Устройство для преобразования координат

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1)4 О 06 Р 7/54 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСКОМ их сумматоров,оединеныходами управля ответст хо ы которых с м блока упр с третьим выход четвертый выход с входами запис л ения,инеи которого с и первого ие информацивторого ивый вход торо регис входы регис ров, вторпервого,ров и пеявляются онн т блтьег ка управно входай коорлени ми и ответстве вои коорд угла и и ч а ю щнаты, вто апуска ус нат оиства,м, что,л ееся ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР Ф 742944, кл. С Об Р 7/548, 1978.Авторское свидетельство СССР Ф 951965, кл, С 06 Р 7/548, 1983, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ, содержащее три регистра, два коммутатора, блок управления,блок памяти, дешифратор,два сдви гателя, группу дешифраторов и два сумматора, выходы которых соединены с входами устройства и первыми информационными входами соответственно первого и второго регистров, кодовые выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, а входы дешифратора - с знаковыми выходами первого и второго регистров и выходами коммутаторов, выходы дешифратора и дешифраторов группы соединены с адресным входом блока памяти, первый и второй выходы которого соединены с информационными входами соответственно первого и второго сдвигателей, управляющие входы которых соединены с первым выходом блока управления и управляющими входами коммутаторов, входы дешифраторов группы соединены с вторым выходом блока управления, знаковым выходом третьего регистра и выхоцом соответствующих разрядов третьего регистра, выходы сдвигателей соединены с информационными 803 3 79324 с целью расширения класса решаемыхзадач путем преобразования прямоугольных координат в полярные, внего введен распределитель импульсов, выходы которого подключены квходам соответствующих разрядовтретьего регистра, вход записи которого соединен с пятым выходом блока управления, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с информационным и управляющим входами распределителя импульсов,второй и третий входы блока управления соединены соответственно с выходами знаковых разрядов второгорегистра и второго сумматора, четвертый вход блока управления является входом установки режима преобрзования устройства, причем блок управления,содержит три триггера,генератор импульсов, семь элементовИ, делитель частоты, три счетчика,два дешифратора, три элемента ИЛИ,одновибратор, элемент задержки,анализатор знаков и узел микропрограммного управления, выход генератора импульсов соединен с первымвходом первого элемента И, второйвход которого соединен с выходом79324 11 первого триггера и через одновибратор - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом первого счетчика и через элемент задержки - с выходом второго элемента И и четвертым выходом блока управления, третий выход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и установочным входом второго счетчика, вход которого через делитель частоты соединен с выходом первого элемента И, выход второго счетчика соединен с входом первого дешифратора, выход которого соединен с первым выходом блока управления, выход первого счетчика через второй дешифратор соединен с вторым выходом блока и первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно второго элемента ИЛИ и первого дешифратора, подключенного также к первым входам четвертого и пятого элементов И и счетному входу третьего счетчика, второй вход и выход пятого элемента И соединены соответственно с инверсным выходом второго триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с первым входом первого триггера и выходом третьего элемента И, четвертый вход блока управ-. ления соединен с входом второго триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен спервым входом второго элемента ИЛИ,второй вход блока управления соединен с первым входом третьеготриггера, прямой выход которого соединен с первыми входами анализаторазнака и шестого элемента И, инверсный выход третьего триггера соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого совместно свыходом шестого элемента И являетсяпятым выходом блока управления,третий вход которого соединен с вторым входом анализатора знаков, входылогических условий узла микропропрограммного управления с первого поседьмой соединены соответственнос первым входом блока управления,прямым выходом второго триггера,выходом третьего счетчика, выходомпервого дешифратора, выходом третьего элемента И, выходом второго дешифратора и выходом анализаторазнаков, выходы стробирования узламикропрограммного управления с первого по седьмой соединены соответственно с вторым входом первого триг.гера, установочным входом третьегосчетчика, вторым входом второго элемента ИЛИ, вторыми входами шестогои седьмого элементов И , вторымвходомтретьего триггера , седьмым выходом блока управления ишестым выходом блока управления.Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и предназначено для преобразования прямоугольных координат в полярные и наоборот, а также для поворота осей пр;.моугольных координат.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач путем преоб" разования прямоугольных координат в полярные.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для преобразования координат, на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая процесс поворота вектора при преобразовании прямо 5 10 15 угольных координат в полярные,на фиг. 3 - схема блока управления,на фиг. 4 - граф-схема алгоритмаработы узла микропрограммного управ"ления,Устройство состоит из регистров1-3, коммутаторов 4 и 5, дешифратора б, группы .дешифраторов 7, сдвигателей 8 и 9, сумматоров 10 и 11,блока памяти 12, распределителяимпульсов 13 блока управления 14,входных шин устройства 15-17, выходных шин 18 и 19, шин установкирежима преобразования 20 и пускаустройства 21.После завершения (/е)-го цикла значения, сформированные в сумматорах10 и 11, соответствуют искомым результатам )(ф 1: Х, У") =С .Рассмотрим работу устройствасовместно с блоком 14 управления,Так как блок 14 управления помимо стандартных элементов содержитузел 45, то для полного раскрытиявыполняемых им функций приведемграф-схему алгоритма его функционирования (фиг, 4). По сигналу навходе 20 триггер 22 режима устанавливается, например, в единичноесостояние, при котором устройствоосуществляет поворот осей системыпрямоугольных координат.По сигналу. "Пуск" со входа 21узел 45 начинает свою работу. Первойвыполняемой операцией являетсясброс счетчика 35 циклов, после чего осуществляется анализ состояниятриггера 22 режима. В данном случае выполняется правая ветвь графсхемы алгоритма, соответствующая повороту осей прямоугольных координат.Процесс поворота начинается подачейсигнал "Запуск преобразования"на единичный вход триггера 24,устанавливая его в единичное состояние, Сигнал перепада с выхода триггера 24 выделяется одновибратором42 и через элемент ИЛИ 39 сбрасывает счетчик 34 тактов и сумматоры1 О и 11. Дешифраторы 37 и 38 осущест.вляют синхронное управление коммутаторами 4 и 5 сдвигагелей 8 и 9и включение первого дешифратсра изгруппы дешифраторов 7, При этомнулевые отрезки исходных кодов координат, У онаходящиеся в ре,(о).(о)гис 1 рах 1 и 2, через коммутаторы4 и 5 поступают на входы дешифратора6 и совместно с нулевым отрезкомкода угла 1 , поступающим на первый дешифратор 7, в совокупности образуют адрес, по которому из блока12 памяти считываются константы.Константы через сдвигатели 8 и 9(в нулевом такте без сдвига) поступают в сумматоры 10 и 11 и фиксируются в них,Одновременно импульсы с генератора 25 через открытый единичным сигналом свыхода триггера 24 элементИ 26 поступают на делитель частоты33, коэффициент пересчета котороговыбирается такой величины, чтобы в2025 и т.д. 30 При завершении Ч -го цикла наМ-м выходе дешифраторов 38 появляется сигнал, который открывает элемент И 29 и закрывает элемент И 28,в связи с чем сигнал с выхода дешифратора 37 проходит через элементы И 29 и ИЛИ 40, сбрасывая одиниз триггеров и не производя перезаписи сумматоров 10 и 11 в регистры 5 10 15 45 50 55 паузах между следующими с выходаимпульсами успели бы выполнятьсявсе операции вычислительного такта.Импульс с выхода делителя частоты33 поступает на вход счетчика 34тактов, увеличивая его на единицу,т.е, устройство переходит к выполнению следующего такта и т.д. Послезавершения-го такта сигнал сг-го выхода дешифратора 37 (триггер22 режима находится в единичном со-.стоянии) через открытый элементИ 27, элемент ИЛИ 41, а также открытый отсутствием сигнала на /И -м выходе дешифратора 38 элемент И 28и шину ф 48 осуществляет перепись содержимых сумматоров 10 и 11 соответственно в регистры 1 и 2. Затем с задержкой, определяемой элементомзадержки 43 и необходимой для полного завершения процесса перезаписи, этот же сигнал через элементИЛИ 39 осуществляет сброс сумматоров10 и 11 и счетчика 34 тактов, атакже увеличивает значение счетчика35 циклов. на единицу. Таким образом,устройство переходит к выполнениюследующего вычислительного цикла 1 и 2, так вычислительный процесс завершен и результаты остаются всумматорах 10 и 11 для вывода ихна выходные шины 19 и 20,На граф-схеме (фиг. 4) видно,что при значении счетчика 35 цикловравного. М узел 45 также заканчивает свою работу.Для преобразования прямоугольныхкоординат в полярные триггер 22режима устанавливается в нулевоеположение, авыходные данные записываются в регистры 1 и 2. Процесспреобразования в данном режиме сводится к определению такой величиныугла, при повороте на которую исходный вектор совмещается с положительным направлением оси абсцисс.1Значение координаты 1 ф при этомоказывается равным модулю вектора(фиг. 3) . Формирование кода угла осуществляется методом поразрядного кодирования, при котором разрядам регистра угла, начиная со старшего, . придают определенные значения. После очередного установления разряда проводится поворот вектора на угол, соответствующий разряду, Если координата 1 сохраняет свой знак, т.е. вектор не переходит ось абсцисс, то значение разряда сохраняется, в противном случае разряд возвращается в исходное положение и процесс формирования продолжается со следующим разрядом. Данную методику формирования кода угла реализует узел 45,Функционирование в данном режиме также начинается по сигналу. нПуск , при этом в соответствии с граф-схемой (фиг. 4) вначале вы - полняется операция обнуления счетчика 35 циклов по шине 62, затем узел 45 переходит к анализу состояния триггера 22 режима, и так как он находится в нулевом состоянии, то реализуется левая ветвь граф- схемы (фиг. 4), начинающаяся сбросом счетчика 36 разрядности по шине 59.Учитывая, что исходный вектор может находиться как в положительной, так и в отрицательной полуплоскости относительно оси 1 (фиг. 2) и процесс поворота должен проходить только в исходной полуплоскости, а знак координаты 1 соответствует знаку полуплоскости, то узел 45 сигналом по шине 67 записывает в триггере 23 знак координаты 1 поступающий из знакового разряда регистра 2 по шине 52. Далее, в зависимости от исходного положения вектора, в той или иной полуплоскости первоначально необходимо определить знак угла . . Из диаграммы (фиг. 2) видно, что в положительной полуплос- кости направление поворота отрицательно и наоборот в отрицательной положительно. В соответствии с этим сигналом по шине 66 через элементы И 31 и 32 и по одной из шин 54 в зависимости от исходного знака координаты 7 устанавливается регистр 3 углав состояние 0.00 0 или 1.111.По следующему сигналу из узла 45 по одной из шин 53 распределитель 13 импульсов устанавливается в исходное состояние, при котором ин 25 30 35 40 45 50 55 формационный вход распределителя 13 получает доступ к первому разряду регистра 3 угла,По шине 54 выдается сигнал на счетный вход триггера первого разряда регистра 3 угла, устанавливая тем самым значащее значение разряда. После этого начинается процесс преобразования установлениемпо шине 58 триггера 24 в единичноесостояние. Ход преобразования протекает как в первом режиме,Через 1 тактов на Р -м выходедешифратора 37 появляется сигнал,которьй, однако, не проходит через элементы И 27 и 29, запрещенные соответствующими сигналами, но проходит через открытый единичным уровнем триггера 22 режима элементИ 30 и элемент ИЛИ 40, сбрасывая триггер 24, Процесс преобразования заканчивается. Одновременно сигнал с Р -го выхода дешифратора 37 увеличивает на единицу счетчик 36 разрядности п и поступает в узел 45,В результате преобразования в сумматорах 10 и 11 находятся коор - динаты вектора, повернутого на угол, соответствующий установленному разряду в регистре 3 угла, По знаку сумматора 11, в котором хранится координата У , можно определить не вышел ли вектор за пределы исходной полуплоскости, Сигнал, поступивший от дешифратора 37, побуждает узел 45 перейти к анализу знака координаты 1 после поворота. Анализатор 44 знака сравнивает исходное (триггер 23) и текущее (сумматор 11) значения знаков координатыи при их несовпадении на его выходе появляется сигнал, поступающий по шине 65 на вход узла 45. Сигнал на выходе анализатора 44 знака указывает, что вектор вышел за пределы исходной полуплоскости и в соответствии с реализуемой граф в схем (фиг. 4) вырабатывается сигнал, который поступает по шине 54 через распределитель 13, возвращая разряд триггера регистра 3 в исходное состояние, после чего выполняется следующая команда. При отсутствии сигнала (сигнал нулевой) на выходе анализатора 44 знака происходит переходк следующей команде, т,е, сформированный в регистре 3 разряд сохраняется.Следующая команда по одной из шин 53 осуществляет сдвиг распределителя 13 на одну позицию вправо, подготавливая условия формирования второго разряда .кода угла. Далее осуществляется анализ значения счетчика 36 разрядности и при неравенстве его содержимого щ происходит переход к формированию следующего разряда кода угла. Равенство содержимого счетчика 36 м указывает на завершение формирования, например, нулевого отрезка кода угла. В этом случае необходимо значения координат, сформированные в сумматорах 10 и 11, переписать во входные регистры 1 и 2, что осуществляется (фиг. 4) и позволяет в общем случае при формировании разрядов-го отрезка кода угла выполнять только 1-й. цикл преобразования, т.е. толь ко один цикл. Процесс перезаписи содержимых сумматоров 10 и 11 в регистры 1 и 2 выполняется при подаче по шине 63 сигнала на вход элемента ИЛИ 41 и далее как описывалось.Этот сигнал увеличивает также счетчик 35 циклов на единицу, что и отражено в граф-схеме (фиг, 4). Да лее по шине 59 осуществляется сброссчетчика 36 разрядности.Процедура формирования кода углапродолжается до и -го разряда, после чего содержимое счетчика 35 5 цИклов становится равным М иузел 45 заканчивает свою работу. Предлагаемое устройство способновыполнять преобразования прямоуголь 20 ных координат в полярные и обратно,а также осуществлять поворот осейсистемы прямоугольных координат,1179324 Составитель А.Зоринактор С.Тимохина Техред Т.Фанта ектор О.Луговая Заказ 5676/50 Подписно тета ССС ВНИИ рытииая наб., д. 4 113 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород роектная,Тираж 7 ПИ Госуд делам и 5, Моск ственного ком бретений и отЖ, Раущс