Цифровой линейный интерполятор

(51)з 6 05 В 19/18 ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ОПИ НИЕ И ЕНИ-технопо.В.Гринчу 87.ИНТЕРПОласти автотехникии и водных Граах с числоием. Цель трукции за рат интерпоодержит упвтоматике и жет быть ис- ескихустройрограмм ного е конст- атурных К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Специальное конструкторсгическое бюро "Модуль"(56) Авторское свидетельство ССВ 551611, кл, б 05 В 19/18, 1977Авторское свидетельство ССМ 1423984, кл. 6 05 В 19/18, 19(57) Изобретение относится к обматики и вычислительнойможет быть использовано в выфических устройствах и в системвым программным управленизобретения - упрощение конссчетуменьшенияаппаратурныхзатлятора. Линейный интерполятор с Изобретение относится к авычислительной технике и мопольэовано в выводных графичствах и в системах числового пуправления.Цель изобретения - упрощени рукции эа счет уменьшения аппар затрат интерполятора.На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого линейного интерполятора; на фиг, 2 - граф-схема алгоритма определения управляющего кода; на фиг, 3 - временные диаграммы работы интерполятора; на фиг. 4 - пример реализации блока 4.Линейный интерполятор (фиг. 1) содержит управляющий генератор 1 импульсов,равляемый генератор импульсов, счетчик импульсов, два регистра, узел двоичного умножения, коммутатор. В первый регистр записывается значение управляющего кода, в счетчик импульсов - значение большего приращения, а во второй регистр - признаки, определяющие положение и ориентацию регенерируемого отрезка по отношению к координатным осям. Счетчик и узел двоичного умножения образуюг интегратор последовательного переноса и формируют шаговые приращения по ведомой координате. Коммутатор определяет передачу частотных потоков, поступающих от управляемого генератора импульсов и узла двоичного умножения, на соответствующий выход, После поступления на счетчик импульсов числа, равного большему приращению, последний формирует управляющий сигнал, прекращающий поступление импульсов от генератора. 4 ил, 1 табл. счетчик 2 импульсов, регистр 3, узел 4 двоичного умножения, регистр 5, коммутатор 6. Интерполятор имеет вход 7 начальной установки, вход 8 запуска, вход 9 задания большего приращения, вход 10 записи, вход 11 управляющего кода, вход 12 записи, входы 13 - 16 признаков координатной ориентации, выходы 17 - 20 щаговых координат приращений и выход 21 признака "Окончание интерполяции".Вход начальной установки 7 интерполятора является входом установки в начальноесостояниеповключении питания, на указанный вход от внешнего устройства подается отрицатель.)ый импульс, устанавливающий внутренние элементы ге 1674061нератора 1 импульсов в исходное состояние, по переднему фронту на входе 8 завуска генератор формирует на выходе последовательность импульсов до момента появления сигнала переноса нэ выходе счетчика 2. Активный уровень сигнала записи (вход 8. интерполятора) в счетчик 2 большего приращения - нулевой,Сигнал на выходе переноса счетчика 2 формируется при переходе его из нулевогосостояния в состояние 2-1, гдето- разрядность счетчика 2. Выход переноса счетчика 2 соединен с входом останова управляемого генератора 1 импульсов. Информационный выход счетчика 2 подключен к инверсным входам младших разрядов узла 4 двоичного умножения,Первый регистр 3 служит для хранения управляющего кода (УК), поступающего на вход УК 11 от внешнего устройства. Запись УК осуществляется нулевым сигналом на его входе записи, соединенном с входом записи УК-интерполятора.Выход первого регистра 3 подключен к старшим разрядам адресного входа узла 4двоичного умножения, выход которого соединен с седьмым входом коммутатора 6.Узел 4 двоичного умножения обеспечивает отбор частотных последовательностей, формируемых на информационном выходе счетчика 2 в соответствии с управляющим кодом, а также осуществляет их суммирование. Узел 4 двоичного умножения и счетчик 2 образуют интегратор последовательного переноса.Запись признаков во второй 5 регистр осуществляется нулевым уровнем, поступающим на вход 12 записи признаков регистра. Первый вход регистра 5 соединен с входом 13 признака ЛХ = ЛУ интерполятора, причем от внешнего устройства поступает уровейь "1" при условии Ь Х = Л У, где ЛХи ЛУмодули приращений, задающих отрезок прямой, Второй вход регистра 5 соединен с входом 14признака Л ХЛУ интерполятора, причем от внешнего устройства поступает уровень "1" при условии ЬХЛУ. Третий и четвертый входы регистра 5 соединены соответственно с входами 15 знака Л Х и 16 знака ЛУ, причем уровню "0" на укаэанных входах соответствует положительный знак приращения, Выходы регистра 2 соединены с первыми шестью входами коммутатора 6. Выходы 17, 18, 19, 20 интерполятора совпадают с первым, вторым, третьим и четвертыми выходами коммутатора 6. Указанные выходы являются соответственно выходами +Х, -Х, +У, -У интерполятора. Выход 21 генератора30. Следует отметить, что при использова 40 5 10 15 20 25 1 импульсов является выходом признака "Окончание интерполяции".Интерполятор работает следующим образом,В интерполяторе, как и в устройстве- прототипе, в качестве основного реализующего элемента используется цифровой интегратор последовательного переноса, образованный счетчиком и узлом двоичного умножения. Последний из них осуществляет отбор импульсов с выходом счетчика. Счетчик же служит для формирования импульсов, число которых за цикл пересчета определяет двоичные кодовые эквиваленты.В устройстве-прототипе для определения конца интерполяции дополнительно введен еще один счетчик, работающий в режиме вычитания, Очевидно, что на выходах счетчика за М тактов в режиме сложения сформируется столько же импульсов, сколько бы он сформировал в режиме вычитания от М до нуля. Отсюда следует, что счетчик, служащий в уотройстве-прототипе для выделения конца интерполяции, может быть использован и в качестве счетчика цифрового интегратора, т,е. имеется реальная возможность сокращения аппаратурных затрат интерполятора. нии одного и того же импульса, в качестве элемента для выделения конца интерполяции и элемента цифрового интегратора, счетчик наиболее целесообразно использовать в режиме вычитания от М до нуля. Поскольку в данном случае изменяется активный фронт импульсов для узла двоичного умножения, то необходимо осуществить дополнительное их инвертирование,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, равных большему приращению, на выходе узла 4 было сформировано число импульсов, соответствующее значению меньшего приращения (МП).. При применении цифрового интеграторас последовательным переносом (счетчик 2 иузел 4) количество импульсов В за счет 1-горазряда управляющего кода за время БПвыразится соотношениемБП+ 210 15 20 25 30 35 40 45 50 55 г БП+ 2;где2 )цч- оператор выделенияцелой части. Для того, чтобы за число тактов, равных БП,на выходе интегратора былосформировано МП импульсов, должно удов-,летвориться соотношениеа Ь=МП,1=где а - значение цифры в 1-м разряде управляющего кода.Таким образом, задача опеределенияуправляющего кода сводится к определению а 1, а 2 а по известным значениям БПи МП с использованием приведенных соотношений, При этом находятся значения Вили уравновешивается значение МП,В предлагаемом линейном интерполяторе осуществляется задание отрезкапрямой значением большего приращения,значением управляющего кода и признаками, задающими ориентацию ирасположение векторов по отношению ккоординатным осям.Интерполятор работает следующим образом.По входу 7 интерполятора от внешнегоустройства поступает импульс, устанавливающий генератор 1 импульсов в исходноесостояние, На выходе генератора 1 импульсы не формируются, В регистр 5 поактивному уровню сигнала на входе 12 записываются значения признаков. Соответствие между активными уровнями сигналов,признаками и соответствующими им входами приведены в таблице.В регистр 3 от внешнего устройства записывается значение управляющего кода,поступающего на вход 11 интерполятора.Запись в регистр осуществляется нулевымуровнем, подаваемым на вход 10 интерполятора.В счетчик 2 записывается значениебольшего приращения, поступающего навход 9 интерполятора, Запись БП осуществляется нулевым уровнем сигнала, подаваемым на вход 9 интерполятора, Попереднему фронту указанного сигнала запускается генератор 1 и на его выходеформируется последовательность импульсов заданной частоты, Указанная последовательность импульсов поступает насчетный вход счетчика 2. На выходе счетчика 2 формируются импульсы, число которыхсоответствует двоичным кодовым эквивалентам, С выхода счетчика двоичные сигналы поступают на инверсный вход узладвоичного умножения, где осуществляетсяих отбор в соответствии с управляющим кодом, Записанным в первый регистр 3. При этом на выходе двоичного умножителя 4 формируется последовательность импульсов, соответствующих меньшему прира 5 щению (по ведомой координате), Коммутатор 6 осуществляет в зависимости отэначения признаков, записанных в регистр 5, перекоммутацию частотных потоков, поступаемых от генератора 1 и двоичного умножителя 4 на один из выходов+Х, -Х, +У, - У (17 20).С приходом каждого импульса от генератора 1 содержимое счетчика 2 уменьшается на единицу. При выдаче генератором 1 числа импульса, равного БП, на выходе счетчика 2 формируется сигнал переноса, приводящий к установке генератора 1 в исходное состояние, при котором импульсы на выход генератора 1 не выдаются. При выдаче импульсов генератора 1 на выходе 21 формируется уровень "1", сигнализирующий об генерации интерполятором шаговых приращений. После выдачи БП- импульсов на выходе 21 формируется сигнал "0", сигнализирующий об готовности приема интерполятором новых исходных приращений,Расчет управляющего кода может быть осуществлен по алгоритму (фиг. 2) микропроцессором или микроЭВМ. Часть граф- схемы алгоритма до штриховой линии служит для определения числа импульсов В эа объем 1-го разряда управляющего кода за время БП, по формуле:Указанная формула реализуется последовательным сдвигом БП (деление на 2) и прибавление 1 при нечетном значении сдвигаемого операнда,Нижняя часть граф-схемы алгоритма служит для определения значения цифр (О или 1) в 1-ам разряде управляющего кода путем уравновешивания кода МП весам ВьВременная диаграмма работы (фиг.3) интерполятора приведена для МП = 9, БП = 13.Для указанных приращений значение управляющего кода равно 1010, где 1 справа соответствует старшему разряду, На временной диаграмме заштрихованные импульсы, снимаемые с первого и третьего выходов счетчика 2 отбираются узлом 4 двоичного умножения и суммируются. Активным фронтом указанных импульсов является задний фронт, С выхода узла 4 двоичного умножения импульсы, снимаемые с первого и третьего выходов счетчика 2, поступают на вход коммутатора 6. Из вре1674061 ный ог,ог,Лог,Лог,менных диаграмм следует, что на первый информационный вход коммутатора 6 импульсы поступают в каждом такте. На второй информационный, вход коммутатора 6 импульсы поступают с выхода двоичногоумножителяобразованного счетчиком 2 и узлом 4, причем импульсы формируются не в каждом такте. Так, на четвертом, шестом, восьмом и двенадцатом тактах импульсы не формируются (последнее отражено на временной диаграмме штриховой линией).Отрезок прямой, образованной под воздействием щаговых приращений, соответствующих исходным приращениям БП =+13, МП =+9, показан на фиг. 4.В предлагаемом цифровом линейном интерполяторе путем совмещения одним счетчиком счетчика, входящего в состав цифрового интегратора последовательного переноса, и счетчика конца интерполяции обеспечено сокращение аппаратурных затрат по сравнению с устройством-прототипом. Формула изобретения Цифровой линейный интерполятор, содержащий узел двоичного умножения, управляемый генератор импульсов, первый выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, выход переноса которого соединен с входом останова управляемого генератора импульсов, вход запуска которого соединен с входом записи счетчикэ импульсов и входом запуска цифрового линейного интерполяторэ, вход задания большего приращения которого соединен с информационным входом счетчика импуль сов, первый вход записи, вход управляющего кода - соответственно с управляющим входом записи и информационным входом первого регистра, второй вход записи цифрового линейного интерполятора подклю чен к управляющему входу записи второгорегистра, группа информационных входов которого подключена к группе входов признаков координатной ориентации интерполятора, а группа выходов к группе 15 информационных входов коммутатора,группа выходов которого является группой информационных выходов цифрового линейного интерполяторэ, а управляющий вход коммутатора соединен с выходом узла 20 двоичного умножения, первая группа информационных входов которого соединена с разрядными выходами первого регистра, информационный вход коммутатора соединен с первым выходом управляемого гене ратора импульсов, второй выход которогоявляется выходом окончания интерполяции цифрового линейного интерполятора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции за счет уменьше ния аппаратных затрат, группа информационных выходов счетчика импульсов подключена к группе инверсных входов узла двоичного умножения.1674061 гьз пюу йна уСоставитель И. Швец Редактор М. Товтин Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец аказ 2919 Тираж 457 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101