Цифровой линейный интерполятор
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах отображения графической информации, графопостроителях, устройствах числового программного управления оборудованием. Целью изобретения является повышение надежности за счет контроля работы интерполятора за цикл его работы. Интерполятор содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, блок 3 питания, регистр 4, блок 5 управления, накапливающий сумматор 6, блок 7 входной логики. За счет анализа шаговых приращений по ведомой координате обеспечен контроль работы интерполятора. 5 ил.
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю G 05 В 19 / 18
ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1462247 (21) 4605665/24 (22) 20.10.88 (46) 30.01.91. Бюл. М 4 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро "Модуль" Винницкого политехнического института (72) А.П.Стахов, А,Н.Романюк, И.В,Гринчук и Ю.Й.Сандул (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1462247, кл. G 05 В 19/18, 1987, (54) ЦИФРОВОЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР
„„5U „„1624405 А2 (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах отображения графической информации, трафопостроителях. устройствах числового программного управления оборудованием. Целью изобретения является повышение надежности за счет контроля работы интерполятора за цикл его работы. Интерполятор содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, блок 3 питания, регистр 4, блок 5 управления, накапливающий сумматор 6, блок 7 входной логики. 3а счет анализа шаговых приращений по ведомой координате обеспечен контроль работы интерполятора. 5 ил, 1624405 4
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройстве отображения графической информации, графопостроителях, устройствах числового программного управления оборудованием.
Целью изобретения является повышение надежности за счет кочтроля работы интерполятора за цикл его р»боты.
На фиг. 1 изображена блок-схема и». длагаемого устройства; на фиг, 2 — функциональная схема выполнения блока контро»я; на фиг. 3 — временная диаграмма работы блока контроля; на фиг. 4 — пример аппроксимации отрезка прямой; на фиг, 5 — пример реализации блока управления.
В изложении введены следующие сскра.цения: М вЂ” большее приращение исходного отрезка прямой; N — меньв»ее г»риращение исходного отрезка прямом; F— оценочная функция.
Интерполятор содержит генератор 1 .1мпульсов, счетчик 2, блок 3 питания, регистр 4, блок 5 управления, накапливакнщий сумматор 6, блок 7 выходной логики, вход 8 записи, входы 9 — 14 блока управления, вb» ход 15 блока управления, выход 16 нака. пива ошегс су»1».»атора 6, входь < 7 и 8 накапливающего сумма»ора, вы оды 19 — 21 б:ока 5 управления, вход 22 блока 5 уг;;.влен .я, выходы 23-27 регистра, выходы 3—
31 блока 7 выходной логики, вход 32 устройства.
Блок 5 управления содержит первый триггер 33, второй триггер 34, тре»и». триггер 35, четвертый триггер 36, элементы И
37-40, элемент И вЂ” НЕ 41, элемент Н». 42, Блок 43 контроля, который имеет выход 44 блока, вход 45 блока, а также D-триггеоы
46 — 47, »ультиплексор48, элеь нты ИЛИ 49 и 50, D-триггеры 51-53, эле »ен гы И 54-5, элемент ИЛИ 58.
На вход бло»:а 43 кс. †.роля, соединенный с входом 14 интерполятпра посгупает сигнал С1, отрицательный перепад которого служит для записи признаков, определяющегоо мажоритарнссть M и 2N, в блок 43 контроля. Значение указанного признака поступает на вход 45 интерпопятора, подключенный к одиннадцатому входу блока 43 контроля, причем признак принимае- единочное состояние при М «2N, Сравнение М с 2N необходи»»» „;.я сп ределения октанта, в котором прои" води».-:: интерполирование. При М «2К,интер .спируемый отрезок принадлежит пора»»у полуоктанту, где вдвухсмежных ичтерпопяционных тактах невозможно формировань е двух диагональных шагов, При М< 2М нн5
55 терполируемый отрезок принадлежит второму полуоктанту, где при интерполировании отрезка прямой с максимальной точностью невозможно формирование в двух смежных интерполяционных тактах шаговых приращений п6 ведущей координате.
Вход блока 43 контроля, который подключен к вход, интерпопятора, с.»: ".1т »» г одачи сигнала начальной уста.»овки по включении пигани.. Акти»»ны» ;.",o»»e»- .b сигнала сброса - »-, зев.,й. Раэреша ю» 1»»й RxQp, блока 43 ко;»гроля пре„,назначен дпя подачи нулевого сигнала „-аэрешения контроля после окончания цикла»»нгеопопяции. На ин ерполяц»»онный вхс:» блока 4," контроля поступают шгговые,1риращения гп ведущей координате с второго 2» выхода блока
5 управления. Нулевой с,«.нап на в„»ходе 44 блока 43 ко»»тро...; ".. »идет.пьствует о правильнои работе интерпопятора.
Пятый 47тригг .Р пред„аэначен дпя хранения признака î cooTH0UI» I»HE большого и удвоенного меньшегс приращения.
Активный фронт записи в девять,й 46 григгер — задний. Управляющий С-вход триггера подкпк »е»» к двенадцатому входу
10 блока 13 ко тропя, усганоаочный S-входк тринадца о " входу 15, информационный
D-вход эаэемп:», а . » од соединен со втс:b»м входом в0сьм0 о э» емента И 57.
Рас...мо»оим раб.)ту пи»»ейного интерполятс ра.
Для э ого покажем, что сочетание шаго,".»х приращений по»»едомой координате при аппроксимации отрезка прямой, прингдле кащего первому пспусктанту, с максимальной точностью не может принимать значение 11, где 1 соответствует наличию шагового прираще» ия.
В случае принадлежности отрезка прямсй к первому поп,сктанту имеет место соотношение М «2»., Рассмотрим в о»дельности два случая: М > N и М = 2N.
Н; фиг. 4 представлен граничный (наиболее неблагоприятный) случай при М > 2N, Примем эа начало отсчета т. Р идеальной пр»»мой, В наихудшем случае т, А шаговой траектории смещена вниз относительно идеальной прямой на половину шага дискретизации. Прирост прямой т = N Х/М за два шага дискретизации равен 2N/M. Приост v» -овой траектории относитеп, ьно т. P при вь полнении двух диагональ»»ых шагов в свою очередь равен — 0,5+ 2 = +1,5.
Найдем псгрешность аппроксимации двт.С д =- +1,5 — 2И/М.
182 1105
Поскольку 2N
Рассмотрим граничный случлй для первого полуоктанта, т.е. случай когда М =- 2N.
В этом случае начальное значение оценочной функции равно Fo = (М/2) N. Рлс- 10 смотрим расчет оценочной функции с учетом того, что Л= М вЂ” N = 2N - N = N
F< = Fp — N=0;
F2 =0-N=-N:
Ез=-N+ N = О. 1
Очевидно, ч
При Fi = 0 выполняется гор><эонгапьное перемещение, а op«F> =- - N дилго><лл ><ое.
Следовательно, 1 в длннол< случае пыпалне- 20
НИЕ ДВУХ ЕДИНИ <НЫХ ПРИРЛЩеНИй l Обобщая доказан><ае злклю«лем, «то при аппроксимации отрезков прял<в< к, принадлежащих первому полуоктлнту, вслед зл 25 перемещением по нлпрлвлению, характеризуемому меньшей проекцией, т.е, выполнения диагонального шл, л, обязательно следует перемещение по нлпрлплени>а, характеризуемому большей проекцией, т,е, 30 сочетание ><<агав 11 по ведомой каординлтс невозможно. Рассмотрим отрезки прямых со второго полуоктанта. При этом посг<альзуел<ся спойством двойственности >! Рассмотрим работу цифрового линей- 50 ного интерполяторл в режиме контроля. В подготовительный период в пятый триггер 47 с входа 45 блока 43 контроля задним фронтом сигнала записывается признак мажоритарности большего и удвоенного мень- 55 шего приращения, Запись производится под воздействием заднего фронта сигнала, поступающего на информационный С-вход с девятого входа 14 блока 43 контроля. Этот же нулепаи сигнал с девятого пхадч 11 бче> л 43 контроля поступлет нл второ>1 вход г<ергого 49 и первый вход второго 50 эчементеч 11ЛИ. Тем слл<ым он обеспе«икает пр>» е дение сигналав устл><апки с прял". а и >1><версного выходов триггерл 47 соответс>пенно нл S- >< R-вход>,I триггера 51. Уровень "0, формируемый ><а пыладп элемента И 54 пад воздействием нулевого сигнала, приводит к обнупени<о девятого Tpl1f i срп 46 ошибки. В первом <»>ITcpffоляцианном тлкте п триггер 51 злписывлется энл«ение I 51: «ocT> ШО, где Ш вЂ” знл«ание шлIапого ппl1ð !I!lc «<<я п осрпп>1 интерпалеци ><><г<>1 глкте. Саперше«но n>iar 1-ln информлцио><ные входьi 28-31 мультиплексора 48 поступают шлгапые прирлщения +Х, — X, +Y, -Y координат. В зависимости от знаков исходных приращений, а тлкже приэнлкл мл>каритлрнасти ЛХ и Л У, поступающих на адресные входы 23, 25, 27 л<ультиплексора 48, осуществляется коммутироплние на выход мультиплексора 48 последователь><ости шлгопых приращений по ведомой координате. В сдпиговый регистр, образованный триггерами 51 и 52, и каждый момент времеI<», за исключением первого такта, запоминаются значения двух шаговых приращений. При M 2 и единичных состояниях триггеров 51 и 52 на выходе элеме><та И 55 устанавливается уровень "1", который указывает о наличии ошибки. Единичный уровень сигнала с выхода элемента И 55 обеспе илает единичный урове <ь сигнала нл выходе элемента ИЛИ 58, соединенном с информационным О-входом триггера 4G. При поступлении заднего фронта сигнала iia 1624405 40 50 управляющий С-вход триггера 46 последний устанавливается в состояние "1", что и является сигналом для внешнего устройства о наличии ошибки. При М<2 и нулевых состояйиях триггеров 51 и 52 на выходе элемента И 56 устанавливается уровень "1", который указывает о наличии ошибки. Единичный уровень сигнала с выхода элемента И 56 обеспечивает единичный уровень сигнала на выходе элемента ИЛИ 58, соединенном с информационным 0-входом триггера 46, При поступлении заднего фронта сигнала на управляющий С-вход триггера 46 последний устанавливается в состояние "1", что и является сигналом для внешнего устроиства о наличии ошибки. Запись информации в триггер 46 в процессе интерполяции производится задним фронтом сигнала, который поступает - входа 21 блока 43 контроля (фиг, 3). После окончания процесса интерполяции в триггер 46 и 47 записаны значеь<ия последних:двух шагоных приращений. На выходе элемента M/ll 58 сформируется сигнал контроля. Для обеспечения записи его в девятый триггер 46 (стробирующие сигналы, поступающие на восьмой вход 21 блока 43 контроля по окончании процесса интерполяции. отсутствуют) введен три< rep 53, который устанавливается в состояние "0" задним фронтом сигнала, постуг<ающего на установочнь и Свход с двенадцатого входа 10 блока 43 кон роля. В устройстве-прототипе отсутствует контроль работы интерполятора. В предлагаемом устройстве за счет анализа шаговых приращений по ведомой координате обеспечен контроль работы интерполятора, что обеспечивает технический и экономический э<1<фект. Формула изобретения Цифровой линейный интерполятор по авт. св. N. 1462247, отл ича ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности за счет контроля работы интерполятора за цикл его работы, в него дополнительно введен блок контроля, первый, второй и третий информационные входы знаков приращений которого подключены соответственно к третьему, пятому и седьмому информационным входам блока выход <лй логики, группа информационных входов единичных приращений блока контроля соединена с руппой информационных выходов блока выходной лсгики, вход синхросигналов блока контроля подключен к пятому входу цифрового линейного интерполятора, информационный вход шаговых поиращений блока контроля соединен с вторым выходом блока управления, восьмой вход интерполятора соединен с входом признака мажоритарности блока контроля. вход начальной установки которого подключен к пятому входу блока управления, информационный вход опорной последовательности соединен с выходом генератора импульсов, первый выход блока управления подключен к входу разрешения контроля и к первому выходу цифровогг . н нейного интерпплятора, шестой Bblxo < которогп соедиr er< с выходом блока кон<роля, пэичем блок контрот<я годерж.««чть тригтеро <, p! эле<лентэ ИЛИ. мультиплексор, че-.ь<ге элемента И, при этом вход пр< знака мажоритарности блок 3 контр<««< п эдключеч к и«формационному <.<- оду пьp3oro триггера, управляющии -«ход которого с-.pëèнен с синхровходом б.";окэ, с вторым входом ПЕРВОГО И С flPPBb М ВХОДОМ 0<ОР3rО ЭЛЕМЕНтов ИЛИ и с первым вапдсчл первого элс<лента И, второй вход которого под люнен к входу начальной уста<овки бт,oêл !lнформационный вход опорной послед-,ательности которого соединен с упрэт<т"- сщи«С-входом второго триггера, и;<формационный 0вход которого заземлен, а установочный S-вход под .лю "=r< к входу разрец.ения контроля блока, инфор<ллцион<:ь<й< вход LUBcoвых прира<це <ий которого соединен с управляющими С-входами третьего и;"Tвертого триггеров L< с парвь<м входом второго эл мента И, второй вход которого подключен к выходу второго три, гера, груг,— па информационных входов едини ных и рирлщений блока подключена соотеетстге««о к первому и третьему, второму и четвертому, пятому и седьмому, шестому и восьмому информационным входам мультиплексора, адресные входы которого с первого по третий соединены соотзетственно с первого по третий информационными входами знаков приращений блока контроля, выход которого подключен к выходу пятого триггера, и,<— формационный 0-вх.-з, управляющий С-вход и установочный R-вход соединень соответственно с выходами третьего элемента ИЛИ. второго и первого элементов И, прямой выхсд первого триггера подклю<ен к первым входам третьего элемента И и парвого элемента ИЛИ, выход последнего соединен с установочным S-входом шестого триггера, информационный 0-вход и установочный R-вход которого подключены соОтВЕтС тРЕННО К ВЫХОДУ МУЛЬтИПЛЕКСОРа И выходу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера и третьим входом четвертого элемента И, второй и первый входы которого подключены соответственно к инверсным выходам третьего и четвертого 162Ф105 СТ z8 триггеров, прямой выход четвертого триггера соединен с третьим входом третьего элсмента И, второй вход которого подключен к прямому выходу третьего и информацион I îìó D-входу четвертого триггеров, первый второй входы третьего элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами трет «гп и четвертого элемен гов И. 1624405 Составитель И.Швец Редактор Т. Парфенова Техред М.Моргентал Корректор Н; Ревская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 188 Тираж Подписное 8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
