SU1179324A1 - Устройство дл преобразовани координат - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ, содержащее три регистра , два коммутатора, блок управлени , блок пам ти,дешифратор ,два сдвигател , группу дешифраторов и два сумматора, выходы которых соединены с входами устройства и первыми информационными входами соответственно первого и второго регистров, ко- . довые выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, а входы дешифратора - с знаковыми выходами первого и второго регистров и выходами коммутаторов, выходы дешифратора и дешифраторов группы соединены с адресным входом блока пам ти, первьш и второй выходы которого соединены с информационными входами соответственно первого и второго сдвигателей, управл ющие входы которых соединены с первым выходом блока управлени  и управл ющими входами коммутаторов, входы дешифраторов группы соединены с вторым выходом блокауправлени , знаковым выходохМ третьего регистра и выходом соответствующих разр дов третьего регистра, выходы сдвигате , лей соединены с информационными входами соответствующих сумматоров, управл ющие входы которых соединены с третьим выходом блока управлени , четвертьй выход которого соединен с входами записи первого и второго регистров, вторые информационные входы первого, второго и третьего регистров и первьй вход блока управлени   вл ютс  соответственно входами первой координаты, второй координаты , угла и запуска устройства, отличающеес  тем, что, с целью расширени  класса решаемых задач путем преобразовани  пр моугольных координат в пол рные, в S него введен распределитель импуль (Л сов, выходы которого подключены к входам соответствующих разр дов третьего регистра, вход записи которого соединен с п тым выходом блока управлени , шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с информационным и управл ющим входами распределител  импульсов, второй и третий входы блока управ со лени  соединены соответственно с выходами знаковых разр дов второго регистра и второго сумматора, чет- вертьй вход блока управлени   вл етс  входом установки режима преобразовани  устройства, причем блок управлени  .содержит три триггера, генератор импульсов, семь элементов И, делитель частоты, три счетчика, два дешифратора, три элемента ИЖ, одновибратор, элемент задержки, .анализатор знаков и узел микропрограммного управлени , выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом

Description

первого триггера и через одновибратор - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом первого счетчика и через элемент задержки - с выходом второго элемента И и четвертым выходом блока управлени , третий выход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и установочным входом второго счетчика, вход которого через делитель частоты соединен с выходом первого элемента И, выход второго счетчика соединен с входом первого дешифратора, выход которого соединен с -первым выходом блока управлени , выход первого счетчика через второй дешифратор соединен с вторым выходом блока и первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно второго элемента ИЛИ и первого дешифратора, подключенного также к первым входам четвертого и п того элементов И и счетному входу третьего счетчика, второй вход и выход п того элемента И соединены соответственно с инверсным выходом второго триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с первым входом первого триггера и выходом третьего элемента И, четвертьй вход блока управлени  соединен с входом второго тригера , пр мой выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход блока управлени  соединен с первым входом третьего триггера, пр мой выход которого соединен с первыми входами анализатора знака и шестого элемента И, инверсньй выход третьего триггера соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого совместно с выходом шестого элемента И  вл етс  п тым выходом блока управлени , третий вход которого соединен с вторым входом анализатора знаков, входы логических условий узла микропропрограммного управлени  с первого по

седьмой соединены соответственно с первым входом блока управлени , пр мым выходом второго триггера, выходом третьего сч-етчика, выходом первого дешифратора, выходом третьего элемента И, выходом второго дешифратора и выходом анализатора знаков, выходы стробировани  узла микропрограммного управлени  с первого по седьмой соединены соответственно с вторым входом первого триггера , установочным входом третьего счетчика, вторым входом второго элемента ИЛИ, вторыми входами шестого и седьмого элементов И , вторым входом третьего триггера , седьмым выходом блока управлени  и шестым выходом блока управлени .

Изобретение относитс  к цифровой вычислительной технике и предназначено дл  преобразовани  пр моугольных координат в пол рные и наоборот а также дл  поворота осей пр.тмоугольных координат.

Цель изобретени  - расширение класса решаемых задач путем преобразовани  пр моугольных координат в пол рные.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства дл  преобразовани  координат} на фиг. 2 - диаграмма , по сн юща  процесс поворота вектора при преобразовании пр моугольных координат в пол рные; на фиг. 3 - схема блока управлени  на фиг. 4 - граф-схема алгоритма работы узла микропрограммного управлени .

Устройство состоит из регистров 1-3, коммутаторов 4 и 5, дешифратора 6, группы дешифраторов 7, сдвигателей 8 и 9, сумматоров 10 и 11,

блока пам ти 12, распределител  импульсов 13,блока управлени  14, входных шин устройства 15-17, выходных шин 18 и 19, шин установки режима преобразовани  20 и пуска

устройства. 21.

3

Блок управлени  (фиг. 3) состоит из триггеров 22-24, генератора импульсов 25, элементов И 26-32, делител  частоты 33, счетчиков 34-36, дешифраторов 37 и 38, элементов ИЛИ 39-41, одновибратора 42, элемента задержки 43, анализатора знаков 44, узла микропрограммного управлени  45, входных и выходных шин 46-55 и шин микропрограммного автомата 56-67.

Устройство работает следующим образом

Определение результата поворота осей пр моугольных координат осуществл етс  по известному выражению

fjti rS -cosW-Ixf.eq-sinrcfjiij.aP

Д540

.Co.M.xf.2qxe;.c i V2Ps

Д1+0 ,(....PH i 0,1,...MM, отрезки соответств i J J i -С НО КОДОВ у  вл ющихс  вход ными данными -го цикла; P-(ri-i)/Pj разр дность отрез ков соответствующих кодов. Посто нна  пам ть, необходима  дл  работы устройства, содержит функциональную таблицу вида ( Х-,(Х.Ч;), (3) X-X;CosCpj -Y einCfj , - X;coscfj Xj 5in Cfj , что означает: по адресу, определ е мому совокупностью величин , и Срj J из посто нной пам ти считыва ютс  результирующие величины Х| и Yi , ранее вычисленные дл  всевозможных комбинаций значений Х у; и ср по выражению (3) и записанные впам ть. Присутствие множителей 2 Т и 2. Р в выражении (2) указывает на использование свойства линейности (пропорциональности) между значени ми Xf , ) и X(M,PV со гласно вьфажекию (3), при посто нном значении У , что позвол ет

793244

ix sXcosqi-Ysinq , . V со5 tp + Xsin q , Представим теперь коды координат 5 X , Y и коды угла q в виде сумм

,tX-,Xtp., ,.,V

,0 (м.,),

где Р и М - количество кодовых отрезков соответственно в кодах координат и угла. Поставл   эти слммы в уравнени  15 (1), после р да преобразований можно прийти к рекуррентным соотношени м, по которым функционирует предлагаемое устройство

(2) дл  всех кодовых отрезков координат использовать одну и ту же таблицу, составленную только дл  старших uuu 1 aBjitiJiHyjo IDJibKU длл (ларших о) отрезков . При подаче на вхдд посто нной пам ти i -е отрезков Х . иЛ- их величины ув личивают о Р с  в 2 раз, соответственно и считанные константы больше по величине во столько же раз. Дл  получени  истинных значений и . считан 1 1 ные константы необходимо сдвинуть на р разр дов вправо,.что соответствует умножению на . Процесс функционировани  устрой- ства состоит из М циклов, каждый из которых содержит г тактов. В течение такта осуществл етс  подача на вход блока пам ти 12 одной пары отрезков кодов координат, счи- тьтание констант, их сдвиг и суммирование . При вьтолнении цикла обрабатьюаютс  все отрезки кодов координат в совокупности с одним из отрезков кода угла, в результате чего исходна  система координат поворачиваетс  на угол Cfj . Затем содержимое сумматоров 10 и 11 переписываетс  в регистры 1 и 2 и сумматоры обнул ютс . Начинаетс  следующий цикл. Так как в преобразовании участвует (+1)-й отрезок кода угла то вектор в этом цикле поворачиваетс  еще на угол су (i + 1) и т.д.

После завершени  ()-ro цикла значени , сформированные в сумматорах 10 и 11, соответствуют искомым резул татам , .

Рассмотрим работу устройства совместно с блоком 14 управлени .

как блок 14 управлени  помимо стандартных элементов содержит узел 45, то дл  полного раскрыти  выполн емых им функций приведем граф-схему алгоритма его функционировани  (фиг. 4). По сигналу на входе 20 триггер 22 режима устанавливаетс , например, в единичное состо ние, при котором устройство осуществл ет поворот осей системы пр моугольных координат.

По сигналу Пуск со входа 21 узел 45 начинает свою работу. Первой выполн емой операцией  вл етс  сброс счетчика 35 циклов, после чего осуществл етс  анализ состо ни  триггера 22 режима. В данном случае выполн етс  права  ветвь графсхемы алгоритма, соответствующа  повороту осей пр поугольных координат Процесс поворота начинаетс  подачей сигнал Запуск преобразовани  на единичньй вход триггера 24, устанавлива  его в единичное состо ние . Сигнал перепада с выхода триггера 24 выдел етс  одновибратором 42 и через элемент ИЛИ 39 сбрасывает счетчик 34 тактов и сумматоры 10 и 11. Дешифраторы 37 и 38 осуществл ют си гхронное управление коммутаторами 4 и 5 сдвигателей 8 и 9 и включение первого дешифратора из группы дешифраторов 7. При этом нулевые отрезки исходных кодов координат Х° ,YO /наход щиес  в регистрах 1 и 2, через коммутаторы 4 и 5 -поступают на входы дешифратора 6 и совместно с нулевым отрезком кода угла Yg , поступающим на первый дешифратор 7, в совокупности образуют .адрес, по которому из блока 12 пам ти считываютс  константы. Константы через сдвигатели 8 и 9 (в нулевом такте без сдвига) поступают в сумматоры 10 и 11 и фиксируютс  в них.

Одновременно импульсы с генератора 25 через открытый единичны- сигналом свыхода триггера 24 элемент И 26 поступают на делитель частоты 33, коэффициент пересчета которого выбираетс  такой величины, чтобы в

паузах, между следующими с выхода импульсами успели бы выполн тьс  все операции вычислительного такта. Импульс с выхода делител  частоты 33 поступает на вход счетчика 34 тактов, увеличива  его на единицу, т.е. устройство переходит к выполнению следующего такта и т.д. После завершени  -го такта сигнал с Р-го выхода дешифратора 37 (триггер 22 режима находитс  в единичном со-, сто нии) через открытый элемент И 27, элемент ИЛИ 41, а также открытый отсутствием сигнала на /И -м выходе дешифратора 38 элемент И 28 и шину 48 осуществл ет перепись содержимьк сумматоров 10 и 11 соответственно в регистры 1 и 2. Затем с задержкой, определ емой элементом задержки 43 и необходимой дл  полного завершени  процесса перезаписи , этот же сигнал через элемент ИЛИ 39 осуществл ет сброс сумматоров 10 и 11 и счетчика 34 тактов, а также увеличивает значение счетчика 35 циклов, на единицу. Таким образом, устройство переходит к выполнению следующего вычислительного цикла и т.д.

При завершении М -го цикла на выходе дешифраторов 38 по вл етс  сигнал, который открывает элемент И 29 и закрывает элемент И 28, в св зи с чем сигнал с выхода дешифратора 37 проходит через элементы И 29 и ИЛИ 40, сбрасыва  один из триггеров и не производ  перезаписи сумматоров 10 и 11 в регистры 1 и 2, так вычислительный процесс завершен и результаты остаютс  в сумматорах 10 и 11 дл  вывода их на выходные шины 19 и 20.

На граф-схеме (фиг. 4) видно, чт.о при значении счетчика 35 циклов равного узел 45 также заканчивает свою работу.

Дл  преобразовани  пр моугольных координат в пол рные триггер 22 режима устанавливаетс  в нулевое положение, а выходные данные записываютс  в регистры 1 и 2. Процесс преобразовани  в данном режиме сводитс  к определению такой величины угла, при повороте на которую исходный вектор совмещаетс  с положительным направлением оси абсцисс. Значение координаты при этом оказываетс  равным модулю вектора

(фиг. 3). Формирование кода угла осуществл етс  методом поразр дного кодировани , при котором разр дам регистра угла, начина  со старшего, придают определенные значени . Посл очередного установлени  разр да проводитс  поворот вектора на угол, соответствующий разр ду. Если координата Y сохран ет свой знак, т.е. вектор не переходит ось абсцисс, то значение разр да сохран етс , в противном случае разр д возвращаетс в исходное положение и процесс формировани  продолжаетс  со следующим разр дом. Данную методику формировани  кода угла реализует узел 45.

Функционирование в данном режиме также начинаетс  по сигналу. Пуск, при этом в соответствии с граф-схемой (фиг. 4) вначале выполн етс  операци  обнулени  счетчика 35 циклов -по шине 62, затем узел 45 переходит к анализу состо ни  триггера 22 режима, и так как он находитс  в нулевом состо нии, то реализуетс  лева  ветвь графсхемы (фиг. 4), начинающа с  сбросо счетчика 36 разр дности по шине 59.

Учитыва , что исходный вектор может находитьс  как в положительной, так и в отрицательной полуплоскости относительно оси X (фиг.2) и процесс поворота должен проходить только в исходной полуплоскости, а знак координаты соответствует знаку полуплоскости, то узел 45 сигналом по шине 67 записывает в триггере 23 знак координаты Y , поступающий из знакового разр да регистра 2 по шине 52. Далее, в зависимости от исходного положени  вектора , в той или иной полуплоскости первоначально необходимо определить знак угла . . Из диаграммы (фиг. 2 видно, что в положительной полуплоскости направление поворота отрицательно и наоборот в отрицательной положительно . В соответствии с этим сигналом по шине 66 через элементы И 31 и 32 и по одной из шин 54 в зависимости от исходного знака координаты Y устанавливаетс  регист 3 угла qi в состо ние 0.00... О или 1.11...1 .

По следующему сигналу из y3jia 45 по одной из шин 53 распределитель 13 импульсов устанавливаетс  в исходное состо ние, при котором информационный вход распределител  13 получает доступ к первому разр ду регистра 3 угла.

По шине 54 вьщаетс  сигнал на счетньм вход триггера первого разр да регистра 3 угла, устанавлива  тем самым значащее значение разр да . После этого начинаетс  процесс преобразовани  установлением по шине 58 триггера 24 в единичное состо ние. Ход преобразовани  протекает как в первом режиме.

Через Р тактов на Р -м выходе дешифратора 37 по вл етс  сигнал, которьй, однако, не проходит через элементы И 27 и 29, запрещенные соответствующгоп сигналами, но проходит через открытьм единичным уровнем триггера 22 режима элемент . И 30 и элемент ИЛИ 40, сбрасыва  триггер 24. Процесс преобразовани  заканчиваетс . Одновременно сигнал с Р -го выхода дешифратора 37 увеличивает на единицу счетчик 36 разр дности Гц и поступает в узел 45.

В результате преобразовани  в сумматорах 10 и 11 наход тс  координаты вектора, повернутого на угол, соответствующий установленному -разр ду в регистре 3 угла. По знаку сумматора 11, в котором хранитс  координата Y , можно определить не вышел ли вектор за пределы исходной полуплоскости. Сигнал , поступивший от дешифратора 37, побуждает узел 45 перейти к анализу знака координаты Y после поворота. Анализатор 44 знака сравнивает исходное (триггер 23) и текущее (сумматор 11) значени  знаков координаты Y и при их несовпадении на его выходе по вл етс  сигнал, поступающий по шине 65 на вход узла 45. Сигнал на выходе анализатора 44 знака указывает, что вектор вышел за пределы исходной полуплоскости и в соответствии с реализуемой граф-схемой (фиг. 4) вырабатываетс  сигнал, которьй поступает по шине 54 через распределитель 13, возвраща  разр д триггера регистра 3 в исходное состо ние, после чего выполн етс  следующа  команда. При отсутствии сигнала (сигнал нулевой) на выходе анализатора 44 знака происходит переход к следующей команде, т.е. сформированный в регистре 3разр д сохран етс .

Следующа  команда по одной из шип 53 осуществл ет сдвиг распределител  13 на одну позицию вправо, подготавлива  услови  формировани  второго разр да .кода угла. Далее осуществл етс  анализ значени  счетчика 36 разр дности и при неравенстве его содержимого m происходит переход к формированию следующего разр да кода угла. Равенство содержимого счетчика 36 in указывает на завершение формировани , например, нулевого отрезка кода угла. В этом случае необходимо значени  координат , сформированные в сумматорах 10 и 11, переписать во входные регистры 1 и 2, что осуществл етс  (фиг. 4) и позвол ет в общем случае при формирований разр дов j -го отрезка кода угла вьшолн ть только j-й цикл преобразовани , т.е. только один цикл. Процесс перезаписи содержимых сумматоров 10 и 11 в регистры 1 и 2 выполн етс  при подаче

по шине 63 сигнала на вход элемента ИЛИ 41 и далее как описывалось. Этот сигнал увеличивает также счетчик 35 циклов на единицу, что и отражено в граф-схеме (фиг. 4). Далее по шине 59 осуществл етс  сброс счетчика 36 разр дности.

Процедура формировани  кода угла продолжаетс  до п -го разр да, после чего содержимое счетчика 35

циклов становитс  равным М и узел 45 заканчивает свою работу.

Предлагаемое устройство способно выполн ть преобразовани  пр моугольных координат в пол рные и обратно, а также осуществл ть поворот осей системы пр моугольных координат.

20 21

CDuz.f

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ, содержащее три регистра, два коммутатора, блок управления, блок памяти,дешифратор ,два сдвигателя, группу дешифраторов и два сумматора, выходы которых соединены с входами устройства и первыми информационными входами соответственно первого и второго регистров, ко- . довые выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, а входы дешифратора - с знаковыми выходами первого и второго регистров и выходами коммутаторов, выходы дешифратора и дешифраторов группы соединены с адресным входом блока памяти, первый и второй выходы которого соединены с информационными ' входами соответственно первого и второго сдвигателей, управляющие входы которых соединены с первым выходом блока управления и управляющими входами коммутаторов, входы дешифраторов группы соединены с вторым выходом блока управления, знаковым выходом третьего регистра и выходом соответствующих разрядов третьего регистра, выходы сдвигателей соединены с информационными входами соответствующих сумматоров, управляющие входы которых соединены с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с входами записи первого и второго регистров, вторые информационные входы первого, второго и третьего регистров и первый вход блока управления являются соответственно входами первой координаты, второй координаты, угла и запуска устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем преобразования прямоугольных координат в полярные, в G него введен распределитель импульсов, выходы которого подключены к входам соответствующих разрядов третьего регистра, вход записи которого соединен с пятым выходом блока управления, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с информационным и управляющим входами распределителя импульсов, второй и третий входы блока управления соединены соответственно с выходами знаковых разрядов второго регистра и второго сумматора, четвертый вход блока управления является входом установки режима преобразования устройства, причем блок управления содержит три триггера, генератор импульсов, семь элементов И, делитель частоты, три счетчика, два дешифратора, три элемента ИЛИ, одновибратор, элемент задержки, анализатор знаков и узел микропрограммного управления, выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триггера и через одновибратор - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом первого счетчика и через элемент задержки - с выходом второго элемента И и четвертым выходом блока управления, третий выход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и установочным входом второго счетчика, вход которого через делитель частоты соединен с выходом первого элемента Й, выход второго счетчика соединен с входом первого дешифратора, выход которого соединен с первым выходом блока управления, выход первого счетчика через второй дешифратор соединен с вторым выходом блока и первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно второго элемента ИЛИ и первого дешифратора, подключенного также к первым входам четвертого и пятого элементов И и счетному входу третьего счетчика, второй вход и выход пятого элемента И соединены соответственно с инверсным выходом второго триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с первым входом первого триггера и выходом третьего элемента И, четвертый вход блока управления соединен с входом второго триггера, прямой выход которого соеди нен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход блока управления соединен с первым входом третьего триггера, прямой выход которого соединен с первыми входами анализатора знака и шестого элемента И, инверсный выход третьего триггера соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого совместно с выходом шестого элемента И является пятым выходом блока управления, третий вход которого соединен с вторым входом анализатора знаков, входы логических условий узла микропропрограммного управления с первого по седьмой соединены соответственно с первым входом блока управления, прямым выходом второго триггера, выходом третьего счетчика, выходом первого дешифратора, выходом третьего элемента И, выходом второго дешифратора и выходом анализатора знаков, выходы стробирования узла микропрограммного управления с первого по седьмой соединены соответственно с вторым входом первого триггера, установочным входом третьего счетчика, вторым входом второго элемента ИЛИ, вторыми входами шестого и седьмого элементов И , вторым входом ' третьего триггера , седьмым выходом блока управления и шестым выходом блока управления.