Устройство для считывания графической информации

.А,К чкин Р 2093292080539,вка Велико К 11/06,а Великобр С 21/00, ы,лок-схемаструктурния коор- . аяте ктурная схеобласти техники,.считываизображенака фиг. 2ока определиг. 3 - стрвнения; наняющая влия На фиг, 1стройства;ая схема бл динат; на ма блока ср грамма, поя может афичесфиг. 4 - диание одиночной плитуду отсчеиг, 5 - эпюры омехи на ам исла); на ф импульсно а (модул я повышеоиств ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТР 011 СТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОИ ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для ввода графической информациив ЭВМ. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства при возникновении одиночных импульсных помех, Устройство содержит планшет с ортогонально расположенными координатнымишинами в виде одиночных проводников,Изобретение относится к автоматики и вычислительно а именно к устройствам для ния графической информации быть использовано для ввод кой информации в ЭВМ.Целью изобретения являе ние помехоустойчивости уст Излучаемыи катушкои съеь 1 ниьа координат синусоидальнйй сигнал поочер дно принимается координатными шинами.Положение центра съемника координатопределяется блоком определения координат путем сложения грубого и точного отсчетов по каждой координатеГрубый отсчет определяется сменойфазы сигнала, индуцированного в соседних координатных шинах. Смена фазысигнала выявляется блоком сравнения,При . пределекии точного отсчета устройсво реализует уравнение линейкойрегрессии для, двух усредненных амплитуд. Блок определения координат содержит мультиплексор, оперативную память умножитель, схему сравнения,делитель, формирователь дополнительного кода, коммутатор, реверсивныйсчетчик адреса шин, постоянную память,сумматор и распределитель. Устройствопозволяет повысить помехоустойчивостьза счет отбрасывания наибольшей инаименьшей амплитуд считанного сигналас координатной шины и усреднения модулей амплитуд с счетов, взятых с каждой координатной шины, 2 з,п. ф-л6 ил.ичипорович ректор В, Каб аций роизводственно-издательскцй комбинат "Патент", г, Ужгород Гагарина, 101 Заказ 1162 Тираж 559 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5напряжений в характерных точках схемыустройства; на фиг, 6 - алгоритмработы распределителя,Устройство (фиг. 1) содержит план 5шет 1 с системами взаимно ортогональных координатных шин 2, выполненныхв виде одиночных проводников ХХХи. У,УУ уложенныхс постоянным шагом по осям Х и У,Одни концы координатных шин подключены к общей шине устройства, а другие - к соответствующим информационным входам коммутатора 3 шин Х икоммутатора 4 шин У. Катушка возбуждения съемника 5 координат подключена к выходу усилителя б, вход которого соединен с выходом синусоидального сигнала генератора 7 сигналов,Информационные выходы коммутаторов3 и 4 подключены ко входу последовательной цепочки, состоящей из усилителя 8, полосового фильтра 9, блока 10 аналоговой памяти, фильтра 11нижних частот, АЦП 12, причем входстробирования блока 1 О и управляющий вход АЦП 12 соединены соответственно с выходом стробирования иуправляющим входом г нератора 7. Выходы модуЛя числа и знака числа АЦП12 соединены соответственно с информационными входами (входами модуля числа и знака числа) 13 и 14 блока 15сравнения, управляющий вход 16 которого соединен с управляющим выходомгенератора 7. Выходы модуля числа17, смены знака 18 и синхронизации19 блока 15 сравнения соединены соответственно с входом 20 модуля числа, входом 21 смены знака и входом22 синхронизации блока 23 определениякоординат, Выход 24 номера координатной шины блока 23 соединен с адресными входами коммутаторов 3 и 4, 45Информационный выход 25 блока 23 соединен с линией связи микроЭВМ 26,Вход 20 модуля числа.и выход 24 номера координатной шины блока 23 соединены соответственно с первым и вторым информационными входами мультиплексора 27 (фиг. 2), к третьему информационному входу которого подключен выход постоянной памяти 28, Четвертый - седьмой информационные вхо 55ды мультиплексора 27 соединены соответственно с выходом сумматора 29,делителя 30, информационным выходомсхемы 31 сравнения и выходом умножителя 32. Выход мультиплексора 27 соединен с информационным входом оперативной памяти 33, выход которой соединен с информационными входами делителя 30, схемы 31 сравнения, умножителя 32 и формирователя 34 кодов,вход и выход которого соединены соответственно с первым и вторым информа-,ционными входами коммутатора 35, выход которого соединен с информационным входом сумматора 29. Управляющийвыход схемы 31 сравнения соединен спервым входом распределителя Зб,второй вход которого, являющийся входом21 смены знака блока 23 определениякоординат, соединен с выходом 18 смены знака блока 15 сравнения. Первыйи второй выходы распределителя 36соединены соответственно с тактовымвходом и входом управления направлением счета счетчика 37 адреса шин,выход которого соединен с выходомномера координатной шины 24 блока 23,а с третьего по десятый выходы распределителя 36 соединены соответственно с управляющими входами сумматора 29, коммутатора 35, формирователя 34 (дополнительного) кода, делителя 30, схемы 31 сравнения, умножителя 32, оперативной памяти 33 имультиплексора 27Блок 15 сравнения (фиг. 3) содержит компаратор 38, первый вход которого соединен с входом 13 модуля числа блока 15 и через ключ 39 соединенс выходом числа 17 блока 15 сравненияВторой вход компаратора 38 соединен с выходом постоянной памяти 40,Вход 14 знака числа блока 15 соединенс П-входами первого 41 и второго 42 Ртриггеров, прямые выходы которых через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 43 подключены к выходу 18 смены знака блока 15. Входы синхронизации первого41 и второго 42 П-триггеров соедине.ны соответственно с прямым и инверсным выходами счетного триггера 44,вход формирователя 45 подключен куправляющему входу 16 блока 15, входыустановки в ноль триггеров 41, 42 и44 соединены с выходом компаратора 38и с управляющим входом ключа 39, авыход формирователя 45 соединен стактовым входом счетного триггера 44и выходом 19 синхрбнизации блока 15.Устройство для считывания графической информации работает следующимобразом,51564661Излучаемый катушкой съемника 5 координат синусоидальный сигнал поочередно принимается координатными шинами Х,ХХП, У,У,Уд, Положение центра съемника координат определяется блоком 23 путем сложения грубого и точного отсчетов по каждой. координате, Грубый отсчет определяется сменой фазы сигнала, индуци рованного в соседних координатных шинах 1 и 1+1, и последующим умно- жением номера координатной шины 1 на расстояние между шинами. Смена фазы сигнала выявляется блоком 15 сравнения. При определении точного отсче та А устройство реализует уравнение линейной регрессии для двух усреднен ных амплитуд А 1 и А;+1:А 3 н+АА=0,5---- ;2 (А,-А )Усредненные амплитуды А и А 11 определяются путем отбрасывания максимального и минимального модулей амплитуд и усреднения остальных модулей амплитуд в серии из Р отсчето взятых с одной и той же координатной шиныили . 1+1;1 Р РР 1 ,1+ Р ,11 Число Р выбирают преимущественно в пределах 5-20,После установки съемника 5 в нужную точку планшета 1 (фиг, 1) оператор нажимает кнопку "Пуск" (непоказана), в результате чего обнуляются все ячейки оперативной памяти 33 (фиг,. 2), реверсивный счетчик 37адреса шин и сбрасываются в нуль триг"геры 41, 42 и 44 (фиг. 3). На выходах блока 15 устанавливаются нулевыесигналы. С выхода счетчика 37 нуле; Как видно из фиг, 4, в серии из 10 отсчетов (Р=10), взятых с 1-й координатной шины, под влиянием одиночной импульсной помехи (фиг. 4 а) искажены 5 (наибольший) и 6 (наименьший) модули амплитуд отсчетов А; (фиг, 4 б), которые при сортировке по возрастанию перемещаются соответственно на 10 и 1 позиции (Фиг. 4 в) и затем отбрасываются. при определении усредненного отсчета:1А = ц ,К. А3 8; Ч 15 20 25 вф30 35 4045 50 вой адрес поступает на второй входмультиплексора 27 и через выход 24номера координатной шины блока 23 -на адресные входы коммутаторов 3 и4 шин Х и У. Коммутатор 3 шин Хподключает на вход усилителя 8 шинуХ, (фиг, 5 а). Посту-,.ающии с выходасинусоидального сигнала генератора 7синусоидальный сигнал с частотой преимущественно 200-400 кГц усиливается усилителем 6 (фиг, 5 б), которыйзапитывает катушку съемника 5. Вели.чина наведенного в координатных шинахХ и У сигнала зависит от расстоянияот них съемника 5. Усиленный усилителем 8 сигнал, наведенный в координатной шине, пропускается через пэлосовой фильтр 9, центральная частота полосы пропусКания которого устдновлена равной частоте сигнала, излучаемого съемником 5. Отфильтрованныйполосовым фильтром 9 сигнал (фиг,5 г)поступает далее на информационныйвход блока 10 аналоговой памяти, навход стробирования которого с выходасигнала стробирования генератора 7поступает серия из пяти строб-импуль ов,.синхронизированных во времени с вершиной положительной полуволны выходного напряжения усилителя6 (,дг, 5 в). Выходной сигнал блока10 в виде полки постоянного напряжения (фиг, 5 д) фильтруется от коммутационных выбросов и высокочастот"ных помех фильтром 11 нижних частот(фиг, 5 е) и подается на информационный вход АЦП 12, на управляющий входкоторого с управляющего выхода генератора 7 подается импульс с длительностью около полутора периодов стробимпульсов, разрешающий оцифровывание сигналов (фиг, 5 ж), причем передний фронт импульсасовпадает счетвертым строб-импульсом серии. Навыходе модуля числа АЦП 12 до окончания действия управляющего импульса устанавливается модуль числа, со-,ответствующий амплитуде сигнала, наведенного в соответствующей коорди-натной шине, а на выходе знака числа - знак числа, которые поступаютна соответствующие входы 13 и 14 блока 15, Синхронизация работы блока 15с процессом аналого-цифрового преобразования осуществляется путем подачина управляющий вход 16 блока 15 тогоже импульса с управляющего выходагенератора 7, что и на управляющий, вход АЦП 12 (фиг, 5 ж). По заднемуфронту этого импульса формирователем,45 (фиг, 3, фиг. 5 з) генерируется им пульс синхронизации, поступающий натактовый вход счетного триггера 44и на выход 19 синхронизации блока 15.В блоке 15 (фиг. 3) производится анализ оцифрованного сигнала по модулюи по знаку. Когда модуль числа, поступающий через вход 13 блока 15 напервый вход компаратора 38, меньше,чем заранее заданный порог шумов,поступающий в виде цифрового кода свыхода постоянной памяти 40 на второй вход компаратора 38, триггеры41, 42 и 44 удерживаются в нулевомсостоянии "1", поступающей с выходакомпаратора 38, Этим же сигналом свыхода компаратора 38 ключ 39 удержи" 20вается в разомкнутом состоянии. Навыходе модуля числа 17 блока 15 присутствует "0". "О" с прямых выходовЭ-триггеров 41 и 42 поступают на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 43 25и на его выходе, являющемся выхо -дом 18 смены знака блока 15, при, сутствует "Ц" Нулевые значения свыходов 17 и 18 блока 15 поступаютна входы 20 и 21 блока 23, который; 19 синхронизации блока 15 на вход 22синхронизации блока 23 через выход24 номера координатной шины разрешает опрос следующей координатнойшины Х путем добавления единицы всчетчик 37 (фиг. 5 а),Описанный процесс опроса координатных шин Х продолжается до тех,пор, пока модуль числа на первой входе компаратора 38 не превысит значения кода порога шумов на его второмвходе, на его выходе появится "О",разрешающий переключение всех триггеров блока 15, ключ 39 при этом за-45мыкается и модуль числа проходит навыход 17 модуля числа блока 15. Навыходе 18 смены знака блока 15 будетудерживаться нулевой уровень, По мере приближения опрашиваемых; координатных шин к съемнику координат значение наведенного в них сигнала будет возрастать (фиг, 5 г).При каждом запуске процесса аналого-цифрового преобразования гене 55ратор 7 подает соответствующий; импульс длительностью Ф на управляющийвход АЦП 12 и управляющий вход 16блока 15. В момент окончании этого импульса формирователь 45 вырабатывает синхроимпульс, который поступает на тактовый вход счетного триггера 44 и на выход 19 синхронизации блока 15. Когда компаратор 38 разрешает работу триггеров, счетный триггер 44 под действием синхроимпульса с выхода Формирователя 45 перебрасываетсян по положительному фронту сигнала, поступающего с его прямого или инверсного выхода, записывает "О" или "1", поступающие с входа 14 знака числа блока 15 в соответствующий П-триггер. Пока знак числа не меняется, в обоих В-триггерах 41 и 42 записано одно ито:же двоичное число - нуль или единица, и на выходе элемента 43 ИСКЛЮЧАЮНЕЕ ИЛИ присутствует "О". Кактолько произойдет смена фазы считанного координатными шинами сигнала означающая, что на шине Хамплитуда сигнала имеет один знак, а на шине Х- обратный знак, на входе 14знака числа блока 15 логический сигнал изменится на противоположный, в одном из триггеров 41 или 42 состояниеизменится на противоположное, на од ном входе элемента 43 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ будет присутствовать "О", надругом - "1" и на его выходе появится1 , которая поступит на выход1 8 смены знака блока 1 5 . С выхода 1 8 смены знака блока 1 5 " 1 " поступает на вход 2 1 смены знака блока 23 и д алее на первый вход распределителя 3 6 , Распределитель 3 6 черезпервый управляющий выход подает на вход управления счета счетчика 3 7 сигнал на перевод его в режим вычит ания , а через второй управляющий выход добавляет одиночный импульс н а тактовый вход счетчика 3 7 и на его выходе адрес меняется со значения+ 1 на. Затем это число 1 через второй вход мультиплексора 2 7 распределитель 3 6 заносит в ячейку я оперативной памяти 3 3, . а в ячейку я+ 1 заносит из постоянной памяти 28 число , соответствующее шагу координатной се т ки в миллиметрах , Значения из ячеек я, я+ 1 оперативной памяти 3 3 под управлением распределителя 3 6 последовательно заносятся в умножйтель 32 , а результат умножения , представляющий собой грубый отсчет положения съемника координат по координате Х , заносится в ячейку я+2 оперативной памяти 3 3 , Так заканчивается стадия9 15 грубого отсчета положения центра " съемника координат по координате Х.Затем распределитель 36 прекращает подачу импульсов на тактовый вход счетчика 37, Начинается точный отсчет положения съемника координат, Модули считанных с одной и той же координатной шины Хсигналов в тактах 1,2 Р поступают на вход модуля числа 20 блока 23 и далее через первый вход мультиплексора 27 под управлением распределителя 36 разме-. щаются в ячейках Я 1,Я 2 БР оперативной памяти 33, Далее распределитель 36 с помощью схемы 31 сравнения производит сортировку чисел в ячейках Я 1,Б 2, ,БР по возрастанию, располагая наименьшее число в ячейке Я 1, а наибольшее - в ячейке БР. Сортировка производится Р раз путем последовательного занесения чисел из соседних ячеек Б, Я,(1 ( .- Р) в схему 31 сравнения и перемены адресов ячеек, если число из ячейки Я, больше числа из ячейки Я;,. Затем производится сложение чисел из ячеек Я 2 .БРпод управлением распределителя Зб путем последовательных операций сложения содержимого ячейки 1, имеющей первоначальное нулевое значение, с содержимым ячеек Я 2, ,ЯР, подаваемым из оперативной памяти 33 через коммутатор 35 на сумматор 29. Резуль. - тат каждого сложения из сумматора 29 через четвертый вход мультиплексора , 27 записывается в оперативную память 33 по адресу З. Затем распределитель 36 переводит счетчик 37 в режим прямого счета и подает одиночный импульс на его тактовый вход, На выходе счетчика 37 устанавливается адрес 1+1. Распределитель 36 повторя, ет операции считывания модулей сигналов с шины Храсположения и сортировки их по возрастанию в ячейках Б 1,Б 2. . .БР и сложения чисел из ячеек Я 2 БР, помещая результат.в ячейку 3+1 оперативной памяти 33. Затем под управлением распределителя 36 числа из ячеек 1 и 1+1 оперативной памяти 33 последовательно подаются через коммутатор 35, находящийся в первом положении, на сумматор 29 и сумма А +А, записывается в ячейку 1+2, Затем число А +, из ячейки 3+1 через коммутатор 35 заносится в сумматор 29, распределитель 36 переключает коммутатор 35 во второе поло 1 О 64661 10 15 20 25 30 35 аО а 5 50 55 жение и заносит число Аиз ячейки 1в формирователь 34 кода, откуда дополнительный код числа . через коммутатор 35 поступает в сумматор 29,где путем сложения с дополнительнымкодом числа произво,ится его вычитание. Результат сложения А -Аза 1+носится в ячейку 1+3 оперативнойпамяти 33, Затем под управлением распределителя 36 числа А+А, из ячейки 1+2 и А -А из ячейки 1+3 опе 1ративной памяти 33 последовательнозаносятся в делитель 30, где первоечисло делится на второе, Результатделения через пятый вход мультиплексора 27 заносится в ячейку 1+4 оперативной памяти 33, В ячейках +51+6 оперативной памяти 33 из постоянной памяти 28 через третий входмультиплексора 27 последовательно заносятся константы 2 и 0,5, Затем содержимое ячеек +4 и 1+5 последовательно заносится в делитель 30, гдепервое число делится на второе ирезультат заносится в ячейку 1+7 оперативной памяти 33, Затеи распределите.",ь 36 переводит коммутатор 35 изаносит в сумматор 29 константу0,5, Далее распределитель 36 переводит оммутатор 35 во второе положение и из ячейки 3+7 оперативной памяти 33 заносит число в формирователь 34 кодов, откуда дополнительныйкод числа из ячейки 17 поступает всумматор 29 и путем сложения производится его вычитание из константы05, Результат, являющийся точным отсчетом положения центра съемникапо координате Х, остается в сумматоре 29, Распределитель 36 переводиткоммутатор 35 в первое положение ииз ячейки я+2 оперативной памяти 33через коммутатор 35 заносит значениегрубого отсчета в сумматор 29, Результат сложения заносится в ячейку1+8. Содержимое ячейки 1+8 оперативной памяти 33 является суммойгрубого и точного отсчетов полол. ения центра съемника по координате Х. Содержимое этой ячейки оперативной памяти33 под управлением распределителя 36выдается на информационный выход 25блока 23 и далее на линию связи смикроЭВМ 26,Аналогйчно определяется и положение съемчика координат по координате У.Формула и э о б р е т е н и я1. Устройство для считывания графической информации, содержащее план 1 пет с системами взаимно ортогональлых координатных шин, подключенных Ж информационным входам коммутаторов, адресные входы которых соедиИены с первым выходом блока опреде ения координат, второй выход котоого является выходом устройства, ыходы коммутатора подключен к входу ервого усйлителя, выход которого соединен с входом. полосового фильтра, 15 фильтр низкой частоты, выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя,енератор сигналов, первый выход коорого соединен через второй усили тель со съемником координат, индук 1 ивно связанным с координатными шинами планшета, о т л и ч а ю щ е е с я 1 ем, что, с целью повьппения помехоустойчивости устройства, оно содержит лок аналоговой памяти и блок сравения, выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам блока ,определения координаг, второй выход 30 Генератора сигналов соединен со стро 1 бирующим входом блока аналоговой паМяти, информационный вход которого Подключен к выходу полосового фильтра, а выход - к входу фильтра низкой частоты, третий выход генератора сигналов соединен со стробирующими входами аналого-цифрового преобразователя и блока сравнения информациьнные входы которого подключенык 40 Выходам аналого-цифрового преобразователя.2Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок определения координат содержит постоянную память, мультиплексор, сумматор, делитель, схему сравнения, умножитель, формирователь кода, коммутатор, распределитель и реверсивный счетчик,. 50 счетный и управляющий входы которого соединены соответственно с первым и ,Вторым выходами распределителя, трегий и четвертый выходы которого Подключены соответственно к управ,ляющим входам мультиплексора и оперативной памяти, а пятый шестой, Федьмой, восьмой, девятый и десятый Выходы распределителя соединены соответственно с первыми информационнымивходами умножителя, схемь сравнения,делителя, формирователя кода, управляюшим входом коммутатора и первыминформационным входом сумматора,второй информационный вход которогоподключен к выходу коммутатора, первый информационный вход которогосоединен с выходом формирователя ко -да, выход реверсивного счетчика является первым выходом блока и подключен к второму информационному вхо,у мультиплексора, первый информационный вход которого является первыминформационным входом блока, вторыми третьим информационными входамикоторого являются первый и второйинФормационные входы распределителя,третий информационный вход которогосоединен с первым выходом схемы сравнения, второй выход которой подключен к шестому информационному входумультиплексора, выход которого соединен с информационным входом оперативной памяти, выход которой подключен к вторым информационным входамкоммутатора, формирователя кода, узладеления, схемы сравнения, умножителяи является вторым выходом блока, выход постоянной памяти соединен с третьим информационным входом мультиплексора, четвертый, пятый и седьмойинформационные входы которого подключены соответственно к выходам сумматора, делителя и умножителя,3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок сравнения содержит компаратор, ключ, постоянную память, два П-триггера,элемент ИСКЛЮЧАЮПДЕ ИЛИ, счетный триггер и формирователь импульсов, входкоторого является входом стробирования блока, первым информационнымвходом которого является первый информационный вход компаратора, соединенный с информационным входом ключа,управляющий вход которого, соединенчньпл с установочными входами триггеров,подключен к выходу компаратора, второй информационный вход которого соединен с выходом постоянной памяти,прямой и инверсный выходы счетноготриггера подключены соответственно кС-входам первого и второго Р-триггеров, выходы которых соединены с входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходформирователя импульсов подключен кТ-входу счетного триггера и является1 З 1564661 14первым выходом блока, вторым и тре- ветственно выходы ключа и элементатьим выходами которого являются соот-. ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,Ф б1564661 ыходфнц упр бкяцпа и ао тото еюиака 37 о инте Фиг,ба б увив /э /е/ Йао усил б иаир Стра бход увх Выход оолос Фиот. быад сиди. (3 у оолО оВюч-,ц шифс сиииоо- юаийит сов Ьо 3. блока Лс о сиене знакааг оваеа 437 ре;ии чита.бибабо единиау б счетчик 37 о и иолексор о о Йода счеецип Я ВМ Бад с еоеиточио ых нурьтиолексораХ 7 на еео третий дкод не с аг оо натюп аию В 763 ЙУ 33 поадресуу+ июе ячеек у и д+( оосле Олом занести 6 унйОхитело г и Ое ти их иножение еулцваа уииажению гру ааЗвести д очеику +й 03 у 33