Устройство для перемещения курсора по экрану цветного растрового индикатора

 

Использование: автоматика и вычислительная техника, система отображения информации на экране цветного растрового индикатора. Сущность изобретения: устройство содержит каналы перемещения курсора по координатам X и Y, каждый из которых содержит 2 формирователя импульсов 3,4, блок управления 9, функциональный преобразователь 10, умножитель 2 частоты, элементы И - НЕ 5 - 8. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах отображения информации на экране цветного растрового индикатора для перемещения курсора, управления ориентацией изображений подвижных объектов на плоскости экрана цветного растрового индикатора.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и упрощение процесса работы оператора с устройством за счет реализации в устройстве нелинейной зависимости между скоростью вращения шарового механизма и скоростью перемещения курсора. Такая зависимость позволяет при малых скоростях вращения шарового механизма получать малые перемещения курсора, а при больших скоростях - высокую скорость перемещения курсора в район позиционирования без потери точности, при этом отпадает необходимость в дополнительных клавишах и нажатии на них.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - обобщенные временные диаграммы работы устройства.

Позицией 1 обозначен шаровой механизм для задания координат курсора.

Устройство содержит каналы перемещения курсора по координатам Х и Y, каждый из которых содержит умножитель 2 частоты, первый 3 и второй 4 формирователи импульсов, первый 5, третий 6, второй 7 и четвертый 8 элементы И-НЕ, блок 9 управления и функциональный преобразователь 10.

Блок 9 управления содержит первый 10 и второй 11 RS-триггеры, элемент 12 И-НЕ и счетчик 13.

Устройство для перемещения курсора работает следующим образом.

Оператор для перемещения курсора по экрану цветного растрового индикатора приводит в движение шаровой механизм 1 (шар "мыши" или шар трекбола). Внутри шарового механизма находятся две оси, входящие в зацепление с шаром, и расположенные перпендикулярно друг другу. На этих осях закреплены диски с прорезями, которые вращаются между двумя парами излучатель-фотоприемник (на чертеже не показаны). С этих пар снимаются импульсные сигналы, длительность которых определяется скоростью вращения шара.

Рассмотрим работу устройства для перемещения курсора по координате Х, так как каналы Х и Y выполнены технически совершенно одинаково. Форма импульсных сигналов значительно отличается от формы прямоугольных импульсов, поэтому их подают на формирователь 3 импульсов, на первом и втором выходах которого возникают прямоугольные импульсы (см. фиг. 2 временные диаграммы F 1: 1, F 1: 2). Эти импульсы имеют скважность, равную двум, и сдвинуты относительно друг друга на половину длительности импульса, что определяется расположением пары излучатель-фотоприемник относительно диска с прорезями. В формирователе 4 импульсов осуществляется привязка переднего и заднего фронтов прямоугольных импульсов F 1: 1, F 1: 2 к передним фронтам ближайших импульсов инверсной последовательности импульсов тактовой частоты () (см. фиг. 2, временную диаграмму F 2: 3).

В формирователе 4 импульсов осуществляется выработка короткого импульсного сигнала и выдача его на определенный выход устройства (первый или второй) в зависимости от направления вращения шара. На диаграмме F 2: 1 показан импульс на первом выходе формирователя импульсов, т. е. шар вращается в положительном направлении по оси Х. Через элемент 5 И-НЕ этот импульс поступает на первый выход устройства. Частота этих импульсов определяется только скоростью вращения шарового механизма, т. е. работа в этой части устройства происходит, как в прототипе. Кроме этого, импульс с первого выхода формирователя 4 поступает на первый информационный вход блока 9 или на S-вход RS-триггера 10, который устанавливается в единичное состояние (см. фиг. 2, диаграмму RS 1: 1). Элементом 12 И-НЕ вырабатывается сигнал сброса счетчика 13, на счетный вход которого поступает последовательность импульсов тактовой частоты 1 (f₂) (см. фиг. 2, диаграмму 1 (f₂)). В счетчике 13 формируется последовательность кодов, которые параллельно поступают с его выходов на адресные входы функционального преобразователя 10 (постоянное запоминающее устройство) и являются кодом адреса N_A(f₂) (см. фиг. 3).

Из функционального преобразователя 10 считывается код N_ЗУ, который параллельно переписывается в умножитель 2 (см. фиг. 3). На третьем выходе формирователя 4 импульсов в момент окончания импульсов (F 2: 3) вырабатывается сигнал (единичный уровень) конца режима параллельной записи кода N_ЗУ в умножитель 2 (см. фиг. 2, диаграммы F 2: 3). Этот сигнал переводит умножитель 2 в режим счета и начинается счет последовательности импульсов тактовой частоты f₁, поступающих на счетный вход умножителя 2. Состояния умножителя 2 изображены на диаграмме УМ (СОС). В умножителе 2 происходит формирование линейно нарастающего кода N_вых, который нарастает до величины порогового кода N_n (см. фиг. 3). Одновременно эта последовательность импульсов тактовой частоты f₁ через элементы 7, 5 И-НЕ поступает на выход +f_Х канала Y. Сигнал +f_Х изображен на диаграмме +f_Х. При условии выполнения равенства N_вых = N_n - N_ЗУ + 1 (1) на выходе умножителя 2 возникает сигнал (см. фиг. 2 диаграмму УМ : 1), поступающий на R-входы RS-триггеров 10, 11, тем самым триггеры устанавливаются в нулевое положение, сигнал частоты f₁ при помощи элементов И-НЕ 7, 5 отключается от выхода +f_Х. Таким образом, на внешний по отношению к устройству реверсивный счетчик положения курсора (на его плюс вход) поступают импульсы, число которых определяется скоростью вращения шарового механизма и содержимым постоянного запоминающего устройства функционального преобразователя 10.

Работа устройства по каналу Y осуществляется аналогично.

На участке обобщенной временной диаграммы (см. фиг. 3), где наблюдается равенство N_n = N_ЗУ (зона малых скоростей перемещения курсора, зона нечувствительности), в соответствии с приведенным выше выражением (1) имеем N_вых. = 1.

В этом случае шаровой механизм 1 вращается медленно, сигнал t (F 2: 3) имеет большую длительность и умножитель 2 не успевает переключиться в режим счета импульсов. На его входы поступает код из ПЗУ функционального преобразователя 10 (N_ЗУ = N_n), равный величине порогового кода N_n. На выходе умножителя 2 при условии N_ЗУ = N_nвозникает сигнал, поступающий на S-входы RS-триггеров 10, 11, сигнал частоты f₁ не подключается через элементы И-НЕ 7, 5 к выходу устройства и на этот выход проходит один импульс, который сформирован ранее (см. фиг. 2, диаграмму F 2: 1). Устройство для перемещения курсора работает в этом случае, как известный аналог.

Поясним работу устройства расчетными выражениями.

Для получения расчетных выражений зададимся следующими исходными данными: min t_o - время поворота шара на угол αпри быстром движении курсора на большие расстояния; max t_o - время поворота шара при медленном совмещении курсора с указуемой точкой на экране ЦРИ; R, r - радиус шара и соответственно радиус оси, на которой закреплен диск с прорезями; а - число прорезей в диске; выражение Ra/r - число прорезей диска, прошедших между парой излучатель-фотоприемник за поворот шара на угол 360^о. Число прорезей, прошедших между парой излучатель-фотоприемник за поворот шара на угол α, можно записать в виде N_α= (R/r)a·α/360° . (2) Длительность импульса (F 2: 3) при быстром движении курсора можно определить min t (F 2: 3) = mint₀/2N_α. (3) С учетом этого выражения можно определить максимальное значение первой тактовой частоты f₁: max f₁ ≥ 2N_nN_α/mint₀ . (4) Длительность импульса t (F 2: 3) при медленном движении курсоров можно определить
max t (F 2: 3) = maxt₀/2N_α . (5) Вторую тактовую частоту можно определить из выражения
f₂ ≅ N_n/maxt(F2: 3)= 2N_nN_α/K·maxt₀ , (6) где К = ≥ 1 коэффициент, учитывающий то, что содержимое ПЗУ функционального преобразователя N_ЗУ в любом случае больше величины адреса ПЗУ.

Определим соотношение первой и второй тактовых частот устройства, для чего используем выражения (4) и (6):
maxf₁/f₂= K·maxt₀/mint₀. (7) Приведем расчет конкретных значений параметров устройства для перемещения курсора, для чего зададим конкретные значения исходных данных
min t_o = 0,1 c; max t_o = 1 c; α= 60^o; R = 80 мм, r = 6,5 мм, а = 16; N_n = 32. Из выражения (2) имеем
N_α = 32. Из выражения (4) имеем
maxf₁≥20,5˙10³ Гц. Из выражения (6) имеем
f₂≅2,5˙10³ Гц. Из выражения (7) имеем
maxf₁/f₂= 10˙К. Из полученных данных можно сделать вывод, о том, что f₂ можно получить делением f₁ на 16, т. е. взять с четвертого выхода умножителя частоты 2.

Предложенное устройство позволяет перегонять курсор на большие расстояния по экрану цветного растрового индикатора с высокой скоростью без потери точности при перемещении и без потери времени и свободы действия оператором, т. е. не наблюдается скачкообразного его перемещения и курсор не меняет положения дискретно, а оператор может работать двумя руками.

В постоянное запоминающее устройство (или ОЗУ) функционального преобразователя 10 можно записать произвольную характеристику N_ЗУ и задать зависимость скорости перемещения курсора от скорости вращения шарового механизма 1, наиболее удобную для каждого конкретного случая применения устройства для перемещения курсора.

При обработке точных (малых) расстояний на экране цветного растрового индикатора предлагаемое устройство автоматически (по закону N_ЗУ) уменьшает скорость перемещения курсора и позволяет оператору без отжатия клавиши и фактически безынерционно с высокой точностью выводить курсор в нужную указываемую точку экрана.

При перегонке курсора с одного края экрана на другой на большие расстояния у оператора нет необходимости нажимать на клавишу и удерживать ее, причем курсор перемещается с дискретностью один пиксель с произвольной (заданной) зависимостью.

Таким образом, при работе с предлагаемым устройством оператор освобождается от необходимости нажимать в процессе указания клавиши и получает инструмент указания координат на экране индикатора с повышенной точностью. (56) Патент Японии N А2-1-70816, кл. G 06 F 3/033, опублик. 1989.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КУРСОРА ПО ЭКРАНУ ЦВЕТНОГО РАСТРОВОГО ИНДИКАТОРА, содержащее каналы перемещения курсора по координатам X и Y, каждый из которых содержит первый и второй формирователи импульсов, умножитель частоты и с первого по четвертый элементы И - НЕ, выходы первого и третьего элементов И - НЕ являются выходами устройства, первые входы первого и третьего элементов И - НЕ подключены соответственно к первому и второму выходам второго формирователя импульсов, информационные входы которого соединены с выходами первого формирователя импульсов, входы которого являются информационными входами устройства, вторые входы первого и третьего элементов И - НЕ соединены соответственно с выходами второго и четвертого элементов И - НЕ, отличающееся тем, что в каналы перемещения курсора по координатам X и Y введены блок управления и функциональный преобразователь, входы которого соединены с выходами группы блока управления, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам второго формирователя импульсов, вход сброса блока управления подключен к выходу умножителя частоты, информационные входы которого соединены с выходами функционального преобразователя, счетный вход умножителя частоты является первым тактовым входом устройства и соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И - НЕ, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления, а третьи входы - к третьему выходу второго формирователя импульсов, соединенному с управляющим входом умножителя частоты, вход сброса которого подключен к третьему выходу блока управления, управляющий вход второго формирователя импульсов и тактовый вход блока управления являются соответственно вторым и третьим тактовыми входами устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит первый и второй RS-триггеры, S-входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами блока, а R-входы - его входом сброса, прямые выходы RS-триггеров являются соответственно первым и вторым выходами блока, инверсные выходы RS-триггеров подключены к входам элемента И - НЕ, выход которого соединен с входом сброса счетчика и является третьим выходом блока, счетный вход счетчика является тактовым входом блока, выходы счетчика - группой выходов блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3