Генератор дуг окружностей
397902
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
М. 1хл. G 06f 3/14
Заявлено 12.V111.1971 (№ 1684607/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 17.1Х.1973. Бюллетень ¹ 37
Дата опубликования описания 10.1.1974
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
УДК 681.,327.22 (088.8) Авторы изобретения
В. М. Зайцев и В. H. Путков
Минский радиотехнический институт
Заявитель
ГЕНЕРАТОР ДУГ ОКРУ)КНОСТЕЙ
Устройство может быть использовано для вывода графической информации из ЭЦВМ.
Известны генераторы дуг окружностей, содержащие сумматоры приращений функций синуса и косинуса, соединенные через вентили передачи с соответствующими реверсивными счетчиками-регистрами, подключенными к схемам управления сложением — вычитанием, счетчик угла, подключен ный к схеме управления четвертями, и счетчик коррекции, соединенный со схсмой управления интегрированием.
Описываемый генератор отличается тем, что он содержит регистр радиуса, миноритарный дешифратор, схемы формирования переносов сумматоров приращений функций синуса и косинуса, вентили сдвига кода радиуса, преобразователь кода радиуса в напряжение, управляемый генератор тактовых импульсов, счетчик длины дуги, вентили сдвига приращсний по углу, причем выход регистра радиуса соединен со входом миноритарного дешифратора и вентилями сдвига кода радиуса, выходы миноритарного дешифратора соединены с управляющими входами вентилей сдвига кода радиуса и управляющими входами вентилей сдвига приращений по углу, выходы вентилей кода радиуса подключены к преобразователю код — напряжение, выход которого соединен с управляющим входом управляемого гснерато- 30 ра тактовых импульсов, а выход последнего подключен к схеме управления интегрированием, выход которой соединен со вторыми входами вентилей сдвига приращений по углу, выходы которых подключены к соответствующим входам счетчиков угла и длины дуги; единичный вы. од триггера старшего разряда счетчика длины дуги соединен со входом останова управляемого генератора импульсов, а выходы мпнорптарного дешифратора подключены к схемам формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и косинуса.
Это позволяет повысить быстродействие и точность устройства.
На фиг. 1 приведена структурная схема описываемого устройства, на фиг. 2 — функциональная схема формирования переносов в сумматорах прпращсний функций синуса и косинуса.
Генератор содержит сумматор приращений функции синуса 1 (сумматор Л з1п y), сумматор приращений функции косинуса 2 (сумматор Л cos y), реверсивный счетчик-регистр функции косинуса 3 (регистр cos <р), реверспвный счетчик-регистр функции синуса 4 (регистр sin ср), вентили 5 передачи содержимого регистра cos ср на сумматор Л sin р (без сдвига и со сдвигом содержимого регистра cos p на один двоичный разряд вправо), вентили б
397902 передачи содср>кимого регистра sIn rp на сумматор Л cos Fp (без сдвига и со сдвигом содержимого регистра з1п Fp на один двоичный разряд вправо), счетчик угла 7, два старших разряда которого образуют регистр четвертей; схему управления четвертями 8, счетчик коррекции 9, схему управления интегрированием
10, схему 11 управления сложением — вычитанием переполнений в регистре cos (p, схему 12 у правления сложением — вычитанием переполнений в регистре sin Fp, регистр радиуса окружностей 13, миноритарпый дешифратор 14, схемы 15, 1б формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и косинуса соответственно, вентили сдвига кода ради уса 17, преобразователь кода радиуса в папря>кение 18, управляемый генератор тактовых импульсов 19, всптили сдвига |приращений по углу 20, счетчик длины дуги 21, вход запуска 22, линию задержки по цепи запуска 28, выходы 24, 25 приращений координат Х и Y в регистры координат ЭЛТ.
Схема формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и косинуса (фиг. 2) содержит входы 2б, 27,... 28, 29, 30 сигналов кода минорапты (управляющего слова), поступающего с выхода миноритарного дешифратора 14; входы 31, 32, ... 88, 84, 85 сигналов переносов из сумматоров приращений функций 1 (2), зыходы 8б, 87, ... 88, 89 сигналов переносов, поступающих в сумматоры приращений функций 1 (2); инвенторы 40 сигналов миноритарного дешифратора 14, KoHьюнкторы 41 формирования сигналов переполнений интегратора, коньюпкторы 42 формирования сигналов переносов в сумматорах приращений функций, дизъюпктор 43 сигналов переполнений интегратора, линии 44, 45 передачи переполнений сумматоров 1 и 2 соответственно.
Принцип формирования дуг окружностей различных радиусов с постоянной линейной скоростью заключается в следующем.
Пусть для представления графической информации на экране ЭЛТ используются и двоичных разрядов по координатам Х и У. Максимально возможный радиус в этом случае равен 2" — 1.
Разрядность регистров вычислителя тригонометрических синуса и косинуса выбира от равной разрядности регистра радиуса, т. с. и.
Для формирования дуги окружности необходимо обеспечить поступление в регистры координат Х и Y ЭЛТ (по линиям 24 и 25 соответственно) приращений, определяемых выра>кениями
ЛХ, = Л, соз р,; Л Y, = P sin;, где R — радиус дуги; р; — текущий угол.
В регистр радиуса 18 и ЭЦВМ перед формированием окружности заносится код радиуса. В счетчик угла 7 устанавливается значение сро — — О, в интеграторе тригонометричсскнх
65 синуса и косинуса устанав,пинаются начальные условия: sin Fpp=0; cos Миноритарпый дешифратор 14 имеет и выходов. В зависимости от кода радиуса на выходах миноритарного дсшифратора устанавливается код миноранты. Код мипорапты сздержит всегда только одну единицу, положение которой в коде миноранты определяет первый старший значащий разряд в регистре радиуса 18, т. е. формат (длину) слова кода радиуса. Другими словами, код мипоранты— это >исло 2" —, где и — количество разрядог, используемых для представления данного радиуса. Код миFIоранты является управляющим словом для следующих схем формирования переносов 15 и 1б, вентилей сдвига кода радиуса 17 и вентилей сдвига приращений по углу 20. Код миноранты поступает на входы 2б, 27,..., 28, 29, 80 схем формирования переносов. Переносы в сумматорах 1 (2) поступают на входы 81, 82,...., 88, 84, 35 (вход 81 соответствуст переносу из младшего разряда сумматора) . На выходах инверторов 40 получается инверсный код миноранты. Таким образом, для тех разрядов, в которых код мипоранты содер>кит нуль, на управляющих входах конъюпкторов 42 возникают сигналы разрешения, замыкающие цепи передачи единиц переносов из младших разрядов сумматоров в соседние старшие разряды. В этих >ко разрядах на конъюнкторы 41 поступают сигналы запрета передачи персполнений сумматоров из этих разрядов. В том разряде, где код миноранты содержит единицу, на копью кторе 42 возникает сигнал запрещения, разрывающий цепь передачи единицы переноса в соседний старший разряд сумматора 1 (2), а на входе конъюнктора 41 возникает сигнал разрешения формирования переполнений сумматоров. Сигналы переполнений, возникающие на одном из конъюнкторов 41, поступают на дизъ|онктор 48 и далее, по цепи 44 (45) — на схему 12 (11) управления сложением — вычитанием переполнений. Таким образом, вычислитель тригонометрических синуса и косинуса при формировании окружностей разных радиусов работает с переменным форматом слова в масштабе радиуса. Формат слова, с которым работает вычислитель, определяется первым старшим значащим разрядом кода радиуса. Миноритарный дешифратор управляет так>кс вентилями сдвига 17 для передачи кода радиуса на преобразователь его кода в напри>кение. Сдвиг происходит таким Ооразом, что бы первый старший значащий разряд кода радиуса являлся старшим в преобразователе кода радиуса в напряжение 18. Таким образом, кодам радиуса, содер>кащим только один значащий разряд (100... 00, 010...00, 0010 ... 00, ... 000 ... 010, 000 ... 01) соответствуют код в регистре преобразователя 100... 00 и выходное напря>кение U„,,,= =1/2U где U„— эталонное напряжение преобразователя кода в напряжение. Этому 397902 напряжению соответствует тактовая частота управляемого генератора F,. Так как выходное напряжение преобразователя измснястсл тт в пределах от 1(2U0, ло U0, глс k — разрядность формата кола радиуса, частота генератора 19 изменяется в прелслB ог F, ло — - 1 — — 1. 2 2>у — г Таким образом, для данной разрялности формата радиуса k при изменении радиуса от до Я (1 — 2 2„ и разрядов 1код радиуса 000 ... 010... 001 Й разрядов и разрядов 1код радиуса 000... 011 ... 111 длина ус рааридои OKp j>liIIOCTII II3:1ICIIHCTCH OT JTR1, 3О 2лттт11 (1, ) 2 соответственно. При работе на постоянной тскстовой частоте скорость формирования луп1 изменялась бы почти» лва раза. С учетом вь.шсиз11omelll!olil зависимости частоты генератора от радиуса радиусу — соответствует чаRI 1 стота т„а РалиУсУ 1гтУ1 — —.1 — иасто/ Ta — 1+ 1, т. е. скорость формирова2 к 2УУ вЂ” г! ния дуг различных радиусов остается неизменной (с точностью ло цены разряла (n — 1г+1) и-разрядного слова). При персхоле от k-разрядного формата слов к k — 1-разрллному разрядность формата счетчика угла уменьшается соответственно на единицу. Это достигается в результате использования вентилей сдвига приращений по углу 20, управляемых миноритарным дешифратором 14. Разрялность счетчика угла 7 равна уг+2 разрядам. Два старших разряда определяют четверть с помощью схемы 8. Вентили 20 управляются таким образом, что при работе с k-разрядным форматом слова приращения по углу поступают в (уг — k+1)-й разряд счетчика угла 7, т. с. при k=n (максимальная ллина слова) приращения поступают в первый млалLLlий разряд счетчика угла, а окружность формируется за 2"+ циклов интегрирования. При k=n — 1 приращения поступа1от во второй младший разряд счетчика 7, и окружность формируется за 2 "+ циклов интегрирования. Следовательно, при переходе от формата k к формату k-1 количсство вычислений лля фо,>мированил окружности уменьшается вдвое. Таким образом, в пределах данного k-разрядного формата радиусы, а слеловатсльно, н длины окружностей могут отличаться B это I диапазоне не более чем в лва раза, и лля обеспечения постоянства скорости формирова;шл окружностей при постоянном для данного фор. Мата КОЛ!тЧЕСТВС ЦИКЛОВ 1111TCI РИРО»аНИЯ таК. товая частота изменяется обратно пропорциолт нальио радиусу в прслслах от F, до — . При 2 псрсхолс от k-разрядного формата к!г — 1-разрядному влвос уменьшается количество циклов пнтегриро»аиия, необходимых лля формирования окружностей, соответствующих этому 10 формату радиуса. Это обеспечивает постояисТВо линейной с1 .орости формирования окру>10ностсй с ралиусами различ;1ых форматов. При формировании луг окру>киостсй из произволь11ого 11а гального положения радиуса у;<0 B счетчик 7 заносится значение начального угла с1-.;. В с1стчик ллины луги 21 заносится значсн:1с ллииы луги B ралиаиах. B регистр 18 заносится ралиус дуги, в реверсивные счетчики-рсгистры 8 и 4 — проекции ралиуса 20 на ocli Х и 1 соствстствсш1о: R; = P cos .=,.; К = P sin -;, Формирование луп, *нач1шастся полачей за25 пуска:ощсго cllãí»ëà иа вход 22. Это сигнал, поступал на вентили сдвига кола радиуса 17, псреласт со слвигом кол радиуса в прсобразог>атель 18. Залсржавшись нà линии залсржки 28 иа время формирования управляющсго 30 воздействия. сигнал запуска поступает на управляемый генератор импульсов 19, разрешал выдачу тактовых импульсов в схему 10. В процессе работы устройства к солер>кимому счетчика угла 7 лооавллются приращения по уг35 лу в разряд, определяемый кодом мииоранты. OiIsoBpc>Ic»IIo;I» соответствующего разряда счетчика конца луги 21 вычитаются тс жс приращения. При перс"o;ic триггера старшего разряда счетчика 21 из нулевого состояния в сди4Q ничнос вырабатывается сиг11ал конца формирования луги, запрещающий выдачу тактовых импульсов генератором 19. При формировании окружностей формируются абсолютные значения тригонометриче45 ских синуса и косинуса в масштабе радиуса: а) 1 — 0: cos=,=p<, sinð,=0, 6) =, = —,»12; cos 0 г = 0; sin рг — — p„ в) 00, = -"; cos --1 —— R1,11, sin --; = 0; г) р, = 3-.. 2; cos -., = 0; sin -., = Rl, 1) для qð,=m — при m=0,2 в регистрах ус2 55 танавлиьаются sin -1 0; cos рг — 11>р 2) лля 1т1=>п — при пг=1,3 в регистрах ус2 60 танавли»аются sin yI — R,; cos;-1 0; Зна" функций синуса и косинуса определяется косвенно схемой управления четвертями 65 8, СИГ 1аЛЫ 3 итра»ЛСИИЛ С КОтОрОй ПОСтуПаЮт 397902 на реверсивные счетчики 8 и 4. Сигналы приращений по координатам Х и У, поступающие по линиям связи 24 и 25, вычитаются или складываются в координатных регистрах Х и У аналогично в зависимости от номера четверти. Предмет изобретения Генератор дуг окружностей, содержащий сумматоры приращений функций синуса и косинуса, соединенные через вентили передачи с соответствующими реверсивными счетчиками-регистрами, подключенными к схемам управления сложением — вычитанием, счетчик угла, подключенный к схеме управления четвертями, и счетчик коррекции, соединенный со схемой управления интегрированием, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы, он содержит регистр радиуса, миноритарный дешифратор, схемы формирования переносов сумматоров приращений функций синуса и косинуса, вентили сдвига кода радиуса, преобразователь кода радиуса в напряжение, управляемый гснератор тактовых импул ьсов, счетчик длины дуги, вентили сдвига приращений по углу, причем выход регистра радиуса соединен со входом миноритарного дешифратора и вентилями сдвига кода радиуса, выходы миноритарного дешифратора соединены с управляющими входами вентилей сдвига кода радиуса и управляющими входами вентилей сдвига приращений по углу, выходы вентилей сдвига кода ра10 диуса соединены с преобразователем код-напряжение, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора тактовых импульсов, а выход последнего — со схемой управления интегрированием, выход ко15 торой соединен со вторыми входами вентилей сдвига приращений по углу, выходы которых соединены с соответствующими входами счетчиков угла и длины дуги, а единичный выход триггера старшего разряда счетчика длины дуги соединен со входом останова управляемого генератора импульсов, при этом выходы миноритарного дешифратора соединены так ке со схемами формирования переносов в сумматорах приращений функций синуса и коси25 нуса, 397902 ZD Составитель И, Горелова Техред Л. Богданова Редактор Н. Синицына Короск i op М. Лейзерман Типография, пр. Сапунова. 2 Заказ 3522/13 Изд. ¹ 981 Тираж 847 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Мпнистро СГСР по делам изобретений и открытий Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
