SU732935A1 - Генератор дуг окружностей - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в устройствах для отображения графической информации для формирования дуг окружностей.

Известен генератор дуг окружностей [1] , содержащий блок управления, регистр, счетчики и сумматоры.

Недостатки известного устройства низкая точность начертания дуг окружностей вследствие грубой аппроксимации дуги окружности, а также невозможность изображения окружности с радиусом меньше радиуса единичной окружности..

Наиболее близок к предлагаемому генератор дуг окружностей И, содержащий регистр, первый выход которого подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого соединены со входами первого сумматора и с выходами первого и второго счетчиков соответственно, четвертый вход блока управления соединен с первым информационным входом третьего счетчика и подключен к первому выходу первого сумматора, , а первый и второй выходы блока управления соединены с управляющими входами четвертого й пятого счетчиков соответственно, второй сумматор, ⁵ генератор импульсов, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, так как построение окружности ведется не на частоте генератора тактовых импульсов, максимально допустимой для работы отдельных элементов, а на частоте, в два раза меньше максимальной.

Цель изобретения-повышение' быстродействия генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор введены блок памяти, первый, второй и третий информационные входы которого соединены с первым и вторым выходами регистра и третьим выходом блока управления соответственно, а управляющий вход подключен к четвер тому выходу блока управления, первый второй и третий выходы блока памяти подключены к информационным входам первого и второго счетчиков и второму информационному входу третьего счетчика соответственно, третий и четвертый сумматоры, первые входы которых соединены с третьим и четвертым . выходами регистра соответственно, а вторые входы— с первым выходом регистра и третьим выходом блока управления соответственно, выходы третьего и четвертого сумматоров подключены к информационным входам. четвертого и пятого счетчиков соответственно, элементы И-ИЛИ, первый, второй и третий входы которых соедин^ды со вторым выходом регистра, -выходом третьего счетчика и вторым выходом первого сумматора соответственно, а выходы подключены жо входу второго сумматора, коммутатор, первый и второй информационные входы которого подключены к выходу второго сумматора и первому выходу первого сумматора соответственно, а управляющий вход - к выходу генератора импульсов, первый выход коммутатора соединен с четвертым входом элементов И-ИЛИ, второй выход - со счетными входами первого и четвертого счетчиков, а третий выход - со счетными входами второго и. пятого счетчиков, и блок сравнения, первый, второй и третий входы которого подключены к пятому выходу регистра, выходам первого и второго счетчиков соответственно, а выход является выходом устройства.

На чертеже представлена функциональная схема генератора.

Генератор содержит первый счетчик 1, второй счетчик 2, первый сумматор 3, третий счетчик 4, второй сумматор 5, блок управления 6, генератор импульсов четвертый счетчик 8, пятый счетчик 9, регистр 10, блок памяти 11, элементы И-ИЛИ 12, коммутатор ' 13, третий сумматор 14, четвертый сумматор 15 и блок сравнения 16.

Устройство работает следующим образом. Информация, характеризующая окружность или дугу окружности, поступает на ЭЦВМ и хранится в регистре. 10 все время отображения окружности. Данная информация имеет следующий вид; начальные координаты центра окружности ( Х_о ’ Υο )» код радиуса окружности (р) ’» начальные координаты дуги окружности относительно ее центра (Хдн* Υ дн Н код длины дуги, который может быть задан конечными координатами дуги окружности относительно ее центра. ,

Хдц) или каким-либо другим образом.

Координаты Х_ои \_о поступают соответственно на сумматоры 14 и 15 и счетчики 8 и 9, с выхода которых данная ¹⁰ информация выдается на преобразующую и отклоняющую систему аппаратуры отображения.

Перед началом процесса отображения окружности код радиуса с выходов ре¹⁵ гистра 10 поступает на сумматор 15, так как в этом случае Удц = Р, где данный код складывается с кодом У_о . Через блок памяти 11 на счетчик 1 записывается 'нулевой' код, на счетчик 2 ²⁰ код Р-1, на счетчик 4 - код 2 (00...010). (00...010).

В процессе построения окружности сумматоры 3 и 5 одновременно производят операции сложения. С помощью эле²⁵ ментов И-ИЛИ 12 на вход сумматора 5 подаются соответствующие слагаемые, причем сумматор 5 - накапливающий.

По каждому импульсу частоты, вырабатываемой генератором импульсов 7, на ³⁰ втором сумматоре 5 выполяются следующие действия •R-2; R-2(1+243); К-2 (1+2+3);

R-2; (1+2+3+ ... Иц ,)=Κ-2· Σί, где И, - числа 1,2,3....

Числа 2,4,6 ... образуются на счетчике 4 по каждому импульсу генератора импульсов 7..Возможны две ситуации:

R-2 Σ*Ο И симоси от которых в завикоммутатор 13 под ключает каждый импульс, вырабатываемый генератором 7, к счетчику 8 - счетчику X - координаты. На счетчик 9 - счетчик X - координаты - импульс подается только при ситуации so

ГЦ

R-2£1<O·

Данные импульсы, поступающие с выходов крммутатора 13 на вход счетчиков 8 и 9, подаются также на счет55 ные входы счетчиков 1 и 2. Таким образом, состояние счетчика 1 изменяется от О до 1% , а состояние счетчика 2 уменьшится на единицу только после окончания сложения R- 2· 11 д ( если

Τ?-2Σ1ί<Ο Одновременно с каждым действием, выполняемым на сумматоре 5, с помощью сумматора 3 складываются числа, имеющие на выходе счетчиков 1 И 2:

²[^χΛ<ν]·-²ί«-Η-(0.η1ι], где Хди'Лд,м - текущие значения координатой Υ дуги окружности, взятые относительно ее центра.

Если R-2- Ζ?ι<0 , по следующему

1-1 такту выполняется действие ²Κτ-^τΙ4’^!-²,?,>²Η·^ηΉ·²&' а по последующим тактам действия

l+R-2 34-2(^+2)-2(11^+5)50

I I 4 -4

I I Ί |R-4-n₄ |+π-2 Σΐ-2(η₄+ 2>2Ц+^3>2^⁴^⁰

Состояние счетчиков 1, 2; 4, 8, 9 изменяется таким же образом, как и при выполнении ранее рассмотренных действий. На сумматоре 3 одновременно выполняются следующие действия [(R-2)-(n^-i)]

61^21] [ (Κ-ϊΗή/ιιρ].

После полученного на сумматоре 5 отрицательного результата следующее действие на нем выполняется в виде

В+21(1(-^-(14^1.

Последующие действия выполняются аналогичным образом до тех пор, пока на сумматоре 3 не получится отрицательный результат 2[(R-K)-3H-j<0, после чего при всех последующих ттс ι виях состояние счетчика 4 с каждым тактом уменьшается на два.

Появление условия (1.) означает не5 реход к изображению второй половины дуги в первой четверти.

В тот момент, когда изображена первая четверть дуги окружности,состояние счетчи ка 2 становится равным нулю:

Дальнейший процесс построения следующей четверти дуги происходит ана₁₅ логичным образом, но в этом случае по сигналу из блока управления 6, по данному на блок памяти 11, в счетчик 1 записывается код Р-1, а счетчик 2 устанавливается в нулевое состояние.

₂₀ При возникновении ситуаций (1) и (2) на блок управления 6 поступают соответствующие сигналы с сумматора 3 и счетчиков 1 и 2, по которым с помощью блока управления задаются режимы ра25 боты счетчиков 8 и 9 (сложение или вычитание импульсов), что позволит отобразить дуги окружности в различных квадратах. Процесс отображения окружности оканчивается после нарисования ₃₀ дуги четвертого квадрата.

Отображение какой-либо части дуги окружности отличается тем, что к координатам центра окружности прибавляются с помощью сумматоров 14 и 15 коды 35 Z д_м и Уд_н с последующей записью полученных результатов в счетчики 8 и 9.

В счетчики 1 и 2 через блок памяти записываются соответственно коды X...иУ» _{u π} Д^н А

Построение дуги и все связанные с этим 4₀ действия происходят таким же образом, как и при построении окружности.

оканчивается построение дуги следующим образом.

₄₅ Текущие значения координат Хд_Т и Уд_Т, получаемые на счетчиках 1 и 2, поступают на блок сравнения 16, где сравниваются с конечными координатами дуги Хдки \д_к , поступающими с регистра 10.

₅₀ При равенстве данных кодов

X -V Υ - Ύ ДК*'ДТ ¹ · ДК ’дт блок сравнения 16 вырабатывает сигнал Конец отображения.

Дугу окружности можно построить не ₅₅ только по часовой стрелке, но и подтип, В этом случае на блок управления 6 поступает сигнал Направление движения, по которому включается инверсный алгоритм построения дуги.

Числовые значения, полученные таким образом на выходах счетчиков 8 и 9. поступают через цифреаналоговые преобразователи на отклоняющую систему электроннолучевой трубки (на чертеже не показаны) или на какое-либо другое средство отображения информации. При этом ошибка, возникающая в данных числовых значениях за счет построения дуги окружности дискретными числами, не превышает величины младшего разряда числа. .

Описанное устройство рабе едет приблизительно в два раза быстрее прототипа вследствие начертания окружности на частоте, максимально допустимой для работы отдельных элементов схемы. Применение устройства позволяет также исключить’’из схемы элементы, предназначенные для управления частотой 20 генератора импульсов, которые используются в прототипе. Это дает возможность уменьшить объем оборудования, входящего в состав генератора дуг окружностей, й повысить надежность схемы. ²⁵

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в устройствах дл  отображ ни  гр  ческой информашш дл  (}юрм1фо вагш  дуг окружностей. Известен генератор дуг окружностей l , содержащий блок утфавлени , регистр, счетчики и сумматоры. Недостатки известного устройства низка  точность начертани  дуг окружностей вследствие грубой аппроксимашш дуги окружности, а также невозможност иаофаженй  окружности с радиусом мен ше радиуса единичной окружности., Наиболее близок к тгредлагаемому ге нератор дуг окружностей 2, содержаш регистр, первый выход которого подключен к первому входу блока уттравлени , второй и третий входы которого соедине ны со входами первогю,сумматора и с выходамт первого и второго счетчиков соответственно, Четвертый вход блока управлени  соединен с первым информационным взводом третьего счетчика и подключен к первому выходу первогх) сумматора, , а первый и второй выходы блока утфавлени  соединены с управл ющими входал и четвертого и п того счетчшсов соответственно, второй сумматор, генератор импульсов, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика. Недостатком известного устройства  вл етс  низкое быстродействие, так как построение окружности ведетс  не на частоте генератора тактовых импуттьсов, максимально допустимой дл  работы отдельных элементов, а на частоте, в два раза меньше максимальной. Цель изобретешш-повышение быстродействи  генератора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генератор введены блок пам ти, первый, второй и третий ин(}юрмаикот1ные входы которого с ед1шены с первым и вторым выходами регистра и третьим выходом блока управлени  соответственно, а утфавл юший вход подключен к четЕмгр37 тому выходу блока управле11}  , первый второй и третий выходы блока па ч1 ти подключены к информационным входам первого и второго счетч1гков н второму информашюнному входу третьего счетчика соответственно, .третий и четвертый су1 {маторы, первые входы которых соединены с третыл-г и четвертым . выходами регистра соответственно, а вторые входы с первым выходом регистра и третьим выходом блока управлени  соответственно выходы третьего и четвертого сумматоров подключены к информациончьпу входам четвертого и п того счетч гков соответственно , элементы И-ИЯИ, первый, второй и третий входы которых соедин ды со вторым выходом регистра, -выходом третьего счетчика и вторым выходом первого сумматора соответственно, а выходы подключеныКО входу второго сум матора, коммутатор, первый и второй информацио1шые входы которого подключены к выходу второго сумматора и первому выходу первого сумматора соответственн а управл ющий вход - к выходу генёра . тора импульсов, первый выход коммутатора соединен с четвертым входом элементов И-ИЛИ, второй выход - со счетными входами первого и четвертого счетчшсоБ, а третий выход - со счетными входами второго и. п того счетчиков, и блок сравнени , первый, вачэрой и третий входы которого подключены к п тому выходу регистра, выходам первого к второго счетчиков соответствешю, а выход  вл етс  выходом устройства. На чертеже представлена функциональ на  схема генератора. Генератор содержит первый счетчик 1 второй счетчюс 2, первый сумматор 3, третий счетчшс 4, второй сумматор 5, блок управлешш 6, генераахэр импульсов четвертый счетчик 8, п тый счетчик 9, регистр 10, блок пам ти 11, элементы И-ИЛИ 12, коммутатор 13, третий cyKflviarop 14, четвертый сумматор 15 и блок сравнегаг  16. Устройство работает следуюшш - обра зом. Информаци , характеризующа  окружность или дугу окружности, поступае на ЭЦВМ и хранитс  в регистре, Ю все врем  отображени  окружности. Данна  информаци  iJMeeT следутоций вид; начальньш координаты центра окружности ( Х.О, о ); код радиуса окружности (р); начальные координаты дуги окружности относзггелыю ее центра (Кдн Ан 5 код длины ДУ1-И, ко1Х)рый может быть задан конечными координаталп окружности относительно ее цен7ра(Хдк. каким-либо другим образом. Координаты КоИ Ло поступают соответственно на cjTviMaTopbi 14 и 15 и счетчики 8 и 9, с выхода которых данна  информаци  выдаетс  на преобразующую и отклоншощую систему аппаратуры отображени . Перед началом процесса отображени  окружности код радиуса с выходов регистра 10 поступает на сумматор 15, так как в этом случае где данный код складываетс  с кодом YO Через блок пам ти 11 на счетчик 1 записываетс  нулевой код, на счетчик 2 )од , на счетчик 4 - код 2 (00.,.О1О). (О0,..010). В процессе построени  окружности сумматоры 3 и 5 одновременно производ т операции сложени . С помощью элег енто И-ИЛИ 12 на вход сумматора 5 подаютс  соответствующие слагаемые, причем сумматор 5 - накапливающий. По каждому импульсу частоты, вьфабатываемой генератором импульсов 7, на втором сумматоре 5 вьшол ютс  следующие действи  R-2; К-2(1+24:3); Ti-2 (l+2+З); R-2; (1+2+3+ ... .Si, где - числа 1,2,3.... Числа 2,4,6 ... образуютс  на счетчике 4 по каждому импульсу генератора импульсов 7.Возможны две ситуации: . иTl2S O, в завиitl -симоси от которых коммутатор 13 подключает каждый импульс, вьфабатьтаемый генератором 7, к счетчику 8 - счетчику X - координаты. На счетчик 9 - счетчик X - координаты - импульс подаетс  только при ситуации п R-2S 0Данные импульсы, поступающие с выходов крммутатора 13 на вход счетчшсов 8 и 9, подаютс  также на счетные входы счетчзжов 1 и 2. Таким образом , состо ние счетчика 1 измен етс  от О до И , а состо 1ше счетчика 2 уменьшитс  на едштицу только после окончани  сложени  К- 2- И (.ли 5 Ч Одиогфемфпю с каждым л-л действием, выполн емым на су:№лато с помощью сумматора 3 складывают чиспа KMeKjuiue на выходе счетчгоов 1 и 2: AT-Vy- - - O N гдеХд Лд цтекущие значени  коорд нат У, и Y дуги окружно вз тые относительно ее центра. Если , по следующе 1-1 такту вьтопн етс  действие I / 41I h(- 2 ,,). И- w а по последующим тактам действи  2 R-l-n S-2Cn +2)0 2 R-A-n. KR-2 ai-2(n.-t2)-2Cttv 51 0 I1--H II - 2 р-Н-П ( ;i:i-2(V2)-2((nH 2 IRH-П .I i-2fsi- 2 n-1-)и . i-i Lira 2 -1 Состо ние счетчиков 1, 2/4, 8, 9 измен етс  таким же образом, как и при выполне1ши ранее рассмотренных действий. На сумматоре 3 одновремен выпопн ютс  следующие действи  )) 2 ( ) 2 CTjlii-cniVM }. После полученного на сумматоре 5 отрицательного результата следующее действие на нем вьтолн етс  в виде B+2|lTi-iV(nitH,-)|. Последующие действи  выполн ютс  аналогичным образом до тех пор, пока на сумматоре 3 не получитс  OTpmtaтельный результат )-|ltt 0, Li-1 J поело ЧСГХ) при всех ПОСЛГ ДУКИТПХ М .-иг I ВИЯХ состо иио счотчика -1 с к гждьм тактом уменыиаетс  на дво. ПОЯВЛОНИО услови  (J.) OOlbV,v.-r нореход к 1тзображсн1 Ю второй половины дуги в гтортюй четверти, В тот момент, когда )зобрпжона перва  четверть дуги окружности,состо шш счетчика 2 становитс  равным нулю: Дальней1ли11 nix)iiecc построошш еле ующе четверти дуги происходит аналог1Р1ным образом, по в этом слут;1ае по сигналу из блока управлени  6, поданному на блок пам ти 11, в счетч1ж 1 записываетс  код Р-1, а счетчик 2 устанавливаетс  в нулевое состо ние. При возникновении ситуаций (1) и (2) на блок управлени  6 поступают соответствующие сигналы с суксматора 3 и счетчиков 1 и 2, по которым с помощью блока управлени  задаютс  режимы работы счетчиков 8 и 9 (слож:ещ1е или вычиташ е импульсов), что позволит отобразить дуги окружности в различных квадратах. Процесс отображени  окруж- ности оканчиваетс  после нарисовашм дуги четвертого квадрата. Отображение какой-либо части окружности отл1 аетс  тем, что к координатам центра окружности прибавл ют- с  с помощью сумматоров 14 и 15 коды К и дн с последующей записью полученных результатов в счетчики 8 и 9. В счетчики 1 и 2 через блок пам ти записываютс  соответствешю коды Хи.иУм г-гА « Построение дуги и все св занные с этим действи  происход т таким же образом, как и при построении окружности. оканчиваетс  построение дуги следующим образом. Текущие значени  координат Хдт и Хд-у, получаемые на счетч1п ;ах 1 и 2, поступают на блок сравне1ш  16, где сравниваютс  с конечными координатами дуги АК д,(, поступающ)сми с регистра 1О. При равенстве данных кодов X -VY -Y Ак- т лок сравнени  16 вьфабатывает сигнал Конец отображени . Дугу окр жности можно построить не олько по часово стрелке, но и п1Х)тив, этом случае на блок управлени  в оступает сигнал Направление движеи , по которому включаетс  инверсиг и; лгоритм построени  дуги. 773 Числовые значени , полученные таким образом на выходах счетчиков 8 и 9. поступают через шгфрсанапогокые нреобразоьатели на отклон ющую систему электрх)ннолуч,евой (на чертеже не показаны) или на какое-либо другое средство отображени  информатши. При этом ошибка, возн1гкающа  в данных числовых значени х за счет построени  дуги окружности дискретньпу(и числами, не превышает величины младшего разр да числа,. Описанное устройство рабе ает приблизительно в два раза быстрее протх)типа вследствие начертани  охфужности на частоте, максимально допустимой дл  работы отдельньТх элементов схемы. Применение устройства позвол ет так же исключить ИЗ схемы элементы, пред наэпаченные дл  управлешет частотой генератора импульсов, которые используютс  в прототипе. Зто дает возможнос уменьшить объем оборудовани , вход щег в состав генератора дуг окружностей, и повьгсйтъ надежность схемы. Формула изобретени  Генератор дуг окрулгаостей, содержащий регистр, первый выход которого под ключен к первому входу блока управлени второй и третий входы которого соединены со входами первого сумматора и о выходами первого и второго счетчиков сх)ответственно, четвертый вход блока управлетш  соединен с первым информационным входом третьего счетчшса и подключен к первому, выходу первого сумматора, а первый и второй выходы блока управлени  соедшены с управл ю щими входами четвертого и п того счет чшсов соответственно, второй сумматор, генератор импульсов, вьрсод которого подключен к счетному входу третьего счетчика, о т л и ч а ю щ и и с   тем что, с целью повышени  быстродействи  генератора, он содержит блок пам ти, первый, второй и третий информационны входы которого соедннень с первым и вторым выходами регистра и третьим выходом блока управлени  соответственно, а у1фавл юший вход подключен к четвертому выходу блока управлени , первый, второй и третий выходы блока пам ти подключены к информационным входам первого и второго счетчиков и второму информационному входу третьего счетчика соответственно, третий и четвертый cy tмaтopы, первые входы которых соединены с третьим и четвертью выходами регистра соответственно, а вторые входы - с первым выходом регистра и третьим выходом блока управлени  соответственно , выходы третьего и четвертого сумматоров подключены к тгформационным входам четвертого и п того счетчиков соответственно, элементы И-ИЛИ, первый, второй и третий входы которых соедипе 1ы со вторым выходом регистра, выходом третьего счетчика и вторым выходом первого сумматора соответственно, а выходы пoдклюfчeиы ко входу второго сумматора, коммутатор, первый и второй информационные входы которого подключены к выходу второго сумматора и первому выходу первого сумматора соответственно , а управл ющий вход - Е выходу генератора импульсов, первый выход коммутатора соединен с четвертым входом элементов И-ИЛИ, второй выход со счетными входами первого и четвертого счетчиков, а третий выход - со счетными входами второго и счетчшсов , и блок сравнени , Первый, B-mpciff а третий входы которого подключены к п тому выходу регистра, вьпаодам первого и второго счетчиков соответственно, а выход 5 вл етс  выхож м устройства. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское сввдетельство СССР, № 491967, кл. G06 К -15/20, О2.О1.74.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 397902, кл. G 06 F 3/14, 12,08.71 (прототип).

   Начало Отображени 

   Dft7ff6pa fffuf