УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ Российский патент 1998 года по МПК G06F3/02 

Изобретение относится к области вычислительной техники, к средствам ввода информации, в частности к устройствам ручного ввода данных, и целесообразно для использования при вводе данных в распределенные в пространстве вычислительные системы.

В связи с широким применением распределенных в пространстве вычислительных систем существует необходимость использования в них экономичных линий связи между различными составляющими системы, отдаленными друг от друга значительными расстояниями, в частности между устройствами ввода информации и аппаратурой обработки данных.

Эту задачу решают путем снижения количества проводников в протяженных линиях связи при обеспечении достаточной надежности и быстродействия устройства ввода информации. Для этого кодирование информации осуществляют за счет время-импульсной модуляции данных.

Так, известно устройство для ввода информации, использующее двухпроводниковую линию связи (а.с. СССР, N 1716499, G 06 F, 3/02). Оно содержит коммутационную матрицу, щуп, соединенный с источником питания, каналы задержки импульсов, схему дизъюнкции, первый и второй генераторы импульсов выходных сигналов. При этом время прохождения импульсов от узлов матрицы до выходов устройства, определяемое задерживающей характеристикой соответствующих каналов устройства (строк и столбцов), соответствует координатам узлов.

При всех достоинствах этого устройства его недостаток заключается в том, что увеличение объема вводимой информации (числа узлов матрицы) связано со значительным усложнением устройства.

Данный недостаток устранен в устройстве для ввода информации по патенту ФРГ N 4201488, G 06 F, 3/03, наиболее близким по технической сущности к изобретению. В этом устройстве использован тот же принцип идентификации координат узлов коммутационной матрицы по временным интервалам импульсов, проходящих от узлов по каналам задержки устройства. Устройство включает коммутационную матрицу, состоящую из шин, соответствующих осевым координатам, например, строкам и столбцам, щуп для подключения к узлам коммутационной матрицы, связанный с источником напряжения, первую и вторую многоканальные схемы задержки, соответственно для шин, строк и столбцов, схему дизъюнкции, входы которой подключены к шинам одной из осевых координат, первый и второй генераторы импульсов, вход запуска каждого из которых соединен с выходом схемы дизъюнкции, а вход сброса - с выходом соответствующей многоканальной схемы задержки, первый и второй блоки маркирования импульсов. В каждой многоканальной схеме задержки время задержки импульсов различается для разных каналов, входы каналов соединены с соответствующими шинами соответственно строк или столбцов, а выходы каналов соединены между собой и образуют выход схемы. При этом число шин по меньшей мере одной осевой координаты превышает число каналов соответствующей многоканальной схемы задержки, и концы части шин упомянутой по меньшей мере одной осевой координаты соединены между собой и с соответствующим блоком маркирования импульсов. Вышеперечисленные признаки являются общими для ближайшего аналога и заявленного изобретения. Они позволяют производить в устройстве для ввода информации время - импульсную модуляцию данных и передавать их с высокой скоростью через двухпроводниковую линию связи большой протяженности за счет кодирования вводимой информации без использования шифратора. Одновременно вышеуказанное соотношение между количеством шин одной из координат и числом каналов схемы задержки той же координаты, а также связь части шин одной из координат с соответствующим блоком маркирования импульсов позволяет увеличить объем вводимой информации при том же количестве каналов задержки.

Вместе с тем указанному известному устройству присущ ряд недостатков. Так, использование в качестве блоков маркирования сигналов элементов задержки, например, мультивибраторов, реле времени и т.п. усложняет схему и снижает ее надежность. Кроме того, средства соединения шин с блоками маркирования сигналов отрицательно влияют на работоспособность устройства.

Задачей изобретения является создание устройства для ввода информации, имеющего повышенную надежность и более простую конструкцию, чем известные устройства аналогичного назначения.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для ввода информации, содержащем коммутационную матрицу, состоящую из шин осевых координат, соответствующих строкам и столбцам матрицы, щуп для подключения к узлам коммутационной матрицы, связанной с источником напряжения, первую и вторую многоканальные схемы задержки импульсов соответственно для шин строк и столбцов, в каждой из которых время задержки в разных каналах различно, входы каналов соединены с соответствующими шинами соответственно строк или столбцов, а выходы соединены между собой и образуют выход соответствующей многоканальной схемы задержки, схему дизъюнкции, входы которой соединены с шинами одной из осевых координат, первый и второй генераторы импульсов, вход запуска каждого из которых соединен с выходом схемы дизъюнкции, а вход сброса - с выходом соответствующей многоканальной схемы задержки, первый и второй блоки маркирования импульсов, при этом число шин по меньшей мере одной осевой координаты превышает число каналов соответствующей многоканальной схемы задержки и концы части шин упомянутой по меньшей мере одной осевой координаты соединены между собой и с соответствующим блоком маркирования импульсов, в соответствии с изобретением каждый блок маркирования импульсов содержит конденсатор и автоматический ключ, через который конденсатор подключен ко входу сброса соответствующего генератора импульсов.

При этом предпочтительно часть шин по меньшей мере одной осевой координаты выполнены с двумя проводниками, один из которых подключен к одному из входов соответствующей многоканальной схемы задержки, а второй - к общей точке подключения этих шин к управляемому входу ключа соответствующего блока маркирования импульсов.

Следует обратить внимание на то обстоятельство, что различное время задержки сигналов в разных каналах каждой схемы задержки может обеспечиваться использованием в каждом канале, например, резисторов или иных элементов аналогичного свойства.

На чертеже представлена принципиальная схема, иллюстрирующая возможный вариант осуществления изобретения.

Устройство для ввода информации содержит коммутационную матрицу 1, состоящую из множества шин одной осевой координаты 2 (например, строк) и множества шин другой осевой координаты 3 (соответственно, столбцов). Точки пересечения шин строк 2 и шин столбцов 3 образуют узлы 4 коммутационной матрицы 1.

Устройство содержит также первую 5 и вторую 6 многоканальные схемы задержки сигналов, подключенные каждая входами своих каналов порознь к шинам соответствующей осевой координаты 2 или 3. Выходы указанных каналов соединены между собой и образуют выход каждой многоканальной схемы задержки. Точка соединения каналов подключена также к конденсатору 7 или 8, входящему в состав схемы задержки. При этом схемы задержки 5, 6 выполнены с различным временем задержки сигналов во всех каналах.

Каждая многоканальная схема задержки 5 или 6 содержит ряд резисторов 9 с различающимися сопротивлениями. Число резисторов на единицу меньше числа каналов схемы, что позволяет обеспечить различительную характеристику канала минимально необходимым числом резисторов, т.е. в некоторой степени оптимизировать схему. Выводы резисторов представляют собой входы и выходы соответствующих каналов схемы.

К шинам одной из осевых координат подключена схема дизъюнкции 10, в качестве которой целесообразно использовать логическую схему ИЛИ-НЕ. С учетом того, что разные осевые координаты могут иметь разное число шин для подключения к схеме 10, выбираются шины той осевой координаты, которой соответствует меньшее число шин. Это позволяет минимизировать количество подключений к входам схемы дизъюнкции 10.

Выход схемы дизъюнкции 10 соединен с входами запуска генераторов импульсов 11 и 12. Входы сброса генераторов 11 и 12 подключены к выходам первой или второй многоканальных схем задержки 5 и 6, а выход каждого из указанных генераторов является выходом устройства ввода информации для одной из осевых координат.

В качестве генераторов импульсов 11 и 12 целесообразно использовать ждущие мультивибраторы на интегральной схеме типа 564 ТМ2. Могут быть также использованы другие схемы генераторов импульсов, формирующие импульсы управляемой длительности.

Как выше отмечалось, для оптимизации схемы устройства число шин одной или каждой из осевых координат может до 2-х раз превышать число каналов соответствующей схемы задержки 5 или 6, т.е. к каждому каналу этих схем задержки могут быть подключены две шины одной и той же координаты. Для различения импульсов шин, проходящих через канал, в устройстве предусмотрены средства маркирования импульсов. Для этого часть шин (13 и 14) определенной координаты выполнена с двумя проводниками, один из которых подключен к соответствующему каналу своей схемы задержки (5 или 6), а второй - подсоединен к общей точке подключения шин к блоку маркирования импульсов. В данном устройстве каждый блок маркирования выполнен в виде соответственно первого или второго конденсаторов 15, 16 и соответствующих автоматических ключей 17, 18, через который упомянутый конденсатор соединен с входом сброса генератора импульсов 11 или соответственно 12. Одновременно указанный конденсатор через соответствующий ключ (17, 18) подключен к выходу схемы задержки (5 или 6).

Устройство также содержит схему автоколебательного генератора 19 с задержкой начала колебаний, вход которого подключен к выходу схемы дизъюнкции 10, а выход - к управляющему входу ключа 20. На вход ключа 20 подается возбуждающее напряжение от источника напряжения 21, а выход ключа подсоединен к щупу 22.

Рассмотренное выше устройство описывает предпочтительный пример осуществления заявленного изобретения. При этом сущность изобретения не изменится при следующих формах его реализации. Так, вышеуказанное соотношение количества шин и каналов в многоканальной схеме задержки, как и особая конструкция и подключение части шин возможны и для варианта устройства с использованием только одной из координат. Данное изобретение также включает в себя такие устройства для ввода данных, в которых рассмотренные средства маркирования импульсов использованы не во всех координатных связях, а, например, использованы только в связях одной координаты, скажем строк.

В пределах изложенной сущности изобретения возможна также замена резисторов 9 в каналах схем задержки на генераторы пилообразного или линейного изменяющегося напряжения, или другие подходящие элементы.

Устройство для ввода информации согласно изобретению работает следующим образом.

Ввод информации осуществляется воздействием щупа 22, соединенного через ключ 20 с источником напряжения 21, на соответствующий узел 4 коммутационной матрицы 1. При этом возбуждающее напряжение подается на соответствующие шину строк и шину столбцов, а через них в соответствующие каналы схем задержки 5 и 6. Одновременно возбуждающее напряжение подается также на один из входов схемы дизъюнкции 10, которая на выходе формирует импульс, запускающий генераторы импульсов 11 и 12.

Многоканальные схемы задержки 5 и 6 осуществляют задержку поданных на их вход сигналов. Задержанные сигналы со схем задержки 5 и 6 поступают на входы сброса генераторов 11 и 12 и производят их сброс.

Таким образом, длительность импульсов, сформированных генераторами 11 и 12, оказывается пропорциональной времени задержки импульсов в схемах задержки 5 и 6. Поскольку каждой шине строк 2 и каждой шине столбцов 3 соответствует определенный канал одной из схем задержки 5 и 6, в которых время задержки во всех каналах различается между собой, то каждый узел 4, в пересечении шин строк 2 и столбцов 3 может быть идентифицирован импульсами на выходе генераторов импульсов 11 и 12.

В описанном примере осуществления изобретения, где каждая многоканальная схема задержки 5 и 6 содержит набор параллельно подключенных резисторов и конденсатор, задержка входного сигнала осуществляется следующим образом.

При подаче на входы многоканальных схем задержки 5 и 6 возбуждающего напряжения U_вх происходит заряд конденсаторов 7 и 8 через резисторы 9 до напряжения U, равного
U = U_вх(1 - e^-t/RC),
где
t - время с момента подачи возбуждающего напряжения;
C - емкость заряжаемого конденсатора;
R - сопротивление резистора, через который происходит заряд конденсатора.

Например, за время τ = RC конденсатор заряжается до напряжения U, равного 0,632 U_вх.

Очевидно, что длительности импульсов, прошедших через разные каналы схемы задержки 5 или 6, различаются между собой в соответствии с различием в номиналах сопротивлений резисторов этих каналов.

Так как каждому узлу коммутационной матрицы соответствует определенная запись, то импульсы, сформированные генераторами 11 и 12, идентифицируют запись, соответствующую узлу матрицы, возбуждаемому в данный момент.

При подаче возбуждающего напряжения в узлы матрицы 1, где в числе пересекающихся коммуникаций находятся шины 13 и/или 14, возбуждающее напряжение подается по двум проводникам этих шин: по одному к схеме дизъюнкции 10 и соответствующему входу схемы задержки 5 или 6, а по второму - к конденсатору 15 или 16. Конденсатор через ключ 17 или 18 подключается к соответствующим генератору импульсов 11 или 12 и к выходу схемы задержки 5 или 6. Таким образом, указанный конденсатор также заряжается через резисторы 9 каналов и время задержки импульса, прошедшего от указанных узлов через шины с двумя проводниками, будет определяться формулой
τ = R(C₁+C₂),
где
C₁ - емкость конденсатора 7 или 8;
C₂ - емкость конденсатора 15 или 16.

В результате на выходах генераторов 11 и/или 12 появятся импульсы, длительность которых соответствует определенным каналам схем задержки 5, 6, но с корректировкой этой длительности за счет емкости конденсатора 15 или 16. За счет такой маркировки различаются сигналы, поступающие на соответствующий канал схемы задержки от узлов с пересечением обычных шин и пересечением шин с двумя проводниками.

Это позволяет существенно оптимизировать схему устройства за счет сохранения того же количества каналов схем задержки при значительном увеличении числа узлов коммутационной матрицы, т.е. увеличения объема вводимой информации. Причем достигается это за счет простых средств, включающих дополнительные конденсаторы и ключи.

Кроме того, такая система маркировки позволяет почти вдвое уменьшить длительности импульсов, формируемых генераторами 11 и 12. При длительном возбуждении узла матрицы 1 примерно через 1 сек. автоколебательный генератор 19 с задержкой начала колебаний начинает генерировать с определенной частотой колебания, управляющие ключом 20. Таким образом, возбуждающее напряжение, подаваемое в узел матрицы 1, будет периодически повторять процесс выработки импульсов на выходах генераторов 11 и 12, что соответствует осуществлению автоповтора ввода координат возбуждаемого узла коммутационной матрицы.

Время - импульсная модуляция сигналов, производимая предложенным устройством ввода данных, позволяет использовать двухпроводниковую линию связи для ввода данных в аппаратуру обработки информации, а также обеспечивает высокую помехоустойчивость, что позволяет осуществлять передачу данных на значительное расстояние.

Быстродействие устройства обеспечивается одновременным замыканием шин обоих координат, а также сокращенной длительностью выходящих импульсов при достаточном объеме вводимой информации. При этом увеличение объема передаваемой информации достигается простыми и, соответственно, более надежными средствами, чем в известных устройствах аналогичного назначения.

Устройство для ввода информации относится к области вычислительной техники и может быть использовано для ручного ввода данных в распределенные в пространстве вычислительные системы. Технический результат заключается в упрощении устройства и повышении надежности его работы при сохранении достаточного объема вводимой информации и быстродействия. Устройство содержит коммутационную матрицу, состоящую из шин, соответствующих осевым координатам, щуп, источник напряжения, первую и вторую многоканальные схемы задержки импульсов, схему дизъюнкции, первый и второй блоки маркирования импульсов, каждый из которых содержит конденсатор и автоматический ключ. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для ввода информации, содержащее коммутационную матрицу, состоящую из шин осевых координат, соответствующих строкам и столбцам матрицы, щуп для подключения к узлам коммутационной матрицы, связанный с источником напряжения, первую и вторую многоканальные схемы задержки импульсов соответственно для шин строк и столбцов, в каждой из которых время задержки в разных каналах различно, входы каналов соединены с соответствующими шинами соответственно строк или столбцов, а выходы соединены между собой и образуют выход соответствующей многоканальной схемы задержки, схему дизъюнкции, входы которой соединены с шинами одной из осевых координат, первый и второй генераторы импульсов, вход запуска каждого из которых соединен с выходом схемы дизъюнкции, а вход сброса - с выходом соответствующей многоканальной схемы задержки, первый и второй блоки маркирования импульсов, при этом число шин по меньшей мере одной осевой координаты превышает число каналов соответствующей многоканальной схемы задержки, и концы части шин упомянутой по меньшей мере одной осевой координаты соединены между собой и с соответствующим блоком маркирования импульсов, отличающееся тем, что каждый блок маркирования импульсов содержит конденсатор и автоматический ключ, через который конденсатор подключен ко входу сброса соответствующего генератора импульсов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что часть шин по меньшей мере одной осевой координаты выполнены с двумя проводниками, один из которых подключен к одному из входов соответствующей многоканальной схемы задержки, а второй - к общей точке подключения этих шин к управляемому входу ключа соответствующего блока маркирования импульсов.