Генератор дуг окружностей

Союз Советских Социалистицеских РеспубликГасударственный комитеСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий Приор ите ДК 681327.22(088,8 публиковано 17. Х.1973 юллетень37 Дата опубликования описания вторыобретения М, Зайцев и В. Н, Путков Заявител Минский радиотехнический институт ЕНЕРАТОР ДУГ О Н ОСТЕЙ Устройство может быть использовано длявывода графической информации из ЭЦВМ.Известны генераторы дуг окружностей, содержащие сумматоры приращений функцийсинуса и косинуса, соединенные через вентилипередачи с соответствующими реверсивнымисчетчиками-регистрами, подключенными к схемам управления сложением - вычитанием,счетчик угла, подключенный к схеме управления четвертями, и счетчик коррекции, соединенный со схсмой управления интегрированием,Описываемый генератор отличается тем, чтоон содержит регистр радиуса, миноритарныйдешифратор, схемы формирования переносовсумматоров приращений функций синуса и косинуса, вентили сдвига кода радиуса, преобразователь кода радиуса в напряжение, управляемый генератор тактовых импульсов, счетчик длины дуги, вентили сдвига приращсний 20по углу, причем выход регистра радиуса соединен со входом миноритарного дешифратораи вентилями сдвига кода радиуса, выходы миноритарного дешифратора соединены с управляющими входами вентилей сдвига кода радиуса и управляющими входами вентилейсдвига приращений по углу, выходы вентилейкода радиуса подключены к преобразователюкод - напряжение, выход которого соединен суправляющим входом управляемого гснерато ра тактовых импульсов, а выход последнего подключен к схеме управления интегрированием, выход которой соединен со вторыми входами вентилей сдвига приращений по углу, выходы которых подключены к соответствующим входам счетчиков угла и длины дуги; единичный выход триггера старшего разряда счетчика длины дуги соединен со входом оста- нова управляемого генератора импульсов, а выходы мпнорптарного дешифратора подключены к схемам формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и косинуса.Это позволяет повысить быстродействие и точность устройства.На фиг. 1 приведена структурная схема описываемого устройства, на фиг. 2 - функциональная схема формирования переносов в сумматорах прпращсний функций синуса и косинуса.Генератор содержит сумматор приращений функции синуса 1 (сумматор Л з 1 п р), сумматор приращений функции косинуса 2 (сумматор Л сов ср), реверсивный счетчик-регистр функции косинуса 3 (регистр сов ср), реверспвный счетчпк-регистр функции синуса 4 (регистр з 1 п ср), вентили 5 передачи содержимого регистра созе на сумматор Л з 1 п ср (без сдвига и со сдвигом содержимого регистра сов р на один двоичный разряд вправо), вентили бпередачи содергкимого регистра зш ср на сумматор Л сов ср (без сдвига и со слвигом содержимого регистра зш ср на один двоичный разряд вправо), счетчик угла 7, два старших разряда которого образуют регистр четвертей; схему управления четвертями 8, счетчик коврекции 9, схему управления интегрированием 10, схему 11 управления сложением - вычитанием переполнений в регистре сов ср, схему 12 управления сложением - вычитанием переполнений в регистре з 1 п ср, регистр радиуса окружностей 13, мицоритарцый дешифратор 14, схемы 15, 1 б формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса ц косинуса соответственно, вентили сдвига кода ради уса 17, преобразователь кода радиуса в напряжение 18, управляемый генератор тактовых импульсов 19, всптили сдвига приращений по углу 20, счетчик длины дуги 21, вход запуска 22, линию задержки по цепи запуска 23, выходы 24, 25 приращений координат Х ц У в регистры координат ЭЛТ.Схема формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и косинуса (фиг. 2) содержит входы 2 б, 27, 28, 29, 30 сигналов кода минорацты (управляющего слова), поступающего с выхода мцноритарного дешифратора 14; входы 31, 32 33, 34, 35 сигналов переносов из сумматоров приращений функций 1 (2), выходы Зб, 37,38, 39 сигналов переносов, поступающих в сумматоры приращений функций 1 (2); инвенторы 40 сигналов миноритарного дешифратора 14, коньюнкторы 41 формирования сигналов переполнений интегратора, коньюпкторы 42 формирования сигналов переносов в сумматорах приращений функций, дизъюпктор 43 сигналов переполнений интегратора, линии 44, 45 передачи переполнений сумматоров 1 ц 2 соответственно.Принцип формирования дуг окружностей различных радиусов с постоянной линейной скоростью заключается в следуюшсм.Пусть для представления графической информации на экране ЭЛТ используются и двоичных разрядов по координатам Х и У. Максимально возможный радиус в этом случае равен 2" - 1,Разрядность регистров вычислителя тригонометрических синуса и косинуса выбирают равной разрядности регистра радиуса, т. с. и.Для формирования дуги окружности необходимо обеспечить поступление в регистры координат Х и У ЭЛТ (по линиям 24 и 25 соответственсно) приращений, определяемых вы- ражениями ЬХ, = Ь, сов ср,; Ь У, = 19 з 1 п; где 1 с - радиус Луги;срс - текущий угол.В регистр радиуса 13 и ЭЦВМ перел формированием окружности заносится код радиуса. В счетчик угла 7 устанавливается значение сро = О, в интегр аторе тригонометрических 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 синуса и косинуса устанавливаются начальные условия: з 1 п сро=0; соз срс,=РМиноритарцый дешифратор 14 имеет и выходов. В зависимости от кола радиуса на выходах минорита р ного дешифратор а устанавливаетсятся код минорацты. Код мипорацты сздержит всегда только одну единицу, положение которой в коде миноранты определяет первый старший значащий разряд в регистре радиуса 13, т. е, формат (длину) слова кода радиуса, Другими словами, код мицорацты - это пасло 2" - , гле й - количество разрялогь используемых для представления данного радиуса,Код миноранты является управляющим словом для следующих схем формирования переносов 15 и 1 б, вентилей сдвига кода радиуса 17 и вентилей сдвига приращений по углу 20. Код миноранты поступает на входы 2 б, 27 28, 29, 30 схем формирования переносов. Переносы в сумматорах 1 (2) поступают на входы 31, 32, 33, 34, 35 (вход 31 соответствуст переносу из младшего разряда сумматора). На выходах ицверторов 40 получается инверсный код миноранты. Таким образом, для тсх разрядов, в которых код мипорацты содержит нуль, на управляюших входах коцъюцкторов 42 возникают сигналы разрешения, замыкающие цепи передачи единиц переносов из младших разрядов сумматоров в соседние старшие разряды. В этих же разрядах ца конъюнкторы 41 поступают сигналы запрета передачи персполнений сумматоров из этих разрядов. В том разряде, где код миноранты содержит единицу, на коныонкторе 42 возникает сигнал запрещения, разрывающий цепь передачи единицы переноса в соседний старший разряд сумматора 1 (2), а на входе конъюнктора 41 возникает сигнал разрешения формирования переполнений сумматоров. Сигналы переполнений, возникающие на одном из конъюнкторов 41, поступают на дизыонктор 43 ц далее, по цепи 44 (45) - на схему 12 (11) управления сложением - вычитанием переполнений.Таким образом, вычислитель тригонометрических синуса и косинуса при формировании окружностей разных радиусов работает с переменным форматом слова в масштабе радиуса. Формат слова, с которым работает вычислитель, определяется первым старшим значащим разрядом кода радиуса.Миноритарный дешифратор управляеттакже вентилями сдвига 17 лля передачи кода ра. лиуса ца преобразователь его кода в напряжение. Сд происходитооразом, что. бы первый старший звачащий разряд кода радиуса являлся старшим в преобразователе кода радиуса в напряжение 18. Таким обра. зом, кодам радиуса, содержащим только один значащий разряд (100 00, 01000, 001000, , 000010, 00001) соответствуют код в регистре преобразователя 100 00 и выходное напряжение У,= =1/2 У, где С - эталонное напряжение преобразователя кода в напряжение. Этомунапряжению соответствует тактовая частота управляемого генератора 1 Р,. Так как выходное напряжение преобразователя изменяетсяув пределах от 112 К, до Е - , где Й - разрядность формата кода радиуса, частота генератора 19 изменяется в пределах ог г, до2 21 - 1,/Таким образом, для данной разрядности формата радиуса уг при изменении радиуса отдо Р(1 ---2 2,у и разрядов код радиуса 000010 00 Й разрядов и разрядовкод радиуса 000 01111 длинаус рааридои1 Окрестикцости изтсцяется От уЯр до 2 лй(1, )2 соответственно. При работе на постоянной текстовой частоте скорость формирования дуп изменялась бы почти в два раза. С учетом вь- шсизложснной зависимости частоты генератора от радиуса радиусу - соответствует чаЯ 121стота Р а радиусу тттУ 1 - в . ) - касто./та - "1+ к, т. Е. СКОрОСтЬ фОрМИрОВа 2 к 2 у - 1,ния дуг различных радиусов остается неизменной с точностью до цены разряда (и - 1 г+1) и-разрядного слова, При переходе от Й-разрядного формата слов к Й - 1-разрядному разрядность формата счетчика угла уменьшается соответственно на единицу. Это достигается в результате использования вентилей сдвига приращений по углу 20, управляемых миноритарным дешифратором 14, Разрядность счетчика угла 7 равна и+2 разрядам, Два старших разряда определяют четверть с помощью схемы 8. Вентили 20 управляются таким образом, что при работе с Й-разрядным форматом слова приращения по углу поступают в 1 и - 1+1)-й разряд счетчика угла 7, т. с. при А=и (максимальная длина слова) приращения поступают в первый младшни разряд счетчика угла, а окружность формируется за 2"+ циклов интегрирования.При 1 г=и - 1 приращения поступаот во второй младший разряд счетчика 7, и окружность формируется за 2 "+ циклов интегрирования. Следовательно, при переходе от формата 1 г к формату 1 гколичсство вычислений для формирования окружности уменьшается вдвое.Таким образом, в пределах данного 1 г-разрядного формата радиусы, а следовательно, и длины окружностей могут отличаться в это.; диапазоне не более чем в два раза, и для обеспечения постоянства скорости формирова;шя окружностей при постоянцом для данного фор мата колиестс циклов интегрирования татовая частота изменяется обратно пропорциоатнальнс радиусу в пределах от Е, до - . При2переходе от 1 г-разрядного формата к 1 г - 1-разрядном 1 вдвос уменьшается количество циклов пнтегрироания, необходимых для формирования окрукностс 1, соответствуюи 1 их этому 10 формату радиуса. Это обеспечивает постоянство линейной скорости формирования окружностей с радиусами различ;ых форматов.Прн формировании дуг окружностей из произволь:ого 1 ачального положения радиуса 15 р;ФО в счетчик 7 заносится значение начального угла с 0;. В счетчик длины дуги 21 заносится значсн:с длины дуги и радианах. В регистр 1 Д заносится радиус дуги, в реверсцвные счетчики-рсгистры 8 ц 4 - проекции радиуса 20 на оси Х и 1 У соответственно;Я; =.1 соя -,.; К =Яя 1 п-;,Форапроанис дуп начинается подачей за 25 пускаоц 1 сго сигнала на вход 22. Это сигнал,поступал на вентили сдвига кода радиуса 17,передаст со сдвигом код радиуса в преобразователь 18. Задсржавцис. Иа линии задержки 28 на время формирования управляющсго30 воздействия. сигнал запуска поступает на управляемый генератор импульсов 19, разрешаявыдачу тактовых импульсов в схему 10. В процессе работы устройства к содержцмому счетчика угла 7 дооавляются прирагцсппя по уг 35 лу в разряд, опрсделясмьш кодом миноранты.Одновременно из соответствующего разрядаСЧЕтаИа КОтца дуГИ 21 ВдЧИТЯОтея ТС же Прц.ращения. При переходе триггера старшего разряда счетчика 21 из нулевого состояния в сди 40 нцчнос вырабатьизастся сигнал конца формирования дуги, запрсщающий выдачу тактовыхимпульсов генератором 19.При формировании окружностей формируются абсолютные значения тригонометриче 45 скцх сгнуса и косинуса в масштабе радиуса:а) ", = О; соя -., = К,; я 1 п р, = О,б),=-/2; сояорг=О; я 1 пр,=Р,в) 001 -- -, соя "1 - Яа, я 1 п р;: О;г) а, = 3-2; соя -., = О; я 1 п;, = К1) для т,=гп -прц п=0,2 в регистрах ус 255 танавлньаютсяя 1 п -., = О; соя ур -- Рр2) для ср=уи -при и=1,3 в регистрах ус 260 танавлцаютсяя 1 п,=й; соя=,=О;Знак функций синуса и косинуса определяется косвенно схемой управления четвертями 65 8, сигнал лтравлсция с которой наступаотна реверсивные счетчики 3 и 4. Сигналы приращений по координатам Х и У, поступающие по линиям связи 24 и 25, вычитаются или складываются в координатных регистрах Х и У аналогично в зависимости от номера четверти.Предмет изобретенияГенератор дуг окружностей, содержащий сумматоры приращений функций синуса и косинуса, соединенные через вентили передачи с соответствующими реверсивными счетчиками-регистрами, подключенными к схемам управления сложением - вычитанием, счетчик угла, подключенный к схеме управления четвертями, и счетчик коррекции, соединенный со схемой управления интегрированием, отличаюиийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы, он содержит регистр радиуса, миноритарный дешифратор, схемы формирования переносов сумматоров приращений функций синуса и косинуса, вентили сдвига кода радиуса, преобразователь кода радиуса в напряжение, управляемый гснератор тактовых импульсов, счетчик длины дуги, вентили сдвига приращений по углу, причем выход регистра радиуса соединен со вхо.дом миноритарного дешифратора и вентилями 5 сдвига кода радиуса, выходы миноритарногодешифратора соединены с управляющими входами вентилей сдвига кода радиуса и управляющими входами вентилей сдвига приращений по углу, выходы вентилей сдвига кода ра диуса соединены с преобразователем код-напряжение, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора тактовых импульсов, а выход последнего - со схе.мой управления интегрированием, выход ко торой соединен со вторыми входами вентилейсдвига приращений по углу, выходы которых соединены с соответствующими входами счетчиков угла и длины дуги, а единичный выход триггера старшего разряда счетчика длины 20 дуги соединен со входом останова управляемого генератора импульсов, при этом выходы миноритарного дешифратора соединены также со схемами формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и коси нуса,397902 7 тавитель И, Горелова Н. Синицы огданова сдак ехр аз 3522/13ЦН Тираж 547 тета Совета Министр ний и открытий шская наб., д. 4/5писное СССР Типография, пр, Сапунова, 2 Изд. М 981 ПИ Государственного ко по делам изобре Москва, Ж, Ра