SU1721626A2 - Генератор векторов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств дл  отображени  информации. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности вычислени  координат точек визуализации штрих-пунктирных линий, что достигаетс  введением вычитающего счетчика 6, второго триггера 13, третьего элемента И 16, второго элемента 18 задержки, блоков 20-23 элементов И, регистров 24 и 25, блока 19 элементов ИЛИ и блока 26сравнени  и соответствующих функциональных св зей. Изобретение позвол ет при высоких быстродействии и точности вычисл ть координаты точек визуализации не только сплошных линий, но и штрих-пунктирных. При этом имеетс  возможность установки произвольных независимых длин штриха и пробела, что весьма существенно при построении сложных графических изображений . 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств для отображения информации и является усовершенствованием генератора по авт. св. № 1566401.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет возможности вычисления координат точек визуализации штрих-пунктирных линий.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Генератор векторов содержит блок 1 вычисления параметров отрезка, первый 2 и второй 3 реверсивные счетчики, суммирующий счетчик 4, блок 5 коммутации, вычитающий счетчик 6, первый' 7 и второй 8 сдвигающие регистры, мультиплексор 9, накапливающий сумматор 10, элемент ИЛИ 11, первый 12 и второй 13 триггеры, первый 14, второй 15 и третий 16 элементы И, первый 17 и второй 18 элементы задержки, блок 19 элементов ИЛИ, первый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 блоки элементов И, первый 24 и второй 25 регистры и блок 26 сравнения.

Кроме того, генератор имеет информационные входы 27-32, - управляющие входы 33-37 и выходы 38-39.

Генератор осуществляет вычисление координат узлов заданной равномерной сетки, имеющих минимальное отклонение от прямой линии, соединяющих два произвольных узла сетки. Последующая индикация точек плоскости, находящихся в узлах с рассчитанными координатами, позволяет сделать линию видимой. При этом генератор может работать в двух режимах: в режиме вычисления координат точек визуализации сплошных линий и в режиме вычисления координат точек визуализации штрих-пунктирных линий с произвольными (заданными) промежутками между штрихами.

Блок 1 вычисления параметров отрезка предназначен для выполнения подготовительных операций для генерации линии, соединяющей точки плоскости Х1, Y1 и Х2, Y2. Сущность работы блока сводится к переносу системы координат в первую граничную точку отрезка X1, Y1 и вычислении параметров, характеризующих наклон линии к осям этой системы координат. На первый-четвертый входы блока 1 (1-1: 1-2: 1-3; 1-4) поступают коды граничных точек отрезка XI, Y1, Х2. Y2. На управляющий вход 1-5 поступает сигнал Запись кодов. В результате работы блока 1 на его первом-третьем информационных выходах (1-6, 1-7 и 1-8) формируются соответственно величины:

Dx = MOD (х2 - х1):

Dy = MOD (у2 - у1):

D = MOD (Dx - Dy), а на управляющих выходах 1-9, 1-10, 1-11 коды знаков соответствующих разностей:

Zx = SIGN (х2 - х1):

Zy = SIGN (у2 - у1):

Z = SIGN (Dx - Dy).

где SIGN (х) - операция выделения знака числа х.

Величины Zx, Zy, Z в совокупности характеризуют наклон линии в системе координат с центром в точке X1.Y1. Причем сочетание величин Zx.Zy определяет один из четырех квадрантов введенной системы координат, в котором находится линия, а величина Z дополнительно характеризует положение линии относительно диагонали квадранта. Значения величин Zx.Zy определяют знак приращения координаты X и Y соответственно. Величина Z определяет компоненту отрезка, имеющую наибольшее по абсолютной величине приращение. Блок управляется импульсом Запись кодов”, поступающим на вход 33 генератора.

Реверсивные счетчики 2 и 3 предназначены для приема кодов координат начальной точки X1.Y1 и модификации их в процессе генерации координат точек, составляющих отрезок. Запись кодов координат начальной точки в счетчики 2 и 3 осуществляется по сигналу Запись кодов. Режим счета каждого счетчика определяется значением величин Zx.Zy.

Суммирующий счетчик 4 с предварительной установкой предназначен для ограничения количества генерируемых точек. Перед началом счета в него записывается число генерируемых точек, равное наибольшей из величин Zx и Zy.

Блок 5 коммутации предназначен для согласования выходов блока 1 с входом регистра 8, установочным входом счетчика 4 и третьим входом мультиплексора 9, а также выходов элементов И 14 и 15 со счетными входами счетчиков 2 и 3, Блок 5 управления сигналом с третьего выхода блока 1 (код знака величины Z). Когда на управляющем входе блока 5 присутствует сигнал логического нуля, информация с первого-четвертого информационных входов поступает соответственно на его первый-четвертый выходы. При поступлении на управляющий вход сигнала логической единицы в блоке 5 осуществляется переключение входа 5-1 на выход 5-6, входа 5-2 - на выход 5-5, входа

5-3 - на выход 5-8, входа 5-4 - на выход 5-7.

Сдвигающие регистры 7 и 8 предназначены для хранения величин - 2D и 2 МАХ (Dx.Dy) соответственно. Последние получаются в результате записи со сдвигом влево значений D и MAX (Dx,Dy), поступающих на входы регистров. Особенностью регистра 7 является то, что в его знаковом разряде постоянно находится код знака

Мультиплексор 9 предназначен для подачи на вход накапливающего сумматора 10 одной из трех величин, поступающих на его входы. Причем, если триггер 12 находится в сброшенном состоянии, то на выход мультиплексора поступает информация с его третьего входа. Если триггер 12 находится в единичном состоянии, то выдача информации с третьего входа мультиплексора блокируется и управление осуществляется сигналом с инверсного выхода знакового разряда накапливающего сумматора 10. При этом по сигналу логического нуля (содержимое сумматора отрицательно) через мультиплексор на информационный вход сумматора поступает значение, хранящееся в регистре 8. Если на выходе сумматора устанавливается сигнал логической единицы, то на выход мультиплексора поступает содержимое регистра 7.

Накапливающий сумматор 10 предназначен для сложения и хранения величин, поступающих на его информационный вход. Суммирование осуществляется при поступлении импульса на управляющий вход. Обнуление сумматора осуществляется по сигналу Запись кодов.

Элемент 17 задержки предназначен для согласования момента записи данных в элементы схемы устройства с моментом окончания вычислений в блоке 1 и появлением результатов вычислений на выходах блока

5. Элемент 18 задержки предназначен для согласования момента установки вычитающего счетчика 6 с моментом поступления на счетчик первого тактового импульса с входа 35.

Триггер 13 представляет собой Т-триггер с входом принудительного сброса, причем триггер заблокирован в нулевом состоянии, если на этот вход не подается единичный сигнал.

Блок 26 сравнения представляет собой устройство, на выходе которого единичный сигнал формируется в том случае, когда не равно нулю содержимое регистров 24 и 25 и присутствует единичный сигнал на управляющем входе 37, который свидетельствует об установке режима Штрих-пунктир.

Регистры 24 и 25 предназначены для занесения в них кодов длин соответственно пробела и штриха. Запись в регистры осуществляется по управляющему сигналу Установка параметров штрих-пунктирной линии, поступающему на вход 36.

Остальные элементы схемы являются стандартными узлами вычислительной техники.

Генератор работает следующим образом.

На информационные входы 27-30 устройства поступают коды величин Х1, Y1, Х2, Y2 соответственно. Одновременно на управляющий вход 33 генератора поступает сигнал Запись кодов. По этому сигналу в блоке 1 выполняются вычисления величин Dx.Dy,D и выделение знаковых разрядов Zx.Zy.Z. Одновременно по сигналу Запись кодов обнуляется накапливающий сумматор 10 и производится запись значений X1.Y1 в реверсивные счетчики 2 и 3 соответственно. После завершения вычислений в блоке 1 на его выходах 1-6 - 1-11 появляются значения Dx,Dy,D, Zx.Zy.Z соответственно. Управляющими сигналами Zx и Zy с выходов 1-9 и 1-10 блока 1 устанавливается режим счета реверсивных счетчиков 2 и 3. Причем сигнал логической единицы устанавливает соответствующий счетчик в режим обратного счета, а сигнал логического нуля - в режим прямого счета. Установленный режим счета сохраняется до конца вычислений всех точек отрезка.

Величина Z с выхода 1-11 блока 1 поступает на управляющий вход 5-9 блока 5.

В таблице показано соответствие между входами и выходами коммутатора в зависимости от значения Z.

Сигналом Запись кодов, задержанным элементом 17 задержки на время, необходимое для выполнения вычислений в блоке 1 и переходных процессов в блоке 5, разрешается запись в регистры 7 и 8 кодов, поступающих с выхода 1-8 блока 1 и с выхода 5-6 блока 5 соответственно. Запись в регистры 7 и 8 производится со сдвигом на один разряд влево. При этом в знаковый разряд регистра 7 заносится код знака В результате в регистр 7 записывается значение -2D, а в регистр 8 - значение 2 MAX(Dx.Dy). Одновременно этим же сигналом Запись кодов разрешается занесение в счетчик 4 числа вычисляемых точек, равное MAX(Dx.Dy) с выхода 5-5 блока 5. Кроме того, через элемент ИЛИ 11 сигнал Запись кодов поступает на управляющий вход накапливающего сумматора 10, разрешая операцию суммирования. Поскольку триггер 12 находится в сброшенном состоянии, сигнал логического нуля разрешает прохождение информации с третьего входа мультиплек сора 9 на вход накапливающего сумматора 10 и, кроме того, блокирует прохождение сигнала через элемент И 15. Таким образом, в сумматоре в начальный момент времени находится MAX (Dx.Dy). На этом все подготовительные операции заканчиваются.

В режиме вычисления координат точек визуализации сплошных линий генератор находится при отсутствии управляющего сигнала на входе 37. В этом случае триггер 13 заблокирован в нулевом состоянии и единичный сигнал с его инверсного выхода разрешает выдачу информации через блоки 23 и 22 элементов И на выходы 39 и 38 генератора.

При поступлении сигнала Пуск на вход 34 триггер 12 устанавливается в единичное состояние. При этом сигнал логической единицы блокирует прохождение информации на выход мультиплексора 9 с его третьего входа. Одновременно этим же сигналом разрешается прохождение тактовой частоты с входа 35 через элемент И 14. Тактовая частота поступает через блок 5 на один из реверсивных счетчиков в соответствии с описанной схемой коммутации. Одновременно через элемент ИЛИ 11 импульсы тактовой частоты поступают на управляющий вход сумматора 10, разрешая тем самым выполнение операции суммирования величины, поступившей на информационный вход, с содержимым сумматора. Выборка очередного слагаемого осуществляется с помощью мультиплексора 9 в зависимости от знака суммы. Если в предыдущем такте суммирования сумма была отрицательной, то в текущем такте слагаемое выбирается из регистра 8, в противном случае - из регистра 7. Одновременно с инверсного выхода знакового разряда сумматора сигнал через элемент И 15 поступает на вход 5-3 блока 5 и далее на один из реверсивных счетчиков. При этом сигналы тактовой частоты и знакового разряда сумматора 10 поступают на разные счетчики, С выходов счетчиков 3 и 2 рассчитанные координаты точек, образующих линию, через блоки 23 и 22 элементов И поступают на выходы 39 и 38 генератора. При переполнении счетчика 4 триггер 12 переводится в нулевое состояние и процесс вычислений заканчивается.

Аналогичным образом описанная часть схемы работает и в режиме вычисления координат точек визуализации штрих-пунктирных линий. Режим включается подачей на управляющий вход 37 сигнала Установка режима Штрих-пунктир. Этим сигналом разблокируется триггер 13. Предварительно в регистры 24 и 25 заносятся соответственно коды длины пробела и длины штриха.

На выходе блока 26 сравнения формируется единичный сигнал в том случае, если содержимое регистров 24 и 25 не равно нулю и есть сигнал на входе 37. Единичный сигнал на выходе блока 26 является необходимым условием для записи содержимого регистра 24 или 25 в счетчик 6 в качестве коэффициента пересчета. Причем первым в счетчик заносится код длины штриха из регистра 25, так как единичным сигналом с инверсного выхода триггера 13 открыт блок 21 элементов И, в то время как блок 20 элементов И закрыт.

Единичный сигнал с выхода блока 26, задержанный на элементе 18 задержки на время записи содержимого регистра 25 в счетчик 6, разрешает прохождение тактовых импульсов с входа 35 через элемент И 16 на счетный вход счетчика 6.

Триггер 13 находится в сброшенном состоянии, тем самым разрешается выдача координат точек визуализации на выходы 38 и 39. После поступления на вход счетчика 6 ровно N тактовых импульсов (где N - содержимое регистра 25) счетчик переводится в нулевое состояние и его выходной сигнал переводит триггер 13 в единичное состояние. Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 13 закрывает выходы 38 и 39. Одновременно единичный сигнал с прямого выхода триггера 13 разрешает запись в счетчик 6 кода длины пробела из регистра 24 в качестве коэффициента пересчета. После поступления на счетный вход счетчика ровно М тактовых импульсов (где М - содержимое регистра 24, характеризующее длину пробела) счетчик переводится в нулевое состояние и на его выходе формируется единичный сигнал, переводящий триггер 13 в нулевое состояние. Тем самым вновь разрешается выдача на выходы 38 и 39 координат точек визуализации и запись в счетчик 6 содержимого регистра 25. Далее порядок работы повторяется до тех пор, пока не сформируются координаты всех точек, подлежащих визуализации.

Предлагаемый генератор имеет более широкие функциональные возможности. Это связано с тем, что генератор позволяет вычислять координаты точек визуализации не только сплошных линий, но и штрих-пунктирных. При этом имеется возможность установки произвольных независимых длин штриха и пробела. Такая возможность является весьма существенной, в особенности при построении сложных графических изображений.

Кроме того, генератор имеет высокое быстродействие и высокую точность вычисления координат точек генерируемой ли9

1721626 10 нии. Высокое быстродействие связано с тем, что все подготовительные операции при расчете координат вынесены за пределы цикла расчета координат очередной точки. Тем самым сокращается количество операций сложения и преобразования в 2-3 раза, что существенно уменьшает время, затрачиваемое на вычисление каждой точки генерируемой линии. Высокая точность вычисления координат точек визуализации связана с тем, что применяемый алгоритм вычислений позволяет контролировать ошибку вычислений и обеспечивает ее значение в пределах 0-0,5 дискрета.

Таким образом, генератор имеет широкие функциональные возможности, высокое быстродействие и высокую точность вычисления координат точек визуализируемой линии. Это позволяет использовать его в высококачественных быстродействующих системах вывода (отображения) графической информации, находящих все большее применение в системах автоматического проектирования и автоматизированных системах управления, работающих в реальном масштабе.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Генератор векторов по авт. св. Ns 1566401, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет возможности вычисления координат точек визуализации штрих-пунктирных линий, он содержит второй триггер, вычитающий счетчик, второй элемент задержки, блок сравнения, первый и второй регистры, блок элементов ИЛИ, с первого по четвертый блоки элементов И и третий элемент И, первый вход которого соединен с третьим управляющим входом генератора, а второй вход через второй элемент задержки - с выходом блока сравнения, подключенным к первым входам первого и второго блоков элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго регистров, подключенными к первому и второму информационным входам блока сравнения, управляющие входы регистров являются четвертым управляющим входом генератора, пятым управляющим входом которого является управляющий вход блока, сравнения, соединенный со счетным входом второго триггера, вход сброса которого соединен с выходом вычитающего счетчика, подключенным к его входу сброса, счетный вход вычитающего счетчика соединена выходом третьего элемента И, а информационный вход - с выходом блока элементов ИЛИ, входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго блоков элементов И, третьи входы которых подключены соответственно к прямым и инверсным выходам второго триггера, первые входы второго и третьего блоков элементов И соединены с выходами соответственно первого и второго реверсивных счетчиков, а вторые входы - с инверсным выходом второго триггера, выходы третьего и четвертого блоков элементов И являются выходами генератора, информационные входы регистров являются соответственно пятым и шестым информационными входами генератора.

   Z Входы 5-1 5-2 5-3 5-4 0 5-5 5-6 5-7 5-8 1 5-6 5-5 5-8 5-7

   Составитель И.Загинайко Редактор И.Дербак Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

   Заказ 955 Тираж Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101