Устройство для формирования фигур конического сечения на экране электронно-лучевой трубки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ 991489 (61) Дополнительное к авт. свид-вуРОУД К э (22) Заявлено 20. 07.81 (2т) 3317655/18.-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 09 G 1/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230183. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 23.01.83

РЦ УДК 681 ° 327. .11(088.8) (72) Авторы К ° С.Ярош, A.Ã.Ðîäè

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФИГУР КОНИЧЕСКОГО

СЕЧЕНИЯ НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

Изобретение относится к визуальному представлению выходных данных путем кратковременного изображения на экране электронно-лучевой трубки и может быть использовано в устройствах отображения графической информации, работающих по методу формирования телевизионного растра.

Известно устройство для отображения конических сечений (окружность, эллипс, парабола, гипербола), содержащее генератор гармонических коле- : баний, фаэовращательную цепочку, один 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 сдвиroM по фазе, в результате чего достигается требуемая траектория движения луча 1).

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 устройства зависят от изменения номинала питаю- . щего напряжения и температурных нестабильностей 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 sxaдами трех реверсивных счетчиков импульсов. Выходы первого.и второго реверсивных счетчиков импульсов подсоединены к информационным входам соответственно первого и второго накапливающих сумматоров, управлякщие входы каждого иэ которых соединены соответственно с выходом импульсов горизонтальной и вертикальной дискретизации генератора синхроимпульсов, а выходы — соответственно с первым и вторым входами первого комбинационного логического блока. Вы991489

Недостаткам известного 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 и операций. сложения и и операций сдвига. Поэ- тому 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 накапливающих сумматоров, выход третьего накапливакщего 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, соединенными последовательно, выход червертого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого комбинационного сумматора, выход которого соеуинен с первым входом формирователя сигнала эллипса, содержит генератор высокочастотных импульсов, вход которого соединен с

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Устройство содержит генератор 1 синхроимпульсов, генератор 2 высокочастотных импульсов, регистры

3, 32, 3, блоки 4, 4 , элементы И б, б, 6>, элементы ИЛИ 7

74, 75 бло

« ° задержки, реверсивные счетчики 91, 9, 9>, 9, 9«., накапливающие сум« маторй 101, 10, 10, формирователь

11 сигнала окружности «формирователь

65 сигнала эллипса 12, комбинационные ход- 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 подхлючен 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. Выход:пятого реверсивного счетчика через четвертый реверсивный счетчик подключен к первому входу комбинационного сумматора, выход которого подключен к первому входу ф рмирователя сигнала эллипса g2). выходом импульсов кадровой частоты генератора синхроимпульсов, три цепочки, 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 элемен10 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

15 соответствующего элемента И через первый и второй элементы ИЛИ соответственно, а третий — непосредственно, первые входы третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ подключены к входам соответствующих блоков задержки, вторые входы — к вторым выходам соответствующих блоков задержки, а выходы — к управляющему входу соответствующего накапливающего сумматора, второй комбинационный сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходаыи 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 l}первого и второго элементов ИЛИ.

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

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

45 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

«@ 2"СВ (где Цб -величина задержки блока задержки).

991489

65 сумматоры 13„, 13, генератор импульсов 14 .

Устройство работает следующим образом.

Генератор синхроимпульсов 1 выра-. батывает импульсы кадровой и строчной частоты и импульсы горизонтальной дискретизации. Импульсы кадровой частоты подаются на вход генератора 2 высокочастотных импульсов.

Во время обратного хода кадровой развертки генератор 2 высокочастотных импульсов вырабатывает последо.вательность высокочастотных импуль<сов. От внешнего устройства (напри мер от ЭВМ) в регистры 3, 3 зано сятся коды отрицательных чисел, соответствукщих сдвигу фигуры по горизонтали (- х) и вертикали (- у), в регистр 3 заносится код числа„ со» ответствующего радиусу В фомируемой фигуРы. С выходов регистров 3, 3, 3 коды чисел поступают на первые входи соответственно первого 4, второго 4 и третьего 4 блоков сравнения.

В исходном состоянии сигнал на втором входе блоков сравнения отсутствует, т.е. на выходе каждого инвертора 5, 52, 59 существует сигнал, который поступает на первый вход соответственно первого 6, второго 6 и третьего 6 элементов

И, на второй вход каждого из которых поступают высокочастотные импульсы с генератора 2 высокочастотных импульсов Эти ймпульсы проходят через элементы И, и с выхода первого 6 и второго 62 элемента И через соответственно первый 7, и второй 7 элементы ИЛИ поступают на вход соответственно первого 8„ н второго 8 блоков задержки и первый вход соответственно третьего 7 и.четвертого

74 элементов ИЛИ. Импульсы с выхода третьего 6> элемента И поступают непосредственно на вход третьего, блока 8З задержки и первый вход пятого элемента ИЛИ 7.. Блоки задержки имеют два выхода - на первом вы- ходе появляется импульс, задержанный на время >, а на втором - на время 2 f6 по отношению к входному импульсу, причем выбирается

2 Г g> С Т бЧ, гДе Р— вРемЯ задержки блока задержки, а Т Вч период следования высокочастотных импульсов. Импульс с первого выхода блоков 8„, 8., 8 задержки поступает на вход реверсивных счетчиков соответственно 9, 9, 9 ., вызывая наращивание его содержимого на 1. A импульсы с выхода первого 6, второго 62 и третьего 6 элементов И и с второго выхода блоков 8„, 8

8 задержки проходят через соответствующие элемента ИЛИ 7, 7, 76 на управляющий вход соответственно" первого 10, второго 10, третьего

10> накапливакщих сумматоров, вызывая наращивание его содержимого на .величину текущего значения кода на их информационном входе. Рассмотрим подробнее работу любой из этих цепочек. При наличии сигнала на первом . входе элементы И 69 высокочастотные импульсы с генератора 2 высокочастот.ных импульсов 8 последовательно проходят через элемент И бз. Первый импульс с выхода элемента И 6 проходит через элемент ИЛИ 7, управляющий вход . накапливающего сумматора 1 „ вызы)5 вая наращивание его содержимОго на величину значения кода на его информационном входе. Так как в счетчике импульсов 9 . в начальный момент вре мени сигнал равен О, то иа информа2-0 ционном входе накапливающего сумматора 10> существует код ОООО (для примера возьмем четырехразрядный код), на выходе сумматора 109 имеем

0000. Задержанный наЧ, З импульс с первого выхода блока 8ззадержки поступает на вход счетчика 9,, 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 сумматора, вызывая наращивание его содержимого на величину кода на информационном входе, т.е. на выходе накапливаюЗ5 щего сумматора получаем 0001. Второй импульс с генератора 2 высокочастотных импульсов проходит через элемент И 6 на вход элемента ИЛИ 7 и блока 8 задержки. Импульс с вы-, 40 хода элемента ИЛИ 7 поступает на управляющий вход накапливающего сумматора 10, вызывая- наращивание его содержимого на величину кода на его информационном входе, на ин45 формационном входе код равен 0001, код на его выходе в этот момент тоже 0001, следовательно, на выходе получаем 0010. Задержанный наЧ:69 импульс с первого выхода блока 8 за-,".

3 держки поступает на вход счетчика импульсов 9>, вызывая наращивание его содержимого на 1, т.е. на выходе счетчика 9 устанавливается значение 0010. Задержанный íà 22 <> импульс с второго выхода блока 8> задержки поступает на вход накапливающего сумматора 10>, вызывая наращивание его содержимого на величину кода на его информационном входе, т.е. на выходе накапливающего сумматора 10З получается значение

0010+0010+0100 и т.д. Таким образом, по мере поступления из генератора

2 высокочастотных импульсов последовательности импульсов в счетчике: импульсов будет формироваться линейным монотонно возрастающая последовательность значений коцов чисел, а в накапливающем сумматоре соответствующая ей последовательность кодов квадратов чисел. В момент совпаденйя текущего значения кода либого счетчика 9, 9, 9 со значением кода числа, записанного в соответствующем регистре 3, 3, 3 на выходе соответствующего блока 4„, 4,, 4 сравнения появляется сигйал, т.е. на выходе соответствующего инвертора

5„, 5, 5 сигнал станет равным О, т.е. прекратится прохождение высокочастотных импульсов через соответствующий элемент И б, б, б-„. 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 (Х c), в счетчике

9 сформируется код вертикального смещения фигуры (-Ус), а в накапливающем сумматоре 10 — код квадрата этого значения (У ® . В счетч. ке 9 сформируется код радиуса Фигуры R

/ а в накапливающем сумматоре 105 сформируется код квадрата радиуса

R . .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 Хс, а в накапливающем сумматоре 10 кода квадрата числа .(Хс) синхронно с импульсами горизонтальной дискретизации в счетчике 9 формируется последовательность

Я. значений (х — хс ), а в накапливающем сумматоре 10Ä вЂ” (х — хс) где х — текущее значение горизонтальной координаты луча. Аналогично синхронно с импульсами строчной синхронизации в счетчике 9 формируется последовательность кодов (У вЂ” Ус), а в накапливающем сумматоре 10@ (У - У ) . С выходов накапливающих сумматоров 10 и 10э коды квадратов смещенной текущей горизонтальной и вертикальной координат"одновременно подаются соответственно на первый и второй входь1 второго комбинационнОго сумматора 13, на выходе которого формируется код суммы этих значений (х — х ) % (y — у ), поступающий на второй вход формирователя 11 сигнала окружности, где сравнивается с кодом квадрата размера формируемой фигуры R, поступающим на первый вход э того формирователя. В момент совпадения кодов на обоих входах формирователя 11 на его выходе образуется сигнал окружности Р„, соответствующий решению уравнения э

{ х — х) +(y — ус)э-= R Сигнал эллипсаа (х — х,,) +(у — ус ) = R + ах +

+ by формируется на выходе формирователя сигнала эллипса 12, на второй вход которого поступает код суммы

>0 (х — хс) +(у — у ), а на первый вхоц код суммы квадрата размера фигуры R и код, изменяющийся линейно с частотой строк и полей, который формируется генератором импульсов 14 и

15 счетчиками 9, и 9 . При этом размер формируемой фигуры зависит от кода размера фигуры R, а угол наклона фигуры определяется частотой генератора 14 и направлением счета реверсивных счетчиков 94 и 96.. Положительный эффект, обусловленный новой совокупностью признаков, заключается. в упрощении устройства. В предлагаемом устройстве полностью исключен

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

З0 и блока управления. Он осуществляет последовательное чередование и операций сложения и п операций сдви га (где n — разрядность кода числа) .

Быстродействие такого устройства мало,. так как на обработку каждой тоЗ5рчки формируемой фигуры затрачивает: ся много времени.,Время прямого хода луча по строке квадратор должен обработать за 50 рс информацию в

256 точках (при размере экрана

256х256), т.е. время, отводимое на обработку информации об одной точке, равно приблизительно 0,2рс.

Если квадратор реализован на интегральных схемах серии К155, которые

45 выполняют одну операцию сложения или сдвига приблизительно за 0,5рс, то для обработки одной точки ему потребуется примерно (0,1 х.п),Ос, т.е. при и = 8 это время равно О, 8Х с.

Таким образом, разрешающая способность этого устройства будет всего

64 элемента на отроку. Если реали. зовать квадратор на интегральных схемах серии К589, быстродействие

55 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 элемента-.

65 ми, стандартными линиями задержки

991489 и сумматорами. Еали реализовать устройство на интегральных схемах серии К155, то для обработки инфор.мации каждой точки ему потребуется

0,15 Ц (выполняются две операции сложения и одна модификация счетчика на 5 единицу, на выполнение каждой из которых потребуется время приблизительно 0,5,ос, т.е. разрешающая способность такого устройства равна 256 элементов по строке. 10

Формула изобретения

УстРойство для формирования фигур 5 конического сечения на экране электронно-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 накапливакщего 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 чет--ЗО вертого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого ком. бинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом формирователя сигнала эллипса, о т — 35 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с . целью повышения быстродействия устройства, оно содержит генератор вы-. сокочастотных импульсов, вход которого соединен с выходом импульсов 40 кадровой частоты генератора синхроимпульсов, три цепочки, состаящие их псследовательно соединенных регистра, блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу соответствующего реверсивного счетчика инэертора и элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, пять элементов ИЛИ и три блока за-:. держки, первый выход каждого иэ которых соединен с входом соответствую-. щего реверсивного -счетчика, первый и второй блоки задержки подключены к выходу соответствующего элемента

И через первый и второй элементы ИЛИ, а третий - непосредственно, первые выходы третьего, четвертого и пятого элементов ИЛЙ подключены к sxoдам соответствужаих блоков задержки, вторые входы — к вторым выходам соответствующих блоков задержки, а выход — к управляющему входу соответствующего накапливающего сумматора, второй комбинационный сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго накапливающих сумматоров, а выход — с вторив входами формирователя сигналов окружности и эллипса, выходы импульсов горизонтальной и вертикальной дискретизации генератора синхроимпульсов соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов

ИЛИ .

Источники информации, принятые во внимание при экСпертизе

1. Патент Великобритании

Ф 1296551, кл. G 06 K 15/20, опублик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 551672, кл. G 09 G 1/24, 1975 (прототип) .

991489

Составитель В. Фокина

Редактор В, Данко Техред T- Маточка Корректор Е. Рошко)

Закаэ 143/70 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП""Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4