Цифровой генератор функций

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 239704 6 010 РЕТЕ еев Ж Д;ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСНОМУ СВИ(46) 23,06.86, Бюл.23. (71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический ин ститут им. В,В.Куйбышева (72) С.А.Никищенков, А,О.Тимо и А.С.Брятов(56) Авторское свидетельство СССР798893, кл. С 06 Г 7/26, 1981,Авторское свидетельство СССР1108426, кл. С 06 Р 1/02, 1983. (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для воспроизведения сложных функциональных зависимостей. Целью изобретения является повышение эффективности использования устройств памяти, увеличениечисла воспроизводимых сплайновпри заданном объеме памяти и рас -ширение класса генерируемых при заданном множестве аппроксимирующих сплайнов. Введение цифровогогенератора функций, двух коммутаторови элемента НЕ позволило увеличитьчисло получаемых сплайнов при заданном объеме памяти, расширить классвоспроизводимых функций при заданномнаперед множестве сплайнов. Устройство содержит генератор импульсов,делитель частоты, два блока памяти,два коммутатора, счетчик, два реверсивных счетчика, два элемента И, элемент НЕ. 4 ил.9704 2 20 25 ЗО 35 4 О 45 50 55 Устройство работает следующим об разом.На каждом шаге 1 программы с шестого и седьмого выхода блока 4 памятисоответственно на управляющий входкоммутатора 13, соединенный с вхо-,дом управления счетчика.7, и управляющий вход коммутатора 14 поступа-,ют соответственно логический уровеньг и логический уровень ц , При задании на всех шагах х значения цг = 1 состояние первого входа элемента И 9, соединенного с входомсчетчика 3, повторяет состояние выхода переполнения (переноса) счетчика7, а состояние второго входа элемента И 8 повторяет состояние выхода блока 10 памяти. При этом, если на шагеа выбрана строка, содержащая функциональную последовательность нулей иединиц я , то на выходе ЦГФ воспроизводится либо сплайн я (р=1), либоя (р =О), причем последовательностья поступает на второй вход элемен 1 123Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для воспроизведения сложных функциональных .зависимостей.Цель изобретения - увеличение чис-.ла воспроизводимых сплайнав при заданном объема памяти,На фиг.1 показана блок-схемапредлагаемого устройства; на Фиг,2семейство сплайнов, получаемых прииспользовании одной и той же строкисблока памяти, и соответствующие имкодовые последовательности; наФиг,3 - пример формирования сплайнов сложной формы при использованииодной и той же строки блока памяти(имеется в виду отрока с заранее записанной в ней информацией); нафиг,4 - пример воспроизводимой кусочно-аппроксимированной зависимостипри использовании только одной строкиблока памяти ( с заранее записаннойв ней информацией) .Цифровой генератор функций (ЦГФсодержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3, блок 4памяти, реверсивный счетчик 5, цифроаналоговый преобразователь 6, ревер.сивный счетчик 7, элементы И 8 и 9,блок 1 О памяти, цифровой выход генератора 11, аналоговый выход генератора 12, коммутаторы.3 и 14, элементНЕ 15,та И, 8, начиная с крайнего левого бита и кончая крайним правым битом.При значенияхг = О и ц = 1 на шаге программысчетчик 7 работает в режиме вычитания (на его входе управления присутствует уровень нуля), последовательно адресуя столбцы выбранной строки блока 1 О памяти с последнего по нулевой, причем переход на следующий шаг программы происходит по поступлению. на второй информационный вход коммутатора 13 и, соответственно,на вход счетчика 3 импульса с выхода обнуления (заема) счетчика 7.На второй вход элемента И 8 по 2ступает последовательность я (фиг.2) полученная из последовательности я путем изменения направления считывания и начала ее считывания (не с 0-го бита по 31-й, а с 31-го по 0-й) . На выходе ЦГФ воспроизводится сплайн я /я (при р=.-О), симметричный сплайну я относительно точки Ц ( фиг,2), причем НЦ = ЦК., отрезок АК равен числу единиц в я" (в я ), а АВ - числу бит в последовательности я , Если на на д-и шаге воспроизводился я, а на (1.+1)-м - я (Фиг,2, причем коэффициент деления делителя 2 К = К,4 ), то они симметричны относительно точки К. Вид я зависит от вида я", причем однозначно, например если я" представляет правую положительную ветвь кубической параболы (фиг.2), то я - левую (отрицательную) ветвь кубической параболы. В общем случае я представляет собой отрезок Функции,аотрицательной по отношению к Функции, отрезком которой является я" . Существует такое взаимна однозначное соответствие, что для каждого я" находится я , начало и конец которого совпадают с началом и концом я, а точки, принадлежащие я, симметричны точкам, принадлежащим я", относительно центра. отрезка, стягивающего начало.: и конец я" (я) (Фиг,2 и 3) сплайны я и я., где изображены сплайны более сложной формы, чем отрезок кубической параболы, - отрезкиОполиномов шестой степени , а под тактом 1 понимается число импульсов, пришедшее на счетный вход счетчика 7 с момента начала данного шага х программы.На шагах программыс г=1 переход на шаг +1 происходит по приходу04 4выполняются,для любого Су, где0 7 СС, т.е, любого момента времени г (любого такта 1, фиг,3) в течение участка аппроксимации (шагапрограммы) 1 (фиг,2),Для сплайна 3 (и для любого сплай"на, определенного последовательностью нулей и единиц число единицв соответствующей ему последовательности 5определяет приращениеординаты за участок ( АК, фиг.2 и 3),1а число нулей в Я определяет ВК=АВАК, где АВ - приращение ординаты длясплайна, у которого в определяющейпоследовательности все единицы. Оче .видно, что для каждого Г на участке(т.е. для каждой вертикали, восстановленной из этой точки) разность ординат точки на з" и на линии НА равна числу единиц, а разность ординатточки на линии НВ и точки на я - числунулей втой частипоследовательности зкоторая считана от момента начала участка г. То же справедливо идля я .Для вертикали АВ выполняются равенства: лЪ 3,е +и =е +н=н =еАВ ВК. АВ - АК2 АВ =ВК С =АК ПК Аналогично для вертикали, восстановленной из произвольной точки отрезка НА (для любого г), разность ординат точки на я и точки на НП равна разности ординат той же точки на НП и точки на з , где3НП - отрезок, соединяющий начало сплайна з (совпадает с началом сплайна я ) и середину вертикали, восстановленной из точки, ордината которой равна ординате начала сплайна, а абсцисса - абсциссе конца сплайна, причем длина вертикали равна С (числу бит в последовательности, определяющей я").45 где е",и н соответственно числоединиц и нулей в последовательности ясоответственно числоединиц и нулей в по-Фследовательности я - число бит в последовательности (столбцов встроке блока 10). что равенствае +н=С;н =е4 Отсюда вывод: .для любого сплайна з 4,.определенного последовательностью нулей и единиц з", существует однозначно определенный сплайн я ,"3 определяющая последовательность я которого получена путем инвертирования состояния каждого бита в последовательности я , причем я и з свя 4 Ь заны соотношением и н3 50 Оче е" 3 еф+ н.гд Ся2Э 3 12397 на вход счетчика 3 импульса с выхода переполнения счетчика 7 (при этом в блоке 10 памяти адресован последний столбец), а на шагах 1. с г=О переход на шаг 1.+1 осуществляется по приходу на вход счетчика 3 импульса с выхода обнуления счетчика 7 (при этом в блоке 10 памяти адресован нулевой столбец, что обеспечивается работой коммутатора 13, который подключает к О входу счетчика 3 либо выход переполнения счетчика 7 (при г, =1), либо выход обнуления счетчика 7 (при г =О)В ходе воспроизведения сложной зависимости (фиг.4) при изменении г с1 на 0 последовательность номеров адресованных столбцов блока 10 памяти следующая (например при числе столбцов С=32 : , 30,31,30, а при изменении г с 0 на 1 - 1,0,1 20 Если на соседних шагах программыг =0 , то последовательность номеровадресованных столбцов блока 10 памяти следующая: 2,1,0,21,30 Таким образом, сплайн я может быть 252воспроизведен на любом шаге программы независимо от значения г на предыдущих шагах,При г, =1 и ц=Она второй входэлемента И 8 поступает последователь- З 0 ность я , полученная инвертированиемсостояния каждого бита в последовательности з , так как при и=О состояние выхода элемента НЕ 15 исостояние выхода коммутатора 14 одинаковы (состояние выхода коммутатора 14 повторяет состояние выхода элемента НЕ 15), При этом воспроизводится сплайн яя , отличный от я" и я (фиг.2). Вид сплайна яф может 40 быть определен следующим образом. Для .я" и явыполняются равенствагде я . - функция от , определеннаяя и значениями р, К;,;С - число бит в последовательности я;5время, начиная с момента начала шагаПри г =О и и;=О предлагаемыи ЦГФвоспроизводит сплайн яф (фиг. 2), у ко -торого определяющаяпоследовательность 1 Оя " получена из последовательности япутем инвертирования состояния ее-зиз последовательности я путем изме- .нения начала и направления ее считывания (т.е. реверса последовательности), потому что существует взаимнооднозначное соответствие между я-2 - 3я , я и я (и, следовательно,между я, я, я и я , определенными этими последовательностями).При р,=О каждому из сплайнов я,"я , я и я соответствует симметричный относительно линии НЛ сплайнсоответственно я, яя, я и я 8 (фиг. 2) 25который определен той же последовательностью нулей и единиц, но на этомшаге программы выходной реверсивный,счетчик 5 работает в режиме вычитанияа фиг.5 более детально показано 30лформирование четырех сплайнов я, яя и я, на основе хранящеися в блокеО памяти одной строки с последовательностью я,",Таким образом, на любом шагепрограммы при выбранной по номеру .И,строке блока О с заранее занесенной з нее последовательностью нулейи единиц (например, я ) предпагаемый ЦГФ способен воспроизводитьф)один из восьми слпайнов, которыйопредслен набором г и и р (таблица на фиг,2).изобретенияо рмулаЦифровой генератор функций, содерх:ащий генератор импульсов, делитель частоты, счетчик, два реверсивных счетчика, два блока памяти, два элемента И, причем выход генератора импульсов подключен к информационному входу делителя частоты, выход которого подключен к информационному входу первого реверсивного счетчи 55ка и первому входу первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго реверсивного счетчика, тактовый вход которого подключен к выходу второго элемента И, выходы разрядов первого реверсивного счетчика подключены к группе старших разрядов адресного входа первого олока памяти,к группе младших разря-. дов адресного входа которого подключены выходы разрядов поля адреса перезаписи второго блока памяти, выход разряда поля коэффициента деления которого подключен к управляющему входу делителя частоты, выход второго реверсивного счетчика. подключен к адресному входу второго блока памяти, выход поля данных которого подключен к информационному входу второго реверсивного счетчика, вход управления реверсом которого, подключен к выходу разряда поля управления приращением функции второго блока памяти, выход, разряда поля управления записью второго реверсивного счетчика которого по,;.:;,пючен к первому входу второго элемена И, выход второго реверсивного счетчика подключен к выходу ге" нератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения числавоспроизводимых сплайнов при заданном объеме памятив него введены два коммутатора и элемент НЕ, причем первый и второй информационный входы первого коммутатора подключены к выходу переполнения и выходу обнуления первого счетчика соответственно, выход первого коммутатора подключен к, первому входу второго элемента И и информационному входу второго реверсивного счетчика, выход разряда поля управления адресацией второго блока памяти подключен к входу управления направлением счета первого реверсивного счетчика и управляющим входампервого коммутатора, выход первого реверсивного блока памяти подключен к первому информационному и через элемент НЕ к второму информационному входам второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу разряда поля управления полярностью сигнала второго блока памяти, выход второго коммутатора подключен о к второму входу первого элемента И., ооооооаотоотаРтатюю фт(гюю Р: тю ю т г г чтит ю цочк от оотоиаоооо Зф: 3115 1 10110010010 ООООООИООООО Яф: оооооооооооОЮ 0100 7 оО Ф 701 у. у 1 1 3Фиа 23239704 8 р Юг Составитель С.КурошТехред Л. Олейник Коррек гор О даугава едактор Е.Па 49 Тираж б 71 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 13835, Москва, Ж, Ра аказ 339 ПССР исно омитета о ытии я наб.,фическое предприятие, г,ужгор роизводственно-пол Проектча 4 зф;06 6ф 015:ф: 6 О 01011006100060006610 106061111 1 1 1 11 О со 000666000001111116.3