Устройство для считывания графической информации

(19) (11) А С 06 К 11 06 РЕТЕНИ У ТЕЛЬСТ Яф 13А,К.Якушевательский инстиеских проблемко8)идетельство ССС11/06, 1974. 19857, 1974 ( иены араГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ(56) 1. Авторское св9 517906, кл. С 06 К2. Патент США Р 3кл, 178-19, опублик прототип) (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее планшет с координатными шинами, подключенными к соответствующим ключам, усилитель считывания, соединенный с выходом съемника координат, с амплитудным дискриминатором и с компаратором, первый счетчик, входы которого соединены с распределителем импульсов, а выходы подключены к первому дешифратору, соединенному с ключами и с распределителем импульсов, второй счетчик, подключенный к распределителю импульсов и к первому цифроаналоговому преобразователю, выход которого соединен с компаратором, первый элемент И, входы которого подключены к амплитудному дискриминатору и к распределителю импульмов, а выход соединен с распредели" телемимпульсов, и первый элемент НЕ, подключений к распределителю импульсов, о т л и ча ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения его быстродействия, оно содержит второй элемент И, входы которого соеди с первым элементом НЕ ис омп ором, третий счетчик, подключенныйраспределителю импульсов и к выхоу второго элемента. И, и последоваельно соединенные четвертый счетик, подключенный к распределителю импульсов и к выходу первого элемена И, регистр, подключенный к расределителю импульсов, пятый счетчик одключенный к распределителю имсульсов, второй цифроаналоговый пребразователь и усилитель постоянного ока, выход которого, подключен к кордкнатным шинам планшета. 2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что распредели- Гтель импульсов содержит первый триггер, один вход которого является первым входом распределителя импульсов, а выход подключен к первому одновибратору, соединенному с одним входом первого элемента И-НЕ, другой вход которого подключен к второму одновибратору, а третий вход является вторым входом распределителя импульсов, второй триггер, один вход которого является третьим входом распределителя импульсов, другой подключен к третьему одновибратору, соединенному с генератором одиночных импульсов, а выход.подключен к входу второго одновибратора, второй элемент И-НЕ, входы которого соединены с генератором импульсов, с третьим одновибратором и с вторым элементом НЕ, счетчик операций, входы которого соединены с третьим одновибратором, подключенным к друогому входу первого триггера и с выходом первого элемента И-НЕ, а выходы соединены с вторым дешифрато1 О 8 ДаМ ром, подключенным к второму элементу НЕ и к одним входам группы элементов И-НЕ, другие входы которыхсоединены с выходом второго элемента И-НЕ, четвертый одновибратор,соединенный с выходом второго элеИзобретение, относится к автоматике и вычислительной технике, вчастности к устройствам для считывания графической информации, и может быть использовано в системах машин ной обработки графической информации,Известно устройство для считывания графической информации, содержащее индукционный преобразователь (перо или визир), планшет с системой ортогональных координатных шин,. усилитель считывания, счетчик координатных шин (счетчик грубого измерения), второй счетчик (точного измерения), соединенный через цифро аналоговый преобразователь с координатными шинами, ключи опроса, дешифратор координатных шин, амплитудный дискриминатор, генератор импульсов 1 .20Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее планшет с координатными шинами, подключенными через ключи к дешифратору, соединенному с распределителем импульсов и с первым счетчиком, последовательно соединенные съемник координат, усилитель, выход которого подключен к компаратору, амплитуднвй дискриминатор и элемент И, дру" 30 гой вход которого подключен к распределителю импульсов, соединенному с элементом НЕ, второй счетчик, подключенный к распределителю импуль-. сов и к цифроаналоговому преобразователю, выход которого соединен с другим входом компаратора, при этом выход распределителя импульсов подключен к входу первого счетчика 2 .40 Недостаток известных устройствзаключается в недостаточно высокомбыстродействии. мента И-НЕ, и третий элемент И-НЕ, входы которого подключены к четвертому одновибратору и к второму элементу НЕ, а выход является выходом распределителя им пульсов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее планшет с координатными шинами, подключенными к, соответствующим ключам, усилитель считывания, соединенный с выходом съемника координат, с амплитудным дискриминатором и с компаратором, первый счетчик, входы которого соединены с распределителем импульсов, а выходы подключены к первому дешифратору, соединенному с ключами и с распределителем импульсов, второй счетчик, подключенный к распределителю импульсов и к первому цифроаналоговому преобразователю, выход которого соединен с компаратором, первый элемент И, входы которого подключены к амплитудному дискриминатору и к распределителю импульсов, а выход соединен с распределителем импульсов, и первый элемент НЕ, подключенный к распреде" лителю импульсов, введены второй элемент И, входы которого соединены с первым элементов НЕ и с компаратором, третий счетчик, подключенный к распределителю импульсов и к выходу второго элемента И, и последовательно соединенные четвертый счетчик, подключенный к распределителю импульсов и к выходу первого элемента И, регистр, подключенный к распределителю импЪуьсов, пятый счетчик, подключенныйк распределителю импульсов, второй цифроаналоговый преобразователь и усилитель постоянного тока выход которого подключен к координатным шинам планшета. При этом распределитель импульсовсодержит первый триггер, один входкоторого является первым входом рас 1084841пределителя импульсов, а выход подключен к первому одновибратору, соединенному с одним входом первогоэлемента И-НЕ, другой вход которогоподключен к второму одновибратору,а третий вход является вторым входомраспределителя импульсов, второйтриггер, один вход которого является третьим входом раепределителя импульсов, другой подключен к третье- Ому одновибратору, соединенному сгенератором одиночных импульсов, авыход подключен к входу второго одновибратора, второй элемент И-НЕ,входы которого соединены с генератором импульсов, с третьим одновибра-,тором н с вторым элементом НЕ, счетчик операций, входы которого соединены с третьим одновибратором, подключенным к другому входу первоготриггера и с выходом первого элемента И-НЕ, а выходы соединены с вторымдешифратором, подключенным к второму элементу НЕ и к одним входамгруппы элементов И-НЕ, другие входы р 5которых соединены с выходом второгоэлемента И-НЕ, четвертый одновибратор, соединенный с выходом второгоэлемента И-НЕ, и третий элемент И-НЕ,входы которого подключены к четвертому одновибратору и к второму элементу НЕ, а выход является выходомраспределителя импульсов.На чертеже представлена блок-схема устройства.Схема включает планшет 1 с координатными шинами 2, резистор 3,усилитель 4 постоянного тока, ключи5, первый дешифратор 6, первый 7,второй 8, третий 9, четвертый 10 и 40пятый 11 счетчики, усилитель 12считывания, регистр 13, первый 14и второй 15 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), первый элемент НЕ 16,первый элемент И 17, амплитудный 45дискриминатор 18, второй элементИ 19, компаратор 20, распределитель21 импульсов, включающий счетчик 22операций, второй дешифратор 23, первый 24 и второй 25 триггеры, первый 5026, второй 27, третий 28 и четвертый29 одновибраторы (ждущие мультивибраторы), генератор 30 одиночных импульсов, первый 31, второй 32 и третий33 элементы И-НЕ,второй элемент, 55НЕ 34, группу элементов И"НЕ 35-37,генератор 38 импульсов, съемник 39координат (перо) . Устройство работает следующим образом.При нажатии кнопки 40 запускается генератор 30.Выходной одиночный импульс этого генератора запускает ждущий мульти- вибратор 28. Выходной сигнал мультивибратора осуществляет установку всех, триггеров схемы в исходное состояние, При этом в счетчик 1 записывается максимальное для конкретного случая число, в результате чего на выходе ЦАП 15 возникает максималь,ное напряжение, которое поступает на вход усилителя 4. Вследствие того, что этот усилитель обладает примерно единичным коэффициентом усиления по напряжению, то величина его выходного напряжения будет с небольшим отклонением равна величине входного напряжения. После начальной установки по окончании регенеративного процесса мультивибратора 28 начйнается первый этап работы - грубое измерение координаты путем подсчета координатных шин. Это измерение начинается с момента поступления на счетчик 7 импульса с выхода элемента И-НЕ 35. Элемент И-НЕ 35 управляется первым выходом дешифратора 23. Пос 1кольку счетчик 22, соединенный своими выходами с входами деширатора 23, находится в нулевом состоянии, то элемент И-НЕ 35 открывается для прохождения первого импульса через элемент И-НЕ 32 от генератора 38 импульсов. Этот же импульс с выхода элемента И-НЕ 32, задержанный с помощью ждущего мультивибратора 29, поступает на вход элемента И-НЕ 33, который управляется выходом элемента НЕ 34, на вход которого поступает низкий уровень с дешифратора 23.В результате инверсии элементомНЕ 34 элемент И-НЕ 33 открываетсядля прохождения первого задержанного импульса с выхода мультивибратора 29 на дешифратор 6. Благодаря дешифрации дешифратором 6 числа, записанного в счетчике 7, происходит сначала опрос первого ключа 5 и связанной с ним координатной шины, затем второго ключа 5 и т.д. Процесс последовательного поступления импульсов на вход счетчика 7 и на стробируемый вход дешифратора 6 происходит до тех пор, пока опрашиваемая шина не окажется в зоне30 Второй этап - промежуточное измерение координаты, осуществляется путем многократного опроса (откры 45 вания) ключа, соединенного с выбран-, ной шиной при одновременном ступенчато-линейном изменении выходного напряжения усилителя 4. На этапе промежуточного измерения прямые импульсы поступают на вход счетчика 11 с выхода элемента И-НЕ 37, а задержанные импульсы продолжают поступать с выхода элемента И-НЕ 33 через соответствующий коду счетчика 7 выход дешифратора 6 на вход того ключа, который соединен своим входом с этим выходом дешифратора 6. При чувствительности тракта считывания.Эта зона зависит от величины токаопроса и регулируется с помощьюпеременных резисторов 3.Таким образом, как только опрашиваемая координатная шина окажется взоне чувствительности канала считывания, наведенная ЭДС на входе усилителя 12 считывания усиливается дота,+ой величины, что срабатывает амп 1 Олитудный дискриминатор 18. Выходнойсигнал дискриминатора поступает напервый вход элемента И 17. Так кактриггер 25 находится в единичномсостоянии то с выхода распределитедя 21 на второй вход элемента,И 17поступает высокий (разрешающий) потенциал. В результате этого первыйимпульс с дискриминатора 18, пройдяэлемент И 17 поступает на счетный 20вход счетчика 10. Этот же импульсустанавливает триггер 24 в единичное состояние.Перепад напряжения с нижнегоуровня на высокий уровень единичного выхода триггера 24 запускает ждущий мультивибратор 26, выходной импульс которого поступает через элемент И-НЕ 31 на вход счетчика 22,Благодаря этому на первом выходедешифратора 23 появляется запрещающий потенциал и элемент И-НЕ 35закрывается, а на втором выходе де"шифратора 23 появляется разрешающийпотенциал, который открывает элемент 37 И-НЕ.Поступление импульсов с элементаИ-НЕ 35 в счетчик 7 прекращается, изафиксированное на нем число однозначно определяет номер шины, попавшей в зону чувствительности канала считывания пера,этом с каждым импульсом пришедшим навход счетчика 11 вследствие вычитанияэтого импульса из числа, записанного при начальной установке, уменьшается как выходное напряжение ЦАП 15,так и выходное напряжение усилителя4, В результате этого величина напряженности магнитного поля ступенчатолинейно убывает по мере уменьшениячисла в счетчике 11.В силу действия закона электромагнитной индукции импульсы индуцированной ЭДС на входе усилителя 12считывания модулируются по линейноступенчатому закону. Усиленные поамплитуде эти импульсы поступают навход амплитудного дискриминатора18. Уровень дискриминации дискриминатора задается, исходя из требуемойточности этапа промежуточного измерения, т,е. от требуемого числадискретных участков расстояния междушинами, В общем случае число импульсов, прошедших с дискриминатора навход счетчика 10, зависит от того,в какой точке между выбранной опрашиваемой шиной и последующей в сторону увеличения координаты координатной шиной находится центр катушки пера 39,Если перо 39 находится в непосредственной близости к оси выбраннойшины, то коэффициент индуктивнойсвязи катушки с координатной шинойнаибольший и, следовательно, усиливаются наиболее слабые сигналы изсерии линейно-ступенчато промодулированных импульсов, поступающих скатушки пера до уровня дискриминации, и на выход дискриминатора пройдет большее количество импульсов всравнении с тем случаем, если бы катушка пера находилась в более удаленной от шины точки, в которой индуктивная связь катушки с шиной выражена слабее. Следовательно, чемближе расположена катушка пера кшине, опрашиваемой изменяющимся полинейно-ступенчатому закону импульсам тока, тем большее число импульсов будет зафиксировано счетчикомпромежуточного измерения,Импульс окончания цикла промежуточного измерения поступает с выхода счетчика 1 1 на установочный вход триггера 25 и устанавливает его в нулевое состояние, Перепад напряжения с высокого уровня на низкий за 1084841пускает ждущий мультивибратор 27, импульс от которого поступает через элемент И-НЕ 3 1 на вход счетчика 22.Благодаря этому происходит переход с операции промежуточного измере ния на этап точного измерения. На счетчике 10 будет зафиксировано число, уточняющее место расположения катушки относительно оси шины, номер которой был определен еще на этапе грубого измерения. На этапе точного измерения на втором выходе дешифратора 23 возникает потенциал логического нуля, благодаря чему элемент И-НЕ 37 закрывается, и поступление импульсов в счетчик 11 прекращается, а на третьем выходе дешифратора 23 возникает потенциал логической единицы, которыи открывает элемент И-НЕ 36. Импульсы с элемента И-НЕ 36 начинают поступать в счетчик 8. В отличие от этапа промежуточного измерения на этапе точного измерения координатная шина опрашивается импульсами тока одной и той же амплитуды, величина которой определена числом, находящимся на счетчике 10, Для этого содержимое счетчика 10 импульсом с ждущего мультивибратора 27 с помощью регистра 13 перено- : зо сится в счетчик 11.Так как импульсы опроса продолжают поступать в выбранную координатную шину, то вокруг нее существу-. ет импульсное магнитное поле, Величина индукцированных входных сигналов усилителя 12 зависит от того, где в пределах шага промежуточной дискриминации, определенного ценой младшего разряда счетчика 10, находится центр катушки пера 39.Усиленные импульсы считывания поступают на первый вход амплитудного компаратора 20. На вход компаратора 20 импульсы с усилителя 12 проходят до тех пор, пока амплитуда компенсирующего напряжения ЦАП 14, поступающего на второй вход компаратора, не станет равной или большей амплитуды выходных импульсов с усилителя считывания. Выходные импульсы компаратора 20 поступаюь на вход элемента 19, который управляется элементом НЕ 16. Посколь" ку триггер 25 находится в нулевом состоянии, то запрещающий потенциал его единичного выхода запрещаетпрохождение импульсов через элемент И 17 в счетчик 10, а благодаря инверсии элементом НЕ 16 этот же потенциал становится разрешающим для прохождения импульсов с элемента И 19 на вход счетчика 9. Количество прошедших импульсов на вход счетчика 9 зависит от того, где в пределах шага промежуточной дискретизации координаты находится центр катушки индукционного пера. В общем случае импульсы в счетчик 8 будут поступать и после компенсации сигнала считывания пилообразным выходным напряжением ЦАП 14. Цикл точного измерения оканчивается с момента поступления импульса переполнения со счетчика 8 на второй вход распределителя 21. Этот импульс поступает на третий вход элемента И-НЕ 31, выходной импульс которого произведет переключение счетчика 22 с цикла точного измерения координать. Х на цикл грубого измерения координаты У. При этом формирование кода координаты по рассматриваемой оси Х оканчивается, На четвертом выходе дешифратора 23 возникает потенциал логической единицы, который будучи проинвертирован элементом НЕ 34 запрещает прохождение импульсов через элемент И 33 на вход дешифратора 6, а также запрещает поступление импульсов через элемент И-НЕ 32 от генератора 38 импульсов. Число импульсов, зафиксированное на счетчике 9, уточняет местоположение центра пера в пределах шага, определенного ценой младшего разряда счетчика 10 промежуточного измерения. Код трех счетчиков: счетчика 7 грубого измерения, счетчика 10 промежуточного измерения и счетчика 9 точного измерения определяет координату центра пера относительно начала координат планшета. Суммарный код этих счетчиков может быть передан в микропроцессор для необходимой обработки. Введение новых узлов и блоков, атакже новых конструктивных связейпозволяет существенно повыситьбыстродействие устройства.ВНИИПИ Ззааэ 2017/46 Тиран,б 99 Подписное Фшнэи ППБ Пэтеитхфз УмхОроду 7 лэПРОентнаяу 4