Устройство для ввода информации

Устройство для ввода информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

COI08 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) (11) (51) 4 G 06 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /Р /

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3408742/18-24 (22) 15.03.82 (46) 15.01.86. Бюл. N22 (71) Специальное конструкторское бюро пишущих машин (72) В.В.Пичугин и В.В.Филиппов (53) 681..327.11 (088.8 1 (56) 1. Патент США М - 3.918.051, кл. G 06 F 3/02, опублик. 1978.

2. Патент США У 4.157.539, кл. 5 06 F 3/02,,опублик. 1979(прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА

ИНФОРМАЦИИ, содержащее клавиатуру, первый дешифратор, счетчик, генератор тактовых импульсов и блок сравнения, выход которого является стробирующим выходом устройства, выходы первой группы счетчика соединены с информационными входами первого дешифратора, выходы счетчика являются информационными выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью повышения надежности и быстродействия, в него введены второй дешифратор, делитель частоты, элемент

ИЛИ и интегратор, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с входом делителя частоты и с первым входом элемента ИЛИ, выход делителя частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ, с входом счетчика и с установочным входом интегратора, выходы второй группы счетчика соединены с информационными входами второго дешифратора, стробирующий вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, информационные входы клавиатуры подключены к выходам второго дешифратора, управляющие входы клавиатуры подключены к входам первого дешифратора, а выходы клавиатуры подключены к информационным входам интегратора, выход которого соединен с входом блока сравнения.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что интегратор содержит диод, многоэмиттер-. ный транзистор и конденсатор, база многоэмиттерного транзистора соединена с первым выходом конденсатора и общей шиной, коллектор многоэмиттерного транзистора соединен с катодом диода, вторым выводом конденсатора и является выходом интегратора, анод диода является установочным входом интегратора,, а эмиттеры многоэмиттерного транзистора являются информационными входами интегратора..

1 12051

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для ввода информации и различных пультах с клавиа— турой, содержащей матрицу бесконтактных датчиков на реактивных элементах дпя ввода информации оператором, Известно устройство ввода информации, содержащее клавиатуру с матрицей бесконтактных датчиков на реактивных элементах, связанную через дешифратор со счетчиком, генератор тактовых импульсов и блок сравнения .(1) .

Недостатком данного устройства является низкая надежность иэ-за использования сложных, не технологичных в изготовлении датчиков и наличия специальных технических средств для исключения влияния шумового сигнала датчиков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство ввода информации, содержащее клавиатуру с матрицей бесконтактных датчиков на реактивных элементах, дешифратор, счетчик, генератор тактовых импульсов и блок сравнения, выход которого является стробирующим выходом устройства, причем выходы счетчика соединены с информационными входами дешифратора, выходной регистр и блок анализа, дешифратор подключен через инверторы к шинам матрицы клавиатуры через З5 ряд полевых транзисторов, образующих аналоговый коммутатор, выбирающий датчики (емкостно-сенсорные) клавиагуры, и через дополнительные тран— зисторы, осуществляющие заряд и раз- щ ряд выбранного датчика матрицы, подключен к шинам матрицы клавиатуры, дополнительные транзисторы совместно с емкостными датчиками образуют матрицу интегрирующих цепей, выходы матрицы интегрирующих цепей подключены. через аналоговый коммутатор на полевых транзисторах к блоку сравнения сигнала датчика с эталонной величиной f2) .

5G

Однако в известном устройстве при использовании в клавиатуре емкостных, емкостно — сенсорных и других датчиков, простых по технологии изготовления, но имеющих малые величины выходных сигналов и обладающих большими внутренними сопротивлениями (т.е, датчиков, работающих на высо36 2 коомйые входы согласующих устройств, величина сигнала датчика становится сравнимой с величиной сигнала помехи, например помехи по целям источника питания,„ собственных помех (так называемых шумов)клавиатуры и других.

При этом выходной кодовый сигнал о срабатывании датчика может быть не сформирован как за счет единичного пропадания сигнала датчика (из-за сигнала помехи во время опроса этого датчика, так и эа счет сигнала помехи в любое другое время, вызывающего ложный сигнал о срабатывании какого-либо датчика, так как в обоих случаях во время опроса датчиков и во время формирования выходного кодового сигнала происходит изменение кодового сигнала, записанного в регистр.

Это приводит к снижению надежности устройства. Кроме того, невозможно формирование выходного сигнала о сра-. батывании следующего датчика клавиатуры при наличии сигналов предыдущего датчика, так при этом код, записанный в выходной регистр, изменяется, что рассматривается как ложное срабатывание датчиков и не дает возможности оператору нажимать следующую клавишу, не отпустив предварительно, нажатую ранее. При этом снижается быстродействие устройства.

Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия устройства. указанная цель достигается.тем, что в устройство для ввода информации, содержащее клавиатуру, первый дешифратор, счетчик, генератор тактовых импульсов и блок сравнения, выход которого является стробирующим выходом устройства, выходы первой группы счетчика соединены с информационными входами первого дешифратора, выходы счетчика являются информационными выходами устройства, введены второй дешифратор, делитель частоты, элемент. ИЛИ и интегратор, npv этом выход генератора тактовых импульсов соединен с входом делителя частоты и с первым входом элемента ИЛИ, выход делителя частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ, с входом счетчика и с установочным входом интегратора, выходы второй группы счетчика соединены с информационными входами второго дешифрато1205136

55 ра, стробирующий вход которого подк- лючен к выходу элемента ИЛИ, информационные входы клавиатуры подключены к выходам второго дешифратора, управляющие входы клавиатуры подключены к входам первого дешифратора, а выходы клавиатуры подключены к информационным входам интегратора, выход которого соединен с входом блока сравнения.

Кроме того, интегратор содержит диод, многоэмиттерный транзистор

l и конденсатор, база многоэмиттерного транзистора соединена с первым выходом конденсатора и общей шиной, коллектор многоэмиттерного транзис--тора соединен с катодом диода, вторым выводом конденсатора и является выходом интегратора, анод диода является установочным входом интегратора, а эмиттеры многоэмиттерного транзистора являются информационными входами интегратора, На фиг. 1 изображено устройство с матрицей дифференцирующих цепей, где в качестве реактивных элементов использованы емкостные элементы; на фиг. 2 — то же, где в качестве реактивных элементов использованы индуктивные элементы.

Устройство содержит генератор 1

:тактовых импульсов, делитель 2 час1 тоты, счетчик 3, элемент ИЛИ 4, второй дешифратор 5, первый дешифратор 6, блок 7 сравнения, клавиатуру 8, интегратор 9, диод 10, многоэмиттерный транзистор 11, конденсатор 12, стробирующий выход 13, информационные выходы 14.

В устройстве (фиг. 1) клавиатура 8 содержит в матрице дифференцирующих цепей две группы шин (вертикальную и горизонтальную), соединенных друг с другом емкостными элементами Cl-С64, а резисторы Rl-R8 подключены первыми выводами к вертикальным шинам матрицы.

В устройстве (фиг. 2) клавиатура 8, содержит в матрице дифференцирующих цепей две группы шин (вер тикальную и горизонтальную), соединенных друг с другом индуктивными элементами 1.1-1,64 через развязывающие диоды Дl-Д64, а резисторы к1 -К8 подключены первыми выводами к гори-! зонтальным шинам матрицы.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с частотой f генератора 1 с тактовых импульсов через делитель 2 частоты (поделенный в и раз) поступает на вход счетчика 3, выходы которого соединены с информационными входами второго 5 и первого 6 дешифраторов. Счетчик 3 совместно с вторым 5 и первым 6 дешифраторами представляет собой распределитель, опрашивающий матрицу клавиатуры 8 по двум координатам. При этом выходные опрашивающие сигналы нулевого уровня, которые появляются последовательно во времени на каждом выходе первого дешифратора 6, поступают на управляющие входы клавиатуры 8 и выбирают последовательно вертикальные группы дифференциальных цепей с общим управляющим входом, (например, дифференцирующие цепи, образованные резистором К1 и ем— костными элементами Cl — С8 на фиг. 1 или резисторами и индуктивными элементами R1L1 — R8 LB на фиг. 2) .

Выходы второго дешифратора 5 соединены с информационными входами клавиатуры 8, и аналогично работе дешифратора 6 выходные опрашивающие сигналы дешифратора 5 выбирают для опроса последовательно во времени каждую дифференцирующую цепь из выбранной вертикальной группы дифференцирующих цепей (например, дифференцирующую цепь С1И на фиг. 1 или

1 1. l на фиг.2} . Таким образом, последовательно во времени выбирается и опрашивается каждая дифферен— цирующая цепь клавиатуры 8.

Так как выходные сигналы второго дешифратора 5 через элемент ИЛИ 4 стробированы частотой генератора 1 тактовых импульсов, а переключение выходов второго дешифратора 5 осуществляется за время, равное И тактам генератора 1 тактовых импульсов за счет того, что вход счетчика 3 подключен к генератору 1 тактовых импульсов через делитель 2 частоты, то на информационный вход каждой выбранной дифференцирующей цепи клавиатуры 8 поступает л импульсов высокого и низкого уровней, и ь сигналов с выхода выбранной дифференцирующей цепи поступают на один из информационных входов интегратора 9 (один из эмиттеров многоэмиттерного транзистора 11).

Таким образом, каждый бесконтактный датчик клавиатуры опрашивается

1205!36. многократно(п раэ) в отведенный ему промежуток. времени и соответственно получает последовательность выходных сигналов от каждого выбранного бесконтактнога датчика дифференцирую- 5 щей цепи, причем кратность задается делителем 2 частоты, Так как многоэмиттерный транзистор 11 в интеграторе 9 включен по схеме с общей базой и, следователь- 1О но, коэффициент усиления схемы по току (с достаточной точностью ) равен единице, каждый выходной сигнал отрицательной полярности с выбранной дифференцирующей цепи, поступающий на один из информационных выходов интегратора 9, вызывает разряд накапливающего конденсатора 12 интегратора 9 на величину заряда, протекающего через один из переходов эмиттер — база многоэмиттерного транзистора 11 под воздействием этого выходного сигнала отрицательной полярности с выбранной дифференцирующе и цепи. При исполь з ов анин в клавиа- туре 8 емкостных элементов (фиг. 1) выходной сигнал. отрицательной полярности возникает при разряде конденсатора выбранной дифференцирующей цепи, напримет Cl, и каждый разряд 30 конденсатора Cl через переход эмиттер — база многоэмиттерного транзистора 11 вызывает разряд накапливающего конденсатора !2 на величину заряда конденсатора Cl. 35

При использовании в клавиатуре 8 индуктивных элементов (фиг.2)

: накапливающий конденсатор 12 разряжается на величину заряда, протекающего под воздействием ЭДС самоиндук- gg ции индуктивности выбранного дагчика, например 1,1, через переход эмиттер — база многоэмиттерного транзистора 11.

За Q циклов опроса датчика клавиа-4g туры 8 накапливающий конденсатор 12 интегратора 9 разряжается на величину в и раз большую, т.е. происходит суммирование и сигналов датчика на накопительном конденсаторе 12., 50

При использовании микросхем серии К 155 в устройстве (фиг,1) с клавиатурой 8 на емкостных элементах резисторы 1 — R8 могут быть исключены, если величины емкостей датчиков не превышают 1000 пФ. При этом ток заряда емкостей ограничивается эа счет резисторов, имеющихся внутри микросхем, а при разряде ограничивается входным сопротивлением многоэмиттерного транзистора ll

При необходимости для исключения попадания обратного напряжения при разряде емкостных элементов Cl -С 64 клавиатуры 8 на выходы первого дешифратора 6 эти выходы следует подключать через диоды.

В устройстве, изображенном на фиг. 2, с матрицей 8 на индуктивных элементах 1.1-1,64 часть тока, вызываемого ЭДС самоиндукции индуктивности, протекает через резисторы — R 8,,так как они оказываются включенными параллельно переходам эмиттер — база многоэмиттерного транзистора 11. Для исключения шунтирующеro влияния резисторов

Rl -R8 и, следовательно, увеличения величины заряда, протекающего через переход эмиттер — база многоэмиттерного транзистора 11, на информационные входы дифференцирующих цепей следует подавать уровни логической единицы и не подавать уровней логического нуля.

При срабатывании датчика матрицы 8 изменяются параметры датчика (например, увеличивается величина емкости Cl — С64 на фиг. 1 или, например, уменьшается величина индуктивности Ll — L 64 на фиг. 2), и, следовательно, изменяется величина выход-. ного сигнала датчика. Соответственно накапливающий конденсатор 12 разряжается во столько раз быстрее (или медленнее), во сколько раэ увеличивается (или уменьшается) величина выходного сигнала датчика.

Так как цикл опроса датчика осуществляется p — кратно, то величину емкости накапливающего конденсатора 12 (величину заряда на нем ) можно выбирать в .и раз большей, чем величина выходного сигнала датчика, т.е, заряда, протекающего через переход эмиттер — база многоэмиттерного транзистора ll. Таким образом, параметры датчика: емкость в устройстве (фиг.l) или индуктивность в устройстве (фиг.2), оказываются как бы увеличенными в и раз, причем выбором величины и можно выбирать любое увеличение, т.е. поднимать помехозащищенность каждого датчика до необходимой величины для исключения влияния помех. Кроме того, снятие выход25

1 205 .ных сигналов датчиков в режиме короткого замыкания, так как выходные сигналы датчика замыкаются через переходы эмиттер — база многоэмиттерного транзистора 11, включенного по схеме с общей базой, также повышает на. дежность снятия выходных сигналов датчиков;за счет ниэкоомных информационных входов интегратора 9 и, ( следовательно, исключения влияния !О помех, что в совокупности дает возможность использования простых и высокотехнологичных емкостных, индуктивных и других аналогичных бесконтактных датчиков с малыми уровнями выходных сигналов. Преимуществом данной схемы, кроме надежности, является простота, так как накапли-вающий конденсатор 12 используется один для всего устройства. Кроме того построение устройства с опросом. только одного датчика в отведенных для него промежутках времени позволяет повысить быстродействие ввода информации оператором эа счет возможности нажатия следующей клавиши беэ отпускания предыдущей и определяет экономичнбсть всего устройства по потребляемой мощности.

Выходной сигнал с накапливающего конденсатора 12 поступает на блок 7 сравнения, который может представлять собой, например, триггер Шмидта или компаратор с эталонным сигналом на втором входе, с которым сравнивается выходной сигнал с накапливаю-.

35 щего конденсатора 12.

Оператор, воздействуя на датчики клавиатуры 8, изменяет параметры датчиков. В устройстве(фиг. 1)при малой величине емкости датчика нако-.

40 пительный конденсатор 12 не успевает разделиться ниже величины эталонного сигнала за время опроса датчика, и на выходе блока 7 сравнения стробирующий сигнал 13, указывающий на срабатывание датчика, не вырабатйвается. При большой величине емкости датчика накопительный конденсатор 12 разряжается ниже величины эталонного сигнала блока 7 сравнения, при этом на его выходе вырабатывается стробирующий сигнал 13, указывающий на срабатывание датчика клавиатуры, Аналогично в устройстве (фиг, 2) при большой величине индуктивности датчика накопительный конденсатор 12 разряжается нике величины эталонно136 8 го сигнала, и на выходе блока 7 сравнения стробирующий сигнал 13, указывающий .на срабатывание датчика, не вырабатывается, При малой величине индуктивности датчика накопительный конденсатор 12 разря жается ниже величины эталонного сигнала блока 7 сравнения, при этом на его выходе вырабатывается стробирующий сигнал 13, указывающий на срабатывание датчика клавиатуры.

В начале опроса каждого датчика клавиатуры 8 выходным импульсом с делителя 2 частоты. накопительный конденсатор 12 подготавливается и заряжается до напряжения источника питания через развязывающий диод 10. ля того, чтобы не было опроса датчиков во время процесса заряда накапливающего конденсатора 12 (подготовки интегратора 9 до начал опроса каждого датчика), второй вход элемента ИЛИ 4, через который подключен генератор 1 тактовых импульсов к стробирующему входу второго дешифратора 5, подключен к выходу делителя 2 частоты.

При этом опрос каждого датчика осуществляется эа (я- rn) тактов, где Ю вЂ” длительность выходного сигнала делителя 2 частоты в тактах, и суммарный сигнал для каждого датчика равен сумме(п-rn)величын сигналов этого же датчика. Это справедливо для обоих вариантов устройства.

При этом желательно использовать делитель частоты с длительностью выходного сигнала, равной или приближающейся к длительности входного сигнала.

Вместо развязывающего диода 10 может использоваться любой усилительный элемент, обеспечивающий заряд накопительного конденсатора 12 до напряжения источника питания выходным импульсом делителя 2 частоты, поступающим на вход усилительного элемента. Причем при отсутствии выходного импульса делителя 2 частоты выход усилителя от накопительного конденсатора 12 должен отключаться для исключения возможности разряда конденсатора 12 через этот усили— тельный элемент, например, ключевой транзисторный усилитель беэ резистора в выходной цепи, причем для указанной на схеме полярности напряжения питания транзистор должен

Составитель В.Верховский

Техред О.Ващишина

Корректор, И.Муска

Редактор E,Êîï÷à

Заказ 853б/51

Тираж 709 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Рауп ская наб., д.4)5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул.Проектная,4 быть р-0-р-типа и змиттер подкпочается к полюсу источника питания.

Таким образом, изобретение обеспечивает повышение надежности устройства для ввода информации за счет устранения сигналов помех и применения технологичных и простьгх, а следовательно, надежных, емкостных, индуктивных и других аналогичных датчиков путем многократного опроса и скорости ввода информации

1 oq 10 зз счет возможности о:оратора нажиь. .ать следующую кла,"-пну, не отпус— тив предварительно наж тые ранее, так как опрос KBKUor датчика происходит в отведенный только для него промежуток времени, следовательно, формирование выходного кодового сигнала о срабатывании отдельного датчика не мешает фор -.нрованию выходных кодовых cHrналоэ о срабатывании других датчиков.