Устройство для формирования фигур конического сечения на экране электронно-лучевой трубки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик11991489(22) Заявлено 20. 07.81 (2) 3317655/18.-24 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 6 09 6 1/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 230183, Бюллетень Но 3 Дата опубликования описания 23.01.83 РНЕР 681327,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФИГУР КОНИЧЕСКОГО СЕЧЕНИЯ НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ 20 Изобретение относится к визуальному представлению выходных данных путем кратковременного изображения наэкране электронно-лучевой трубки иможет быть использовано в устройствахотображения графической информации,работающих по методу формированиятелевизионного растра,Известно устройство для отображения конических сечений (окружность,эллипс, парабола, гипербола), содержащее генератор гармонических коле- .баний, фаэовращательную цепочку, одинили несколько нуль-органов. Дугии окружности в этом устройстве Формируются путем подачи на вертикальные и горизонтальные отклоняющие системы электронно-лучевой трубки двухсинусоидальных сигналов определенной амплитуды с определенным сдвигом по Фазе, в результате чего достигается требуемая траектория движения луча 1.Недостатком такого устройства является его сложность, так как содержащиеся в них аналоговые генераторыи фазовращательные цепочки требуютточной настройки по амплитуде икоррекции по нелинейным искажениям.Кроме того, параметры этого устройства зависят от изменения номинала питающего напряжения и температурных нестабильностей электрических параметров, что приводит к амплитудным и фазовым погрешностям, вызывающим изменение формы отображаемой Фигуры.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для Формирования Фигур конического сечения на экране электронно-лучевой трубки, содержащее генератор синхроимпульсов, выход импульсов кадровой частоты которого подсоединен к входу формирователя радиуса и местоположения центра Фигуры, выход которого соединен через переключатели с входами трех реверсивных счетчиков импульсов. Выходы первого,и второго реверсивных счетчиков импульсов подсоединены к информационным входам соответственно первого и второго накапливающих сумматоров, управлякщие входы каждого иэ которых соединены соответственно с выходом импульсов горизонтальной и вертикальной дискретизации генератора синхроимпульсов, а выходы - соответственно с первым и вторым входами первого комбинационного логического блока. Вы 991489Недостатком известногд устройства.является его сложность, обусловленная наличием сложного блока - цифрового формирователя квадратичной функции. Этот блок осуществляет возведение числа в квадрат, т.е. умножение его на само себя. Фактически этот формирователь состоит из регистра приема числа, накапливающего сумматора, регистра сдвига и блока управления, и осуществляет последовательное чередование и операций.сложения и и операций сдвига. Поэ- тому быстродействие такого устройства мало, кроме того, в общем случае, уменьшается и надежность его работы.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.Цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор синхроимпульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, выходы первого и второго из которых соединены с информационными входами соответствующих накапливающих сумматоров, выход третьего накапливакщего сумматора подключен к первому входу формирователя сигнала окружности и к первому входу. первого комбинационного сумматора, генератор импульсов, вход которого соединен с четвертым, а выход - с пятым реверсивным счетчиками, соединенными последовательно, выход червертого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом формирователя сигнала эллипса, содержит генератор высокочастотных импульсов, вход которого соединен с ход третьего реверсивного счетчикаимпульсов соединен с третьим входом первого комбинационного логического блока, выход которого черезцифровой формирователь квадратичнойфункции подсоединен к входу второгокомбинационного логического блока.Первый выход второго комбинационногологического блока подхлючен к регистру памяти, а второй - к входутретьего накапливающего сумматора,выход которого соединен одновременнос вторыми входами формирователя сигнала элипса и формирователя сигналаокружности, первый вход которогоподключен одновременно к выходу регистра памяти и входу комбинационного сумматора. Вход и выход генератора импульсов соединен через переключатели соответственно с пятым и четвертым реверсивными счетчиками. Выход:пятого реверсивного счетчикачерез четвертый реверсивный счетчик подключен к первому входу комбинационного сумматора, выход которогоподключен к первому входу формирователя сигнала эллипса 2. выходом импульсов кадровой частотыгенератора синхроимпульсов, три цепочки, состоящие из последовательносоединенных регистра, блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу соответствующего реверсивного счетчика, инвертора иэлемента И, второй вход которогоподключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, пять элемен тов ИЛИ и три блока задержки, первый выход:каждого из которых соединен с входом соответствующего реверсивного счетчика, первый и второйблоки задержки подключены к выходусоответствующего элемента И черезпервый и второй элементы ИЛИ соответственно, а третий - непосредственно, первые входы третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ подключены к входам соответствующихблоков задержки, вторые входы - квторым выходам соответствующих блоков задержки, а выходы - к управляющему входу соответствующего накапливающего сумматора, второй комбинационный сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго накапливающих сумматоров, авыход - с вторыми входами формирователя сигналов эллипса и окружности, выходы импульсов горизонтальной и вертикальной дискретизациигенератора синхроимпульсов соединены с вторыми входами соответственно З 5 первого и второго элементов ИЛИ,Введение трех цепочек из последовательно соединенных регистра, блока сравнения, инвертора и элемента И,на второй вход каждого из которых 40 подключен генератор высокочастотных импульсов, позволяет осуществлятьодновременный ввод в устройство данных о радиусе и координатах смещения центра. формируемой фигуры, а 45 введение в каждую цепочку блока задержки и элемента ИЛИ позволяет получить квадрат каждой из этих величин путем реализации двух операцийсложения со сдвигом по времени на 50 2"СВ (где 76 -величина задержкиблока задержки). На чертеже представлена блоксхема устройства.Устройство содержит генератор 1синхроимпульсов, генератор 2 высокочастотных импульсов, регистрыпоки 4 4 4 срнения, инверторы 5, 5, 5, элементы И б , б , б, элементы ИЛИ 7 О 7, 7, 74, 75, блоки 8, 8, 85Фзадержки, реверсивные счетчики 91,4 9 накапливающи2маторй 101, 10, 10, формирователь11 сигнала окружностиформирователь 65 сигнала эллипса 12, комбинационные0 50 55 40 65 сумматоры 13, 13 , генератор импульсов 14.Устройство работает следующим образом.Генератор синхроимпульсов 1 выра-. батывает импульсы кадровой и строчной частоты и импульсы горизонтальной дискретизации. Импульсы кадровой частоты подаются на вход генератора 2 высокочастотных импульсов. Во время обратного хода кадровой развертки генератор 2 высокочастотных импульсов вырабатывает последо.вательность высокочастотных импульсов. От внешнего устройства (напримерот ЭВМ) в регистры 3 , 3 заносятся коды отрицательных чисел, соответствукщих сдвигу фигуры по горизонтали (-х) и вертикали ( -Ьу), в регистр 3 заносится код числа, со ответствующего радиусу В фомируемой фигуры. С выходов регистров 3, 3, 3 коды чисел поступают на первые входи соответственно первого 4, второго 4 и третьего 4 блоков сравнения. В исходном состоянии сигнал на втором входе блоков сравнения отсутствует, т.е. на выходе каждого инвертора 5 А, 52, 59 существует сигнал, который поступает на первый вход соответственно первого 6, второго 6 и третьего 6 элементов И, на второй вход каждого из которых поступают высокочастотные импульсы с генератора 2 высокочастотных импульсов Эти ймпульсы проходят через элементы И, и с выхода первого 6 и второго 6 элемента И через соответственно первый 7 и второй 7 элементы ИЛИ поступают на вход соответственно первого 8 н второго 8 блоков задержки и первый вход соответственно третьего 7 з и.четвертого 74 элементов ИЛИ. Импульсы с выхода третьего 6 элемента И поступают непосредственно на вход третьего . блока 8 З задержки и первый вход пятого элемента ИЛИ 7 Блоки задержки имеют два выхода - на первом вы- ходе появляется импульс, задержанный на время 7, а на втором - на время 266 по отношению к входному импульсу, причем выбирается 2 Г 6 С ТбЧ, где р - время задержки блока задержки, а Т Вч период следования высокочастотных импульсов. Импульс с первого выхода блоков 8,. 8., 8 задержки поступает на вход реверсивных счетчиков соответственно 9, 9, 9 вызывая наращивание его содержимого на 1. А импульсы с выхода первого 6, второго 62 и третьего 6 З элементов И и с второго выхода блоков 8, 8 8 задержки проходят через соответствующие элемента ИЛИ 7, 74, 76 на управляющий вход соответственнопервого 10, второго 10, третьего10 э накапливакщих сумматоров, вызывая наращивание его содержимого на.величину текущего значения кода наих информационном входе. Рассмотримподробнее работулюбой из этих цепочек. При наличии сигнала на первомвходе элементы И 69 высокочастотныеимпульсы с генератора 2 высокочастот.ных импульсов 8 последовательно проходят через элемент И 6 З. Первыйимпульс с выхода элемента И 6 проходитчерез элемент ИЛИ 7, управляющий вход .накапливающего сумматора 1 вызы вая наРащивание его содержимого навеличину значения кода на его информационном входе. Так как в счетчикеимпульсов 9 . в начальный момент вре мени сигнал равен О, то иа информационном входе накапливакщего сумматора 10 З существует код ОООО (дляпримера возьмем четырехразрядныйкод), на выходе сумматора 109 имеем0000. Задержанный наЧ;З импульс спервого выхода блока 8 ззадержки поступает на вход счетчика , вызываянаращивание его содержимого на 1,т.е. на выходе счетчика 9 ;имеетсякод 0001. Задержанный на 2,6импульс с второго выхода блока 8 Ззадержки поступает на управляющийвход накапливающего сумматора, вызывая наращивание его содержимогона величину кода на информационномвходе, т.е, на выходе накапливаю щего сумматора получаем 0001. Второй импульс с генератора 2 высокочастотных импульсов проходит черезэлемент И б на вход элемента ИЛИ 7и блока 8 задержки. Импульс с вы-, 40 хода элемента ИЛИ 7 поступает науправляющий вход накапливающего сумматора 10 , вызывая наращиваниеего содержимого на величину кодана его информационном входе, на ин формационном входе код равен 0001,код на его выходе в этот момент тоже 0001, следовательно, на выходе получаем 0010. Задержанный наЧ:69 импульс с первого выхода блока 8 за-,".3 держки поступает на вход счетчика импульсов 9, вызывая наращивание его содержимого на 1, т.е. на выходе счетчика 9 З устанавливается значение 0010, Задержанный на 2;6 импульс с второго выхода блока 8 з задержки поступает на вход накапливающего сумматора 10 з, вызывая наращивание его содержимого на величину кода на его информационном входе, т.е. на выходе накапливающеГо сумматора 10 З получается значение 0010+0010+0100 и т.д. Таким образом, по мере поступления из генератора 2 высокочастотных импульсов последовательности импульсов в счетчике: импульсов будет формироваться линей ным монотонно возрастающая последовательность значений коцов чисел, а в накапливающем сумматоре соответствующая ей последовательность кодов квадратов чисел, В момент совпаденйя текущегозначения кОДа Лыбого счетчика 9, 9 , 9 со значением кода числа, записанного в соответствующем регистре 3, 3, 3 на выходе соответствующего блока 4, 4 4 сравнения появляется сигйал, т,е. на выходе соответствующего инвертора 5, 5, 5 сигнал станет равным О, т.е. прекратится прохождение высокочастотных импульсов через соответствующий элемент И б, б, б-. Таким образом, во время обратного хода кадру в счетчике 9 сформируется код ;оризонтального смещения фигУРы (-ХС а в накапливающем сумматоре 10 сформируется код квадрата этого значения (Х с), в счетчике 9 сформируется код вертикального смещения Фигуры ( -Ус), а в накапливающем сумматоре 10 - код квадрата этого значения ( У ). В счетч.ке 9 сформируется код радиуса Фигуры В/ а в накапливающем сумматоре 105 сформируется код квадрата радиуса В . Во время прямого хода луча по кадру и по строке на второй вход второго элемента ИЛИ 7 поступают импульсы горизонтальной дискретизации с генератора 1 синхроимпульсов, а на второй вход третьего элемента ИЛИ поступают импульсы вертикальной дискретизации с генератора 1 синхроимпульсов, Аналогично тому, как происходило формирование кодов монотонно возрастающей последовательности кодов чисел и кодов их квадратов в процессе установки в счетчике 9 кода числа Хс, а в накапливающем сумматоре 10 кода квадрата числа (Хс) синхронно с импульсами горизонтальной дискретизации в счетчике 94 формируется последовательностьЯ.значений (х - хс), а в накапливающем сумматоре 10 - (х - хс) где х - текущее значение горизонтальной координаты луча, Аналогично синхронно с импульсами строчной синхронизации в счетчике 9 формируется последовательность кодов (У - Ус), а в накапливающем сумматоре 10 (У " У) . С выходов накапливающих сумматорОв 10 и 10 коды квадратОв смещенной текущей горизонтальной и вертикальной координат одновременно подаются соответственно на первый и второй входь 1 второго комбинационного сумматора 13, на выходе которого формируется код суммы этих значений (х - х )(у - у ), поступающий на второй вход формирователя 11 сигнала окружности, где сравнивается с кодом квадрата размера формируемой Фигуры к , поступающим на первый вход этого формирователя. Вмомент совпадения кодов на обоих входах формирователя 11 на его выходеобразуется сигнал окружности Р 1,соответствующий решению уравнения+ Ьу формируется на выходе формирователя сигнала эллипса 12, на второйвход которого поступает код суммы0 ( х - хс)+(у - у ), а на первый вхопкод суммы квадрата размера фигуры Ви код, изменяющийся линейно счастотой строк и полей, который формируется генератором импульсов 14 и15 счетчиками 94 и 96 При этом размерформируемой фигуры зависит от кодаразмера фигуры В, а угол наклона фигуры определяется частотой генератора 14 и направлением счета реверсивных счетчиков 94 и 96. Положительныйэффект, обусловленный новой совокупностью признаков, заключается. вупрощении устройства. В предлагаемом устройстве полностью исключен25 сложный элемент - цифРовой формирователь квадратичной функции (квадратор). Этот блок фактически состоитиз регистра приема числа, накапливающего сумматора, регистра сдвигаЗ 0 и блока управления, Он осуществляетпоследовательное чередование и операций сложения и п операций сдвига (где и - разрядность кода числа) .Быстродействие такого устройства мало,. так как на обработку каждой то 1 чки формируемой фигуры затрачивает: ся много времени.,Время прямого ходалуча по строке квадратор долженобработать за 50 фс информацию в256 точках (при размере экрана25 бх 256), т.е. время, отводимоена обработку информации об однойточке, равно приблизительно 02 рс.Если квадратор реализован на интегральных схемах серии К 155, которые 45 выполняют одну операцию сложения илисдвига приблизительно за 0,5 рс, тодля обработки одной точки ему потребуется примерно (0,1 х пЦс, т.е,при и = 8 это время равно О, 8,4 с.Таким образом, разрешающая способность этого устройства будет всего64 элемента на отроку, Если реали. зовать квадратор на интегральныхсхемах серии К 589, быстродействие 55которых в два раза больше, то разрешающая способность устройстваувеличивается до 128 элементов построке, в настоящее время болеебыстродействующих интегральных схемпромышленность не выпускает. В уст ройстве сложный алгоритм возведенияв квадрат заменен двумя операциямисложения и одной модификацией счетчика на единицу, которые реализуются простыми логическими элемента-.65 ми, стандартными линиями задержки991489 10, и сумматорами. Еали реализовать устройство на интегральных схемах серии К 155, то для обработки инфор.мации каждой точки ему потребуется 0,15 Рс(выполняются две операции сложения и одна модификация счетчика на 5 единицу, на выполнение каждой из которых потребуется время приблизительно 0,5,Ос, т.е. разрешающая способность такого устройства равна 256 элементов по строке.10Формула изобретенияУстройство для формирования Фигур 5 конического сечения на экране электронно-лучевой трубки ( ЭЛТ), содер" жащее генератор синхроимпульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, выходы первого и второго из которых соединены с информационными входами соответствующих накапливающих сумматоров, выход третьего накапливакщего сумматора подключен к первому входу Формирователя сигнала окружности и к первому входу первого комбинационного сумматора, генератор импульсов, вход которого соединен с четвертым, а выход - с пятым реверсивными счетчиками, соединенными последовательно, выход чет- ЗО вертого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого ком, бинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом формирователя сигнала эллипса, о т - 35 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с . целью повышения быстродействия устройства, оно содержит генератор вы-. сокочастотных импульсов, вход которого соединен с выходом импульсов Щ кадровой частоты генератора синхроимпульсов, три цепочки, состаящие их псследовательно соединенных регистра, блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу соответствукщего реверсивного счетчика инвертора и элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, пять элементов ИЛИ и три блока за-: держки, первый выход каждого иэ которых соединен с входом соответствую-. щего реверсивного счетчика, первый и второй блоки задержки подключены к выходу соответствующего элемента И через первый и второй элементы ИЛИ, а третий - непосредственно, первые выходы третьего, четвертого и пятого элементов ИЛЙ подключены к входам соответствукщих блоков задержки, вторые входы - к вторым выходам соответствующих блоков задержки, а выход - к управляющему входу соответствующего накапливающего сумматора, второй комбинационный сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго накапливающих сумматоров, а выход - с вторив входами формирователя сигналов окружности и эллипса, выходы импульсов горизонтальной и вертикальной дискретизации генератора синхроимпульсов соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ.Источники информацииу принятые во внимание при экСпертизе1. Патент Великобритании 9 1296551, кл. 0 06 Е 15/20, опублик. 1972.2. Авторское свидетельство СССР В 551672, кл. 6 09 С 1/24, 1975 прототип)./70 Тираж 486 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж; РаушсПодписноеомитета СССР открытий ая наб., д.