Устройство для ввода информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в планшетах, в приэкранных псевдосенсорных панелях, в псевдосенсорных клавиатурах, в устройствах промышленной автоматики для дистанционного контроля положения механических частей и деталей. Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства. Указанная цель достигается наличием блока 7 сканирования, содержащего мультиплексоры, первый и второй счетчики, первый, второй счетные триггеры, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И и элемент ИЛИ. ДАННЫЙ БЛОК ОБЕСПЕЧИВАЕТ ДВА РЕЖИМА СКАНИРОВАНИЯ - ОБЗОРНЫЙ И СЛЕДЯЩИЙ, В РЕЗУЛЬТАТЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОТОРОГО ДОСТИГНУТОЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЕ ОГРАНИЧИВАЕТСЯ ЛИШЬ ИНЕРЦИОННОСТЬЮ ОПТОПАР. УСТРОЙСТВО СОДЕРЖИТ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ 1, ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 2, ДЕШИФРАТОР 3, ИСТОЧНИКИ СВЕТА 4, ПРИЕМНИКИ СВЕТА 5, МУЛЬТИПЛЕКСОР 6, БЛОК СКАНИРОВАНИЯ 7, БЛОК СОГЛАСОВАНИЯ 8, ПРОГРАММИРУЕМЫЙ УСИЛИТЕЛЬ 9, КОМПАРАТОР 10, МАЖОРИТАРНЫЙ БЛОК 11. 1 З.П.Ф-ЛЫ, 5 ИЛ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИК (19) (11) Щ)5 Ы 06 Г 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4646202/24-24 (22) 03.02.89 (46) 23.12.90. Бюл. У 47 (72).В.Е.Подтуркин, и А,А.Умблия . (53) .681.327 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1332308, кл. G 06 F 3/02, 1986.

Приборы н системы управления, .1986, У 7, с. 28-30, рис ° 1.

,j54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автома-. тике и вычислительной технике.и может быть использовано в планшетах, в.приэкранных псевдосенсорных панелях, в псевдосенсорных клавиатурах, в устройствах промышленной автоматики для дистанционного контроля положения механических частей и деталей. Целью изобретения является повышение быстродей2 ствия и надежности устройства. Указанная цель достигается наличием блока 7 сканирования, содержащего мультиплексоры, первый и второй счетчики, первый, второй счетные триггеры, пер" вый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И и элемент ИЛИ. Данный блок обеспечивает два режима сканирования — обзорный и следящий, s ре-. зультате использования которого достигнутое быстродействие ограничивается лишь инерционностью оптопар. Устройство содержит генератор импульсов

1, делитель частоты 2, демультиплексор

3, источники света 4, приемники света 5, мультиплексор 6, блок сканирования 7, блок согласования 8, программируемый усилитель 9, компаратор

10, мажоритарный блок 11. 1 s.ï.ô-лы, 5 ил.

16!5699

Изобретение относится к автомати-,, ке и вычислительной технике, в частности, может быть использовано в планшетах, в приэкранных псевдосен" сорных панелях, в псевдосенсорных клавиатурах, в устройствах промыш-. ленной автоматики для дистанционно,го контроля положения механических частей и деталей. !О

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства.

На фиг ° 1 показана функциональ, ная схема устройства; на фиг. 2 " !5

, функциональная схема блока сканирования; на фиг. 3 — функциональная ! схема блока мажоритарной обработки; на фиг. 4 — функциональная схема регулируемого, усилителя, на фиг. 5 — 20 функциональная схема компаратора.

Устройство (фиг..l) содержит ге. нератор 1 импульсов, делитель 2 час тоты, демультиплексор 3, источники 4 света, например светодиоды, приемни-25 ки 5 света, например фотодиоды, пер вый мультиплексор (аналоговый) б, блок 7 сканирования, блок 8 согласования, программируемый усилитель 9, «сомпаратор 10, мажоритарный блок ll ЗО

Ьходы и выходы 12-18 блоков, Блок 8

Согласования содержит последовательно включенные усилитель 19, полосовой фильтр 20 и детектор 21.

Блок сканирования (фиг. 2) содержит второй 22 и третий 23 мультиплексоры, первый 24 и второй 25 счетчики, «ервый 26 и второй 2? счетные тригге-. Ры, триггер 28, первый 29, четвертый

30, пятый 31, второй 32 и третий 33 40 элементы И, элемент ИЛИ 34 и вход 35.

Мажоритарный блок 1 содержит (фиг. 3) регистр 36 сдвига, делитель

37 частоты, мажоритарный элемент 38, первый 39 и второй 40 элементы И-ИЛИ 45 и вход 41, Программируемый усилитель 9 содержИт (фиг. 4) операционный усилитель

42, резистор 43, ПЗУ 44 и умножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

45.

Блок компаратора 10 (фиг. 5) содержит компаратор 46, формирователь-уско-, рйтель 47 импульсов, элемент ИЛИ-НЕ

48 и вход 49.

При использовании в качестве фотоприемников элементов с большим внутреиним сопротивлением, например фотодиодов, входной каскад усилителя

)9 для лучшей помехозащищенности желательно выполнять с токовым входом.

Последующие каскады усилителя 19 для лучшего подавления низкочастотных помех выполняются с минимальным усилением на низких частотах. В качестве мультиплексора 3 следует использовать микросхемы с большим. допустимым выходным током. Мультиплексоры 22 и 23 могут строиться на специализированных схемах регистров-мультиплексоров или на основе отдельных мультиплексоров и регистров-фиксаторов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует последовательность импульсов, по которой делитель 2 формирует импульсы синхронизации, поступающие через мажоритарный блок 11 на вход блока 7 сканирования.

Блок 7 формирует на своих выходах 12 поСледовательность адресов, поступаю" щих на входы мультиплексора 3 и мультиплексора 6 и селектирующих одну оптопару иэ соответствующих светодиодов

4 источников и фотодиода приемников

5. При этом демультиплексор 3 форья-, рует на.выходе, определяемом входным адресом, пачку импульсов, длина которои.определяется коэффициентом пеРесчета делителя 2. Пачка импульсов, излучаемая соответствующим светодиодом, принимается селектируемым фотодиодом, образующим оптопару с данным светодиодом. Через мультиплексор б принятые импульсы передаются на блок 8, где усиливаются и ограничиваются усилителем 19, фильтруются полосовым фильтром 20, настроенным на частоту генератора 1, и детектируются детектором 21 Далее сигнал через усилитель 9 поступает на вход компаратора 10. Одновременно на компаратор 10 поступает стробирующий импульс с выхода делителя 2 частоты.

Если в момент поступления стробирующего импульса между элементами опрашиваемой оптопары есть оптическая связь, компаратор 10 не формирует сигнал на своем выходе 14. При отсутствии оптической связи, что соответствует ее перекрытию, компаратор формирует импульс на своем выходе.

Сигнал с выхода компаратора 10 че рез мажоритарный блок 11 поступает на выход 15. Наличие сигнала на выходе !5 означает перекрытие оптопа1615699 ры с номером, равным адресу на выходах 12 устройства.

В зависимости от наличия сигнала на входе 35 блок 7 сканирования

5 обеспечивает два режима сканирования - обзорный режим и режим слежения. При этом оптопары условно разбиваются на две координаты Х и Y.

В обзорном режиме вначале опраши— ваются все оптопары координаты Х, а затем все оптопары координаты У, В режиме слежения опрос по первой координате начинается с оптопары, кото-. рая была перекрыта в предыдущем цикле опроса. При этом последовательно опрашиваются оптопары, удаленные на минимальное расстояние от данной.

После обнаружения перекрытой оптопары по одной координате аналогичным 20 образом начинается опрос на другой координате. Адреса оптопар формируются блоком 7.

При нулевом уровне на входе 35 блока 7 триггеры 26 и 27 удерживаются.: 25 в нулевом состоянии. При этом выходы мультиплексора 23 удерживаются в неактивном — третьем состоянии, а импульсы с входа 13 синхронизации поступают только на вход первого сумми- 30 рующего счетчика 24.. На управляющие входы мультиплексоров 22 и 23 поступает нулевой уровень с выхода триггера 27, что обеспечивает подключение к ним выходов первого счетчика 24.

Элемент И 30 формирует единичный уровень на входе записи мультиплексора 22. При этом мультиплексор 22 становится "прозрачным" и передает информацию с выходов счетчика 24. По ме- щ ре поступления синхроимпульсов на вход счетчика 24 на выходах 12 форс - --. мируется линейно нарастающая последовательность адресов и происходит последовательный опрос всех оптопар. 45

При этом оптопарам координаты Х соответствует нулевой уровень в старшем разряде выходов 12, а оптопарам координаты Y — единичный уровень.

При единичном уровне на входе 35 5С блок 7 работает в режиме слежения, При этом мультиплексор 22 обеспечивает сканирование по координате Y a мультиплексор 23 — по координате Х, счетчик 24 обеспечивает опрос по воз- 55 растанию, а счетчик 25 — по убыванию.

Переключение координат осуществляется счетным триггером 26, который обеспечивает поочередное подключение к выходам !2 мультиплексоров 22 и 23. В. исходном положении триггеры 26-28 находятся в нулевом состоянии, содержимое счетчиков 24 и 25 одинаковое. Пер-» вый тактовый импульс. поступает на вход суммирующего счетчика 24, так как триггер 27 находится в нулевом состоянии. По заднему фронту импульса триггер 27 переключается, и следующий и: пульс проходит на вход вычитающего счетчика 25, При каждом переключении счетного триггера 27 благодаря изменению сигнала на управляющем входе- к мультиплексору 22 поочередно подключаются выходы то первого 24, ro второго 25 счетчиков. Если устройством в некоторый момент фиксируется перекрытие оптопары, на вход 15 триггера 28 поступает сигнал. Триггер 28 устанавливается в состояние логической "1" ° По следующему синхроимпульсу на входе 13 формируется сигнал на выходе элемента И 29 и переключается триггер 26. При этом выходы мультиплексора 22 переходят в неактивное состояние, а к выходам 12 подключается мультиплексор 23. В мультиплексоре 22 фиксируется адрес перекрытой оптопары,по координате Y. Одновременно поступает сигнал на входы записи счетчиков 24 и 25 и в них с выходов

12 заносится содержимое мультиплексора 23 (прежнее значение координаты

Х). При этом запись в мультиплексор

23 блокируется элементом И 31. По заднему фронту тактового импульса триггер 28 сбрасывается, Последующие тактовые импульсы поочередно поступают на тактовые входы первого 24 и второго 25 счетчиков до поступления с компаратора 10 следующего импульса на вход 15. После этого вновь происходит переключение на опрос по другой координате.

Г1ажоритарный блок 11 обеспечивает воэможность повышения помехозащищенности. Управление блоком осуществляется подачей сигнала на вход 41. При нулевом уровне на входе 41 (фиг. 3) сигналы с выхода 14 компаратора !О без всякой обработки проходят на вход 15. Аналогично сигналы синхронизации с выхода 16 первого делителя 2 без обработки передаются на выход 13.

Подачей на вход 41 единичного уровня блок 11 переводится в режим мажоритарной обработки. Сигналы синхронизации с входа 16 делятся на три делителем

699

7 1615

37 частоты и через элемент И-ИЛИ 40 поступают на выход 13. Сигналы с выхода 14 компаратора 10 записываются импульсами с входа 16 в регистр 36 сдвига, Информация с выходов регистра

36 обрабатывается мажоритарным элементом 38. По импульсам синхронизации с выхода делителя 37 и с входа 16 информация с выхода элемента 38 через элемент 39 передается на выход

15.

Таким образом, в мажоритарном режиме между элементами каждой оптопары передается не одна, а три смеж-. ных пачки импульсов. При возникновении ошибки при,приеме одной из трех пачек ошибки в работе устройст" ! ва не происходит благодаря мажори".

I тарной обработке информации.

Следует отметить, что большинство существующих инфракрасных светодиодов и фотодиодов имеют большой разброс параметров. Это ведет к тому, что чувствительность оптопар колеблется в 25 больших пределах, что затрудняет установку уровня срабатывания компараivopa 10 и существенно снижает поме хозащищенность.. Для компенсации раз:броса параметров. служит программиру- 30 емый усилитель 9, выполненный фиг. 4) по схеме инвертирующего усилителя. Входной резистор 43 постоянный, а в качестве резистора обратной связи используется умножаю1ций .ЦАП 45. Последний управляется

35 сигналами с выхода ПЗУ 44, на вход .которого поступает код с выходов 12.

Кодовые комбинации на выходах 12 on" ределяют выбираемую оптопару. В процессе настройки в ПЗУ 44 для каждой оптопары заносится коэффициент усиления. Таким образом, для каждой опгопары коэффициент усиления усилителя 9 регулируется ЦАП 45 по -кодам, . 45 поступающим с выхода ПЗУ 44.

Блок компаратора 10 работает следующим образом.

Уровень напряжения сигнала на входе 17 сравнивается с уровнем опорно50

to напряжения на входе 49 компаратора 46. Последний стробируется импуль ;ом на входе 16, поступающим в конце передачи пачки импульсов, когда максимально затухают переходные про55 цессы. Кроме того, стробирующий импульс укорачивается, проходя через формирователь 47. Сигнал с выхода компаратора 46 и синхроимпульс с выхода формирователя 47 поступают на входы элемента ИЛИ-HE 48. На выходе 14 компаратора 10 сигнал формируется при наличии синхроимпульса на входе 16 и отсутствии сигнала на входе 17. При этом отсутствию сигнала на входе 17 соответствует перекрытие оптопары. Для нормальной работы компаратора 10 задержка, вносимая компаратором 46, не должна превышать задержку, вносимую формирователем 47.

Устройство обеспечивает повышение быстродействия, помехозащищенность и надежность. Повышение надежности и помехозащищенности достигается за счет введения воэможности мажоритарной обработки информации и за счет цифровой компенсации разброса параметров оптопар. При этом благодаря возможности переключения в мажоритарный режим появляется возможность

1 сочетать высокое быстродействие в основном режиме, когда необходимо вводить информацию о быстрых перемещениях, с высокой надежностью в мажоритарном режиме, когда необходимо вводить, например, информацию с изображеннойй на экране функциональной клавиатуры. Наряду с .укаэанными преимуществами устройство в полной мере обеспечивает основные режимы сканирования — обзорный, с опросом всех оптопар по обеим координатам, и слежения, с опросом; оптопар с наиболее вероятными координатами, Ф о р мул а и s о б р е т е ни я

1. Устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, оптически связанные источники и приемники света, первый и.второй мультиплексоры, первый счетчик, первый счетный

1 триггер, триггер, первый, второй и третий элементы И, выход триггера соединен с первым. входом первого элемента И, выходы приемников света соединены с информационными входами первого мультиплексора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности устройства, "в него введены t делитель частоты, демультиплексор, второй счетчик, четвертый и пятыи элементы И, элемент ИЛИ, второй счетный триггер, третий мультиплексор, компаратор, мажоритарный блок, блок со-, гласования, программируемый усилитель, 1615 выход генератора импульсов соединен с входом делителя частоты и информационным входом демультиплексора, выходы которого соединены с входами источников света, выход первого мультиплексора соединен с входом блока согласования, выход которого соединен с информационным входом программируемого усилителя, выход которого соединен с информационным входом компаратора, выход которого соединен с информационным входом мажоритарного блока, первый выход которого соединен со. счетным входом второго счетного триггера, вторым входом первого элемента И, входом сброса триггера и первыми входами второго и третьего элементов И, второй выход мажоритарного блока соединен с входом установки в

"1" триггера и является выходом готовности устройства, выходы второго и третьего мультиплексоров соединены а входами предустановки первого и . второго счетчиков, адресными входами программируемого усилителя, первого мультиплексора и демультиплексора и являются информационными выходами устройства, выход делителя частоты соелинен со стробирующими входами компаратора и мажоритарнрго блока, управляющий вход которого является первым входом выбора режима, входы сброса счетных триггеров, третий вход .первого элемента И и первый вход элемента ИЛИ являются вторым входом выбора режима устройства, инверсный выход второго счетного триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выходы группы которого соединены с ин формационными входами первой группы второго и третьего мультиплексоров, информационный выход старшего разряда первого счетчика соединен с вто\ рым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со старшим разрядом информационных входов первой группы второго мультиплексора, прямой выход второго счетного триггера соединен с управляющими входами второго и третьего мультиплексоров и вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом .второго

699 1О счетчика, выходы которого соединены с информационными входами второй группы второго и третьего мультиплексоров, старший разряд информационных входов второй группы второго мультиплексора подключен к шине логической "1", старшие разряды информационных входов первой и второй групп

10 третьего мультиплексора подключены к . шине логического "0", выход первого элемента И соединен с входами записи первого и второго счетчиков, первыми входами четвертого и пятого элементов

И и со счетным входом первого счетного триггера, инверсный выход которо"

ro соединен с вторым входом четвертого элемента И и входом выборки тре" тьего мультиплексора, выход четверто20 го элемента И соединен с входом записи второго мультиплексора, прямой выход первого счетного триггера соединен с вторым входом третьего элемен. та И и входом выборки второго муль25 типлексора, выход третьего элемента

И соединен с входом записи третьего мульт иплек сор а.

2. Устройство по и. 1, о т л и—

30 ч а ю щ е е с я тем, что мажоритарньп блок содержит регистр сдвига, делитель частоты, мажоритарный элемент, два элемента И-ИЛИ, информационный вход регистра сдвига, вход мажори"

35, тарного элемента, первый вход первого элемента И-ИЛИ являются информационным входом блока, вход сдвига ре,гистра сдвига, вход делителя частоты, первый вход второго элемента И- ИЛИ и

4р второй вход первого элемента И-. ИЛИ являются стробирующим входом блока, выход делителя частоты соединен с вторым входом второго элемента И-ИЛИ и третьим входом первого элемента

45 И-ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока, четвертый и пятый входы первого элемента И-ИЛИ, третий и четвертый входы второго элемента

И-ИЛИ являются управляющими входами

50 блока, выходы регистра сдвига соединены с входами группы мажоритарного элемент а, выход которо го соединен с шестым входом первого элемента И-ИЛИ, выход второго элемента И-ИЛИ являет55 ся первым выходом блока.

16l 5699

1615699

Составитель И. Карнова

ТехРед М.Ходанич

Редактор О.Юрковецкая

Корректор А.Обручар

3 ак аз 3987 Тираж 572 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, t 01