Линейный интерполятор

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР , ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(57) Изобретение относится к областивычислительной техники и автоматикии позволяет повысить точность, быстродействие и снизить аппаратурные затраты. Интерполятор содержит управляеый генератор 1 импульсов, счетчик 2, регистры 3,6, узел 4,двоичного умножения, счетчик 5 и коммутатор 7, На входы 10,12 и 14-17 подаются значения большего приращения,управляющего кода и признаков координатной ориентации, Шаговые приращения по ведущей координате формируются в каждом интерполяционном тактеи их количество соответствует значению большего приращения, Шаговые приращения по ведомой координате формируются на выходе узла 4 в соответствии со значением управляющего кодав регистре 3. 2 з.п, ф-лы, 6 ил.Изобретение относится к автомати, ке и вычислительной технике и можетбыть использовано в выводных графических устройствах и в системах чис" лового программного управления.Цель изобретения - повышение точностй быстродействия и снижение аппаратурных затрат.На фиг. 1 приведена Функциональнаяя схема линейного интерполятора; на фиг. 2 и 3 - Функциональные схемы коммутатора и управляемого генератора импульсов; на фиг. 4-6 - алгоритм расчета управляющего кода, временные диаграммы и пример интерполяции отрезка прямой соответственно,Интерполятор (Фиг. 1) содержит управляемый генератор 1 импульсов, счетчик 2, регистр 3, узел 4 двоичного умножения, счетчик 5, регистр 6 и коммутатор 7. Интерполятор имеет вход 8 начальной установки, вход 9 запуска, вход 10 задания большего приращения, вход 11 записи, вход 12 управляющего кода, вход 13 записи, входы 14-17 признаков координатной ,ориентации, выходы 18 - 21 щаговых координатных приращений и выход 2 признака "Окончание интерполяции".Коммутатор 7 (Фиг. 2) содержит два мультиплексора 23 и элементы И 24 - 27.Управляемый генератор 1 импульсов ,(фиг. 3) содержит генератор 28 импульсов, два триггера 29, 30 и два элемента И 31, 32.Интерполятор работает следующим образом.Поскольку в интерполяторе шаговые приращения по ведущей координате формируются в каждом интерполяционном такте, то их число равно значению большего приращения БП). Шаговые приращения по ведомой координате формируются на выходе узла 4. При этом значение управляющего кода в регистре 3 должно быть таким, чтобы за число тактов, равные БП, на выходе узла 4 было сформировано число импульсов, соответствующее значению меньшего приращения (МП). При применении цифрового интегратора с последовательным переносом (счетчик 5 и узел 4) количество им.пульсов В; за счет х-го разряда управляющего кода за время БП выразится соотношениемгде5 д Х=ВУ3 Х 7 У 15Зн ЬХ "1" 16 Зн ЬУ 17 В регистр 3 от внешнего устройства записывается значение управляющего кода, поступающего на вход 12 интерполятора. Запись в регистр осуществляется нулевым уровнем, подаваемым на вход 11 интерполятора,В счетчик 2 записывается значение БП, поступающего на вход 10 интерполятора. Запись БП осуше:твляется нулевым уровнем сигнала, подаваемым на. вход 9 интерполятора. По переднему Фронту указанного сигнала запускается генератор 1, и на его выходе формируется последовательность имоператор выделения целойц.ччасти, 1.=1, П,Для того чтобы за число тактов,равных БП, на выходе интегратора былосформировано МП импульсов, должноудовлетворяться соотношение1 ОЕ,.ь.,=п,:1где а, - значение цифры в -м разрядеуправляющего кода.Таким образом, задача определения15 управляющего кода сводится к определению а, а , , а по известнымзначениям БП и М 1 с использованиемприведенных соотношений. При этомнаходятся значения В, и ими уравно 20 вешивается значение 1111.В линейном интерполяторе осуществляется задание отрезка прямой значением БП, значением управляющего кодаи признаками, задающими ориентациюи расположение вектора по отношениюк координатным осям.Интерполятор работает следующимобразом.По входу 8 интерполятора от внеш 30 него устройства поступает импульс,устанавливающий генератор 1 в исходное положение. На выходе генератора 1импульсы не Формируются. В регистр Ьпо активному уровню сигнала на вхо 35 де 13 записывается значение признаков. Соответствие между активнымиуровнями сигналов, признаками и соответствующими им входами следующееПризнак Активный Вход40 уровень5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 3 142 пульсов заданной частоты. Указанная последовательность импульсов поступает на счетный вход счетчика 5. При этом на .выходе двоичного умножителя 4 формируется последовательность импульсов, соответствующих МП (по ведомой координате), Коммутатор 7 осуществляет в зависимости от значения признаков, записанных в регистр б, перекоммутацию частотных потоков, поступающих от генератора 1 и двоичного умножителя 4 на один из выходов +Х, -Х, +У, -У (18 - 21).С приходом каждого импульса от генератора 1 содержимое счетчика 2 уменьшается на единицу, При вьдаче генератором 1 числа импульсов, равного БП, на выходе счетчика 2 формируется сигнал переноса, приводящий к установке генератора 1 в исходное состояние, при котором импульсь 1 на выход генератора 1 не вьдаются, При вьдаче импульсов генератора 1 на выходе 22 формируется уровень ."1", сигнализирующий о генерации интерполятором шаговых приращений, После вьдачи БП-импульсов на выходе 22 формируется сигнал 0", сигнализирующий о готовнос - ти приема интерполятором новых исходных данных.Расчет управляющего кода может быть осуществлен по алгоритму (фиг,4) микропроцессором или микроЭВМ, Часть граф-схемы алгоритма до штриховой линии служит для определения числа импульсов Вза счет 1-го разряда управ 1ляющего кода за время БП по Формуле1 Бп+2в =- --- -"21 .Ч.Указанная формула реализуется последовательным сдвигом БП (деление на 2) и прибавления 1 при нечетном значении сдвигаемого операнда.Нижняя часть граф-схемы алгоритма служит для определения значения цифр (О или 1) в 1-м разряде управляющего кода путем уравновешивания кода ИП весами ВВременная диаграмма работы (фиг.5) интерполятора приведена для МП=9, БП=13. Для Указанных приращений значение управляющего кода равно 1010, где единица справа соответствует старшему разряду. На временной диаграмме заштрихованные импульсы, снимаемые с первого и третьего выходов счетчика 5, отбираются узлом 4 двоичного умножения и суммируются. Активным 39344фронтом укаэанных импульсов является1передний фронт, С выхода узла 4 двоичного умножения импульсы, снимаемые с первого и третьего выходов счетчика 5, поступают на вход коммутатора 7, Из временных диаграмм следует, что на первый информационный вход коммутатора 7 импульсы поступают в каждом такте. На второй информационный вход коммутатора 7 импульсы поступают с выхода двоичного умножителя, образованного узлом 4 и счетчиком 5, причем импульсы Формируются не в каждом такте, Так на втором, шестом, восьмом, десятом тактах импульсы не Формируются (последнее отражено на временной диаграмме штриховой линией).Отрезок вертикальной прямой, образованной под воздействием шаговых приращений, соответствующих исходным приращениям БП=+13, ИЛ=+9, показан на фиг, б. Формула изобретения 1. Линейный интерполятор, содержащий управляемый генератор импульсов, узел двоичного умножителя, первый счетчик и два регистра, выходы первого регистра и счетчика соединены с первым и вторым входами узла двоичного умножителя, вход запуска управляемого генератора импульсов соединен с входом запуска интерполятора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и снижения аппаратурных затрат, в него введены второй счетчик и коммутатор, выходы которого являются выходами шаговых координатных приращений интерполятора, информационные входы второго счетчика, первого и второго регистров являются входами задания большего приращения управляющегокода и признаков координатной ориентации интерполятора соответственно,входы записи первого и второго регистров являются первым и вторым входами записи интерполятора, вход запуска которого соединен с входом записивторого счетчика и с входом сбросапервого счетчика, выход тактовой последовательности управляемого генератора импульсов соединен со счетнымивходами первого и второго счетчиков и с первым информационным входом ком-. мутатора, второй информационный входи управляющие входы которого соединены с выходом узла двоичного умножителя и выходами второго регистра соответственно, выход переноса второго счетчика и вход начальной установки интерполятора соединены с первым и вторым входами останова управляемого генератора импульсов, выход признака останова которого является выходом признака "Окончание интерполяции" интерполятора,2. Интерполятор по п. 1, о т л и- ч а ю щ и й с я тем, что коммутатор содержит два мультиплексора и четыре элемента И, выходы которых образуют выход коммутатора, первые входы всехлементов И и первый и второй адресные входы первого и второго мультиексоров соединены с соответствующиуправляющими входами коммутатора, ервый информационный вход которого оединен с вторым, третьим и четверым информационными входами первогольтиплексора и с первым, третьимчетвертым информационными входами второго мультиплексора, второй информационный вход коммутатора соединенпервым входом первого мультиплексора и с вторым входом второго мультиплексора, выход первого мультиплексо ра соединен с вторыми входами первого 23984, 6и второго элементов И, выход второгомультиплексора соединен с вторымивходами третьего и четвертого элементов И.ь3. Интерполятор по п. 1, о т л и=ч а ю щ и й с я тем, что управляемыйгенератор импульсбв содержит первыйэлемент И, выход которого являетсявыходом тактовой последовательностиуправляемого генератора импульсов,два триггера, генератор импульсов,выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с входом синхронизации второго триггера, выходкоторого является выходом признакаостанова управляемого генератора импульсов и соединен с вторым входомпервого элемента И, второй элемент И,первый и второй входы которого являются первым и вторым входами останора управляемого генератора импульсов,вход запуска и вход логической единицы которого соединены с входом син хронизации и с информационным входомпервого триггера, выход которого соецинен с информационным входом второго триггера, инверсный вход сбросакоторого соединен с выходом второго З 0 эпемента И и с инверсным входом сброса первого триггера.1423984 финл Иоициого умножигпеля В 97 Я Соста Техре М. Ци аказ 4687 Тираж 866 Под е ВНИИПИ Гос ком а ССС по дела и о цтий 13 О 35, Иоскв кая , д, полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Пр изводст тная ЪХ 4 ЯВФВУ