многомодульное устройство для отображения текстовой и графической информации

Формула изобретения

1. МНОГОМОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ТЕКСТОВОЙ И ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее K модулей, входы данных, синхронизации импульсов и управления первого модуля являются соответственно входами данных, синхронизации импульсов и управления устройства, первый третий выходы каждого из K 1 модулей соединены соответственно с входами данных, синхронизации импульсов и управления последующего модуля, каждый модуль содержит шесть элементов НЕ, две группы ключей, матричную индикаторную панель, дешифратор, выходы которого соединены с входами ключей первой группы, выходы которых соединены с электродами первой группы матричной индикаторной панели, электроды второй группы которой соединены с соответствующими выходами ключей второй группы, выходы второго и третьего элементов НЕ соединены с входами соответственно пятого и шестого элементов НЕ, входы первого третьего элементов НЕ являются соответственно входами данных, синхронизации импульсов и управления модуля, выходы четвертого шестого элементов НЕ являются соответственно первым третьим выходами модуля, отличающееся тем, что каждый модуль дополнительно содержит два блока памяти и блок управления, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно второго и третьего элементов НЕ, первый выход блока управления соединен с информационным входом дешифратора, второй выход с адресными входами блоков памяти, третий и четвертый выходы с входами записи-чтения первого и второго блоков памяти соответственно, а пятый и шестой выходы с входами управления записью-чтением первого и второго блока памяти соответственно, выход первого элемента НЕ соединен с первыми информационными входами первого и второго блоков памяти, выходы предыдущих разрядов блоков памяти, кроме последних, соединены с соответствующими входами ключей второй группы и с входами последующих разрядов блоков памяти, выходы последнего разряда блоков памяти соединены с входом соответствующего ключа второй группы и с входом четвертого элемента НЕ.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, два счетчика, счетный триггер, два элемента ИЛИ НЕ и мультиплексор, выход генератора тактовых импульсов соединен с синхровходом первого счетчика, информационные входы первой группы мультиплексора подключены к выходу первого счетчика и прямому и инверсному выходам счетного триггера, информационные входы второй группы мультиплексора подключены к выходам второго счетчика и первого и второго элементов ИЛИ НЕ, прямой и инверсный выходы счетного триггера соединены с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ НЕ соответственно, синхровход второго счетчика соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ НЕ и является первым входом блока управления, вход установки в "0" второго счетчика соединен с синхровходом счетного триггера, с управляющим входом мультиплексора и является вторым входом блока управления, выход первого счетчика является первым выходом блока управления, первый третий выходы мультиплексора, прямой и инверсный выходы счетного триггера являются соответственно вторым шестым выходами блока управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах отображения знакографической информации, выполненных на основе матричных индикаторных панелей.

Известно устройство для отображения информации, содержащее преобразователь кодов, генератор знаков, пять счетчиков, регистры, четыре дешифратора, ключи, индикаторную панель, три триггера, генератор тактовой частоты, блок ввода, формирователь адреса, световое перо, блок записи фрагментов, три элемента И.

Недостатками устройства являются сложность и не совсем удачная аппаратная реализация, требующая для формирования изображения символов наличие генератора знаков, преобразователя кодов, преобразующих параллельный код символов в последовательный, разложенный по строкам и столбцам матричной индикационной панели. Недостатком является и возможность отображения только того знака, код которого есть в генераторе знаков, а произвольный знак на этом устройстве отобразить невозможно.

Известно устройство для отображения информации, содержащее регистры, счетчики, блок индикации, мультиплексор и блок оперативной памяти.

К недостаткам устройства можно отнести значительное количество входных шин управления для выполнения простейших функций записи и чтения и избыток аппаратных затрат в виде двух регистров до и после блока оперативной памяти. Полностью отсутствует возможность автоматического сдвига содержимого блока оперативной памяти при вводе в него новой информации.

Известно устройство для отображения информации, содержащее регистры, счетчики, знакогенератор, ПЗУ, триггер, блоки выборки и сравнения, газоразрядную индикаторную панель, формирователь.

К недостаткам устройства можно отнести наличие дополнительных входов, по которым кроме кода знака необходимо еще давать код его места на индикаторной панели. Наличие знакогенератора и ПЗУ дает жесткий механизм формирования только разрешенных символов. Невозможно отобразить любую произвольно взятую фигуру.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является матричное устройство индикации, содержащее элементы ИЛИ, НЕ, дешифраторы, ключи, матричную индикаторную панель, сдвиговые регистры.

Недостатком этого устройства является малый объем отображаемой информации при значительном сечении внешних сигналов управления. Комплексация такого устройства возможна только на уровне одного знакоместа. Реализация на таких устройствах (модулях) больших информационных строк с возможностью отображения графической информации затруднительна, так как это требует увеличения разрядности входных шин управления (для обеспечения дешифрации самих модулей), больших аппаратных затрат в виде матрицы из регистров сдвига и введении дополнительного блока для синхронизации работы всего устройства.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет того, что каждый модуль устройства полностью автономен и выполняет все функции по приему, отображению и трансляции принимаемых данных дальше "по цепочке", являясь источником информации для последующих модулей устройства, что позволяет применять устройство, состоящее из одного или произвольного числа модулей, создавая различные устройства отображения от небольших указателей, фирменных знаков, вывесок до бегущей информационной строки неограниченной длины.

К тому же устройство отображает любую графическую информацию. Кроме того, предлагаемое устройство обладает возможностью перемещать отображаемую информацию в режиме "бегущая строка" со скоростью, задаваемой входными сигналами, от нуля до величины, определяемой быстродействием используемых элементов схемы, что позволяет применять устройство как статический элемент индикации (при скорости перемещения, равной нулю) для демонстрации расписания движения транспорта, биржевых котировок, указателей в конференцзалах, офисах, как средство вывода текстовых сообщений в аэропортах, вокзалах, магазинах, деловых центрах и т.д. при скорости перемещения порядка нескольких графических элементов в секунду (режим "бегущая строка"), а изменение скорости перемещения в различных комбинациях в процессе отображения от нуля до максимальной представляет возможность для применения устройства в рекламной и коммерческой деятельности и организации всевозможных световых эффектов в театральных и эстрадных шоу.

Цель достигается тем, что в многомодульном устройстве для отображения текстовой и графической информации, содержащем К модулей, причем входы данных, синхронизации импульсов и управления первого модуля являются соответственно входами данных, синхронизации импульсов и управления устройства, первый, второй и третий выходы каждого из К-1 модулей соединены соответственно с входами данных, синхронизации импульсов и управления последующего модуля, каждый модуль содержит шесть элементов НЕ, две группы ключей, матричную индикаторную панель, дешифратор, выходы которого соединены с входами ключей первой группы, выходы которых соединены с электродами первой группы матричной индикаторной панели, электроды второй группы которой соединены с соответствующими выходами ключей второй группы, выходы второго и третьего элементов НЕ соединены с входами соответственно пятого и шестого элементов НЕ, входы первого, второго и третьего элементов НЕ являются соответственно входами данных, синхронизации импульсов и управления модуля, выходы четвертого, пятого и шестого элементов НЕ являются соответственно первым, вторым и третьим выходами модуля, каждый модуль дополнительно содержит два блока памяти и блок управления, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно второго и третьего элементов НЕ, при этом первый выход блока управления соединен с информационным входом дешифратора, второй выход с адресными входами блоков памяти, третий и четвертый выходы соединены с входами записи-чтения первого и второго блоков памяти соответственно, а пятый и шестой выходы с входами управления записью-чтением первого и второго блоков памяти соответственно, выход первого элемента НЕ соединен с первыми информационными входами первого и второго блоков памяти, выходы предыдущих разрядов блоков памяти, кроме последних, соединены с соответствующими входами ключей второй группы и с входами последующих разрядов блоков памяти, выходы последнего разряда блоков памяти соединены с входом соответствующего ключа второй группы и c входом четвертого элемента НЕ, а также тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, два счетчика, счетный триггер, два элемента ИЛИ-НЕ и мультиплексор, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с синхровходом первого счетчика, информационные входы первой группы мультиплексора подключены к выходу первого счетчика и прямому и инверсному выходам счетного триггера, информационные входы второй группы мультиплексора подключены к выходам второго счетчика и первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, прямой и инверсный выходы счетного триггера соединены с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соответственно, синхровход второго счетчика соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ и является первым входом блока управления, вход установки в ноль второго счетчика соединен с синхровходом счетного триггера, с управляющим входом мультиплексора и является вторым входом блока управления, выход первого счетчика является первым выходом блока управления, первый, второй и третий выходы мультиплексора, прямой и инверсный выходы счетного триггера являются соответственно вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым выходами блока управления.

Сущность изобретения состоит в перекрестной коммутации в каждом модуле со смещением на один столбец входов и выходов двух блоков памяти, имеющих организацию NxN бит, и последовательном вводе информации в первый столбец из предшествующего модуля с выводом информации из последнего столбца в последующий модуль устройства под управлением двух общих для всего устройства специальных сигналов.

Введение двух блоков памяти в каждый модуль позволяет реализовать сдвиг и хранение произвольным образом организованного массива информации в объеме матричной индикаторной панели NxN элементов.

Введение блока управления позволяет надежно синхронизировать асинхронныe процессы сдвига и отображения информации в устройстве, управляя процессом поочередного подключения блоков памяти к матричной индикаторной панели в каждом модуле и обеспечивая последовательный прием и передачу информации между модулями устройства с регулируемой скоростью.

На фиг.1 приведена схема многомодульного устройства для отображения текстовой и графической информации; на фиг.2 структурная схема модуля устройства; на фиг. 3 структурная схема блока управления; на фиг.4 временная диаграмма работы модуля.

Многомодульное устройство для отображения текстовой и графической информации содержит К модулей 1, причем первый, второй и третий входы первого модуля 1 являются соответственно входами данных 2, синхронизации импульсов 3 и управления 4 многомодульного устройства, первый, второй и третий выходы каждого из К-1 модулей соединены с соответствующими первым, вторым и третьим входами последующего модуля.

Модуль (фиг. 2) содержит шесть элементов НЕ 5-10, дешифратор 11, ключи первой группы 12, ключи второй группы 13, матричную индикаторную панель 14, первый и второй блоки 15 и 16 памяти, блок 17 управления, входы данных 18, синхронизации импульсов 19, управления 20 модуля, первый, второй и третий выходы 21-23.

Блок 17 управления (фиг.3) содержит генератор 24 тактовых импульсов, первый и второй счетчики 25 и 26, счетный триггер 27, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ 28 и 29, мультиплексор 30, первый и второй входы 31, 32, первый шестой выходы 33-38.

Выходы дешифратора 11 соединены с соответствующими входами ключей первой группы 12, выходы которых соединены с соответствующими электродами первой группы матричной индикаторной панели 14, электроды второй группы которой соединены с соответствующими выходами ключей второй группы 13. Выходы второго и третьего элементов НЕ 6 и 7 соединены с входами пятого и шестого элементов НЕ 9 и 10 соответственно. Входы первого, второго и третьего элементов НЕ 5, 6 и 7 являются входами данных 18, синхронизации импульсов 19, управления 20 модуля, выходы четвертого, пятого и шестого элементов НЕ 8, 9 и 10 являются первым, вторым и третьим выходами 21, 22 и 23 для каждого из К-1 модулей.

Первый и второй входы 31 и 32 блока 17 управления соединены с выходами второго и третьего элементов НЕ 6 и 7 соответственно, первый выход блока управления соединен с информационным входом дешифратора 11, второй выход с адресными входами первого и второго блоков 15 и 16 памяти, третий и четвертый выходы соединены с входами записи-чтения первого и второго блоков памяти соответственно, а пятый и шестой выходы с входами управления записью-чтением первого и второго блоков памяти соответственно. Выход первого элемента НЕ 5 соединен с первыми информационными входами первого и второго блоков 15 и 16 памяти. Выходы предыдущих разрядов блоков 15, 16 памяти, кроме последних, соединены с соответствующими входами ключей второй группы 13 и входами последующих разрядов блоков 15, 16 памяти. Выходы последнего разряда блоков памяти соединены с входом соответствующего ключа второй группы 13 и входом четвертого элемента НЕ 8.

Выход генератора 24 тактовых импульсов соединен с синхровходом первого счетчика 25. Информационные входы первой группы мультиплексора 30 подключены к выходу первого счетчика 25 и прямому и инверсному выходам счетного триггера 27, информационные входы второй группы мультиплексора 30 подключены к выходам второго счетчика 26 и первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 28 и 29. Прямой и инверсный выходы счетного триггера 27 соединены с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 28 и 29 соответственно. Синхровход второго счетчика 26 соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 28 и 29 и является первым входом блока 17 управления. Вход установки в ноль второго счетчика 26 соединен с синхровходом счетного триггера 27, с управляющим входом мультиплексора 30 и является вторым входом блока управления. Выход первого счетчика 25 является первым выходом блока 17 управления. Первый, второй и третий выходы мультиплексора 30, прямой и инверсный выходы счетного триггера 27 являются соответственно вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым выходами блока управления.

Устройство работает следующим образом.

Передача (сдвиг) информации и скорость сдвига внутри каждого модуля 1 и между модулями устройства происходит под действием сигналов управления, поступающих на вход 4, и синхронизирующих импульсов, поступающих на вход 3. Ввод данных в устройство происходит последовательно по одному разряду по входу 2 данных в сопровождении синхроимпульсов на входе 3. Регенерация изображения (вывод содержимого блока 15 памяти или блока 16 памяти на матричную индикаторную панель 14) происходит в каждом модуле автономно и асинхронно по отношению к другим модулям устройства. Каждый блок 15 памяти и блок 16 памяти во всех модулях 1 устройства имеют организацию NxN разрядов, т.е. N столбцов по N разрядов в каждом. Обмен происходит N разрядами информации, составляющими один столбец блока 15 памяти или блока 16 памяти.

Рассмотрим работу устройства на примере работы i-го, где i1.К, модуля по временной диаграмме, изображенной на фиг.4. На диаграмме выделены четыре цикла в работе i-го модуля. Принимая во внимание, что счетный триггер 27 не имеет начальной установки, так как это не влияет на работу устройства, рассмотрим эти циклы.

Первый цикл запись N разрядов информации из (i-1)-го модуля в первый столбец блока 15 памяти и одновременно перепись содержимого блока 16 памяти в блок 15 памяти со сдвигом на один столбец вправо. Перепад сигнала управления 32 (из логической "1" в логический "0") переключает счетный триггер 27 и разблокирует работу счетчика 26 на время, равное приему N импульсов синхронизации по входу 31, одновременно подключая его выход через мультиплексор 30 к адресным входам блоков 15 и 16 памяти. Сигнал логического "0" с прямого выхода счетного триггера 27 и логической "1" с инверсного выхода формируют необходимые сигналы управления на выходах СЕ и WR в блоках 15 и 16 памяти, переводя блок 16 памяти в режим чтения, а блок 15 памяти в режим записи. На первый информационный вход блока 15 памяти последовательно поступают данные с выхода (i-1)-го модуля, а на все последующие информационные входы блока 15 памяти информация поступает с выходов блока 16 памяти со смещением на один разряд (столбец) вправо. Тем самым осуществляется одновременная запись вновь поступившей информации на первый столбец в блоке 15 памяти и перепись сдвинутой на один столбец вправо информации из блока 16 памяти в блок 15 памяти. Из блока 16 памяти в блок 15 памяти поступает информация с второго по (n-1)-й выходы (столбцы), а n-й выход блока 16 памяти через элемент НЕ 8 поступает на вход (i+1)-го модуля 1 устройства. Перебор всех адресов блока 15 памяти и блока 16 памяти в этом цикле осуществляет счетчик 26. По окончании этого цикла в блоке 15 памяти формируется массив информации из N столбцов по N разрядов в каждом.

Второй цикл регенерация информации из блока 16 памяти на матричную индикаторную панель 14. После перепада сигнала управления на входе 32 (из логического "0" в логическую "1") сбрасывается содержимое и блокируется работа счетчика 26 и переключается мультиплексор 30. Мультиплексор связывает выход счетчика 25 адреса с адресным входом блока 16 памяти, и под воздействием сигналов с входа 3 осуществляется циклический опрос адресов блока 16 памяти, с выхода которого формируется одновременное "выдвижение" N разрядов (столбцов) информации, подлежащей регенерации, через ключи второй группы 13 на N соответствующих электродов второй группы матричной индикаторной панели 14. Процесс регенерации сопровождается установкой блока 16 памяти в режим считывания под воздействием сигнала с выхода 36 (с прямого выхода счетного триггера 27 через мультиплексор 30). Время регенерации определяется длительностью сигнала управления на входе 32 (уровень логической "1") и выбирается из расчета формирования устойчивого немерцающего изображения. В устройстве принят телевизионный способ развертки изображения построчно, что обеспечивается подключением выхода счетчика 25 к дешифратору 11 и через ключи первой группы 12 к соответствующим N электродам первой группы панели 14. Частота регенерации всей матрицы (кадра) должна быть не менее 50 Гц, чтобы быть невидимой для человека.

Третий цикл запись N разрядов информации из (i-1)-го модуля в первый столбец блока 16 памяти и одновременно перепись содержимого блока 15 памяти в блок 16 памяти со сдвигом на один столбец вправо. Работа устройства в этом цикле аналогична работе устройства в первом цикле. Разница состоит лишь в том, что запись информации (поступающей из (i-1)-го модуля и сдвинутой на один разряд вправо из блока 15 памяти под управлением счетного триггера 27, переведенного в новое состояние перепадом из логической "1" в логический "0" управляющего сигнала на входе 32) ведется в блок 16 памяти, а не в блок 15 памяти, как в первом цикле. Во всем остальном работа в этом цикле аналогична работе устройства в первом цикле.

Четвертый цикл регенерация информации из блока 15 памяти на матричную индикаторную панель 14. Работа устройства в этом цикле аналогична работе во втором цикле с той лишь разницей, что на матричную индикаторную панель 14 выводится содержимое блока 15 памяти, а не блока 16 памяти.

Таким образом, устройство имеет широкие функциональные возможности по отображению и сдвигу любого знакографического символа по матричным индикаторным панелям с организацией NxN элементов каждая. Сдвиг может производиться на любое число разрядов с регулируемой скоростью перемещения. Оригинальное схемотехническое решение позволяет производить надежный сдвиг без потери информации одновременно по всему многомодульному устройству. Сигналы, соединяющие модули устройства, на выходе каждого модуля усиливаются, что позволяет соединять их в цепочку практически неограниченной длины. Наличие механизма регулирования скорости перемещения изображения в сочетании с возможностью отображения любой знакографической информации открывает возможности использования устройства в следующих качествах. Во-первых, как статический элемент индикации (при скорости сдвига, равной нулю) для демонстрации расписания движения транспорта, биржевых котировок, указателей в конференцзалах и офисах. Во-вторых, как средство вывода текстовых сообщений в аэропортах, вокзалах, магазинах и т.д. при скорости вывода порядка нескольких знаков в секунду (режим "бегущая строка"). В-третьих, при большой скорости перемещения предоставляет прекрасную возможность для организации всевозможных световых эффектов, широко используемых в рекламной и коммерческой деятельности, в театральных и эстрадных залах. Кроме того, небольшие аппаратные затраты, идущие на реализацию одного модуля устройства, легко размещаются в габаритах (192х192 мм) серийно выпускаемых газоразрядных индикаторных панелей ГИП 64х64. Это позволяет достаточно просто создать и конструктивный модуль устройства. Указанные выше функциональные возможности и область применения предлагаемого устройства, имеющего простейший механизм управления, существенно расширяются при подключении его к ЭВМ, поскольку в данном случае легко формировать программными средствами приведенную на фиг.4 диаграмму последовательности всего трех сигналов: одного информационного и двух управляющих. Варьируя длительностью и совокупностью управляющих сигналов, можно получить множество различных динамических эффектов при отображении любой информации.