Преобразователь координат

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в качестве вспомо- гательнага вычислителя в вычислительных системах, работающих в реальном5 масытабе времени, и предназначено для выполнения часто встречающегося в навигационных зядячах, в системах числового программнога управления станками преобразования координат при .повороте осей ня заданный угол при последовательном вводе кода угла поворота, начиная со старших разрядов. Цель изобретения - повышение быст- .15 родействия.На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя координат; на фиг, 2 - блок управления; на фиг. 3 - временная диаграмма работы преобразователя.Преобразователь содержит мульти" плексоры 1 - 3, триггер 4, регистры 5 и 6 (координат УХ) сумматор 7, блок 8 памяти констант, сдвигатели 9 и 10, регистры 11 и 12, сумматоры-вычитатели 13 - 15, блок 16 управления, управляющие выходы 17 - 20 блока управления.Блок управления (фиг, 2) содержит генератор 21 сигналов, элемент И 22, счетчик 23 итераций на 1 ая(2 п+1)+ разрядов, схему 24 сравнения, триггер 25, элемент ЮШ-НЕ 26, элемент 27 задержки. Работа устройства основана на реа 35 лизации следующих рекурентных соотношений: ( =2(+,2 Ц, - 2 агс 8(2 ) (1) (23 (3) зддп; =здт 4 О, для 1=242 п41, для 1=13,2 п1=епеНачальные значения х=Х/К У= =ПК, (,=0 Ю ЧаЧ) =Ч5 Огде К, - коэффициент деформации (К =1,355909),Для учета веса вводимого -го разряда) кода угла поворота при сложении Р сумматоре в предлагаемом пре образователе осуществляется сдвиг значенияна 1 разряд влево и ис пользуются заранее вычисленные константы 2ягсг 8 (2). Константы в виде 2агсЦ, (2) хранятся в блоке хранения констант.Устранение влияния деформации векторов достигается умножением начальных значений на 1/1( где (, - коэффициент деформяции.В устройстве реялизовяны преабрязования, соответствующие двойным итерациям, т,е, двукратным поворотам вектора на один и тот же по модулю угол. Равенство углов поворота соответствует равенству констант сдвига вторых слагаемих в выражениях (2) и (3), которое реялизавяно за счет введения в блок управления счетчика 23 итераций, выходы которых снимяются, начиная с второго разряди (рязрядов 2. К), обеспечивая тем самым равенство констант сдвига для кяждой нечетной и последующей четной итерации. Необходимое число итераций определяется количеством значащих цифр разрядов кода угла ( . При разрядности операнда и преобразователь выполняет 2 п итераций.1Преобразователь работает следующим образом.На информационные входы устройства у ,х, подаются исходные значения координат у=./Кх=Х/К,. На информационный вход Ц, подается значение . первого старшего разряда кода угла( поворота.По сигналу "Пуск" в блоке 16 управления производится начальная установка, а именно, сигнал "11 уск" устанавливает триггер 25 в состояние "1", Сигнал с инверсного выхода триггера 25, проходя через элемент И 31 И-НЕ 26 и элемент 27 задержки, формирует на выходе элемента ИЛИ-НЕ 26 одиночный сигнал 17.Па единичному уровню сигнала 17 производится установка счетчика 23 итераций в состояние "1", производится обнуление буферного регистра 11, пропуск начальных значений у,хчерез мультиплексоры 1 и 2 в регистры 5 и 6. Появление "1" на выходе первого разряда счетчика 23 является источником управляющего сигнала 19. Зятем сигнал 17 переключается в "0", Сигнал с прямого выхода триггера 25 разрешает прохождение сигналов из генератора 21 сигналов через элемент И 22. С выхода элемента И 22 тактовые5 15 сигналы 18 цячицяит поступать ця соотнетствуик(ие блоки устройства,По тактовому сигналу 18 начинается выполнение первой итерации (з.=1, 1=1), являющейся первой стадией двойной итерации, а именно, производится запись начальных значений ухЦ, в регистры 5 и б координат и регистр 11 значения Ц соответственно и уве)личение содержимого счетчика 23 блока управления на 1.Счетчик 23 используется для управления выполнением двойных итераций. Прибавление 1 к ранее установленному содержимому счетчика (1) устанавливает счетчик н четное состояние, выход первого разряда счетЧика и формируемый им управляющий сигнал 19 переключаются н О. По заднему фронту сигнала 19 производится запись текущего значения разряда кода угла в триггер 4, производится запись константы 2ягсг 82из блока хранения констант в регистр 12, по нулевому уровню сигнала 19, подаваемому на управляющий вход мультиплексора 3, устанавливается режим пропуска информации из сумматора 7 по первому информационному входу мультиплексора 3.На выходе разрядон 2К счетчика 23 формируется константа сдвига (равная ), и по управляющему выходу 20 сформированная константа передается ня вход управления сдвигателями 9 и 1.Движение информации на первой итерации осуществляется следующим образом. Координаты у,х, из регистров 5 и 6 поступают на входы сдвигателей 9 и 10, на которых, н соответствии с управляющим сигналом, 20, Реализуются выражения 2у, 2 х. Координаты у ,х из регистров 5 й б и содержимое сдвигателей 9 и 10 поступавт на входы сумматоров 13 и 14, где в зависимости от знака Я, подаваемого на входы управления режимом сумматороввычитателей 13 и 14, реализуются выражения (2) и (3). Результат с выхода сумматоров 13 и 14 по нулевому уровню сигнала 17 пропускается на регистры 5 и 6, Одновременно на первый вход сумматора 7 из триггера 4 поступает разряд Ц) кода угла, на второй вход сумматора 7 из регистра 11 со сдвигом на 1 разряд влево поступает значение И,. Ня сумматоре 7 реализуется выраженйе 2 О,+2 результат с выбб 345 6хода сумматора,7 по нулевому уровнисигнала 19 пропускяется ца первыйнхо( сумматора-нычитятеля 15, на вто".рой вход которого из регистра, 12 по-дается константа 2 агсг 8 2 . Нясумматоре 15, н зависимости от знака(, подаваемого на вход управлениярежимом сумматора-нычитятеля 15, реализуется выражение (1), и результатпоступает на регистр 11.По следующему тактовому сигналу 18начинается выполнение сле;(ующей итерации (=1, 1=2), а именно, производится запись новых значений координату+ ,х ), и ;+ н регистры 5,6 и 11,)фпроизводится увеличение содержимогосчетчика 23 ца 1, Содержимое счетчикавновь становится нечетным, поянле ние 1" на выходе 1-го разряда счетчика 23 переключает сигнал 19 н состояние "1". Состояние разрядов 2К,счетчика 23 це изменяется и, следовательно, не изменяются значения кон стант сдвига, поступающие по управляющему входу 20 ня управляющие входы сдвигателей 9 и 10.Движение информации осуществляется следующим образом, Значениеиз регистра 11 по единичному уровнисигнала 19, подаваемому на управляющие входы мультиплексора 3, пропускается на первый вход сумятора-нычитателя 15, на второй вход которогоиз регистра 1 подается неизмененное 35- 1 -значение константы 2ягсг 82 . Насумматоре-вычитателе 15 в зависимости от знака , подаваемого на входуправления режимом сумматора-вычита теля 15, реализуется выражение (1),и результат 0поступает на регистр 11. Вычисление новых значенийу + ,х . выполняегся аналогично вы)+числению в предыдущей итерации. В вычисленных после первой двойной итерации новых значениях координат у +,хпервая старшая цифра является.верной старшей цифрой результата.По третьему тяктоному сигналу 18начинается выполнение следующей итерации (1=2, )=3), являющейся началомследующей двойной итерации.Таким образом,. после выполнениякаждой двойной итерации формируютсявеРных старших цифр Результата.11 осле выполнения 2 п итераций вблоке управления содержимое счетчика 23 становится равным 2 г+1, на выдоде компарятора 24 появляется сиг 1566345нал, сбрасывающий триггер 25 в состояние "О", сигнал с выхода которого запрещает прохождение сигналов нэ генератора 21 сигналов через элемент И 22 в операционное устройство, на выходах сумматоров-вычитателей 13 и 14 формируются значения У Х , которые являются новыми значениями координат точки М после поворота осей ко- О ординат на угол ,Формула изобретенияПреобразователь координат, содержащий три регистра, два сдвигателя, три сумматора-вычитателя, причем первые информационные выходы первого и второго регистров соединены с входами первой группы соответственно первого и второго сумматоров-вычитателей, вторые информационные выходы - с информационными входами соответственно первого и второго сдвигателей, выходы которых подключены к входам 25 второй группы соответственно второго и первого сумматоров-вычитателей, выходы которых являются выходами Х ы и У , устройства соответственно, выход третьего сумматора-вычитателя со- ЗО единен с первым информационным входом третьего регистра, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены четвертый регистр, блок памяти констант, три мультиплексора, сумматор, триггер и блок управления, причем первый и второй входы задания начальных условий преобразователя соепинены с первыми информационными входами 40 первого и второго мультиплексоров,выходы которых подключены к первым информационным входам соответственно первого и второго регистров а вторые информационные входы - к выходам первого и второго сумматоров-вычитателей соответственно, вход задания начального угла преобразователя соединен с информационным входом триггера, выход которого соединен с входом старшего (первого) разряда сумматора, входы первой группы и выход которого соединены с первыми информационными выходами третьего регистра со сдвигом на один разряд в сторону старших и с первым информационным входом третьего мультиплексора соответственно, второй информационный вход которого подключен к вторым информационным вы ходам третьего регистра, а выход - к входам первой группы третьего сумматора-вычитателя, входы второй группы которого соединены с выходами четвертого регистра, первый информационнын вход которого соединен с выходом блока памяти констант, первый выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго мультиплексоров и с входом установки в 11 1О третьего регистра, второй выход - с управляющими входами первого , в то- . рого и третьего регистров , третий выход - с управляющими входами триггера, третьего мультиплексора , четв ер то го регистра, четвертый - с упр авляющими входами первоговторого сдвигателей и блока памяти констант, выход знакового разряда третьего рег ис тра подключен к входам управления режимом первого , второго и третьего сумматор ов-вычитателей .15 б 6345с-г Пуск77 дьа 4 с.п ь.юс ЗАРОС бвибе 7 Составитель ВкБайков Редактор Н,Тупица Техред Л.Олийнык Корректор О.Кравцова Заказ 1222 Тираж 559 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК. СГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин