Устройство для ввода информации

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ , содержащее генератор импульсов , первый счетчик, дешифратор, мультиплексор , интегратор, триггер, регистр и клавиатуру, выходы счетчика подключены к информационным входам регистра, дешифратора и. к адресным входам мультиплексора , информационные входы которого соединены с выходами дешифратора через коммутационные элементы клавиатуры, выход мультиплексора соединен с входом синхронизации триггера и через интегратор с входом «Сброс триггера, вход данных которого подключен к шине логической единицы устройства, выход регистра является информационным выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены первый и второй формирователи сигналов, элемент ИЛИ и второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом мультиплексора , неинвертирующий выход триггера через первый формирователь сигнала соединен с первым входом элемента ИЛИ, инвертируюший выход - с входом сброса второШ го счетчика, выход которого подключен к другому информационному входу регистра (Л и через второй формирователь сигналов - к второму входу элемента ИЛИ, выход кос: торого подключен к стробируюшему входу регистра.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зс511 G 06 F 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный комитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

121) 3540136/18-24 (22) 13.01.83 (46) 07.05.84. Бюл. № 17 (72) А. И. Вант, Б. В. Старов и А. Д. Шнейнберг (71) Казахский опытно-экспериментальный завод геофизических приборов «Казгеофизприбор» Научно-производственного объединения «Рудгеофизика» (53) 681.327 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 1405498, кл. G 4 N, опублик. 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 669350, кл. G 06 F 3/02, 1978 (прототип) . (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ, содержащее генератор импульсов, первый счетчик, дешифратор, мультиплексор, интегратор, триггер, регистр и клавиатуру, выходы счетчика подключены к информационным входам регистра, дешифратора и. к адресным входам мультиплексора, информационные входы которого соеди„„SU„„1091147 А нены с выходами дешифратора через коммутационные элементы клавиатуры, выход мультиплексора соединен с входом синхронизации триггера и через интегратор с входом «Сброс» триггера, вход данных которого подключен к шине логической единицы устройства, выход регистра является информационным выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены первый и второй формирователи сигналов, элемент ИЛИ и второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом мультиплексора, неинвертирующий выход триггера через первый формирователь сигнала соединен с первым входом элемента ИЛИ, инвертирующий выход — с входом сброса второго счетчика, выход которого подключен к другому информационному входу регистра и через второй формирователь сигналов— к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к стробирующему входу регистра.

1091147

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что интегратор содержит элемент НЕ, элемент односторонней проводимости, первый и второй согласующие элементы, накопительный элемент и триггер Шмидта, выход которого является выходом интегратора, вход элемента HE является входом интегратора, выход подключен к катоду элемента одноИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для ручного ввода информации в ЭВМ, в терминальных станциях и информационно-измерительных системах различного назначения.

Известно устройство для ввода информации, содержащее емкостную клавиатуру матричного типа, генератор синхроимпульсов, счетчик, дешифратор, мультиплексор, сдвиговый регистр, одновибратор, элемент задержки и расширитель импульсов с соответствуюшими связями (1).

Данное устройство сложно, так как требует применения специальной клавиатуры, в которой каждая клавиша представляет собой сложный конструктивный элемент с встроенным конденсатором переменной емкости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, первый счетчик, дешифратор, мультиплексор, интегратор, триггер, регистр и клавиатуру, вь.ходы счетчика подключены к информационным входам регистра, дешифратора и к адресным входам мультиплексора, информационные входы которого соединены с выходами дешифратора через коммутационные элементы клавиатуры, выход мультиплексора соединен с входом синхронизации триггера и через интегратор с входом

«Сброс» триггера, вход данных которого подключен к шине логической единицы устройства, выход регистра является информационным выходом устройства (2).

Недостатком данного устройства является сравнительно низкое быстродействие, обусловленное фиксированной задержкой на блокировку времени дребезга контактов геркона (примерно 20 мс), которое реально может быть значительно меньше.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для ввода информации, содержашее генератор им пульсов, первый счетчик, дешифратор, мультиплексор, интеграсторонней проводимости, анод которого через первый согласующий элемент соединен с входом триггера Шмидта, шина положительного потенциала устройства подключена к входу триггера Шмидта через параллельно соединенные второй нагрузочный и согласующий элементы.

2 тор, триггер, регистр и клавиатуру, выходы счетчика подключены к информационным входам регистра, дешифратора и к адресным входам мультиплексора, информационные входы которого соединены с выходами дешифратора через коммутационные элементы клавиатуры, выход мультиплексора соединен с входом «Сброс» триггера, вход данных которого подключен к шине логической единицы устройства, выход регистра являет1О ся информационным выходом устроиства, введены первый и второй формирователи сигналов, элемент ИЛИ и второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом мультиплексора, неинвертируюший выход триггера через первый формирователь сигнала соединен с первым входом элемента

ИЛ И, инвертируюший выход — с входом сброса второго счетчика, выход которого подключен к другому информационному входу регистра и через второй формирователь сигналов — к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к стробируюшему входу регистра.

Интегратор содержит элемент НЕ, элемент односторонней проводимости, первый и второй согласуюшие элементы, накопительный элемент и триггер Шмидта, выход которого является выходом интегратора, вход элемента НЕ является входом интегратора, выход подключен к катоду элемента односторонней проводимости, анод которого через первый согласующий элемент соединен с входом триггера Шмидта, шина положительного потенциала устройства подключена к входу триггера Шмидта через параллельно соединенные второй нагрузочный и согласующий элементы.

3s На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема интегратора; на фиг. 3временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство для ввода информации содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2, дешифратор 3, клавиатуру 4, мультиплексор 5, регистр 6, интегратор 7, триггер

8, первый формирователь 9 сигналов, эле1091147 мент ИЛИ 10, второй счетчик 11 и второй формирователь 12 сигналов, элемент НЕ 13, триггер Шмидта 14, первый и второй согласующие элементы 15 и 16, накопительный элемент 17, элемент 18 односторонней проводимости.

Клавиатура представляет собой набор проводников, образующих строки и столбцы матрицы, в узлах которой размещены нормально разомкнутые группы любых механических контактов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов постоянно генерирует импульсы высокой частоты со скважностью, равной двум, которые поступают на вход первого счетчика 2, работающего в режиме двоичного деления частоты. Три старших разряда с выхода счетчика 2 подключены к входам дешифратора 3, который преобразует двоично-кодированную информацию со счетчика 2 в восемь разделенных в пространстве и времени импульсов. Так как выходы дешифратора 3 соединены со строками матрицы клавиатуры 4, имеет место циклически повторяющийся процесс, при котором каждая из строк матрицы 4 со скважинностью равной «8» подпадает под воздействие возбуждающего потенциала логической «1».

Три младших разряда счетчика 2 подключены к управляющим входам мультиплексора

5, т. е. мультиплексор 5 постоянно сканирует вдоль одной строки матрицы клавиатуры

4, поочередно подключая столбцы матрицы клавиатуры 4 к своим входам, обеспечивая передачу потенциала с соответствующего столбца на свой выход. Такое постоянное сканирование матрицы клавиатуры 4 дешифратором 3 и мультиплексором 5 приводит к тому, что в устройстве возникает циклически повторяющийся процесс, при котором в каждый конкретный момент времени опрашивается состояние лишь одного узла матрицы клавиатуры 4, причем код на счетчике 2 в этот момент однозначно определяет порядковый номер узла матрицы. Скважность опроса одного узла матрицы клавиатуры 4 определяется ее порядком, т. е. в данном устройстве она равна «64».

В исходном состоянии, когда ни одна из клавиш не нажата, на всех информационных входах мультиплексора 5 с помощью группы резисторов задан потенциал логического «О». Этот же потенциал присутствует и на выходе мультиплексора 5.

При нажатии на какую-либо из клавиш в узле матрицы клавиатуры 4 возникает электрический контакт между соответствующими строкой и столбцом и импульсы логической «1» со скважностью «64» появляются на выходе мультиплексора 5. Эти импульсы жестко связаны с установившимися процессами в счетчике 2. Если положительным фронтом такого импульса записать в регистр 6 код с выходов первого счетчика 2. то в регистре 6 окажется код порядкового номера нажатой клавиши.

Известно, что механическим контактам присуще явление «дребезга», т. е. многократное замыкание и отпускание в начальный и конечный моменты срабатывания контактной группы. Известно также, что в зависимости от вида контактной группы (мягкие контакты, жесткие, герконы), дребезг мо1р жет длиться до 20 мс с периодом до 2 мс.

На фиг. За изображен процесс срабатывания механической контактной группы, где

I — фаза начального дребезга при замыкании контактов, II — фаза стабильного замыкания, III — фаза конечного дребезга

15 при опускании контактов.

Из-за явления дребезга последовательность импульсов на выходе мультиплексора оказывается промодулированной импульсами дребезга, как показано на фиг. Зб, что схемой управления может быть воспринято как нажатие разных клавиш. При этом, если быстродействие процессора достаточно велико, один и тот же код знака может ложно многократно занестись в процессор. Для устранения этого явления необходимо забло25 кировать время начального и конечного дребезга контактов и выделить за все время нажатия клавиши единственный импульс с выхода мультиплексора 5 для занесения кода в регистр 6. Для этого в устройство введены интегратор 7, триггер 8 и первый формироЗР ватель 9.

Импульсы с выхода мультиплексора 5 поступают на тактовый вход триггера 8, который срабатывает по положительному фронту этих импульсов при условии, что на входе сброса триггера 8 присутствует потенциал логической «1» с выхода интегратора 7.

Интегратор 7 представляет собой устройство, формирующее на своем выходе потенциал логической «1» при поступлении на его

4р вход определенного числа положительных импульсов определенной скважности.

Интегратор 7 работает следующим образом. При нулевом потенциале на входе элемента НЕ 13 на его выходе присутствует потенциал логической «1». Элемент 17 через

45 эле лент 16 полностью разряжен и на выходе интегратора (выходе триггера 14) присутствует нулевой потенциал. Для исключения паразитного тока заряда элемента 17 через элемент 15 из-за неравнозначности уровней логической «1» и +Е питания установлен элемент 18. При поступлении на вход интегратора 7 достаточно длинной серии импульсов скважностью 8 Х 8 = 64 элемент 17 в моменты действия импульсов подзаряжается через элемент 15, а в моменты отсутствия

55 импульсов постепенно разряжается через элемент 16. При условии, что сопротивление элемента 16 примерно в 2Х64 раз больше, чем у элемента 15, общий заряд на элемен1091147 те 17 постепенно накапливается и потенциал на входе триггера 14, как это видно из фиг. Зв, понижается. При снижении потенциала на входе триггера 14 до уровня срабатывания на его выходе, т. е. выходе интегратора 7 появится потенциал логической «1».

Номиналы входящих в схему элементов выбираются из следующих соображений.

Частота генератора 1 импульсов выбирается из условия, чтобы с учетом скважности импульсов, т. е. порядка матрицы, в один период дребезга укладывалось 10 — 20 импульсов.

Величины сопротивления элемента 15 и элемента 17 выбираются из условия, чтобы при заданной длительности и скважности импульсов на входе интегратора заряд элемента 17 до уровня срабатывания триггера

Шмидта происходил за 40 — 60 периодов входных импульсов. Величина номинала элемента 16 должна быть примерно в 2ХМх (где

Mx — порядок матрицы) раз больше, чем у элемента 15.

Потенциал логической «1» на выходе интегратора 7 может появиться лишь в момент действия входного импульса, но только не во время его положительного переднего фронта. Этот потенциал снимает запрет с входа сброса триггера 8. Очередной импульс с выхода мультиплексора 5 своим положительным фронтом запишет в триггер 8 логическую «1». Положительный перепад íà прямом выходе триггера 8 первым формирователем 9 преобразуется в короткий импульс и через элемент ИЛИ 10 осуществит занесение кода номера клавиши в регистр 6 и установит соответствующий разряд в этом регистре для вывода. Наличие триггера 8 необходимо для синхронизации импульса занесения в регистр

6 с установившимися процессами в первом счетчике 2.

При одновременном нажатии двух и более клавиш частота следования импульсов с выхода мультиплексора 5 увеличивается соответственно в два и более раз, но триггер

8 сработает по положительному фронту лишь одного из них, и в регистр 6 может быть занесен код лишь одной клавиши.

При переключении триггера 8 потенциал логического.«0» с инверсного выхода этого триггера разрешает прохождение счетных импульсов с выхода мультиплексора 5 на второй счетчик 11. Если клавиша нажата достаточно длительное, наперед заданное время, то на выходе старшего разряда счетчика 11 появится единичный потенциал, кото рый будет приложен к дополнительному разряду регистра 6. Положительный перепад на10 пряжения вторым формирователем 12 преобразуется в короткий импульс, который через элемент ИЛИ 10 обеспечит вторичное занесение в регистр 6 кода номера нажатой клавиши и установит дополнительный разряд, свидетельствующий о более длительном нажатии клавиши.

Таким образом, с одной клавиши, в зависимости от длительности ее нажатия, можно получить разные коды.

При отпускании клавиши в интеграторе

7 повторяются те же процессы, что и при нажатии. Постепенно элемент 17 разрядится и на выходе триггера 14 появится потенциал логического «О», который установит триггер 8 в исходное состояние, а тот, в свою очередь, единичным потенциалом со

25 своего инверсного выхода сбросит разряды второго счетчика 11.

Из описания устройства видно, что интегратор блокирует реальное время дребезга контактов, а не максимально возможное (по 20 мс на начальную и конечную фазы дребезга), что повышает быстродействие устройства. Для операторов высокой квалификации при вводе часто употребляемых наборов символов, когда смена нажимаемых клавиш происходит очень быстро, увеличенное быстродействие устройства ввода оказывается решающим фактором.

Введение в устройство функции дискриминации кодов в зависимости от длительности нажатия клавиши позволяет использовать

4п данное устройство для построения функциональных и специальных клавиатур без усложнения конструктивных элементов последних.

1091147

„ф

l3 Ь) с» c 5

Составитель И. Алексеев

Редактор В. Петраш Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 2826/44 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4