Оптоэлектронное устройство ввода информации

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и вычислительной технике и может быть использовано для коммутации электрических цепей или для ввода информации в цифровые устройства различного назначения. Целью изобретения является повышение надежности устройства и достоверности вводимой информации. Устройство содержит генератор импульсов 1, счетчик 2, распределитель импульсов 3, первый дешифратор 4, второй дешифратор 5, оптоэлектронную коммутационную матрицу, включающую светоизлучатели 6 и светоприемники 7, первый регистр 13, первую схему сравнения 14, второй регистр 17, вторую схему сравнения 18, триггер 23, первый мультиплексор 8, второй мультиплексор 9, аналоговый компаратор 10, первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы И 11, 12, 15, 16 и 19, соответственно элемент ИЛИ 20, блок 21 формирования интервала ввода и блок 22 контроля ввода с соответствующими связями. Преимуществом предлагаемого устройства является более простая и надежная в работе схемная реализация. Повышение достоверности вводимой информации обеспечивается за счет выполнения самоконтроля и контроля качества ввода. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 а С 06 F 3/02 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 43146 11/24-24 (22) 08, 10 . 87 (46) 15.08.89. Бюл. № 30 (72) А.М.Поправко и И.Л.Галактионова (53) 681.327.21 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1267400, кл. С 06 F 3/02, 1985.

Петух А.М., Силагин А.В. Предэкранная панель управления с расширенными функциональными возможностями. — Приборы и системы управления, 1987, N - 7, с. 28-31 ° (54 ) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и вычислительной техни„„Я0„„1501022 А 1 ке и может быть использовано для коммутации электрических цепей или для ввода информации в цифровые устройства различного назначения. Целью изобретения является повышение надежности устройства и достоверности вводимой информации . Устройство содержит генератор импульсов 1, счетчик 2, распределитель импульсов 3, первый дешифратор 4, второй дешифратор 5, оптоэлектронную коммутационную матрицу, включающую светоизлучатели 6 и светоприемники 7, первый регистр

13, первую схему сравнения 14, второй регистр 17, вторую схему сравнения 18, триггер 23, первый мультиплексор 8, второй мультиплексор 9, 3

150 аналоговый компаратор 10, первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы И 11, 12, 15, 16 и 19 соответственно, элемент ИЛИ 20, блок 21 формирования интервала ввода и блок

22 контроля ввода с соответствующими связями. Преимуществом предлагае1022 мого устройства является более простая и надежная в работе схемная реализация. Повышение достоверности вводимой информации обеспечивается за счет выполнения самоконтроля и контроля качества ввода. 2 з.п, ф-лы, 4 ий.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и вычислительной техники и может быть использовано 1S для коммутации электрических цепей или ввода информации в:цифровые устройства различного назначения.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и досто- 20 верности вводимой информации.

На фиг.l показана функциональная схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока формирования интервала ввода; на фиг.3 — функциональная схема блока контроля ввода; на фиг.4 — связь генератора импульсов, счетчика и распределителя импульсов.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, распределитель

3 импульсов, первый дешифратор 4 (строк), второй дешифратор 5 (столбцов), оптоэлектронную коммутационную матрицу, включающую в себя оптически 35 связанные светоизлучатели 6 и светоприемники 7, первый аналоговый мультиплексор 8 (строк) второй аналоговый мультиплексор 9 (столбцов), аналоговый компаратор 10, первый эле- 40 мент И 11, вторбй элемент И 12, первый регистр (строк) 13 первый элемент 14 сравнения, четвертый элемент

И 15, третий элемент И 16, второй регистр (столбцов) 17,. второй элемент 45

18 сравнения, пятый элемент И 19, элемент KIH 20, блок 21 формирования интервала ввода, блок 22 контроля ввода, триггер 23.

Блок 21 включает в себя (фиг.2) элемент ИЛИ 24, триггер 25, элемент

И 26, счетчик 27, формирователь 28 импульсов.

Блок 22 контроля ввода (фиг.3) включает в себя первый триггер 29, 55 первый элемент ИЛИ 30; четвертый триггер 31 элемент И 32, счетчик 33„ третий триггер 34, второй триггер 35, второй элемент HJIH 36, пятый триггер

37 и третий элемент ИЛИ 38, выходы

39-42.

Устройство работает следующим образом.

В соответствии с поступлением тактовых импульсов с выхода генератора 1 импульсов с помощью счетчика 2, распределителя 3 импульсов, первого дешифратора 4, второго дешифратора 5, первого аналогового мультиплексора 8, второго аналогового мультиплексора 9 осуществляется последовательное сканирование пар светоиэлучатель-светоприемник оптоэлектронной кбммутацион.— ной матрицы, включающий в себя светоизлучатель 6-1...6-(И+И)(и светоприемники 7-1 ... 7"(N+N), При этом цикл сканирования определяется временем подключения всех пар светоизлучатель-светоприемник, соответствующих строкам и .столбцам оптоэлектронной коммутационной матрицы. Разделение по времени сканирования строк и столбцов матрицы обеспечивается с помощью распределителя 3 импульсов, а выбор пар светоизлучатель-светоприемник с помощью счетчика 2, соответствующих дешифраторов 4, 5 и аналоговых мультиплексоров 8, 9.

Дешифраторы 4 и 5 обеспечивают засветку выбранного светоизлучателя 6.

Выходной сигнал соответствующего светоприемника через первый аналоговый мультиплексор 8 или второй аналоговый мультиплексор 9 поступает на первый вход аналогового компаратора

10, на второй вход которого подается

onepzoe напряжение (U <}.

Выходной сигнал аналогового компаратора 10 соответствует "0" при onросе засвечиваемого светоприемника, "1." при опросе светоприемника, засветка которого отсутствует из-эа перекрытия светового луча каким-либо предметом (клавишей) либо. пальцем оператора.

С выхода первого элемента И 11 импульсы положительной полярнос ти (при

"акти низ ации" оп тоэле к тронной коммутационнои матрицы) поступают на первые входы второго 12 и третьего 16 эле5 ментов И, а также на первый вход бло— ка 21 формирования интервала ввода.

На вторые входы второго 12 и третьего 16 элементов И поступают управляю-10 щие сигналы с распределителя 3 импульсов, обеспечивая разделение входных импульсов на импульсы строк и столбцов оптоэлектронной коммутационной матрицы соответственно. 15

- Выходные сигналы второго 12 и третьего 16 элементов И (импульсы положительной полярности) поступают на входы записи первого 13 и второго 17 регистров, также на вторые входы чет- 20 вертого 15 и пятого 19 элементов И и входы блока 22 контроля ввода соответственно.

С первого выхода блока 21 формирования интервала ввода сигнал, со- 25 ответствующий концу интервала ввода, поступает на вход установки триггера 23, а с второго выхода сигнал, со:ответствующий началу интервала ввода, — на второй вход блока 22 контро- 30 ля ввода. Блок 21 формирования интервала ввода обеспечивает формирование интервала времени, начало которого соответствует появлению на первом входе блока импульса, соответствую11

35 щего "активизации оптоэлектронной матрицы, а конец — изменению кода в регистрах 13 или 17 н процессе ввода информации или окончанию заданного числа циклов опроса после поступле- 4О ния последнего сигнала, соответствующего активному состоянию оптоэлектронной матрицы.

В исходном состоянии триггер 25 находится в нулевом состоянии и за- 4 прещает прохождение импульсов цикла опроса оптоэлектронной коммутационной матрицы на нход счетчика 27 через элемент И 26.

С приходом импульса на первый вход блока 21 триггер 25 устанавливается н нединичное" состояние и разрешает прохождение импульсов цикЛа опроса с входа блока 21 через элемент И 26 на вход счетчика 27, который» также ycI l f I . танавлина ется н со стояние 0 импульсами, поступающими н» вход сброса блока 21 .

1!осле прекращения пос тупления пмff пульс oR, с.оотнетстнук»щих активиэации в оптоэлектронной матр»»цы, т. е. включению какой-либо клавиши, счетчик 27 подсчитывает заданное число импульсов, соответствующих циклу опроса оптоэлектронной коммутационной матрицы и импульсом, соответствующим переполнению счетчика 27, через элемент ИЛИ 24 переключает триггер 25 в

"нулевое" состояние, прекращая тем самым поступление импульсов на счетный вход счетчика.

Импульс, соответствующий интервалу .ввода, с инверсного выхода триггера 25 поступает на вход формирователя 28, обеспечивающего формирование импульсов, соответствующих началу и концу интервала ввода. формирование импульсов начала и конца интервала ввода осуществляется формирователем 28, на вход которого поступает импульс, соответствующий интервалу ввода с инверсного выхода триггера 25, т.е. импульсв отрицательной полярности. При этом импульс, соответствующий началу интервала ввода (переключение триггера из "0"f в

"1") поступает на выход 2 формирователя (на блок 22 контроля ввода), а импульс, соответствующий концу интервала ввода (переключение триггера 25 из "1" в "0") поступает на первый выход формирователя 28 z» далее на вход флагового триггера.

Таким образом, на выходы формирователя 28 выдаются два импульса, один из которых формируется из отрицательного" перепада (вых. 2), а второй (вых. I) из "положительного" перепада интервального импульса.

Разрядно стн счетчика 27 определяется соотношением времени цикла опроса и времени между окончанием предыдущей и началом последующей активизации при вводе информации (в реализованном устройстве коэфй»»циент деления счетчика равен 8).

Заданное число циклов опроса т»осле окончания предыдущей активизации отсчитывается счетчиком 27 тогда, когда импульсы на нход сброса" счетчика с выхода И 11 (с.оотнетстнующее активизации оптоэлектронной коммутационной матрицы) уже не поступают (актннизац»»я зако»»чена) .

Помимо рассмотренного режима работы блока формирования интервала нноl 50 l022 да конец интервала вводи может определяться изменением кода на выходе первого 13 ипи второго 17 регистров.

При этом н результате "несравненияп кодов, поступающих на первые и вторые входы первого 14 ипи второго 18 элементов сравнения, появляется импульс на третьем входе блока 21 формирования интервала ввода и переклю—

:чает н "нулевое" состояние триггер

25.

Блок 22 контроля ввода работает следующим образом.

С началом каждого цикла сканирона- 15 ння (опроса элементов) оптоэлектрон ной коммутационной. матрицы на третий вход блока 22 контроля ввода со счетчика 2 поступает импульс. цикла и осуществляет установку в "нулевое" сос- 20 тояние триггеров 29 и 35.

Включение этих триггеров в еди,ничное" состояние осуществляется импульсами, поступающими на входы блока и соответствующими опросу активного" светоприемника строк и столбцов соответственно. Эти же импульсы поступают на тактовые входы триггеров 31 и 37, вызывая их включение в

"единичное" состояние при появлении 30 второго импульса в цикле опроса элементов оптоэлектронной коммутационной матрицы. "Единичное" состояние этих триггеров фиксируется за счет

"обратной связи" через элементы ИЛИ

30 и 36 и идентифицирует ошибку ввода по строкам и столбцам оптоэлектронной коммутационной матрицы соответственно.

Выходные сигналы с выходов тригге- 40 ров 29 и 35 через элемент И 32 поступают на счетный вход счетчика 33, предустановка в нулевое состояние которого, как и триггеров 31, 34 и

37, осуществляется импульсом, поступающим на вход сброса блока 22 и соответствующим началу интервала ввода информации. Счетчик 33 осуществляет счет "достоверных" циклов опроса оптоэлектронной коммутационной матрицы, 50 т.е. циклов опроса, которые характеризуются включением триггеров 29, так и 35. Сигнал переполнения счетчика 33 поступает на установочный вход пятого триггера 34, вызывая его установку н единичное состояние.

Сигналы с прямых выходов триггеров 31 и 37, а также с нннерс огп выход<3 триггера 34 поступают ва ныходы блока непосредственно и через пятый элемент ИЛИ 38, обеспечивая выдачу сигнала об ошибке ввода и возможность ее идентификации.

Блок 22 контроля ввода обеспечивает идентификацию отказов (ошибок ввода) следующих видов: отказ, заключающийся в фиксации более одного импульса при опросе элементов, относящихся к строкам (выход 39) либо столбцам (выход 41) оптоэлектронной коммутационной матрицы в одном цикле опроса; отказ, заключающийся в отсутствии в интервале ввода заданного числа "достоверных" циклов опроса, т.е. циклов опроса элементов оптоэлектронной матрицы, сопровождающихся появлением одного импульса в интервале сканирования строк и одного импульса в интервале сканирования столбцов (выход 40).

Первый из указанных отказов может иметь место при неисправности в цепях каких-либо элементов оптоэлектронной коммутационной матрицы ипи при нечетком (очень кратковременном) включении коммутирующих элементон.

Для обоих случаев отказа обеспечивается выдача обобщенного сигнала об ошибке ввода (с выхода 42), а также сигналов, обеспечивающих идентификацию отказа (выходы 39, 40, 41).

Сигнал об ошибке ввода может быть ис.пользован, например, для блокировки сигнала флага, для индикации состояния ошибки ввода, сообщения устройству, принимающему информацию, о том, что принимаемая информация недостоверна, т.е. для предотвращения возможности использования неправильной информации.

В общем случае схемная реализация распределителя импульсов 3 определяется числом строк и столбцов оптоэлектронной коммутационной матрицы, а также используемыми дешифраторами

4, 5 и мультиплексорами 8, 9.

В устройстве оптоэлектронная коммутационная матрица содержит 8 строк и l6 столбцов. Использованы 8-канальные мультиплексоры и дешифраторы

3 на 8, что обусловило необходимость разделения столбцон на 2 группы, чем и вызвано использование в схеме распределителя дешифратора-мультиплексора (фиг.4). При использовании 16разрядных дешифраторов и мультиплек, соров н устройстве распределитель 3

-1501032 импульсов р еализ уе тся в виде счетного три г» р а .

Повышение Йадежности устройства обеспечивается за счет исключения усилителей-ограничителей в цепи каж5 до го фотодиода (используется один аналоговый компаратор 10) . Ловышение достоверности вводимой информации обеспечивается путем использования блока 22 контроля ввода, выполняющего самоконтроль устройства ввода и контроль качества ввода, а также за счет введения блокировки выходного сигнала аналогового компаратора 10 на. время включенного триггера 23 флага, чем исключается изменение выходной информации устройства до завершения считывания информации предыдущего цикла ввода. 20

Формул а изобретения

1. Оптоэлектронное устройство ввода информации, содержащее генератор 25 импульсов, счетчик, распределитель импульсов, блок формирования интервала ввода, первый и второй дешифраторы, первый и второй мультиплексоры, первый и второй регистры, первый и З0 второй элементы сравнения, триггер, первый, второй и третий элементы И, оптоэлектронную коммутационную матрицу, состоящую из оптически связанных светоизлучателей и светоприемников, выход генератора импульсов сое динен с входом счетчика, информационные выходы группы которого соединены с информационными входами дешифраторов и регистров, адресными входами 40 мультиплексоров и входами первой группы элементов сравнения, выходы дешифраторов соединены с входами соответствующих светоизлучателей, выходы светоприемников соединены с ин- 45 формационными входами соответствующих мультиплексоров, информационный выход счетчика соединен с входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен с управляющими 50 входами первых дешифратора и мультиплексора, входы второй группы элементов сравнения соединены с выходами первого и второго регистров соответственно, второй выход распределителя импульсов соединен с управляющими входами вторых дешифратора и мультиплексора, выходы регистров являются информационными выходами устройства, прямой выход триггера является стробирующим выходом устройства, вход установки в "0 триггера является входом установки устройства, о т л и ч ающе е ся тем, что, с целью повышения надежности устройства и повышения достоверности вводимой информации, в устройство введены аналогоBbIA компаратор, четвертый и пятый элементы И, элемент ИЛИ, блок контроля ввода, выходы мультиплексоров соединены с первым входом аналогового компаратора, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, а выход соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и установочным входом блока формирования интервала ввода, выходы второго и третьего элементов И соединены с входами записи первого и второго регистров, входами четвертого и пятого элементов И, первым и вторым тактовыми входами блока контроля ввода соответственно, выходы которого являются выходами сигналов ошибки устройства, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены с вторыми входами второго и третьего элементов И соответственно, выходы первого и второго элементов сравнения соединены с вторыми входами четвертого и пятого элементов И соответственно, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом блока формирования интервала ввода, выход переполнения счетчика соединен с тактовым входом блока формирования интервала ввода и установочным входом блока контроля ввода, вход сброса которого соединен с вторым выходом блока формирования интервала ввода, первый выход которого соединен с входом установки в "1" триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

2. Устройство по п.l, о - л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования интервала ввода содержит элемент ИЛИ, элемент И, триггер, счетчик, формирователь импульсов, выходы которого являются первым и вторым вы-. ходами блока, первый вход элемента

ИЛИ является управляющим входом блока, выход элемента И. П1 соединен с входом установки в "О триггера, прямой выход которого соеллнел с первым входом ..элемента И, выход которого соединен со счетным ttxottîì с четчика, tttrxop которого соединен с вторым вхо— дом элемента И!1И, информационный вход григгера соединен с шиной единичного логического потенциала, инверсный выход триггера соединен с входом формирователя импульсов, тактовый вход триггера и вход сброса счетчика являются установочным входом блока, второй вход элемента И является тактовым входом блока.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю.п! е е с я тем, что блбк конт— роля ввода содержит пять триггеров, счетчик, элемент И, три элемента ИЛИ, информационные входы первого и второго триггеров подключены к шине нулевоro логическоro потенциала, тактовые входы первого и второго триггеров являются установочным входом блока, выход первого триггера соединен с первыми входами первого элемента ИЛИ и элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом устаI? ловки в 1 третьего трнгt еpH) выход второго три t ера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и вторым входом элемента И, выходы первого и тзторого элементов ИЛИ соединены с тактовыми входами четвертого и пятого триггеров соотве гственно, выход четвертого триггера соединен с вто— рым входом первого элемента ИЛИ и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход пятого триггера соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, вход установки в "I"

f5 первого триггера и тактовый вход четвертого триггера являются первым тактовым входом блока, вход установки в "1" второго триггера и тактовый вход пятого триггера являются вторым

20 тактовым входом блока, входы сброса третьего, четвертого и пятого триггеров и счетчика являются входом .сброса блока, выходы третьего четвертого и пятого триггеров и выход

25 третьего элемента ИЛИ являются выходами блока, выход третьего триггера соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ.

1501022

Юих 2

Составитель И. Карнова

Редактор О. Спесивых Техред М.Дидык Корректор Л.Бескид

Заказ 4867/43 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям гтри ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101