Интерполятор для шагового графопостроителя

Союз СоветскикСоциалисткческикРеслублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВМДЕТ ЕЛЬ СТВУно делам изобретений н открытий(54) ИНТЕРПОЛЯТОР ДЛЯ ШАГОВОГО ГРАФОПОСТРОИТЕЛЯ 15 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для регистрации графической информации, выводимой из ЭВМ на шаговый графопостроител ь.Известно устройство, содержащее. блок ввода - управления, интерполятор, триггеры, вентили, блок управления, шаговые двигатели, датчики, разделительные схемы, счетчики, линии задержки, генератор импульсов 1Недостаток этого устройства - информацяонная избыточность при обмене информационными и служебными сигналами с внешними устройствами (ЭВМ, устройствами считывания с перфокарт, магнитной ленты), обусловленная необходимостью одновременного задания в интерполяторе кодов двух независимых величин: двух координатных приращений Х и У каждой последующей узловой точки чертежа или координатного приращения У и тангенса угла наклона вычерчиввемой линии. Это увеличивает разрядность информационного 2слова при обмене, т. е. увеличивает информационную избыточность, что приводит к большой занятости каналов связи, усложняет работу ЭВМ в мультиплексном режиме, при обмене с несколькими периферийными устройствами ввода-вывода информации. Наиболее близким по технической сущ-: ности к предлагаемому техническому решению является интерполятор для шагового графопостроителя, содержащий служебный и информационный регистр, блок управления,одни из входов которого соединены с одними нэ разрядных выходов служебного регистра, генератор тактовых импульсов, подключенный через первый элемент И ко входу первого счетчика, выход которого соединен с первым входом первого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И и ко входу. второго счетчика, выход которого соединен со входом третьего счетчика 2 .Недостатком известного интерпопятора для щагового графопостроителя является то, что он не обеспечивает требуемой точности интерполятора лри вычерчивании наклонных прямых из-за грубого коэффициента деления первого счетчика, что связано с тем, что генератор тактовых импульсов выдает серию импульсов, равную максимальной входной частоте шагового привода устройства,Цель изобретения - повышение точнос. ти интерполятора. Поставленная цель достигается тем, что интерполятор для шагового графопостроителя содержит четвертый счетчик, второй и третий коммутаторы, управляющий триггер, три блока задания уставки,выходы которых подключены к установоч 1 ным входамсоответствующих счетчиков, выход генератора тактовых импульсов соединен со входом четвертого счетчика, выход кфоторого подключен к одному из входов второго элемента И, другой вход которого соединен с одним из выходов первого элемента И, и одним из выходов управляющего триггера, другой выход которого подключен к соответствующему входу блока управления, выходы которого соединены с первыми управляющими входами блоков задания уставки и одним из входов управляющего триггера, другой вход которого подключен к выходу третьего счетчика и второму управляющему входу первого блока задания уставки, информационные входы которого соединены с одними из разрядных выходов информационного регистра, другие информационные выходы которого подключены к информационным входам второго блоказадания уставки, второй управляющий вход которого соединен с выходом первого счетчика, информационные входы третьего блока задания уставки подключены к одному разрядному выходу информационногорегистра, а второй управляющий входтретьего блока задания уставки соединен с выходом второго счетчика, выходыпервого коммутатора соединены с импульсными входами второго и третьегокоммутатора, а управляющие входы коммутаторов подключены к другим разряднымвыходам служебного регистра, дополнительный разрядный выход которого соединен с соответствующим входом первогоэлемента И.На фиг, 1 представлена структурнаясхема предлагаемого интерполятора; на фиг. 2 - график выводимой интерполято,ром информации; на фиг. 3 - циклограмма работы интерполятора.Интерполятор для шагового графопостроителя содержит служебный 1 и информационный 2 регистры (фиг. 1),блок 3 управления, первый, второй итретий счетчики 4, 5 и 6 соответственно, три блока 7, 8 и 9 задания уставки, ге О нератор 10 тактовых импульсов, четвертыйсчетчик 11, три коммутатора 12, 13 и 14,два элемента И 15 и 16, управляющий триг, гер 17. Позициями 18-24 обозначены соответствующие входы и выходы интерполято ра.Генератор 10 тактовых импульсов,подключен через первый элемент И 15ко входу первого счетчика 4, выход которого соединен с первым входом первого коммутатора 12; второй вход которогоподключен к выходу второго элемента И16 и ко входу второго счетчика 5, выход которого соединен со входом третьего счетчика 6, вьаоды блоков 7, 8 и 9задания уставки подключены к установочным входам соответствующих счетчиков4, 5 и 6, выход генератора 10 тактовых импульсов соединен со входом четвертого счетчика 11, выход которогоподключен к одному из входов второго 30элемента И 16, другой вход которогосоединен с одним из выходов управляющего триггера 17, другой выход которого подключен к соответствующему входублока 3 управления, выходы которогосоединены с первыми управляющими входами блоков 7, 8 и 9 уставки и однимиз входов управляющего триггера 17, 10другой вход которого подключен к выходутретьего счетчика 6 и второму управляющему входу первого блока 7 заданияуставки, информационные входы которогосоединены с одними из разрядных выходов 45информационного регистра 2, другие информационные выходы которого подключены к информационным входам второгоблока 8 задания уставки, второй управляющий вход которого соединен с выходом 50первого счетчика 4, информационные входы третьего блока 9 уставки подключенык одному разрядному выходу информационного регистра 2, а второй управляющийвход третьего блока 9 задания уставкисоединен с еьщодом второго счетчика 5,выходы первого коммутатора 12 соединены с импульсными входами второго итретьего коммутаторов 13 и 14, а управляющие входы коммутаторов 12, 135 7 и 14 подключены к другим разрядным выходам служебного регистра 1, дополнительный разрядный выход которого соединен с соответствующим входом первого элемента И 15. Интерполятор для шагового графопостроителя работает следующим образом .Перед началом работы схема предложенного устройства приводится в исходное состояние, в результате чего первый счетчик 4, второй счетчик 5, третий счетчик 6 и управляющий триггер 17 устанавливаются в исходное, нулевое состояние, первый коммутатор 12 по первому информационному выходу подготавливает цепь для сигналов, поступающих с первого счетчика 4, частота которых может меняться отмаксимальной частоты шагового привода графопостроителя до минимальной частоты, обеспечивающий минимальный угол наклона вычерчиваемого отрезка, по второму информационному выходу первого коммутатора 12 подготавливается цепь для сигналов поступающих с выхода второго элемента И 16, частота которых равна максимальной частоте шагового привода, второй коммутатор 13 подготавливает цепь на выход 21 устройства для работы шагового при вода по координате 1 в прямом направлении, а третий коммутатор подготавливает цепь на выход 23 устройства для работы шагового привода по координате Х в прямом направлении, а с первого управляющего выхода блока 3 управления на выход 19 устройства выдается сигнал запроса, говорящий о готовности устройства к приему вводимой графической информации, а чертежный элемент графопостроителя устанавливается в исходную точку Мо (фиг. 2).Работа устройства начинается с анализа внешним устройством (например ЭВМ состояния выхода 19 устройства, и, в случае получения разрешающего сигнала на ввод информации в устройство, осуществляет запись в регистры 1 и 2 информации на вычерчивание первого графического отрезка М-М 1 (фиг. 2). Эта информация содержит координату приращения первой точки чертежа, тангенс угла наклона вычерчиваемого отрезка Мо -М и служебную информацию.Информационный регистр 2 содержит информацию о длине и тангенсе угла наклона вычерчиввемого отрезка, которая содержит дополнительный поразрядный 36 137 бкод для третьего счетчика 6, первогосчетчика 4 и второго счетчика 5,Служебный регистр 1 содержит информацию о направлении вычерчиввемогоотрезка, о выборе пера и шага привода5графопостроителя.Работу предложенного устройства рассмотрим на примере вычерчивания графической информации, изображенной на фиг.2.Так как первый выводимый отрезокМо -М, имеет только одно из приращенийпо координате Х и содержит целое числобазовых отрезков,. то информационныйрегистр 2 будет содержать дополнитель 15 ный поразрядный код, который поступаетна информационные входы первого блока 7 задания уставки, определяя количество базовых отрезков. На информационныевходы блоков.8 и 9 задания устввки ин 20 формация с регистра 2 не поступает, твкквк выводимый отрезок не содержит наклона и величина его больше базовогоотрезка. Элемент И 15 будет закрыт сигналом, поступающим на третий вход содного из выходов служебного регистра1, запрещая работу первого счетчика 4.Коммутаторы 12, 13 и 14 будут находиться в исходном состоянии, и, следовательно, на выход 23 устройства будетподготовлена цепь, по которой будут поступать выходные сигналы с частотой,равной максимальной выходной частотешагового привода для ртрвботки координаты Х в прямом напряжении. Служебный регистр 1 выдает информацию наисполнительные входы блока 3 управлениядля выбора шага и пера графопостроителя,а также для формирования командй поднять или опустить перо.40После того, как вводимая графическая информация будет записана в регистры1 и 2,с выхода 19 устройства (фиг. 3 а)выдается сигнал запрета на ввод следую) щей графической информации, говорящийо том, что устройство готово к работе.Затем нв вход 18 устройства (фиг. 3 б)поступает сигнал пуска, который, воздействуя на первый управляющий вход блока3 управления, выдает из блока 3 информв 50цию на исполнительные выходы 20 устройства (фиг. 3 в) для лодготовки графопостроителя к работе (выбирает шаг,выбирает номер пера и формирует командуопустить выбранное перо) для вычерчива 55ния отрезка М-М, (фиг. 2). Затем стретьего управляющего выхода блока 3управления поступает сигнал (фиг. 3 г)оа первые управляющие входы блоков 7, 7 73618 и 9 задания уставки, осуществляя пер.вичную уставку дополнительного кода всчетчики 4, 5 и 6. Однако, уставка дополнительного кода будет осуществленатолько в третий счетчик 6, так как наинформационные входы блоков 8 и 9 задания уставки информация с регистров 1и 2 не поступает,После этого со второго управляющеговыхода блока 3 управления поступает 10сигнал (фиг. 3 д) на 5 вход управляющего триггера 17 по которому управляющий триггер 17 устанавливается в единичное состояние (фиг. 3 е). С единичного выхода управляющего триггера 17 15поступает разрешающий сигнал на вторыевходы первогои второго элемента И15 и 16.Однако, первый элемент.И 15 закрытсигналом, поступающим с одного из. выходов информационного регистра 2,Входная частота, поступающая с генеФратора 10 тактовых импульсов на четвертый счетчик 11, делится им до частоты, равной максимальной входной частоте шагового привода. Зта частота чере;второй элемент И 16, первый и третийкоммутаторы 12 и 14 поступает. на выход 23 устройства, а далее на шаговыйпривод графопостроителя, который будетотрабатывать данный графический отрезокМо -М. (фиг, 2).В процессе работы графопостроителясчетчики 5 и 6 устройства будут заполняться входными сигналами, поступаюши 35ми с выхода второго элемента И 16.Сигнал переполнения третьего счетчика 6,поступая на К вход управляющего триггера 17, устанавливает его в нулевоесостояние. Триггер 17 запрещает работу40второго элемента И 16, и на выход 23устройства прекращают поступать сигналы. Шаговый привод графопостроителяпрекращает работу. На этом заканчивает 45ся работа устройства по вычерчиваниюотрезка Мо -М 1 (фиг, 2). Перед . вычерчиванием второго графического отрезка М -М(фиг. 2) схема .50 устройства приводится в исходное состояние, регистры 1 и 2 очищаются от ранее введенной информации, Затем в регистры 1 и 2 вводится информация, соответствую. щая второму вычерчиваемому отрезку55 М -М , длина которого составляет целое число базовых отрезков,Так как второй выводимый отрезок М -М имеет только одно из приращений по координате У и содержит целое числобазовых отрезков, то информационный регистр 2 будет содержать дополнительныйкод, который поступает на информационныевходы первого блока 7 задания устявки,определяя количество базовых отрезков.На информационные входы блоков 8 и9 задания уставки информация с регистра2 поступать не будет, так как выводимыйотрезок не содержит наклона и величинаего больше базового отрезка. Элемент И15 будет закрыт сигналом, поступающимна третий вход с одного из выходов служебного регистра 1, запрещая работу первого счетчика 4,Первый коммутатор 12 по сигналу,поступающему на его управляющий входс регистра 1, подготавливает цепь с выхода второго элемента И 16 на входвторого коммутатора 13, а второй коммутатор 13 по сигналу, поступающему наего управляющий вход с регистра 1, коммутирует эту цепь на выход 22 устройства для отработки координаты У в обратном направлении.Служебный регистр 1 содержит информацию о выборе шага и пера, а такжеформирует команду опустить перо. Послетого, как вводимая графическая информация будет записана в регистры 1 и 2с выхода 19 устройства (фиг. 3 а ) выдается сигнал запрета на ввод следующей графической информации. Затем на вход 18устройства (фиг. 3 б) поступает сигналпуска и устройство начинает работатьпо ранее описанному режиму работы,Входная частота, поступающая с генератора 10 тактовых импульсов на четвертый счетчик 11 (фиг. 3 ж), делится имдо частоты, равной максимальной входнойчастоте шагового привода. Зта частотачерез второй элемент И 16, первый ивторой коммутаторы 12 и 13 поступаетна выход 22 устройства (фиг. 3 и ) дляотработки координаты У в обратномнаправлении, Эти сигналы поступают нашаговый привод графопостроителя, который будет отрабатывать данный графичес -кий отрезок М, -М(фиг, 2).По описанному процессу работы устройства сигнал переполнения, поступавшийвыхода счетчика 6, устанавливает управляющий триггер 17 в нулевое состояние, который запрещает работу элементаИ 16, и иа выход 22 устройства (фиг. 3 и,прекращают поступать сигналы, Шяговый,привод графопостроителя прекращает работу. На этом заканчивается работа угт 9 736ройства по вычерчиванию отрезка М 1-М(фиг. 2).Вычерчивание отрезка М -М 5 (фиг.2),содержащего целое число базовых отрезков, будет происходить аналогично ранееописанным режимам работы устройства,эа исключением того, что будет разрешена работа элемента И 15 и, кроме того,информация, поступающая с регистров 1и 2 будет поступать не только на инфор Омационные входы первого блока 7 задания уставки, задающие количество базовых отрезков, но и на информационныевходы второго блока 8 задания уставки,эадаюшие требуемый коэффициент делениясчетчика 4. Так как вычерчиваемый отрезок М -М имеет соотношение катетов 1:2, то коэффициент деления егодолжен быть в два раза больше, чем коэффициент деления четвертого счетчика11. Следовательно, с выхода счетчика 4на первый информационный вход первогокоммутатора 12 будет поступать частота в два раза реже, чем с выхода счетчика 11, а с выхода второго элементаИ 16 частота будет поступать на второйинформационный вход коммутатора 12.Далее эти частоты поступают на входывторого и третьего коммутаторов 13 и14, соответственно, и далее на выходы21 и 23 устройства (фиг, 3 л, к).По поступлению сигнала с выходасчетчика 6 триггер 17 устанавливаетсяв нулевое состояние, Шаговый приводграфопостроителя прекращает работу. Наэтом заканчивается работа устройствапо вычерчиванию отрезка М -М 5 (фиг.2).По вычерчивании отрезков, меньшихпо величине, чем базовый отрезок; с ре 40гистра 2 поступает сигнал на информационные входы третьего блока 9 задания уставки, который по началу работыустройства записывает единичный код вкаждый счетный разряд счетчика 5 тем45самым исключая его иэ работы при вычерчивании данного отрезка. Счетчик 6используется в данном случае как базовыйсчетчик с переменной базовой величинойкоторая будет определяться в зависимости50от информации на информационных входахпервого блока 7 задания уставки. Далеепроцесс вычерчивания данного отрезкааналогичен ранее описанным,Использование предлагаемого устройства по сравнению с известными устройствами позволяет использовать генераторимпульсов, выдаюший серию импульсов счастотой на порядок и более выше, чем 13710максимальная входная частота шагового привода, делитель частоты, триггер, блоки уставки кода, что уменьшает ошибку эа счет дискретности и существенно повышает тонность выводимой графической информации.формула изобретенияИнтерполятор для шагового графопостроителя, содержащий служебный и информационный регистры блок управления, одни из входов которого соединены с одними иэ разрядных выходов служебного регистра, генератор тактовых импульсов, подключенный через первый элемент И ко входу первого счетчика, выход которого соединен с первым входом первого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И и ко входу второго счетчика, выход которого соединен со входом третьего счетчика, о т - л и ч а ю ш и й с я, тем, что, с целью повышения точности интерполятора, он содержит четвертый счетчик, второй и трегий коммутаторы, управляющий триггер, три блока задания уставки, выходы которых подключены к установочным входам соответствующих счетчиков, выход генератора тактовых импульсов соединен со входом четвертого счетчика, выход которого подключен к одному из входов второго элемента И , другой вход которого сое-. динен с одним из выходов первого элемента И и одним из выходов унравляюше о триггера, другой выход которого подключен к соответствующему входу блока управления, выходы которого соединены с первыми управляюшими входами блоков задания уставки и одним иэ входов управляющего триггера, другой вход которого подключен к выходу третьего счетчика и второму управляющему входу первого блока задания уставки, информационные входы которого соединены с одними из разрядных выходов информационного регистра, другие информационные выходы которого подключены к информационным входам второго блока задания уставки, второй управляющий вход которого соединен с выходом первого счетчика, информационные входь третьего блока задания уставки подключены к одному из разрядных выходов информационного регистра, а второй управляющий вход третьего блока задания уставки соединен с выходом второго счетчика, выходы первого коммутатора соединены симпульсными входами второго и третьегокоммутатора, а управляющие входы коммутаторов подключены к другим разряднымвыходам служебного регистра, дополнительный разрядный выход которого соединен с соответствующим входом первогоэлемента И,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР272691, кл. С 06 К 3/00, 13.06.68. 2. Авторское свидетельство СССР528588, кл. б 06 К 15/00,13.05,74 ( прототип).едактор В. сновР 1 Подомитета ССС открытийаушская наб.4 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ув. Проектная квз 2280/9 Тираж 75 1 НИИ ПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва,Ж, Р