Устройство для преобразования координат

 

О П И С А Н И Е 0066ÎÎ55

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 568947 (22) Заявлено 28.01.77 (21) 2447448/18-24 (51) М. Кл е

G 06F 15/20 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.79

Государственный комитет

СССР (53) УДК 681.14 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

А. Л. Рейхенберг (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано для аппаратной реализации операций преобразования и поворота осей системы прямоугольных координат. 5

Известно устройство для преобразования координат по авт. св. ¹ 568947, содержащее блок управления, блок памяти, первый сумматор-вычитатель, пять сдвигающих регистров, элемент И, причем первый выход 10 блока управления соединен с первыми входами блока памяти и сдвигающих регистров, второй выход блока управления соединен со входом элемента И, первый выход блока памяти через элемент И соединен со 15 вторым входом первого сдвигающего регистра, первый выход второго сдвигающего регистра соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен со вторым входом второго сдви- 20 гающего регистра, два сумматора-вычитателя, узел анализа знака и коммутатор, причем второй выход блока памяти и первый выход первого сдвигающего регистра соединены с первым и вторым входами вто- 25 рого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с третьим входом первого сдвигающего регистра, выходы третьего и пятого сдвигающих регистров соединены с первым и вторым входами третьего сумма- 30 тора-вычитателя, выход которого соединен со вторым входом третьего сдвигающего регистра, выход четвертого сдвигающего регистра соединен со вторым входом первого сумматора-вычитателя, вторые выходы второго и третьего сдвигающих регистров соединены соответственно со вторыми входами пятого и четвертого сдвигающих регистров, третий выход блока управления через последовательно соединенные коммутатор и узел анализа знака соединен с третьими входами сумматоров-вычитателей, входы коммутатора соединены со вторыми выходами первого и второго сдвигающих р сги стр ов.

С помощью этого устройства можно выполнять операции преобразования прямоугольных координат в полярные или преобразования полярных координат в прямоугольные. Для получения результатов поворота осей координат с высокой точностью это устройство не предназначено.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности поворота осей координат без погрешности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительно первый и второй сумматоры-вычитатели, блок элементов И, первый — четвертый сдвига660055 д,.я, 6„— О. при (3, )О при 8,-(0.

q.=signH, =

) +1 — 1

65 ющие регистры, причем первые входы всех сдвигающих регистров соединены с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом блока элементов И, выходы первого и второго дополнительных сумматороввычитателей соединены со вторыми Входами первого и второго дополнительных сдвигающих регистров, первые выходы которых соответственно соединены с первыми входами первого и второго дополнительных сумматоров-вычитателей, вторые выходы первого и второго дополнительных сдвигающих регистров соединены со вторыми входами третьего и четвертого дополнительных сдвигающих регистров соответственно, выходы которых соединены со вторыми входами второго и первого дополнительных сумматоров-вычитателей соответственно, к третьим входам которых подключен выход узла анализа знака, третий выход первого дополнительного сдвигаю цего регистра соединен со вторым входом блока элементов И, выход которого соединен с третьи.л входом второго сдвигаюшего регистра.

На чертеже представлена блок-схема устройства для преобразования координат.

Устройство содержит сумматоры-вычитатели 1 — 3, сдвигающие регистры 4 — 8, блок

9 памяти, элемент И 10, коммутатоз 11, узел 12 анализа знака, блок 13 управления, дополнительные с; мматоры-вычитатели 14, 15, дополнительные сдвигающие регистры 16 — 19 и блок элементов И 20, выходы 21 — 25 блока 13 управления.

Входом устройства для координатной составляющей Х является вход сдвигак>щего регистра 5. Входом устройства для координатной составляющей Y является вход сдвигающего регистра 17. Входом устройства для угла, на который поворачиваются оси координат, является вход сдвигак>щего регистра 4.

Выходом устройства для координатной составляющей Х является выход сдвигающего регистра 6, для координатной составляющей Y — выход сдвигающего регистра 5.

Вычисление результата операции поворота осей систем координат осуществляется в два цикла. В первом цикле вычисления производится компенсация постоянной методической погрешности, т. е. деформация вектора, заданного координатными составл ляющими Х и У, в К= f3/1+2 — 2 / раз, i=o путем дополнительного поворота на сумму угловых констант вида a;=arctg2 — >, рав,2 ную величине р= агс sinl/Ê„no алгоритму

Y,= — Х Y;. i-= Y; — q,,Х,2 1 1 Д--К„Хcos

Х,. О X i-- Х,—,дY2 1 Х„=ХК,.

Vо У Vу.i — V — q Z 2-- 11 -К Ycosi- .

Работа устройства в первом цикле вычисления выполняется следующим образом.

Первоначально в регистр 4 из блока 9 памяти через элемент И 10 заносится зна2 чение cp= are sinl/К,, в регистр 5 заносится аргумен- Х, в регистр 17 заносится аргумент Y. Содержания регистров 6 — 8, 16, 18 — 19 равны нулю. Вход узла 12 анализа знака соединен со знаковым разрядом регистра 4. Поступающие с первого и четвертого выходов блока 13 управления тактовые импульсы в виде последовательности (серии) в каждой итерации сдвигают содср>кения рсгистров 7, 8, 18 и 19, продвигают содержания регистров 4 — 8, 16 — 19 на входы сумматоров-вычитателей 1 — 3, 14 и

15 и поразрядно продвигают со второго выхода блока 9 памяти на второй вход сумматора-вычитателя 2 очередную константу.

С выходов сумматоров-вычитателей полученные результаты записываются младшими разрядами вперед в освобождающиеся при сдвиге старшие разряды регистров 4 — б и 16, 17 и продвигаются к их началу, В соответствии со знаком содержания регистра 4 узел 12 анализа знака устанавливает режим работы сумматоров-вычитателей на следующей итерации. При положительном знаке сумматоры-вычитатели 1, 2 и 15 работают в режиме вычитания, а сумматорывычитатели 3 и 14 — - в режиме сложения.

При отрицательном знаке их режим работы изменяется на обратный, После выполнения (П+1) итераций по (n+m) тактов каждая, где п — число разрядов аргумента, m — число дополнительных разрядов для компенсации усечения чисел при сдвиге, в регистре 4 находится нулевое значение, в регистре 6 — значение деформированной координатной составляющей Х, в регистре 16 — значение деформированной координатной составляющей Y.

Во втором цикле вычисления производится собственно поворот осей системы координат по алгоритму Волдера

8,=6 0; >=8 — qp 6„— О.

—, 1 при и О

q, = sign 9, =— 1 при Н,.(0, 1 о — Y/+n « 7-,> Yj /. ХЯ 1 л

Y, = X/Ê„Õ,,, — Х. + q,.У,.2 — Л„.у, Первоначально в регистр 4 заносится аргумент 0 — угол, на который требуется повернуть оси системы координат, содержания регистров 6 и 16 оставляют без изменений. По сигналу с пятого выхода бло660055 ка 13 управления содержание регистра 16 через блок элементов И 20 переписывается в регистр 5.

Дальнейший процесс вычисления аналогичен вышеописанному. При этом с четвертого выхода блока 13 управления тактовые импульсы не подаются, так как сумматорывычитатели 14 и 15 в этом цикле вычисления не участвуют.

После окончания (и+1) итерации в ре- 10 гистре 5 находится значение координатной составляющей в новой системе координат

Y = YcosO — XsinO, в регистре 6 находится значение координатной составляющей

Х = XcosO+ YsinO. 15

Время выполнения двух циклов вычисления в тактах равно Т= 2п +8п+ 6.

Точность вычисления определяется длиной разрядной сетки регистров устройства.

Использование предложенного устройст- 0 ва позволяет дополнительно производить операцию поворота осей системы прямоугольных координат, причем компенсация постоянной методической погрешности осуществляется в одной и той же структуре, 25

Формула изобретения

Устройство для преобразования координат по авт. св. № 568947, отл и ч а ющее- 30 с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности поворота осей координат, в него введены дополнительно первый и второй сумматоры-вычитатели, блок элементов И и первый, второй, третий и четвертый сдвигающие регистры, причем первые входы всех сдвигающих регистров соединены с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом блока элементов И, выходы первого н второго дополнительных сумматоров-вычитателей соединены со вторыми входами первого и второго дополнительных сдвигающих регистров, первые выходы которых соответственно соединены с первыми входами первого и второго дополнительных сумматоров-вычптателей, вторые выходы первого и второго дополнительных сдвигавших регистров соединены со вторыми входами третьего н четвертого дополнитсл ьн ых сдвига ющих регистров соответственно, выходы которых соединены со вторьв н входамн второго и первого дополнительных сумматоров-вычитателей соответственно, к третьим входам которых подключен выход узла анализа знака, третий выход первого дополнительного сдвигающего регистра соединен со вторым входом блока элементов И, выход которого соединен с третьим входом второго сдвигающего регистра.