Двухкоординатный сканирующий цифроаналоговый преобразователь

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объектами управления. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности преобразователя. Это достигается тем, что в преобразователь , содержащий цифроаналоговые преобразователи 1,2, блок 3 сопряжения с ЭВМ, регистры 6-9 координат , коммутаторы 10 и 11, блок переключения регистров, введены регистры 19-22/ перезаписи кодов, регистры 15 - 18 приращений кодов, сумматоры 23 - 26. 6 ил. с « (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) g1) 4 Н 03 М 1/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4095548/24-24 (22) 15.07.86 (46) 30.12.87.Бюл. Р 48 (71) Институт кибернетики им,В.M.Глушкова (72) В.М.Власенко, В.П.Деркач и Э.П.Райчев (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1095388, кл. Н 03 М 1/66, 1983.

Авторское свидетельство СССР .У 1215087, кл. G 05 В 19/04, 1983. (54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ СКАНИРУ10ШИЙ

ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объектами управления. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности йреобразователя. Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий цифроаналоговые преобразователи 1,2, блок 3 сопряжения с ЭВМ, регистры 6 — 9 координат, коммутаторы 10 и 11, блок переключения регистров, введены регистры 19-22," перезаписи кодов, регистры 15 — 18 приращений кодов, сумматоры 23 — 26. 6 ил.

1 13

Изобретение относится K вычислительной технике и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объектами управления, а именно с ионно-лучевыми и электронно-лучевыми обрабатывающими, сварочными, электронолитографическими установками, приборами, имеющими электронно-лучевые трубки с электромагнитным и 1или! электростатическим отклонением, дисплеями, видеотерминалами.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя.

На фиг.l приведена функциональная схема преобразователя; на фиг.26 — различные законы сканирования по координатам У,Х.

Преобразователь содержит цифроаналоговые преобразователи (ЦАП и. 2, блок 3 сопряжения с ЭВМ, выходные шины 4 и 5, регистры 6 — 9 координат, коммутаторы 10 и 11, блоки 12 и )3 формирования сигналов переходного состояния, блок 14 переключения регистров, регистры 15

18 приращений кодов, регистры 19

22 перезаписи кодов и сумматоры 23

26.

На фиг.2-6 обозначено: h, и hz, r u rz — чередующиеся интервалы соответственно между строками и столбцами матрицы точек: ЬХ,, АХ, hY, и Ь У вЂ” приращения координат точек.

Преобразователь работает следующим образом.

Каждый из ЦАП 1 и 2 может в процессе работы находиться в установившемся или переходном состоянии. В установившемся состоянии выходной сигнал (например, ток) ЦАП имеет постоянный уровень, эквивалентный коду, подаваемому через соответствующий коммутатор на его информационный вход с одного из двух его регистров координат (с какого именно — определяет сигнал, поступающий на третий вход данного коммутатора с блока 14). В переходном состоянии уровень выходного сигнала ЦАП 1 (2) изменяется с постоянной скоростью, т.е. линейно от одного исходного значения, определяемого содержимым одного из его регистров координат, подключенного к нему в исходном положении, до значения, 63473

55 определяемого содержимым его второго регистра координат. Изменение выходного сигнала ЦАП 1(2) начинается с момента подключения íà его вход второго регистра вместо первого.

Управление занесением кодов в регистры координат организовано так, что занесение осуществляется всегда в

t тот из двух регистров данной координаты, который не подключен коммутатором к ЦАП 1(2). Значение скорости изменения уровня выходного сигнаоа устанавливается в .каждом из

ЦАП 1 и 2 до начала работы по входам коррекции. Оно может быть заложено также и постоянно. Выходные сигналы ЦАП 1 и 2 задают положение рабочего органа (например, электронного луча) на плоскости в том устройстве, которое подключено к преобразователю. При изменении сигнала на выходе

ЦАП 1 рабочий орган перемещается с постоянной скоростью вдоль оси ОХ, а при изменении сигнала на выходе ЦАП

2 — вдоль оси OY.

Переключение регистров 6 — 9 может осуществляться как по командам

ЭВМ, так и автоматически. В первом режиме регистры переключаются в такой очередности, какую им предписывает ЭВМ, во втором — поочередно в каналах координат Х и У, причем сигналом для переключения регистров в одном иэ каналов служит окончание переходного состояния ЦАП в другом из каналов, а не команда ЭВМ. Эта управляющая. связь осуществляется с выхода ЦАП 1 через блоки 12 и 14 на управляющий вход коммутатора ll и, соответственно, с выхода ЦАП 2 через блоки 13 и 14 на управляющий вход коммутатора 1О. В режиме переключения регистров 6 — 9 по командам ЭВМ удобно обрабатывать образцы в отдельных точках и вдоль отдельных лин"м, параллельных осям координат,- как показано на фиг.2 ° При необходимости обработки образцов вдоль ломаных линий различной конфигурации, состоящих из отрезков прямых, параллельных осям координат, как показано на фиг.3-6, более подходящим является режим работы с автоматическим переключением регистров, так как в этом случае исключается необходимость передачи из ЭВМ управляющих сигналов для переключения регистров, кроме сигнала для первоначального переклю63473 4

50 ме переключения регистров координат по командам ЭВМ. В исходном положе" нии ЭВМ засылает через блок 3 в не-. подключенный к ЦАП 1 регистр б код координаты Х» точки А, а. в непадключенный к ЦАП 2 регистр 8 — кад ко— . ординаты У» точки А, затем дает К055

3 l3 чения,вылолняемага по команде ЭБМ в том из каналов преобразователя, где это необходимо. Останов преобразователя, работающего в режиме автоматического переключения регистров, осуществляется путем перехода в режим работы с переключением регистров по командам ЭВМ. Переход с одного режима работы на другой осуществляется по командам ЭВМ.

В обоих режимах работы коды координат отдельных тачек, начальных и, конечных точек отрезков прямых и вершин ломаных линий обрабатываемого рисунка.в случае нерегулярного расположения точек на цл заносятся в регистры 6-9 через блок 3, Занесение осуществляется псачередно в реальном масштабе времени работы каналов преобразователя. В случае регулярного »,периодическсгn) расположения точек, как, например, в последовательности точек и отрезков., показанной на фиг.2, или, например, в прямоугольной ступенчатой ломаной линии показанной на фиг.3, либо в ломаной линии вида "серпантин", по которой осуществляется сканирование площадок, например, ориентированного по осям координат пря;.;оугальника

АБМН, показанного на фиг.4, ориентированного па оси абсцисс трапециоида АБМН,показанного на фиг.5,и ори" ентированнога по оси ординат трапециоида АБМН, показанного на фиг.б, для ЭВМ в исходном положении преобразователя достаточно занести в его регистры 6-9 соответственно коды координат Х»,Х,У»,Y,т.е. коды координат первых в направлении сканирования, указанного стрелками на фиг.2-6, двух столбцов (Х=Х,;

Х=Х ) и двух строчек (Y=Y», Y=Y ) .матриць» точек, а в регистры 15-18 соответственно коды приращений этих координат ЬХ,, аХ, hY, Ь ° Хадь» координат остальных столбцов и строк, а следовательно, и остальных точек (вершин) топологическагс рисунка, лежаших на пересечении этих столбцов и строк, в процессе сканирования вычисляются в самом преобразователе и заносятся в регистры 6-9 координат без участия ЭВМ. Вычисление каждого из этих кодов осуществляется с по.мощью сумматоров 23-26 в результате суммирования кодов координат, переписанных в регистры 19-22 из регист5

35 рав 6-9, с кодами прира »ений э.ц-.: координат, записанными в регцстра:.-.

15-18. Занесение вьг исленнь»х кодов из сумматоров в регистры к сординат рсуществляется в каждом из ..аналов преобразователя после оче1.ед»»ого и»реключения регистров этсгс канала в тот из регистров, который в дан»»ый момент не подключен к ЦАП 1 и 2, а занесение кодов B рpеe»г.-иHс тTрp»ы » »перезаписи и в регистры приращений кодов. наоборот, осуществляется при э,ом в те из них, которые через свой сум— матор соединены с регистрам координат, подключенным в данный момент к ЦАП канала. Таким образом, занесение кодов в регистры перезаписи и приращений кодов и занесение кодов в регистры координат разнесены во вре" мени., осуществляются в различные интервалы (такть») времени. Тактиравание работы входящих в предлагаемь»й» преобразователь блоков осуществляет".. ся автоматически с помощью блока 14, В тех случаях, когда приращение координаты необходимо вычитать из соответствующей координаты, à не прибавлять, как это имеет место, например, с приращением b.Х в трапецисице, показанном на фиг.5, ЭР 1 дольна заносить в соответствующий регистр приращений. в цаннс. случае в рсгистр 16, не основной, а дополнительный код этого прир.щения,, поскольку прибавление такого кода эквивалентно вычитанию основного кода приращения.

Рассмотрим работу преобразователя по воспроизведению на обрабатываемом образце последовательности тачек и отрезков, показанной н фиг.2, Поскольку точки изолированы и рабсчий орган при своем пере»ещении должен останавливаться в каждой точке для ее обработки и поскольку тачки и отрезки расположены так, что нет необходимости в поочередной рабов те каналов координат, то режим агтоматического переключения регистров,н данном случае не подходит. Поэтсь;у обработк" осуществляется ь режи1363473 манду блоку 14 на переключение регистров 6,7 и 8,9. После подключения регистра 6 к ЦАП 1 и регистра 8 к

ЦАП 2 на выходах этих ЦАП устанавли—

5 ваются аналоговые сигналы, соответствующие кодам Х, и У,, и рабочий орган перемещается в точку А, будучи при этом еще в выключенном состоянии. ЭВМ в это время засылает в 1!! регистр 15 код приращения ЬХ,, а в регистр 17 — код приращения ьУ, .

Одновременно осуществляется занесение кода Х< из регистра 6 в регистр

19 и кода У, из регистра 8 в регистр 15

2l без сброса в нуль регистров 6 и 8. После установления на вь;ходах

ЦАП 1 и 2 сигналов, соответствующих кодам Х, и Y блоки 12 и 13 формируют сигнал об окончании переходно- 20 го состояния. Получив, такой сигнал (.через блоки 3 и 14), ЭВМ включает ча время gt рабочий орган, например электронный луч, для обработки (засветки) образца в точке А и засылает в отключенный регистр 7 код координаты Х, а в отключенный регистр 9 — код координаты Y . Затем после окончания обработки в точке

А ЭВМ выключает рабочий орган (луч ) ЗО и дает команду блоку 14 на переключение регистров 6 и 7. На вход ЦАП 1 подключается регистр 7, и уровень аналогового сигнала, например, тока, на выходе ЦАП 1 изменяется от значео ния, соответствующего коду Х, до значения, соответствующего коду Х,, а рабочий орган в связи с этим перемещается из точки А в точку Б. В это время в отключенный регистр 6 из сум= 1О матора 23 заносится новый код, равный сумме кодов Х и йХ,, т.е. код координаты Хз точки h., как это показано на фиг.2, в ре= истр 20 заносится код Х из регистра 7, а в регистр 16 — код приращения Х из

ЭВМ. Получив от блока 12 сигнал об окончании переходного состояния и, следовательно, об установке рабочего органа в точке Б. ЭВМ включает раба- Во чий орган на время g t и затем после окончания обработки дает команду на переключение регистров 6 и 7. В результате регистр .6 коммутируется на вход ЦАП 1 и рабочий орган перемещается в точку В с координатой Х в регистр 7 из сумматора 24 заносится код Х = Х + йХ, à. в регистр 19 перейисывается код Х из. регистра 6.

После перемещения луча в точку В и обработки образца в этой точке ЭВМ дает ком"".íäó на подключение регистра 7 к ЦАП 1 и рабочий орган перемещается в точку Г, после чего производится обработка образца в этой точке.

К этому времени в регистр 6 из сумматора 23 заносится код Х = Х +

+ АХ,, а в регистр 20 из регистра 7 переписывается код Х . Затем вновь регистр 6 коммутируется на вход

ЦАП 1, рабочий орган перемещается в точку Д и обрабатывает образец в этой точке, а в регистр 7 из сумма24 за: осится код X,= X, + АХ

Наконец, по команде ЭВМ на вход

ЦАП 1 подключается регистр 7, рабочий орган перемещается в точку Е и обрабатывает образец в этой точке, В дальнейшем ЭВМ подает команды только на переключение регистров 8 и

9 в канале координаты Y и рабочий орган последовательно перемещается из точки E в точку Ж, из точки Ж в точку 3, из точки 3 в точку И и из точки И в конечную точку К. При этом

ЭВМ включает рабочий орган только на время его перемещения вдоль отрезков ЖЗ и iK с целью обработки образца только ""даль этих отрезков. Координаты Y = Y,+ АУ,, Y = У + b.Y

Y . = У, + hY, соответствующих точек

3, И. К вычисляются в данном канале аналогично тому, как вычислялись координаты Хз Х4)Х5, Хб точек В Г, Д,E в предыдущем канале. Поскольку выходной сигнал ЦАП 2 изменяется линейно, рабочий орган перемещается с постоянной скоростью и поэтому образец обрабатывается вдоль отрезков

ЖЗ и ИК равномерно.

Рассмотрим также работу преобразс" вателя по воспроизведению на обрабатываемом образце прямоугольной ступенчатой ломаной линии, показан-. ной на фиг.3 В этом случае необходима поочередная работа каналов координат, для которой подходит режим автоматического переключения регистров; и только при устачовке преобразователя в начальное положение и его запуске в работу используется режим переключения регистров по командам ЭВМ. Таким образом, в исходном положении работа осуществляется так же„ как и в предыдущем случае, а именно в неподключенные к ЦАП 1 и

13634

? регистры 6 и 8 3ВМ заносит соответственна коды координат Х < и У затем дает команду на переключение регистров 6,7 и 8,9. После переключения регистров ЭВМ заносит в от— ключенные регистры 7,9 и 15,17 соот-. ветственно коды координат Х,Y. и коды приращений координат дХ<, У

Одновременно осуществляется переза-,0 пись кода Х из регистра 6 в регистр

19 и кода Y из регистра 8 в регистр

21. После установления на выходах ЦАП

1 и 2 аналоговых сигналов, соответствующих кодам Х, и Y,,рабочий орган 1В устанавливается в точку А ломаной линии. Получив об этом информацию от блоков 12 и 13, ЭВИ дает команду на переключение регистров 6 и 7 и одновременно команду на включение раба- 20 чего органа. В результате блок 14 с помощью коммутатора 10 подключает на вход ЦАП 1 регистр 7 вместо регистра 6 и аналоговый сигнал на выходе

ЦАП 1 начинает линейно изменяться от 26 уровня, соответствующего коду Х<, до уровня, соответствующего коду Х, записанному в регистре 7, а рабочий орган равномерно перемещается из точки А в точку Б, обрабатывая образец 30 вдоль отрезка АБ. В это время осуществляется перезапись када Х B регистр 20 из регистра 7 и занесение кода Х = X< + дХ, в отключенный регистр 6 из сумматора 23.ЭВМ в эта

35 же время заносит в регистр 16 код приращения дХ и посылает в блок 14 код режима работы с автоматическим переключением регистров. После окончания изменения сигнала на выходе

ЦАП 1 и установки рабочего органа в точку Б блок 12 формирует сигнал об окончании переходного состояния

ЦАП 1, а блок 14 на основании этого сигнала и в соответствии с установ- 45 ленным режимом автоматического переключения регистров подключают с помощью коммутатора 11 на вход ЦАП 2 регистр 9 вместо регистра 8 ° В результате аналоговый сигнал на выхо- 60 де преобразователя 2 начинает линейно изменяться от уровня, соответствующего коду У, äî уровня, соответствующего коду Y,çàïèñàííîìó в регистре 9, а рабочий орган равномерно перемещается из точки Б в точку В, обрабатывая образец вдоль отрезка БВ. В это время осуществляется перезапись кода У в регистр 22 из

73

8 регистра 9 и занесение кода Y„= Y< +

+ дУ, в отключенный регистр 8 из сумматора ?5, а также занесение кода приращения «tY в регистр 18 иэ ЭВИ.

После окончания изменения сигнала на выходе преобразователя 2 и установки рабочего органа в точку В блок !

3 формирует сигнал о6 окончании переходного состояния преобразователя 2, а блок 14 на основании этого сигнала переключает регистры 6 и 7 в в канале координаты Х, и т.д. Наконец, после перехода рабочего органа

:=а последний отрезок ИК ЭВ "1, получив с вы=;ода коммутатора 11 кап координаты У„ предпоследней точки И, а с выходя блока 12 сигнаг, о переходном состоянии ЦАП 1, посылает в блок 14 кад режима переключения регистров по командам ЭВИ, в результате чего после установки рабочего органа в последнюю точку К дальнейшее автоматическое переключение регистров не происходит и р бочий орган остается в точке Y.. Получив сигнал с выхода блока 12 о прекращении переходного состояния ЦАП 1, ЭВИ выключает рабочий орган.

Работа преобразователя по сканированию прямоугольника и трапециаидсв, показанных на фиг.4-6, осуществляется аналогично, поскольку рабочий орган перемещается также вдоль ломаной линии, в данном случае по серпантину. Особенности здесь следующие: при сканировании прямоугольника приращения ЬХ,= АХ = О; при сканировании трапсциоида, показанного на фиг.5, приращение д Х заносится в регистр 16 в дополнительном коде, поскольку оно должно вычитаться из коррдинат Х ; при сканировании трапециоида,показанного на фиг.6, первоначальное переключение регистров осуществляется в канале координаты У, остановка автоматического переключения регистров отрабатывается после получения с выхода коммутатора 10 кода координаты Х„ предпоследней точки M и сигнала о переходном состоянии ЦАП 2 с вьмада блока 13, а выключение рабочего органа — после получения с выхода блока 13 сигнала о прекращении переходного состояния ЦАП 2.

Формула и з о б р е т е н и я

Двухкоординатнь<й сканирующий цифроаналоговый преобразователь, 9

13 содержащий блок сопряжения с ЭВИ, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами коррекции первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход первого цифроаналогового преобразователя соединен с входом первого блока формирования сигналов переходного состояния и является первой выходной шиной, выход блока формирования сигналов переходного состояния соединен с первым входом блока переключения регистров, второй вход которого соединен с выходом второго блока формирования сигналов переходного состояния, вход которого соединен с выходбм второго цифроаналогового преобразователя и является второй выходной шиной, информационные входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с выходами первого и второго коммутаторов, первые и вторые информационные входы первого коммутатора соединены соответственно с выходами первого и второго регист— ров координаты, управляющий вход объединен с управляющими входами первого и второго регистров координаты и соединен с первым выходом блока переключения регистров, первые информационные входы первого и второго регистров координаты объединены, первые и вторые информационные входы второго коммутатора соединены соответственно с выходами. третьего и четвертого регистров координаты, управляющий вход объединен с управляющими входами третьего и четвертого регистров координаты, первые информационные входы третьего и четвертого регистров координаты объединены, информационные входы блока переключения регистров соединены с третьими выходами блока сопряжения с ЭВМ, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, B него введены первый, второй, третий и четвертый сумматоры, первой, второй, третий и четвертый регистры приращений кодов, первый, второй, третий и четвертый регистры перезаписи кодов, информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четверто"о регистров координаты, управляющие входы первого и второго регист63473 I0

55 ров перезаписи кодов объединены с управляющими входами первого и второго регистров приращений кодов и соединены с вторым выходом блока переключения регистров, информационные входы первого и второго регистров приращений кодов объединены с первыми информационными входами первого и второго регистров координаты и соединены с первым выходом блока сопряжения с ЭВМ, выходы первых регистров перезаписи и приращений кодов соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами первого сумматора, выходы которого соединены соответственно с вторыми информационными входами первого регистра координат, вторые информационные входы второго регистра ко— ординат через второй сумматор соединены соответственно с выходами вторых perистров перезаписи и приращений кодов, выходы первого коммутатора соединены соответственно с первыми информационными входами блока сопряжения с ЭВМ, вторые информационные входы которого соединены соответственно с выходами второго коммутатора, причем управляющие входы третьего и четвертого регистров перезаписи кодов объединены с управляющими входами третьего и четвертого регистров приращений кодов и соединены с третьим выходом блока переключения регистров, информационные входы третьего и четвертого регистров приращений кодов объединены с первыми информационными входами третьего и четвертого регистров координаты и соединены с вторым выхо-дом блока сопряжения с ЭВМ, выходы третьих регистров перезаписи и приращений кодов соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами третьего сумматора, выходы которого соединены соответственно с вторыми информационными входами третьего регистра координаты, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока переключения регистров, вторые информационные входы четвертого регистра координаты через четвертый сумматор соединены с выходами четвертых регистров приращения и перезаписи кодов, пятый выход блока переключения регистров соединен с третьим информационным входом блока сопряжения с ЭВМ, Уп

1363473

Xó Х3

)(ру+ Хп

1363473 ч

Jz

Д

У1

Xi Xs

Составитель А.Титов

Редактор А.Огар Техред Il.Cåðäþêoâà Корректор С.Шекмар

Заказ 6380/54 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4