Устройство для отображения графической информации на экране электронно-лучевой трубки

(54) УСТРОИ ГРАФИЧЕСКО НЕ ЭЛЕКТРО (57) Использо вычислительно тройства инф систем. Сущно содержит бло равления 2, б формировател функций 5, бло мяти 9, блок управляющих вую трубку 7 2 - 8,2 з.п, ф-лы институт раЕ.А., Староных аналоговязь", 1985.СССР78. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Алексеенко А,Г., Коломбетдуб. Г.Н,Применение прецизиовых микросхем. М"Радио и сАвторское свидетельствоМ 813406, кл. 6 06 Р 3/153, 19 СТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ Й И Н Ф ОРМАЦИИ НА Э КРАН НО-ЛУЧ Е ВОЙ ТРУБКИ ание: область автоматики и й техники, периферийные усормационно-вычислительных сть изобретения: устройствосинхронизации 1, блок уплоки масштабирования 4, 7, ь значений отображаемых ки коммутации 6, 8, блок паселекции 10, формирователь сигналов 3, электронно-луче - 9-10 - 3 - 11, 2 - 1, 2 - 3, 2 - 6, , 10 ил,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в периферийных устройствах информационно-вычислительных систем.Цель изобретения - повышение точности устройства.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - блок управления; на фиг, 3 - формирователь управляющих сигналов; на фиг. 4 - первый блок масштабирования; на фиг. 5 - формирователь значений отображаемых. функций; на фиг. 6 - второй блок масштабирования и первый и второй коммутаторы; на фиг. 7- блок селекции; на фиг. 8 - блок индикатора на электронно-лучевой рубке (ЭЛТ); на фиг, 9 и 10 представлены графики отображаемых функций,Устройство содержит блох 1 синхронизации, блок 2 управления, формирователь 3 управляющих сигналов, первый блок 4 масштабирования, формирователь 5 значений отображаемых функций, первый блок 6 коммутации, второй блок 7 масштабирования, второй блок 8 коммутации, блок 9 памяти, блок 10 селекции и блок 11 на электроннолучевой трубке (ЗЛТ) 11., На фиг, приняты следующие обозначения. 12 - вход сигнала изменения режима масштабирования аргумента отображаемых функций, 13 - управляющий вход, 14 - вход сигнала изменения режима масштабирования значения отображаемых функций устройства, 15 - выход блока 1,Табличная форма представления функций снижает степень их восприятия.В предложенном устройстве используется однопорядковая шкала отсчета значений функций надежности за счет использования следующего масштабирующего соотношенияУ=Я( 9(у) 1)1, (1)где у - действительное значение функции,У - масштабированное значение функции.Соотношение 1 позволяет перейти от многопорядковых действительных значений функции к однопорядковым масштабированным значениям той же функции и реализуется блоком 7 масштабирования.Поскольку линейно (или ступенчато) изменяющееся напряжение вертикальной (кадровой) развертки следует считать масштабированным значением аргумента, то действительные значения аргумента следует определять, используя блок 4 масштабирования, реализующий следующее соотношение10-(10-х"). (2)функций) выходов 18, на которые поступаютуправляющие сигналы с дешифратора 17,генератор 19 пилообразного напряжения(ГПН) строчной развертки растра, второй20 счетчик 20 и цифроана 1 оговый преобразователь (ЦАП) 21.Первый счетчик 16 представляет собой,например девятиразрядный двоичный счетчик, импульс переполнения от которого по 25 ступает на вход запуска генератора 19пилообразного напряжения,Дешифратор 17 представляет собой дешифратор двоичных кодов, с выхода 22 которого подается сигнал сброса на ГПН 19, а 30 35 40 55 5 10 15 где- выражение, заключенное в скобках, и Х являются показателями степени;Х - действительное значение аргумента, для которого в бранный момент должно быть вычислено значение функции;х - масштабированное значение аргумента, которому ставится в соответствие одно иэ значений линейно изменяющегося напряжения (тока) кадровой развертки.Блок 1 синхронизации представляет собой генератор импульсов синхронизации, поступающих на выход 15.Блок 2 управления содержит первый счетчик 16 синхронизирующих импульсов, дешифратор 17, й (по числу отображаемых с выхода 23 подают сигналы на счетный вход счетчика 20, Коды, зафиксированные в счетчике 20, поступают на ЦАП 21, Счетчик 20 также является двоичным счетчиком, например, с шестью разрядами,Позициями 24 и 25 обозначены выходы счетчиков 19 и 21.На выходе 24 создается первичное пилообразное напряжение строчной развертки, значения которого поступают в формирователь 3 и блок 10 селекции моментов отображения знаков,Счетчик 20 запускается сигналом с выхода 23, совпадающим с каждым, например, 402-м импульсом, поступающим на счетчик 16 по входу 15, По времени поступления на счетчик 16 по входу 15 401-го импульса прекращается прямой ход строчной развертки (выход 22). По времени поступления 512-го импульса, переполняющего счетчик 16, с его выхода подается сигнал запуска ГПН 19,В интервале времени между импульсом, поступающим на счетнь 1 й вход счетчика 20 и импульсом запуска ГПН 19, через равные промежутки времени вырабатываются последовательно друг за другом И управляющих сигналов, каждый иэ которых подается на один из выходов 18,1-18,М,Формирователь 3 управляющих сигналов содержит усилитель 26 сигналов строчной и кадровой раэверток, формирозатель27 знаков, формирователь 28 импульсовподсвета, элемент 29 И, На входы усилителя26 поступают сигналы с выходов 24 и 25 отГПН 19 и ЦАП 21 блока 2 управления, соответственно. Формирователь знаков 27 (генератор знаков) может их формироватьразличными способами,Позициями 30, 31, 32 и 33 обозначенысоответственно, управляющий вход формирователя, выходы усилителя 26. выход формирователя 28 и информационные входыформирователя.По входам 33,1-3 З.Й от блока 10 селекции передается й-разрядный позиционныйкод номера знака. Последовательность импульсов подсвета элементов разложениязнака поступает из формирователя 27 знаков на элемент 29 И и далее на формирователь 28 импульсов подсвета. На элемент 29И также поступает управляющий (селектирующий) сигнал от блока 10 селекции. Моменты появления сигналов на входе 30 и наодном из выходов 33.1 - ЗЗ.И строго соответствуют определенному положению луча настроке развертки,Таким образом, сформированный знакбудет отображаться в месте, соответствующем ординате функции.Целесообразно формировать простейшие знаки типа "точка", но отличающиесяразмером. Перепутывания таких знаков всемействе кривых как правило не будет, таккак большинство кривых будут иметь характер, близкий к линейному (в силу двойноголога рифмирования).Блок 4 масштабирования содержит первый инвертор 34, первый блок 35 возведения в степень, второй инвертор 36, второйблок 37 возведения в степень, переключатель 38. Первый 34 и второй 36 инверторыосуществляют математическую операциюумножения на единицу со знаком минус, т.е.инвертирование сигнала. В случае инвертирования сигнала в качестве инвертора 34или 36 может быть использован обычныйоперационный усилитель. Первый 35 и второй 37 блоки возведения в степень осуществляют возведение основания равногочислу 10 в степень, значение которой поступает с выхода соответствующего инвертора,Позициями 39, 40, 41 и 42 обозначенсоответственно выход и входы переключателя 38, который обеспечивает при подключении ко входу 40 немасштэбированнуюпередачу значения аргумента, при подключении ко входу 41 - осуществляется логарифмическое масштабирование аргумента,э при подключении ко входу 42 производится масштабирование аргумента в соответствии с соотношением (2),Со входа 12 на переключатель 38 подается сигнал режима масштабирования аргумента функции при изменении условиймасштабирования,5 Формирователь 5 значений отображаемых функций может быть реализован с использованием цифровой ЭВМ и устройствасопряжения с ней, или соответствующей частью аналоговой ЭВМ и т.п. На фиг, 5 он10 представлен блоками 43,1 - 43.Н, каждый иэкоторых, в свою очередь, представляет совокупность аналоговых вычислительныхблоков, но соединенных таким образом и втаком составе, что обеспечивают преобра 15 эование поданного на их вход сигнала, пропорционального аргументу, в сигнал,значение которого подается на один из выходов 44.1-44.М и пропорциональный значению одной из М отображаемых функций.20 Значение сигнала, пропорционального аргументу, на выходе 39 устанавливается наинтервале времени между моментами окончания и начала прямого хода строчной развертки и сохраняется е пределах всего25 интервала прямого хода строчной развертки. Таким образом, в течение всего интервала Ь до начала прямого хода строчнойразвертки,и после него на выходах 44.1 - 44 Яблоков 43,1 - 43 Я будут сигналы, пропорцио 30 нальные значениям соответствующих отображаемых функций,На входы 13,1 - 13 М подаются сигналы,воздействующие на параметры соответствующих отображаемых функций.35 Первый блок 6 коммутации, содержиткоммутатор 45 и элемент 46 ИЛИ,Второй блок 7 масштабирования содержит первый блок 47 логарифмирования,первый инвертор 48, второй блок 49 лога 40 рифмирования, второй инвертор 50 и переключатель 51.Коммутатор 45 и элемент 46 ИЛИ обеспечивают поочередное подключение значений функций, поступающих по выходам45 44,1-44.И на вход первого блока 47 логарифмирования, временная очередностьподключения которых осуществляется в соответствии с поступлением управляющихсигналов по выходам 18.1 - 18,М соответст 50 венно.Блоки 47, 48, 49, 50 обеспечивают выполнение операций масштабирования значений функций в соответствии ссоотношением (1).55 Переключатель 51 обеспечивает приподключении своего выхода 52 ко входу 53для немасштабированной передачи значения функции, при подключении ко входу 54осуществляется передача логарифмироеанного значения функции, при подключении50 ко входу 55 осуществляется передача значений функции, преобразованного в соответствии с соотношением (1), Выбор варианта переключения производит пользователь подачей соответствующего сигнала на вход 14,Блок 8 обеспечивает поочередное во времени подключение выхода 52 переключателя 51 к соответствующей ячейке памяти блока 9. Моменты переключений в блоке 8 определяются сигналами на выходах 18.1- 18,8. Таким образом, блоки 6 и 8, работая синхронно и синфаэно, обеспечивают поочередное подключение немасштабированных значений функции на вход блока 4 и запись масштабированных значений (в случае включения масштабирования переключателем 51) в соответствующие ячейки памяти блока 9, выходы 56 которого содержат Й шин, на каждой из которых в течениепрямого хода строчной развертки удерживается сигнал, пропорциональный масштабирован ному значению соответствующей отображаемой функции.Блок 10 селекции (моментов отображения знаков) содержит Н компараторов 57.1 - 57,К, И формирователей импульсов 58,1-58.И, элемент 59 ИЛИ, На первые входы всех компараторов 57.1 - 57,М поступает с выхода 24 сигнал, пропорциональный текущему значению координаты У в течение прямого хода строчной развертки. На вторые входы компараторов 57.1-57 Я поступают с выходов 56.1 - 56. И соответствующие значения отображаемых функций, хранящиеся в ячейках блока 9, Сигнал на выходе каждого иэ компараторов 57.1-57,Ы возникает в тот момент, когда станут равными оба входных сигнала, Этот и будет момент отображения знака ординаты соответствующей отображаемой функции, Каждый из компараторов 57.1-57 М, таким образом, будет вь 1 рабатывать выходной сигнал в строго определенный момент, соответствующий значению ординаты этой функциизапоминаемому в соответствующей ячейке блока 9, Выходные сигналы компараторов 57,1-57.Й формируются формирователями 58,1 - 58,М и затем используются, с одной стороны, для идентификации знака, которым отображается кривая соответствующей функции (входа 33.1-33.й), а также для стробирования формирователя импульсов подсвета (вход 30),Электроннолучевая трубка 11 состоит из соответственно ЭЛТ 60 и магнитной отклоняющей системы 61,По выходам 31 поступают сигналы формирования растровой развертки, а на модулятор трубки поступают импульсы подсветапо входу 32,5 10 15 20 25 30 35 40 У 1 ройство работает следующим образом.С помощью входов 12 и 14 пользователь устройства устанавливает целесообразный режим масштабирования аргумента и значения функций, По входу 13 поступают значения функций из ЭВМ. Блок 1 синхронизации вырабатывает первичные синхронизирующие сигналы, поступающие в блок 2 управления, который, в свою очередь, вырабатывает группу сигналов, управляющих работой первого 6 и второго 8 блоков коммутации и блока 10 селекции (моментов отображения знаков). Кроме того, блок 2 управления формирует первичные сигналы строчной и кадровой разверток растра, формируемого в пределах экрана ЭЛТ, которые поступают в формирователь 3 и далее на ЭЛТ 11, Текущее значение напряжения строчной развертки подается еще на блок 10 селекции, а текущее значение напряжения кадровой развертки подается иэ блока 2 в первый блок 4 масштабирования в качестве масштабированного значения аргумента, В течение прямого хода строчной развертки это значение аргумента выдерживается неизменным,На выходе первого блока 4 масштабирования с учетом соотношения (2) вырабатцвается сигнал, соответствующий действительному значению аргумента, которое поступает на вход блока 5 формирования значений отображаемых функций. Блок 5 вырабатывает действительные значения по каждой из отображаемых функций для данного значения аргумента, которые поступают в первый блок 6 коммутации и далее во второй блок 7 масштабирования, Блок 7 масштабирования с учетом выражения (1) осуществляет преобразование сигналов, соответствующих действительным значениям отображаемых функций, в масштабированные значения,Первый 6 и второй 8 блоки коммутации осуществляют одновременно синхронное и синфазное подключения входа второго блока 7 масштабирования к соответствующим выходам блока 5, а выходов второго блока 7 масштабирования к соответствующим ячейкам 9 ЗУ, тем самым обеспечивая поочередное масштабирование значений отображаемых функций,Вычислениядействительных и масштабированных значений функций осуществляется в интервале времени между окончанием и началом импульсов строчной развертки так, что к началу прямого хода очередной строки на входе блока 10 селекции существуют сигналц, соответствующие масштабированному значению всех отобра10 1795444 5 10 15 20 30 40 45 50 55 жаемых функций, В блоке 10 селектируются (определяются) моменты времени, когда текущее значение напряжения строчной развертки станет равным масштабированному значению соответствующей отображаемой функции, при этом на выходе блока 10 вырабатываются сигналы, определяющие порядок управления ЭЛТ для отображения в соответствующем месте очередной строки знака, которым отображаются значения конкретной функции. Эти сигналы из блока 10 поступают на формирователь 3. К моменту окончания прямого хода строчной развертки на строке экрана ЭЛТ будут отображены масштабированные значения всех функций. До начала прямого хода очередной строки будут сформированы значения аргумента, соответствующего очередной строке. и вычислены масштабированные значения функций, Этот процесс повторяется от строки к строке в пределах кадра и от кадра к кадру,Формула изобретения 1. Устройство для отображения графической информации на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ), содержащее блок синхронизации, блок управления, формирователь управляющих сигналов, выход которого является выходом устройства для подключения к модулятору и отклоняющей системе ЭЛТ, выход блока синхронизации соединен с входом блока управления, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит первый и второй блоки масштабирования, первый и второй блоки коммутации, блок памяти, блок селекции и формирователь значений отображаемых функций, управлящий вход которого является управляющим входом устройства, информационный вход подключен к выходу первого блока масштабирования, а выходы - к информационным входам первого блока коммутации, выход которого соединен с информационным входом второго блока масштабирования, управляющий вход которого является входом сигнала изменения режима масштабирования значения отображаемых функций устройства, а выход подключен к информационному входу второго блока коммутации, выходы которого соединены с входами блока памяти, выходы которого подключены к информационным входам блока селекции, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы - с управляющими входами формирователя управляющих сигналов, информационные Пример изображения графиков семейства функций надежности в исходной системе координат представлен на фиг. 9, согласно которому видно, что в районе значений аргумента и функции равных 0,999 кривые сливаются, становятся неразличимыми, Из графиков на фиг. 10 видно, что то же семейство кривых в масштабированной системе координат представляет собой отдельно идущие кривые, несливающиеся в единую линию,Шкалы осей координат на фиг. 10 обеспечивают различимое представление кривых до значений аргумента и функций, равных 0,999999, при сохранении размеров осей теми же, что и на фиг, 9.Повышение точности отсчета значений функций надежности особенно в диапазоне значений, близких к единице, достигается без увеличения размеров растра, на котором изображаются графики функций. входь которого подключены к выходам первой группы блока управления, выходы торой группы которого подключены к управляющим входам первого и второго блоков коммутации, второй выход блока управления соединен с информационным входом первого блока масштабирования, управляющий вход которого является входом сигнала изменения режима масштабирования аргумента отображаемых функций устройства.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первый блок масштабирования содержит первый инвертор, вход которого является информационным входом блока, а выход соединен с входом первого блока возведения в степень, выход которого подключен к входу второго инвертора, выход которого соединен с входом второго блока возведения в степень, и переключатель, управляющий вход которого является управляющим входом блока, а информационные входы подключены соответственно к выходам второго и первого блоков возведения в степень и информационному входу блока, выход переключателя является выходом блока,3. Устройство по п.1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что второй блок масштабирования содержит первый блок логарифмирования, вход которого является информационным входом блока, а выход соединен с входом первого инвертора, выход которого подключен к входу второго блока логарифмирования, выход которого соединен с входомвторого инвертора, и переключатель, управляющий вход которого является управляющим входом блока, а информационные входы соединены соответственно с выходами второо и первого инверторов и информационным входом блока, выходом которого является выход переключателя,1795444 999 ставитель И.Загинахред М Моргентал ектор О.Кравцов тор оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарин Заказ 430 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5