УСТРОЙСТВО ВВОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ

Устройство предназначено для ввода в оперативную память ЭВМ графической информации с одновременным отображением на экране дисплея. От устройств подобного типа оно отличается точным соответствием положений элементов на специальном прямоугольном поле и экране дисплея, Ввод информации напоминает естественное рисование или запись карандашом. Недостаток устройства - механическая связь «пера» с датчиками координат. Рабочее поле прибора имеет размеры 150×190 мм (необходимо выдержать соотношение 15:19); разрешающая способность изображения на экране дисплея 256×256 точек; частота записи координат в выходной буферный регистр 100 Гц. Частота воспроизведения точек (векторов) на экране зависит от быстродействия ЭВМ, для БК-0010 она составляет примерно 500 точек/с. Подключить устройство можно к любой ЭВМ, имеющей не менее двух 8-разрядных или одного 16-разрядного параллельного порта ввода с входными ТТЛ-уровнями. Системное ПЗУ ЭВМ должно иметь драйверы координатной графики. Питание осуществляется стабилизированным источником напряжения ±5 В.

Конструкция и детали. Устройство выполнено в пластмассовом корпусе размерами 318×222×57 мм. В крышке проделано прямоугольное окно 150×190 мм, против которого располагается экран и устройство механической связи с датчиками координат, представляющее собой две подвижные, перпендикулярно расположенные рейки из органического стекла с продольными прорезями.

Все элементы механической части и печатная плата электрической схемы укреплены на коробчатом шасси размерами 256×140×45 мм из дюралюминия и толщиной 1,5 мм. Механическая часть устройства должна обеспечивать независимое перемещение планок А (рис. 1) по всей длине и ширине поля с превращением их поступательного движения во вращательное движение резисторов R2 и R5. Каждая планка А прикреплена винтом к двум верхним частям канатиков, каждый канатик представляет собой замкнутую пить, проходящую через два шкива Б. Нижняя часть одного из канатиков каждой пары проходит ещё через один шкив В. надетый на ось переменного резистора. Одна пара шкивов планки соединена тонкой трубкой из дюралюминия для обеспечения параллельности движения. При этом углы поворота шкивов всегда одинаковы, что при равенстве их диаметров лает одинаковое перемещение канатиков и, следовательно, концов планки. Для устранения проскальзывания канатиков их нужно обернуть более одного раза вокруг шкивов. Необходимо предусмотреть также пружины для натяжения канатиков. Одна система верхних канатиков должна располагаться выше другой на расстоянии, чуть большем толщины планки, для уменьшения взаимного трения между планками и нитями. На концах планок расположены ролики Г из пластмассы, которые уменьшают трение между планками и стенками корпуса прибора. Размеры шкивов В должны быть такими, чтобы свободный ход канатика при вращении переменного резистора от одного крайнего положения до другого был равен длине соответствующей стороны поля.

Рис. 1. Кинематическая схема устройства

Рис. 2. Принципиальная схема устройства

Исполняющий элемент изготовлен из корпуса пишущей ручки. В отверстие нижнего конца ручки вставляется и укрепляется пишущий узел, применяемый в чертёжных готовальнях. Он имеет небольшой свободный ход вдоль оси ручки с возвратной пружиной и внутренним концом включает тумблер при нажатии на ручку в момент выполнения рисунка.

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2. Исполняющий элемент (ИЭ) механически связан с двумя переменными резисторами R3 и R5 и тумблером SA1. Тумблер SA1 срабатывает при касании грифеля исполняющего элемента рабочего поля. Движок резистора R3 перемещается при изменении положения исполняющего элемента по горизонтали, а движок R5 - по вертикали. Это достигается работой механической части устройства. Таким образом, изменения напряжений, снимаемых с резисторов R3 и R5, пропорциональны координатам X и Y ИЭ. Эти напряжения подаются на инверсные входы микросхем DA1 и DA2, выполняющих роль компараторов. С помощью переменных резисторов R1, R4 можно изменять масштаб изображения. Генератор прямоугольных импульсов собран на микросхеме DD1 по схеме симметричного мультивибратора. Счётчик на микросхемах DD4 и DD5 работает в циклическом режиме. Выходы счётчика соединены с D-входами двух буферных регистров на микросхемах DD6...DD9 для записи двоичных кодов координат положения ИЭ, а через элементы (прим.gid: вот тут прямо очень вероятно пропущен кусок текста.)

и на микросхемах DD10 и DD11 - с резисторами матрицы R22...R29. На суммирующем резисторе R30 формируется ступенчато-возрастающее напряжение, которое подаётся для сравнения на вторые входы компараторов DA1 и DA2. Перепады напряжений на выходах компараторов через согласующие транзисторы VT1 и VT2 поступают на входы формирователей импульсов записи на микросхеме DD2, а импульсы записи через ключи управления на микросхеме DD3 - на входы разрешения записи буферных регистров. Первая пара ключей (DD3.1 и DD3.4) управляется тумблером SA1 ИЭ, вторая (DD3.2 и DD3.3) - клавишами выбора режима SA3. Ключи на МС DD3 прерывают запись координат при переводе ИЭ в другое место без рисования. При вводе координат в БК-0010 необходимо избежать совпадения во времени процессов записи информации в буферный регистр устройства и программного обращения к входному порту ЭВМ для чтения данных и учесть неодновременность записи значений координат X и Y при их неравенстве.

Эти условия можно выполнить, осуществляя запись в момент нулевого состояния счётчика. Однако интервала времени в 400 мкс может оказаться недостаточно для осуществления более одного цикла опроса готовности данных, поэтому в устройстве используются первые семь тактов счета. При этом освобождаются три линии шины, но только при нулевых значениях информации на остальных. Они используются для связи устройства с программой, минуя клавиатуру БК-0010. Первые семь строк от записи графической информации освобождаются подбором сопротивлений R4 и R6 так, чтобы при помещении исполняющего элемента в левый верхний угол точка на экране имела координаты Х=0, Y=8 при масштабе 1:1. Элемент DD12.1 своим высоким логическим уровнем на выходе сигнализирует об отсутствии записи в буферный регистр устройства и возможности чтения данных в порт ЭВМ. Сигнал в ЭВМ вводится через системный порт (четвёртый разряд регистра с адресом 177716₈).

Информация от управляющих клавиш SA3 передаётся во время пауз записи следующим образом. При нажатии на клавишу на выходе элемента DD12.2 появляется высокий логический уровень, устанавливающий счётчик в нулевое состояние. Сигналы Лог. 1 на выходе элементов DD3.2 и DD3.3 разрешают запись нулевого состояния счётчика в буферный регистр. Поскольку три линии шины подключены через элементы МС DD13, то на них установится код, соответствующий номеру нажатой клавиши; появится сигнал и на выходе элемента DD12.1. Программа анализирует принятые значения: если результат окажется меньше семи, то это - сигнал управления программой, если нет - координаты.

В качестве резисторов R3, R5 датчиков координат желательно использовать проволочные резисторы с линейными характеристиками, возможно большим радиусом дуги активного элемента и числом витков спирали более 256. Напряжение, подаваемое на вывод резистора R1 и микросхемы DD10 и DD11, должно быть стабильным, поэтому лучше «питать» эти элементы от отдельной сухой батареи или аккумулятора.

Настройка устройства заключается в подборе резисторов матрицы для обеспечения линейности ступенчато-возрастающего напряжения на резисторе R30, а также резисторов R4 и R6. Возможно потребуется подобрать резисторы R12 и R19 или заменить транзисторы VT1 и VT2 аналогичными с большим коэффициентом передачи тока для обеспечения надёжного срабатывания логических элементов DD2.1 и DD2.4 при перепадах напряжений на выходах компараторов. В компьютере БК-0010 необходимо проверить наличие перемычки S2, соединяющей ввод порта с входом регистра системного порта (вывод 4 D12).

Программа обслуживания устройства состоит из двух частей, осуществляющих запись и воспроизведение информации. Объём памяти составляет около 1 Кбайта.

613400, п. Кумены Кировской области, ул. Гагарина, д. 39а, кв. 13, тел. 1-14-93

Статья поступила 1.02.88