс с генератора 2 высокочастотных импульсов проходит через элемент И 6L на вход элемента ИЛИ 7 и блока 8 задержки. Импульс с выт хода элемента ИЛИ поступает на управляющий вход накапливающего сумматора lOj , вызывая наращивание его содержимого на величину кода на его информационном входе, на информационном входе код равен 0001, код на его выходе в этот момент тоже 0001, следовательно, на выходе получаем Q010. Задержанный импульс с первого выхода блока Sj за-; держки поступает на вход счетчика импульсов 9, вызывая наращивание его содержимого на 1, т.е. на выходе счетчика 9., устанавливается значение 0010. Задержанный на импульс с второго выхода блока 8 задержки поступает на вход накапливакадёго сумматора Ю, вызывая наращивание его содержимого на величину кода на его информационном входе, т.е. на выходе накапливающеГ-о сумматора Юз получается значение 0010+0010+0100 и т.д. Таким образом, по мере п.оступления из генератора 2 высокочастотных импульсов последовательности импульсов в счетчике импульсов будет формироваться линей- .

ным монотонно возрастающая последовательность значений кодов чисел, а в накапливающем сумматоре соответствуюидая ей последовательность кодов квадратов чисел, В момент совпадения текущегозначения кода любого счетчика 9 , Э, 9,, со значением кода числа, записанного в соответствующем регистре SJj , Зг., 3 на выходе соответствующего блока 4 , ,2, 4 сравнения появляется сигнал, т.е. на выходе соответствующего инвертора 5 , 52.Л 5 сигнал станет равным О, т.е. прекратится прохождение высокочастотных импульсов через соответствующий элемент И 6 , б, 6 . Таким образом, во время обратного хода кадру в . счетчике 9 сформируется код :оризонтального смещения . фигуры (-Хс}, а в накапливающем сумматоре 10 сформируется код квадрата этого значения (), в счетчике 9хсформируется код вертикального

смещения фигуры (-Ус), а в накапливающем сумматоре Юз. - код квадрата этого значения ( У В счетчлке 9о сформируется код радиуса фигуры R а в накапливающем сумматоре 10 сформируется код квадрата радиуса Во время прямого хода луча по кадру и по строке на второй вход второго элемента ИЛИ 7 поступают импульсы горизонтальной дискретизации с генератора 1 синхроимпульсов, а на второй вход третьего элемента ИЛИ поступают импульсы вертикальной дискретизации с генератора 1 синхроимпульсов. Аналогично тому, как происходило формирование кодов монотонно возрастающей последовательности кодов чисел и кодов их квадратов в процессе установки в счетчике 9 кода числа Х, а в накапливающем сумматоре 10 кода квадрата числа (Хс), синхронно с импульсами горизонтальной дискретизации в счетчике 9 формируется последовательность значений (х - Х(-,)г а в накапливающем сумматоре (х - .) где X - текущее значение горизонтальной координаты луча. Аналогично синхронно с импульсами строчной синхронизации в счетчике 92 формируется последовательность кодов (У. УС) в накапливающем сумматоре 10 СУ ) С выходов накапливающих сумматоров 10 и 10. коды квадратов смещенной текущей горизонтальной и вертикальной координат-одновременно подаются соответственно на первый и второй входь второго комбинационного сумматора 132. i на выходе которого формируется код суммы этих значений (х - (у - у,), поступающий на второй вход формирователя 11 сигнала окружности, где сравнивается с кодом квадрата размера формируемой фигуры. R, поступающим на первый вход этого формирователя. В момент совпадения кодов на обоих вхо дах формирователя 11 на его выходе образуется сигнал окружности FJ , соответствующий решению уравнения (х - +(у - УС) R. Сигнал эллипса (х - ХС,)+СУ - УС) Н + ах + + by формируется на выходе формирователя сигнала эллипса 12, на второй вход которого поступает код суммы

0 Сх - ХС)(У - у,.,)-, а на первый вход код суммы квадрата размера фигуры R и код, изменяющийся линейно с частотой строк и полей, который формируется генератором импульсов 14 и

5 счетчиками и . При этом размер формируемой фигуры зависит от кода размера фигуры R, а угол наклона фигуры определяется частотой генератора 14 и направлением счета реверсив0 ных счетчиков 9. и . Положительный эффект, обусловленный новой совокупностью признаков, заключается, в упрощении устройства. В предлагаемом устройстве полностью исключен

5 сложный элемент цифровой формирователь квадратичной функции (квадратор. Этот блок фактически состоит из регистра приема числа, накапливающего сумматора, регистра сдвига

Q и блока управления. Он осуществляет последовательное чередование п операций сложения и п операций сдвита (где п - разрядность кода числа. Быстродействие такого устройства ма- ло,. так как на обработку каждой то-вчки формируемой фигуры затрачивается много времени. Время прямого хода луча по строке квадратор должен обработать за 50 с информацию в 256 точках (.при размере экрана

0 256x256), т.е. время, отводимое на обработку информации об одной точке, равно приблизительно 0,. Если квадратор реализован на интегральных схемах серии К155, которые

5 выполняют одну операцию сложения или сдвига приблизительно за 0,, то для обработки одной точки ему потребуется примерно х-п)/Хс , т.е. при п 8 это йремя равно О, .

Q Таким образом, разрешающая способность этого устройства будет всего 64элемента на отроку. Если реализовать квадратор на интегральных схемах серии К589, быстродействие

, которых в два раза больше, то разрешающая способность устройства увеличивается до 128 элементов по строке, в настоящее время более быстродействующих интегральных схем промышленность не выпускает. В устройстве сложный алгоритм возведения в квадрат заменен двумя операциями сложения и одной модификацией счетчика на единицу, которые реализуются простыми логическими элемента5 ми, стандартными линиями задержки и сумматорами. Боли реализовать уст ройство- на интегральных схемах серии К155, то для обработки информации каждой точки ему потребуется . 0,15 ;fc(выполняются две операции сло женияи одна модификация счетчика н единицу, на выполнение каждой из которых потребуется время прибл изительно 0,, т.е. разреша щая способность такого устройства равна 256 элементов по строке. Формула изобретения Устройство для формирования фигу конического сечения на экране элект ронно-лучевой трубки ( ЭЛТ ), содержащее генератор синхроимпульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, выходы первого и второго из которых соединены с-информационными входами соответствующих накапливающих сумматоров, выход третьего накапливающего сумматора подключен к первому входу формирователя сигнала окружности и к первому входу первого комбинационного сумматора, генератор импульсов, вход которого соединен с четвертым, а выход - с пятым реверсивными счетчиками, соединенными последовательно, выход че вертого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом формирователя сигнала эллипса, о т ли чающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит генератор высокочастотных импульсов, вход которого соединен с выходом импульсов кадровой частоты генератора синхроимпульсов, -три цепочки, состоящие их последовательно соединенных ре- гистра, блока сравнения, второй вход которого- подключен к ыхсщу соответствующего реверсивного счетчика , инвертора и элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, пять элементов ИЛИ и три блока за-;. держки, первый выход каждого из которых соединен с входом соответствующего реверсивного счетчика, першлй и второй блоки задержки подключены к выходу соответствующего элемента И через первый и второ0 элементы ИЛИ, а третий - непосредствеино, первые выходы третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ подключены к входам соответствующих блоков задержки, вторые входы - квторым выходам соответствукш91х блоков задержки, а выход - к управляющему входу соответствующего накапливакщего сумматора, второй комбинационный сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго накапливающих сумма- . торов, а выход - с втopы « входами формирователяг сигналов окружности и эллипса, выходы импульсов горизонтальной и вертикгшьной До1скретизации генератора синхроимпульсов соединены с вторьми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ. Источники иифОЕ(ацки, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании 1296551, кл. G 06 К 15/20, опублик. 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 551672, кл, G 09 G 1/24, 1975 (прототип},