Цифровой линейный интерполятор

.1 ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО(71) Специальное конструкторсгическое бюро "Модуль" Виннитехнического института(56) Авторское свидетельство ССМ 1462247, кл. 6 05 В 19/18, 19(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах отображения графической информации, трэфопостроителях. устройствах числового программного управления оборудованием. Целью изобретения является повышение надежности за счет контроля работы интерполятора за цикл его работы. Интерполятор содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, блок 3 питания, регистр 4, блок 5 управления, накапливающий сумматор 6, блок 7 входной логики. За счет анализа шаговых приращений по ведомой координате обеспечен контроль работы интерполятора. 5 ил, 16244054Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике и может быть использовано в устройстве отображения графической информации, графопостроителях,устройствах числового программного управления оборудованием.Целью изобретения является повышение надежности за счет кочтроля работыинтерполятора за цикл его р,боты.На фиг. 1 изображена блок-схема и: длагаемого устройства; на фиг, 2 - функциональная схема выполнения блока контроя;на фиг. 3 - временная диаграмма работыблока контроля; на фиг. 4 - пример аппроксимации отрезка прямой; на фиг, 5 - примерреализации блока управления,В изложении введены следующие сскра.цения: М - большее приращение исходного отрезка прямой; й - меньцееприращение исходного отрезка прямом; Г -оценочная функция,Интерполя 1 ор содержит генератор 1импульсов, счетчик 2, блок 3 питания, регистр 4, блок 5 управления, накаппивакнщийсумматор 6, блок 7 выходной логики, вход 8записи, входы 9 - 14 блока управления, выход 15 блока управления, выход 16 накапива ошегс су;патера 6, входь 7 и 18накапливающего суммаора, выходы 19-21б ока 5 управления, вход 22 блока 5 уг.влен я, выходы 23-27 регистра, выходы3 -31 блока 7 выходной логики, вход 32устройства.Блок 5 управления содержит первыйтриггер 33, второй триггер 34, треи. триггер 35, четвертый триггер 36, элементы И37-40, элемент И - НЕ 41, элемент Н. 42,Блок 43 контроля, который имеет выход 44блока, вход 45 блока, а также О-триггаоь46-47, ультиплексор 48, элеь энты ИЛИ 49и 50, О-трггеры 51-53, эпе ен гы И 54-5,элемент ИЛИ 58.На вход бло;а 43 ко, в ,роля, соединенный с входом 14 интерполятпра посгупаетсигнал С 1, отрицательный перепад которого служит для записи признаков, опредеппющего мажоритарнссть М и 2 М, в блок 43контроля, Значение укзанного признакапоступает на вход 45 интерпопятора, подключенный к одиннадцатому входу блока 43контроля, причем признак принимае- единочное состояние при М2 Ч,Сравнение М с 2 И необходи,.я спределения октанта, в котором прои" води;:.интерполирование. При М 2 К,интер .спируемый отрезок принадлежит пор смуполуоктанту, где вдвухсмежных ичтерпопяционных тактах невозможно формирован едвух диагональных шагов, При М 2 М нн 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 терполируемый отрезок принадлежитвторому полуоктанту, где при интерполировании отрезка прямой с максимальнойточностью невозможно формирование вдвух смежных интерполяционных тактахшаговых приращений п 6 ведущей координате.Вход блока 43 контроля, который подключен к вход; интерпопятора, сп ",т г,гяг одачи сигнала начальной уста.овки повключении пигани Актины, ",одень сигнала сброса - .,зев,й, Раэрешэоий входблока 43 контроля пре,назначен дпя подачинулевого сигнала -азрешения контроля после окончэния цикла ингеопопяции. Нэ ингерполяцонный вхо блока 43 контроляпоступают шгговые приращения гп ведущей координате с второго 2выхода блока5 у 1 равг ения. Нулевой с,нап на в,ходе 44блока 43 ко".тро., свдет.пьствует о правильноь работе интерпопятора.Пятый 47 триггвр предазначен дпя хранения признака о состношеии большого иудвоенного меньшегс прирпщеия.Активный фронт ээписи в девять;й 46григгер - задний. Управляющий С-входтриггера подкпюче к даенадцэтому входу10 блока 3 ко тропя, усгановочный 5-входк тринадцао " входу 15, информационныйО-вход ээземп. а . од соединен со втс:ьм входом восьмс о элемента И 57.Рас. мооим раГсту пиейного интерполятсра,Дпя эого покажем, что сочетание шаго;.х приращений поедомой координатепри аппроксимации отрезка прямой, прингдле кащего первому пспусктанту, с максимальной точностью не может приниматьзначение 11, где 1 соответствует наличиюшагового приращеия.В случае принадлежности отрезка прямсй к первому поп,сктанту имеет место соотношение М2 Рассмотрим во 1 дельности два случая: МК и М = 2 М.Нг фиг. 4 представлен граничный (наиболее неблагоприятный) случай при М2,Примем за начало отсчета т. Р идеальнойпрмой, В наихудшем случае т, А шаговойтраектории смещена вниз относительноидеальной прямой на половину шага дискретизации. Прирост прямой т = й Х/М задва шага дискретизации равен 2 М/М. Приост всвой траектории относительно т. Рпри выполнении двух диагональных шагов всвою очередь равен- 0,5 + 2 = +1,5.Найдем псгрешность аппроксимациидвт,Сд =. +1,5 - 2 И/М.Поскольку 2 ММ, то 2 й/М(0,5 и, следовательно, погрешность д превышает половину шага дискретизации, СледспдгельО,при М2 й и требовании максимальнойточности аппроксимации выполнение двух 5диагональных шагов недопустимо,Рассмотрим граничный случлй для первого полуоктанта, т.е, случай когда М = 2 М.В этом случае начальное значение оценочной функции равно Г = М/2 - г,. Рдссмотрим расчет оценочной Функции сучетом того, что Л= М - й = 2 М й - чР = Ро-И =О;Г 20 - М = -к;Гз = -ч + е = О,Очевидно, чо значения ацс Очай фуц.кции принимают всего дпа значения 0 и -И.При Г = 0 выполняется горзонгдпьное перемещение, а при ГМ дидгацдлыое,Следовательно,п ддццол 1 случае пыпопцение двух единичных прирдщсций па ведомой координате недапугтил о.Обобщая доказанное здключдем, чтопри аппроксимации отрезков пряльк, принадлежащих первому полуоктдцту, вслед зд 25перемещением по ндпрдвлсцию, характеризуемому меньшей проекцией, т.е, выполнения диагонального шд,д, обязательнаследует перемещение по цдпрдплсциО, характеризуелому большей проекцией, т,с. 30сочетание 1 агав 11 по ведалай касрдиндтсневозможно.Рассмотрим отрезки прямых со второгополуоктанта. При этом посгользуел 1 ся спойством двойственности паопых прирдщсний: отрезок прялой с углам наклона М/М,принадлежащий второму палуактдцгу, можна аппроксимировать путем инвертирования значений шаговых приращении поведомой координате отрезка прял 1 ой М-М)М, 40принадлежащего второму полуоктанту. Отсюда следует, что если для первого полуоктанта при аппроксимации отрезка паямой смаксимальной точностью дппроксилациисочетания 11 шагопых приращений по педомой координате евозлажно, то для отрезков прямых со второго полуокгдцта такимзапрещенным сочетанием будет следующее: 11- 00.Рассмотрим работу цифрового линейного интерполяторд в режиме контроля, Вподготовительный период в пятый триггер47 с входа 45 блока 43 контроля заднимфронтом сигнала записывается признак мажоритарности большего и удвоенного меньщего приращения, Запись производитсяпод воздействием заднего фронта сигнала,поступающего на информационный С-входс девятого входа 14 блока 43 контроля. Этот же цупепаи сигнал с девятого пхадч 11 бче д 43 контроля поступает нд второй пхад пер. гого 49 и первый вход второго 50 эчсмсцтеч 11 ЛИ. Тем сдл 1 ым он обеспсчг вдет прл О дение сигналов устдцапки с прял;а инверсного выходов триггера 47 соответственно нд 5- и й-вход, тргсад 51. уровень "0, формируемый цд пыладс эпслецта И 54 пад воздействием нулевого сгнала, приводит к обцупецио девятого трг срд 46 ошибки.В первом цтсрполяциацном такте и триггер 51 записывается зндчецис ерпого шагадага пррдцсцч па псдамай координате. В этом же такте сод рткмас трггерд 51 г рсписыпдется п григр 52. Паскап,лу ддлизруется це одна, а дпд зцдчсця и,"- гсвых прирдщенй п слажных тдкгдх, то с целью избсхкдция ложного срдбдтьпдця и первомцтсрпаляцопол такте празнодтся усгдцапкд тригсрд 51 п скртчцас" длч данного полуоктдцтд составс 3 чдстцост для первого папуактдцтд сочста ие 11 шагопых гррдщсций по псдамай коордцдге цсдапустма, слсдапдтсльца требуется устдцапка трггсрд 51 и состояние "0", В этом случдс после перпого тдк 1 д в сдпгопал регистре, абрдзапдццам григ- герд51 и 52 будет здп,сдцд кабцдцч ШО, где Ш - зцдчсцс шдопога ппрдце- ЦЯ П Пг РДОМнтЕРПаЛЯЦ ЦЦЕМ ГДКтС.Сопсршецно дцдлачцо рдссужддя, зэключдсм, чта п случде ицтсрпаляци отрезка со второго полуоктдцтд требуется устдцопкд триггера 51 в единчцае состояние,1 д ицформдциаццыс входь 28-31 мультиплексора 48 поступают шдгапыс прирдщения +Х, - Х, +У, -У координат. В зависимости от знаков исходных прирдщенй, а тдкжс призцдкд мджаритдрнасти ЛХ Л У, поступающих ца адресные входы 23, 25, 27 мультиплексора 48, осуществляется коммутиропдцис на выход мультиплексора 48 последовательности шдгопых приращенй по ведомой координате,В сдпиговый регистр, образованный триггерами 51 и 52, и каждый момент времен, за исключениел первого тактд, запоминаются значения двух шдговых приращений.При М 2 и единичных состояниях триггеров 51 и 52 на выходе элемецта И 55 устанавливается уровень "1", который указывает о наличии ошибки. Единичный уровень сигнала с выхода элемента И 55 обеспечивает единичный уровеь сигнала нд выходе элемента ИЛИ 58, соединенном с ицфорлациоццым О-входол триггера 46. При поступлении заднего фронта сигнала а5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 управляющий С-вход триггера 46 последний устанавливается в состояние "1", что и является сигналом для внешнего устройства о наличии ошибки.При М 2 и нулевых состояйиях триггеров 51 и 52 на выходе элемента И 56 устанавливается уровень "1", который указывает о наличии ошибки. Единичный уровень сигнала с выхода элемента И 56 обеспечивает единичный уровень сигнала на выходе элемента ИЛИ 58, соединенном с информационным О-входом триггера 46, При поступлении заднего фронта сигнала на управляющий С-вход триггера 46 последний устанавливается в состояние "1", что и является сигналом для внешнего устроиства о наличии ошибки.Запись инфорл 1 ации в триггер 46 в процессе интерполяции производится задним фронтом сигнала, который поступает с входа 21 блока 43 контроля (фиг, 3). После окончания процесса интерполяции в триггер 46 и 47 записаны значеция последних:двух шаговых приращений. На выходе элемента ИЛИ 58 сформируется сигнал контроля. Для обеспечения записи его в девятый триггер 46 (стробирующие сигналы, поступагощие на восьмой вход 21 блока 43 контроля по окончании процесса интерполяции отсутствуют) введен триггер 53, которыйустанавливается в состояние "0" задним фронтом сигнала, постуггающего на установочно й С- вход с двенадцатого входа 10 блока 43 контроля.В устройстве-прототипе отсутствует контроль работы интерполятора. В предлагаемом устройстве за счет анализа шагооых приращений по ведомой координате обеспечен контроль работы интерполятора, что обеспечивает технический и экономический эбфект.Формула изобретения Цифровой линейный интерполятор по аот. св. М 1462247, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности за счет контроля работы интерполятора за цикл его работы, в него дополнительно введен блок контроля, первый, второй и третий информационные входы знаков приращений кото рого подключены соответственно к третьему, пятому и седьмому информационным входам блока выход глй логики, группэ информационных входов единичных приращений блока контроля соединена с группой информационных выходов блока выходной лсгики, вход синхросигналов блока контроля подключен к пятому входу цифрового линейного интерполятора, информационный вход щаговых поиращений блока контроля соединен с вторым выходом блока управления, восьмой вход интерполятора соединен с входом признака мажоритарности блока контроля. вход начальной установки которого подключен к пятому входу блока управления, информационный вход опорной последовательности соединен с оыходом генератора импульсов, первый выход блока управления подключен к входу разрешения контроля и к первому выходу цифровогг ли нейного интерпплятора, шестой выход кото. рого соединен с выходом блока конгроля, ггэичем блок контроля содержл г 1 чть триггера г, три элеглентэ ИЛИ мультиплексор, четьгге элемента И, при этом вход прг знака гла.коритарности блока контроля п;.дключеч к информационному О- оду п роого григтера, упрааляющии г .вход которого ссединен с синхровходом б.",окэ, с вторым входом первого и с првь лг входом о гор.это элел;ентов ИЛИ и с первым охпдогл пероого элсглента И, второй вход которого под лючен к входу начальной устанг. оки блока иифорлгационный вход опорной ггоследг"ательности которого соединен с уггрэот". ощиг 1 С-входом второго триггера, информационный О- вход которого зазегллон, а установочный Я-вход подклю гн к входу разрец.ения контроля блока, инфоргллциониый вход шаговых приращений которого соединен с управляющими С-оходами третьего и четвертого триггероо и с гарным входом второго эл.мента И, второй вход которого подключен к выходу оторого триггера, груг, - па информационных оходоо единицних и рирлщений блока подключено соотоетстгенно к первому и третьему, второму и четоортому, пятому и седьмому, шестому и оог ьмому информационным входам мультиплексора, адресные входы которого с первого по третий соединены соотзетственно с первого по третий информационными входами знаков приращений блока контроля, выход которого подключен к выходу пятого триггера, и, - формационный О-ох. з, управляющий С-вход и установочный К-вход соединень соответственно с выходами третьего элемента ИЛИ, второго и первого элементов И, прямой выхсд т 1 ероого триггера подключен к первым входам третьего элемента И и парвого элемента ИЛИ, выход последнего соединен с установочным 5-входил; шестого 1 риггера, информационный О-вход и установочный В-вход которого подключены со. ответственно к выходу мультиплексора и выходу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера и третьим входом четвертого элемента И, второй и первый входы которого подключены соответственно к инверсным выходам третьего и четвертого1 62 Ф 105 15 г 1 СТ О триггеров, прямой выход четвертого триггера соединен с третьим входом третьего элсмента И, второй вход которого подключен к прямому выходу третьего и информацион ному О-входу четвертого триггеров, первыйн второй входы третьего элемента ИЛИсоединены соответственно с выходамитрет гп и четвертого элемен гов И,1624405 7 Составитель И.Швецедактор Т. Парфенова Техред М.Моргентал Корректо ская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 188 Тираж8 НИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЖПодписноебретениям и открытиям при ГКНТ ССаушская наб 4/5