Устройство для отображения графической информации на экране электроннолучевой трубки

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕЮЙ ЛРУБКИ, содержащее блок синхронизации вход которого является первым входом устройства и соединен с входом ждущего генератора первым входом первого коммутатора и вторым входом первого двоичного умножителя, три регистра, входы которых являются BToptjMf третьим ичетвертым входами устройства,% выходы соединены с первь м, вторым и входами вычислительного блока , четвертый вход которого соединен с выходом блока синхронизации, первый вход первого двоичйого умножителя соединен с вторым входом вы ислительного блока, второй коммутатор, второй и третий входы которого являются соответственно пятым и шестым входами устройства, второй двоичный умножитель, первый и второй входал ..которого соединены соответственно с третьим, В1ЛХОДОМ вычислительного .блока и выходом ждущего генератора, второй вход первого коммутатора соединен с первым выходом, вычислительного блока, выход первого коммутатора через первый счетчик соединен с первым входом порогового элемента, второй вход которого через второй счетчик соединен с выходом второго ксммутатора , а выход порогового элемента является выходом устройства, от л йчающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства путем регулирования параметров и формы конического.сечения, устройство содержит четвертый регистр, третий и четвертый двоичные у14ножители и два двухпозиционньгх ключа, при этом вход четвертого регистра является седьмым входом устройства, а выход соединен с пятым входом юпислительного блока, шестой и седьмой входы которого являютгся соответственно восьмьил и девятым входами устройст ва, первый вход третьего двоичного умножителя соединен с четвертым выходсм вычислительного блока, второй вход является первым входом устройсТ ва, третий вход соединен с выходом первого двоичного умножителя, а выходы первого и третьего двоичных умножителей через первый двухпоэидлионный ключ соединены с первым второго коммутатора, первый вход СО четвертого двоичного умножителя соединен с пятым выходом вычислительноф го блока, второй и третий.входы соединены соответственно .с выходом ждущего генератора и с выходом второго двоичного умножителя, а выходывторого и четвертого Двоичных умножителей через второй двухпозиционный ключ соединены с третьим входом первого колмутатора, управляющие вхо ,ды первого-и второго двухпозиционных ключей являются соответственно восьмым и девятым входами устройства ..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК..Я0„„, 941 A

3(50 06 F 3 153

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3338384/18-24 (22) 21 ° 09.81 (46) 23. 04. 83. Бюл.. Р 15 (72) Ю. Н. Косников и Н.П. Сергеев (71) Пензенский политехнический институт (53) 681.327.11(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 485478, кл. 6 09 5 1/16, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

;9 732937, кл. G 06 Р,3/153, 1977

{прототип). .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРА1ЩНИЯ

ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ЭКРАНЕ.

ЭЛЕКТРОННО- ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ; содержащее блок синхронизации, вход которого является первым входом устройства и соединен с входом ждущего генератора„ первЫм входом первого коммутатора и вторым входом первого двоичного умножителя, трн регистра, входы которых являются вторым, третьим и четвертым входами устройства а выходы соединены с первьв, вторым и третьим входами вычислительного блока, четвертый вход которого соединен с выходом блока синхронизации, первый вход первого двоичного умножите. ля соединен с вторым входом вычислительного блока, второй коммутатор, второй и третий входы которого являются соответственно пятым и шестиа входами устройства, второй двоичный умножитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим, выходом вычислительного блока и выходом ждущего генератора, второй вход первого коммутатора соединен с первым выходом вычислительного блока, выход первого коммутатора через первый счетчик соединен с первым входом порогового элемента, второй вход которого через второй счетчик соединен с выходом второго коммутатора, а выход порогового элемента является выходом устройства, о т л и-. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства путем регулирования параметров и формы конического. сечения, устройство содержит четвертый регистр, третий и четвертый двоичные умножители и два двухпозиционных ключа, при этом вход четвертого регистра является седьмым входом устройства, а выход соединен с пятым входом вычислительного блока, шестой. и седьмой входы которого являются соответствен-I но восьмью и девятым входами устройства, первый вход третьего двоичного

-умножителя соединен с четвертым выходом вычислительного блока, второй вход является первым входом устройст ва, третий вход соединен с выходом Р первого двоичного умножителя, а выходы первого и третьего двоичных ««в умножителей через первый двухцози-. ционный ключ соединены с первым вхо::дом второго коммутатора, первый вход четвертого двоичного умножителя ссе- Щ динен с пятым выходом вычислительного блока, второй и третий. входы ссединены соответственно,с выходом «ф : ждущего генератора и с выходом вто-. рого двоичного умножителя, а выходы. второго и четвертого двоичных умножителей через второй двухпозиционный ключ соединены с третьим входом . первого коммутатора; управляющие вхо» ды первого и.второго двухпозицион- Ф ных ключей являются соответственно восьмым и девятым входами устройства.

1013941

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для отображения графической информации на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) . известно устройство, содержащее 5 блок синхронизации, подключенный к первому.входу устройства, соединенному со входом ждущего генератора и с первым входом первого коммутатора,три регистра, входы которых соединены 10 со вторым, третьим и четвертым входами устройства, а выходы регистров соединены с первым, вторым и третьим входами вычислительного блока, четвертый вход которого подключен к выходу блока синхронизации, первый выход вычислительного блока подключен ко второму входу первого коммутатора, выход которого соединен со входом первого счетчика, пороговый элемент, входы которого подключены к выходам первого и второго счетчиков, а его выход — к выходу устрой".тва 1 ).

Недостатком данного устройства является узкая область применения, обусловленная невозможностью вращения йрямой линии вокруг произвольной точки телевизионного растра, не лежащей на этой линии.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для отображения графической информации на экране электронно- З5 лучевой трубки, содержащее блок синхронизации, подключенный к первому входу устройства, соединенному со входом ждущего генератора, первым входом первого коммутатора и вторым 40 входом первого двоичного умножителя, три регистра, входы которых соедине- . ны со вторым, третьим и четвертым входами устройства, а выходы регистров соединены с первым, вторым и тре- 45 тьим входами вычислительного блока, четвертый вход которого соединен с выходом блока синхронизации, второй коммутатор, первый вход которого подключен к выходу первого двоичного умножителя, первый вход кото-, рого соединен со вторым выходом. вычислительного блока, а второй и третий входы второго коммутатора подключены соответственно к пятому и шестому входам устройства, второй двоичный55 умножитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходом вычислительного блока и выходом ждущего генератора, а выход второго двоичного умножителя . бО соединен с третьим входом первого коммутатора, второй вход которого соединен с первым выходом вычислительного блока, причем выход первого коммутатОра соединен со входом 65 первого счетчика, подключенного выходом к первому входу порогового элемента, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, вход которого подключен .к выходу второго коммутатора.

Устройство предназначено для формирования сигнала прямой линии, являющейся вырожденным коническим сечением. На второй и третий входы устройства подаются коды, задающие местоположение прямой на экране ЭЛТ, на четвертый вход устройства — код, определяющий угол наклона прямой, на пятый вход - код радиуса вращения фигуры. На первый и шестой входы устройства подаются соответственно синхронизирующие импульсы частоты телевизионных строк и полей(полук адров) (2).

Недостатком известного устройства является невозможность формирования им сигналов других конических сечений, кроме прямой линии, что сужает функционалу ные возможности устройства.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем регулирования параметров и формы конического сечения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для отображения графической информации на экране .электронно-лучевой трубки, содержащее блок синхронизации, вход которого является первым входом устройства и соединен со входом ждущего генератора, первым входом первого коммутатора и вторым входом первого двоичного умножителя, три регистра, входы которых являются вторым, третьим и четвертым входами устройства, а выходы соединены с первым, вторым и третьим входами вычислительного блока,. четвертый вход которого соединен с выходом блока синхронизации, первый вход первого двоичного умножителя соединен со вторым выходом вычислительного блока, второй коммутатор, второй и третий входы которого являются соответственно пятым и шестью входами устройства, второй двоичный умножитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходом вычислительного блока и выходом ждущего генератора, второй вход первого коьеаутатора соединен с первым выходом вычислительного блока, выход первого коммутатора через первый счетчик соединен с первым входом порогового элемента, второй вход которого через второй счетчик соединен с выходом второго коммутатора, а выход порогового элемента является выходом устройства, введены четвертый регистр, третий и четвертый двоичные умножители и два двухпозиционных ключа, при этом вход

1013941

Конические сечения т Форма

Параметры

Эллипс при АфВ

Окружность А=В

+ 1 1

Гипербола с горизонтальной действительной осью

Гипербола с вертикальной действительной .осью

Фок. параметр p-=.h/25

Парабола с вертикальной осью, ветви-вниз

0 1 четвертого регистра является седь-. мым входом устройства а выход соединен с пятым входом вычислительного блока, шестой и седьмой входы которого являются соответственно восьмым и девятым входами устройства, первый вход третьего двоичного умножителя соединен с четвертым выходом вычислительного блока, .второй вход является первым .входом устройства, третий вход соединен с выходом первого двоичного 10 умножителя, а выходы первого и третьего двоичных умножителей через первый двухпозиционный ключ соединены с первым входом второго коммутатора, первый вход четвертого. двоичного умножи-15 теля соединен с пятым выходом вычислительиого блока, второй.и третий входы соединены соответственно с выходом ждущего генератора и с выходом второго двоичного умножителя, а выходы второго и четвертого двоичных умножителей через второй двухпозиционный ключ соединены с третьим входом первого коммутатора, управляющие входы первого и второго двухпозицион- 5 ных ключей являются cîîòâåòñòâåííî восьмым и девятым входами устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для отображения гра- фической информации на экране электронно-лучевой трубки, на фиг.2 - функ циональная схема части вычислительного блока предлагаемого устройствау на фиг.3 — схема двоичного умножителя.

Устройство содержит регистры 1-4, вычислительный блок 5 и блок 6 синхронизации, первый коммутатор 7 и первый счетчик 8, второй и четвертый двоичные умножители 9 и 10, ждущий генератор. 11, второй двухпозиционный 4g ключ 12, второй коммутатор 13, втоКоэффициенты

A u F к1 К2 уой счетчик 14, первый и третий двоичный умножители -15 и 16, первый двухпозиционный ключ 17, пороговый элемент 18, входы 19-27, выход 28 °

На входы устройства подаются следующие сигналы: на вход 19 .— синхронизирующие импульсы частоты строк, на вход 20 — код по горизонтальной координаты изображения; на .вход 21 — код и вертикальной кооро динаты изображения; на вход 22 код, пропорциональный коэффициенту A выражения(2); на вход 23 — код г размера конического сечения, на вход 24 — синхронизирующие импульсы частоты полукадров; на вход 25 код, пропорциональный коэффициенту В выражения(2 ); на вход 26 — код, равный по величине коэффициенту К выражения (2 ), на вход 27 - код, равный по величине коэффициенту K выражения(2 ).

В основу работы устройства положено следующее математическое описание конических сечений в плоскости экрана ЭЛТ (в плоскости XO>):

К+1

A(x-х )" +S(>-> ) 2 F где A, B, F — переменные коэффициенты, величины и знаки. которых определяют вид и параметры конических сече-. ний (F- коэффициент размерный; 4,8— безразмерные ), Х, — координаты цент- ра или вершины конического сечения, К К вЂ” коэффициенты, принимающие зна14 2 чения 0 или 1.

Зависимость формы и параметров конических сечений от коэффициентов выражения (1 ) иллюстрируется таблицей., Полуоси Ф=1 /Аф = F/ô

Радиус R =1(ЦА полуоси а= ц,ь = Гав

Iloayocea=fFF8 SЬ= р7д

1 01 "39 41

Продолжение таблицы

Коэффициенты

Конические сечения.1 2

Форма

Парабола с верти- Фок.параметр p=-A/2Ü кальной осью, ветви-вверх о

Фок. параметр P = /2A

Парабола с горизонтальной осью, ветвивпраыо о о

Фок. параметр Р=- S /2A о о

Парабола с .горизонтальной осью, ветви-влево

Радиус вращения Г=Р

Угол наклона

t= rctg (AlВ) Прямая линия

51п Р с05 V

П р и м е ч а н и е: величины xopro во всех центральных конических сечениях определяют координаты центра, для параболы — координаты вершины, для прямой линии — координаты центра вращения (точки, вокруг которой вращается прямая при изменении A и В ).

С целью придания выражению 1 формы, пригодной для айпаратурной реализации, преобразуем его..После преобразований получим

К1+1 К2+1 / 35

A(- ) 1 +S(- 2

0 О 1 0

=r +n 26К и -бп . (2), х 7 4О

0 где >p- - коды горизонтальной и у 2," .вертикальной координат .н — центра или Вершины о К р,; конического сечения;

†È, - код размера;

z .45 е — число видимых строк растра;

Н - высота растра.

Выражение (2 ) являе тся математическим описанием работы предлагаемого 5О устройства.

Устройство работает следующим образом .

Со входов 20, 21, 22, 25 устройства коды параметров формируемого конического сечения заносятся в регистры 1,2,3,4, откуда поступают в вычислительный блок 5; .В зависимости от вида конического сечения вычис-. лительный блок 5 формирует один из следующих четырех кодов

N Am +Sn М =Am -Sri0,. 2 2 . " 2 а 0 2 0

+ Sn, N+=-Arri

Ж

Ъ 0 0 4 0 0

Формирование составных частеи этих. кодов не представляет труда, так как заключается в осуществлении арифметических операций перемножения. В зависимости от сочетания кодов К1и К2,поступающих на вычислительный блок 5 со входов 27 и 28 устройства, на выход вычислительного блока 5 проходит один из кодов(3 ), что соответствует постоянной составляющей левой части выражения(2 ).Функциональная схема части вычислительного блока 5, обеспечивающей формирование кодов (3 ), показана на фиг.2, откуда ясен принцип ее работы. Работа вычислительного блока 5 в нужном режиме обеспечивается блоком б синхронизации., который содержит ждущий высокочастотный генератор, запускае-, мый синхрониэирующими импульсами частоты строй со входа 19 устройства, и распределитель импульсов.

Один из кодов (3 ) с выхода вычислительного блока 5 поступает на коммутатор 7, через который во время обратного хода строчной развертки заносится в счетчик 8. Одновременно в течение обратного хода строчной развертки на установочный вход двоичного умножителя 9 с выхода вычислительного блока 5 подается код, пропорциональный коэффициенту А, а на установочный вход двоичного умножителя 10 с другого выхода вычислитель-, ного блока 5 — код, пропорциональный произведению Am . По окончании

1013941

Х

А о текущее время в пределах 20 одной строки развертки;

5 — разрядность двоичного умножителя 10.

Работа двоичного умножителя 10 иллюстрируется фиг.3. Двоичный умножитель включает счетчики 29 и 30, набор 31 элементов И, элемент ИЛИ 32, установочный вход 33, счетный вход

34, третий вход 35 и выход 36. В качестве начальной установки в счет- 30 чик 30 со входа 33 заносится код Аппо с выхода вычислительного блока 5 (фиг.1 ). С началом прямого хода строчной развертки на вход 34 начинают поступать импульсы частоты f„, 35 . на вход 35 — частоты Af . Часть вычислительного блока состоит из эле-. ментов ИЛИ 37., элементов И-ИЛИ 38 и сумматора 39.

С разрядных выходов счетчика 29 на элемент ИЛИ 32 импульсы проходят только через те элементы И набора 31, на которые подаются единичные сиг.-, налы с разрядов счетчика 30. Код в счетчике 30 изменяется под действием импульсов, поступающих со входа 35, 45 по линейному закону:

N =Амi -А f обратного хода строчной развертки на счетные входы двоичных умножителей Э.и 10 с.выхода ждущего генератора 11, запускаемого синхронизирующими импульсами частоты строк со входа 19 устройства, подаются импульсы частоты Е горизонтальной дискретизации растра. В течение прямого хода строчной развертки с выхода двоичного умножителя 9 на двухпозиционный ключ 12 и третий вход двоичного 10 умножителя 10 поступают импульсы, частота которых пропорциональна коэфФициенту A(f вых А )=AKã Пр выхода двоичйого умножителя 10 снимаются импульсы, частота следования которых изменяется по линейному закону:

По этой причине и частота выходно- 50 о сигнала, снимаемого с выхода 36, изменяется по линейному закону.

В зависимости от положения двухпо.зиционного ключа 12, определяемого значением кода К, со входа 27 уст-55 ройства, на коммутатор 7, а через него — на счетчик 8 поступает выходной сигнал двоичного умножителя 9 или двоичного умножителя 10. В первом . случае к ранее занесенному в,счетчик 60

8 коду постоянной составляющей левой части выражения (2 ) добавляется пилообразный код N<

К =А =Am, а во втором случае — параболический (квадратический )код Йп, .

У (Атп -Af t 1Ж пр >5(. о г с С что соответствует левой .части выражения(2 ). B последнем .выражении сомножитель 1/2 +"учитывает, что диапазон изменения кодов N> и МП одинаков, Таким образом, на счетчике 8 формируется повторяющийся с частотой строчной развертки код, описываемый левой частью выражения (2 ). Коммутация сигналов, поступающих на входы коммутатора 7, осуществляется синхрониэирующими импульсами частоты строк со входа 19 устройства.

Код, описываемый правой частью .выражения (2), формируется на счетчике 14. Для этого во время обратного хода полукадровой развертки.в счетчик 14 через коммутатор.13 заносится со входа 23 устройства код г размера конического сечения, а на установочные входы двоичных умножителей

15 и 16 с выходов вычислительного блока 5 подаются коды, пропорциональные коэффициенту В и произведению Вп соответственно . По окончании обратного хода полукадровой развертки на счетные входы двоичных умножителей

15 и 16 со входа 19 устройства подаются синхронизирующие импульсы частоты строк. В течение прямого хода полукадровой развертки с выхода двоичного умножителя 15 на двухпозиционный ключ 17 и третий вход двоичного умножителя 16 поступают импульсы частоты Е . При этом с выхода двоичного умножителя 16 на двухпозиционный ключ 17 поступают импульсы, частота следования которых изменяется по линейному закону, где с — текущее время в пределах и полукадра.

Работа двоичного умножителя 16 аналогична уже описанной работе двоичного умножителя 10 (с заменой A .. на В, а f íà f ) . В зависимости от положения двухпозиционного ключа 17, определяемого значением кода

)К2 со входа 26 устройства, через коммутатор 13 на счетчик 14 проходит выходной сигнал двоичного умножителя 15 или двоичного умножителя 16.

При этом к ранее занесенному в счетчик 14 коду г прибавляется либо код В, либо код n(25n<-б,)2 +1что ° соответствует правой части выраже1013941

2б

27

23

,Фиг./ ния (2 ). Код в счетчике 14 повторяется с частотой полукадровой развертки, для чего коммутация сигналов,, поступающих на входы коммутатора 13, осуществляется синхронизирующими импульсами частоты полукадров со вхо- 5 да 24 устройства.

Пороговым элементом 18 выполняется операция сравнения выходных кодов счетчиков 8 и 14, в результа.те чего на выходе 28 устройства по- 10 является импульсный сигнал конического сечения, сформированный в соответствии с выражением(2)и таблицей.

Изменение величин кодов, подаваемых на входы 20,21,22,23,25 устройства,.позволяет управлять параметрами конического сечрния, а изменение знаков кодов, подаваемых на входы 22, 25 устройства, и изменение кодов, подаваемых на входы 26,27 устройства, позволяет управлять фор-. мой конического сечения.

Предлагаемое устройство благодаря возможности его перестройки внешними управляющими сигналами обладает более широкими функциональными возможностями, чем известное. С помощью предлагаемого устройства может быть сформирован более широкий класс изображений; включающий невырожденные фигуры конических сечений. Это позволяет использовать устройство для синтеза криволинейных геометрических образцов, имитации визуальной обстановки, изображений различных приборов, мнемосхем и пр. На основе устройства может быть изготовлена интегральная схема, представляющая собой универсальный составной узел устройств отображения данных различного назначения.

1013941

204.3941

Фи8З

Составитель В. Фунтова

Редактор .Н. Егорова Техред И. Ксштура . Корректор Е. Рошко

Заказ 3018/57 . Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета:.СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Умгород, ул. Проектная, 4