Сенсорный переключатель Советский патент 1983 года по МПК H03K17/945 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в пультах управления различных устройств, в частности в коммутаторах и устройствах ввода информации. в ЭВМ. Известен сенсорный коммутатор, содержащий мультиплексор, соединенный с сенсорными площадками, счетчик, регистр, триггер и логические элементы tl 3Недостаток указанного устройства - невозможность обеспечения независимой фиксации касания площадок Наиболее близким к предлагаемому является сенсорное переключающее устройство, содержащее мультиплексор, входы которого соединены с соо ветствующими сенсорными площадками основной и дополнительный счетчики регистр и. элементы И-НЕ Г2 J. Недостаток известного устройства - невозможность обеспечения независимой фиксации касания сенсорны площадок, так как регистр, выполняю |Щий функцию памяти, хранит информа цию о номере только одной сенсорно площадки, прикосновение к которой было последним, что сужает функцио нальные возможностиустройства. Цель изобре.тения - расширение его функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в сенсорный переключатель, содержащий мультиплексор, информационные входы которого соединены с П -сенсорными площадками, управляюцще входы подключены к выходам основного счетчика, а выход и стробирующий вход соединены с соответст вующими входами элемента ИЛИ-НЕ, а также дополнительный счетчик, в него введены демультиплексор, блок предварительной установки, п блоков памяти, элемент задержки, элементы И сброса и установки и элементы И-НЕ опроса, записи и установки, причем выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом демультиплексора, другие входы которого подключены к выходам основного счетчика, а выходы - к первым входам соответствующих блоков памяти, вторые входы которых соединены с выходом элемента И установки, третьи входы - с вы ходом элемента И-НЕ записи, а четвертые входы подключены к выходу бл ка предварительной установки и первому входу элемента И установки, вт рой вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ устанс вки, первый вход которого соединен с первым вхо дом элемента И-НЕ записи и первым выходом основного счетчика, второй вход подключен к второму входу элемента И-НЕ записи, первому входу эле мента И-НЕ опроса, выходу дополнительного счетчика и первому входу элемента И сброса, а тр-зтий вход соединен с третьим входом элемента И-НЕ| записи, вторым входом И-НЕ опроса и через элемент задержки - с вторым входом элемента И сброса, тактовой тиной и первым входом основного счетчика, второй вы-, ход которого подключен к третьему вхо ду элемента И сброса, а последний выход - к первому входу дополнительного счетчика, вторые входы основного и дополнительного счетчиков соединены с выходом элемента И сброса, а выход элемента И-НЕ опроса подключен к стробируюшему входу мультиплексора. Причем каждый из блоков памяти состоит из RS , D и ZJK-триг.геров, причем первый и второй входы блока памяти соединены соответственно с 5 и -R -входами RS -триггера, неинвертирующий выход которого подключен к С-входу. JК-триггера и D -входу 33 -триггера, С и R -входы .которого соответственно подключены к третьему и четвертому входам блока памяти, а инвертирующий вход D -триггера соединен с 3-й К-входами ПК-триггера, R -вход которого подключен к четвертому входу блока памяти, а выход ЭК -триггера соединен с соответствующей выходной шиной. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу. Сенсорный переключатель содержит мультиплексор 1, h -сенсорных площадок 2, основной с-четчик 3, элемент ИЛИ-НЕ 4, демультиплексор 5, Р -блоков .6 памяти, каждый из которых включает в себя RS -триггер 7,. 1) -триггер 8 и OK -триггер 9, тактовую шину 10, элемент И 11 Сброса, элемент 12 задержки, дополнительный счетчик 13, элемент И-НЕ 14 установки, элемент И-НЕ 15 записи, элемент И-НЕ 16 опроса, элемент И 17 установки, блок 18 предварительной установки, информационные выходные шины 19. Сенсорный переключатель работает следующим образом. При подаче питания на переключатель блок 18 предварительной установки вырабатывает одиночный иипульс отрицательной полярности, устанавливающий по R -входам RS , D и ЭК -триггеры 7-9 всех блоков б памяти в состояние. О.Это же состояние устанавливается на информационных шинах 19. Работа сенсорного переключателя построена по циклическому принципу, цикл состоит из пК+ 2 тактов. Длительность такта Т-равна периоду следования тактовых импульсов положительной полярности (фиг. 2 а ), поступающих по тактовой шине 10, В каждом такте опрашивается одна сенсорнал площадка 2, а опрос всех площадок 2 происходит в течение пК пер вых тактов цикла. При этом за время цикла каждая сенсорная площадка опрашивается К раз с периодом, ра ным пТ . В последних двух дактах Цикла опрос сенсорных площадок 2 не производится. В пК + 1 такте в D -триггерах 8 блоков 6 памяти фиксируются результаты опроса сенсорных площадок 2, в пК. + 2 такте в -нулевое состояние устанавливаются RS -триггеры 7 и основной и дополнительный счетчики 3 и 13. Управляющие сигналы, необходимые для работы сенсорного переключателя по ци лическому принципу, формируются основным и дополнительным счетчиками 3 и 13, элементом 12 задержки, элементом И-НЕ 16 опроса, элементом И-НЕ 15 записи, элементом И-НЕ 14 установки и элементом И 11 сброса, При этом коэффициент пересчета осно ного счетчика 3 -п, а коэффициент п ресчета дополнительного счетчика 13-2К, и они определяют соответстве но число опрашиваемых сенсорных пло щадок 2 и количество К опросов каждой площадки 2 в течение цикла. Рассмотрим формирование управляю щих сигналов. Таковые импульсы фиг. 2 а ) положительной полярности длительностью С«Т поступают с так.тирующей шины 10 на вход элемента 1 задержки. На выходе элемента 12 задержки получается последовательност импульсов (фиг. 2 б ) положительной полярности с периодом Т и длительностью t , задержанная относительно последовательности тактовых импульсов на время . Т Т f, Т|. Тактовые импульсы поступают также н первый вход основного счетчика 3. Последовательное изменение состояни выходов счетчика 3 приводит к пооче редному опрашиванию информационных входов мультиплексора 1, соединенных с соответствующими сенсорными площадками 2. За ri тактов опрашива ются все сенсорные площадки 2 переключателя. Затем на тактах ( производится повторный опрос сенсор ных площадок 2 и т. д. Количество проведенных в течение цикла опросов сенсорных площадок 2 подсчитывается дополнительным счетчиком 13. Таким образом, -i -сенсорная площадка 2 опрашивается в i, 2i,...,Ki тактах дикла. В каждом иэ рК первых тактов цикла элементом 16 И-НЕ опроса формируется импульс опроса (фиг. 2 отрицательной полярности длительностью С, поступающий на стробирую щий вход мультиплексора 1. Импульс Опроса во времени совпадает с последовательностью .задержанных тактов импульсов. В пК +1 такте цикла элемент 15 И-НЕ записи формирует импул записи (фиг. 2 г ) отрицательной полярности длительностью f. Этот импульс поступает на С входы D -триггеров 8 всех блоков 6 памяти, устанавливая их в те же состояния, в которых к этому времени находятся RS -триггеры 7 этих же блоков 6. ВПК+ 2 такте цикла элемент И-НЕ 14 установки формирует импульс установки (фиг. 2 л отрицательной полярности длительностью t. Этот импульс, проходя через элемент И 17 установки, поступает на R сходы RS -триггеров 7 всех блоков 6 памяти, -устанавливая их в нулевое состояние. При поступлении пК+ 2 тактового импульса элемент И 11 сброса формирует положительный импульс сброса (фиг.2 е ), устанавливающий в нулевое состояние основной и дополнительный счетчики 3 и 13. Затем работа сенсорного переключателя циклически повторяется. При отсутствии касания сенсорных площадок 2 импульсы опроса (фиг. 2 в) отрицательной полярности, поступая на стробирующий вход мультиплексора 1, инвертируются и проходят на его выход в виде импульсов положительной полярности, совпадающих с выходными по времени. Эти импульсы и импульсы опроса поступают на входы элемента ИЛИ-НЕ 4, на выходе которого при этом постоянно присутствует уровень О. Этот уровень поступает на вход демультиплексора 5, управляемого выходными сигналами основного счетчика 3 и работающего синхронно с .Тультиплексором 1. При-этом на 5-входы RS -триггеров 7 блоков 6памяти с выходов демультиплексора 5 поступают уровни 1. RS-триггеры 7остаются в состоянии О в которое они были установлены импульсом установки (фиг. 2 д ) в пК+ 2 такте предыдущего цикла. В пК+ 1 такте цикла импульс записи (фиг. 2 г ) с элемента Й-НЕ 15 записи устанавливает в состояние О D -триггеры 8 блоков 6 памяти. В hK + 2 такте цикла импульс установки (фиг. 2 д ) с элемента И-НЕ 14, проходя через элемент И 17 установки , поступает на f -входы R5 -триггеров 7 блоков 6 памяти, подтверждая их нулевое состояние. Припоступлении пК+ 2 тактового импульса импульс сброса (фиг. 2 е ) с элемента И 11 устанавливает в нулевое состояние основной и дополнительный счетчики 3 и 13. На этом заканчивается цикл работы переключателя; При касании i сенсорной площадки к монтажной емкости этой площадки и емкости i информационного входа мультиплексора 1 добавляется емкость тела оператора. Сум 1арная емкост не успевает зарядиться за время Т действия импульса опроса и в тактах i , 2 i,.. ., 1C эти импульсы

,на выход мультиплексора 1 не прохоцят. Это создает условия для прохождения в тактах i, 2i,..., Kt импул сов опроса (фиг. 2 в отрицательной полярности через элемент ИЛИ-НЕ 4. В. элементе ИЛИ-НЕ 4 импульсы опросаинвертируются и поступают на зход демультиплексора 5, а с его i-выхода, еще раз проинвертированные, на S -вход R5 -триггера 7 i -блока б памяти. RS-триггер 7 устанавливается в единичное состояние. При этом, если в предыдущем цикле касания i -ой сенсорной площадки 2 зафиксировано не было и D -триггер находится в нулевом состоянии, то 1 с его инвертирующего выхода поступает на Э, К -входы ЭК-триггера 9, который перебрасывается в противоположное состояние положительным перепадом с неинвертирующего выхода R5 -триггера 7. Если же в предыдущем цикле зафиксировано касание i -ой сенсорной площадки 2 (касание не прерывалось ) и D -триггер 8 находится в единичном состоянии, то О с его инвертирующего выхода блокирует JK -триггер 9 по О-, К -входам DK -триггер 9 остается в исходном состоянии. Таким образом, условием переброса JK -триггера 9 в противоположное состояние является отсутствие касания в предадущем цикле и наличие касания в данном. Далее в пК + 1 такте цикла импульс записи с элемента И-НЕ 15 устанавливает в состояние 1 D- триггер 8. i-блока б памяти. В пК + 2 такте цикла импульс установки с элемента И-НЕ 14 устанавливает в нулевое состояние R5 -триггер 7 i -блока 6 памяти, а при поступлении пК+ 2 тактового импульса импульс сброса с элемента 11

и сбрасывает в нулевое состояние основной и дополнительный счетчики 3 и 13.

При одновременном касании i и j сенсорных площадок в тактах i, j , V 2j , . . . , Ki , К/ импульсы опроса не проходят на выход мультиплексора -1 а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 4 в этих тактах появляются импульсы положительной полярности, поступающие на вход демультиплексора 5. В i, 2i,... Ki тактах импульсы с i -выхода демультиплексора 5 устанавливают в единичное состояние R5 -триггер 7 i -блока б памяти, а в j 2j,...,Kj тактах импульсы с выхода демультиплесора 5 - RS -триггер 7 i-блока б памяти. При этом, если в предыдущем цикле касания i и j сенсорных площадок 2 зафиксировано не было и D -тригеры 8 i и j блоков б памяти находятся в нулевом состоянии, то ЭК -триггеры 9 этих блоков 6 памяти перебрасываются -в противоположные состояния. Если же в предыдущем цикле зафиксировано касание i , j или обеих сенсорных площадок 2 и D -три геры 8 i, j - или обоих блоков б памяти находятся в единичном состоянии, то ОК. -триггер 9 i , j или JK -триггеры 9 обоих блоков б остаются в исходном состоянии. Далее сенсорный пере;ключатель работает аналогично в пределах вышеуказанного цикла. Таким же образом работает сенсорный переключатель и при касании любого числа, в общем случае п, сенсорных площадок.

Таким образом, предлагаемый сенсорный переключатель, являясь переключателем с независимой фиксацией, позволяет компоновать пульты управления самого различного назначения.

фуг. /

1. СЕНСОРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий мультиплексор, информационные входы которого соединены с п сенсорными площадками, управляющие входы подключены к выходам основного . счетчика, а выход,.и стробирующий вход соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ, а также дополнительный счетчик, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, в, него введены демультиплексор, блок предварительной установки, п блоков памяти, элемент задержки, элементы И сброса и установки и элементы И-НЕ опроса, записи и установки, причем выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом демультиплексора, другие входы которого подключены к выходам основного счетчика, а выходы - к первым входам соответствующих блоков памяти, вторые входы которых соединены с выходом элемента И установки, третьи входы - с выходом элемента И-НЕ записи, а четвертые входы подключены к выходу блока предварительной установки и первому входу элемента И установки. §::rf iT5;35v.., MJ, .Л второй вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ установки, первый вход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ записи и первым, выходом основного счетчика, второй вход подключен к второму входу элемента И-НЕ записи, первому входу элемента И-НЕ опроса, выходу дополнительного счетчика и первому входу элемента И сброса, а третий вход соединен с третьим входом элемента И-НЕ записи, вторым входом И-НЕ опроса и через элемент задержки - с вторым входом элемента И сброса., тактовой шиной и первым входом основного счетчика, второй выход которого подключен к третьему входу элемента И g сброса, а последний выход - к перво(Л му входу дополнительного счетчика, вторые входы основного и дополнительс ного счетчиков соединены с выходом элемента И сброса, а выход элемента И-НЕ опроса подключен к стробирукицему входу .мультиплексора. 2. Переключатель по п, 1J отличающийся тем, что каждый блок памяти состоит из RS ,D. и рк -триггеров, причем первый и второй входы блока памяти соединены соответственно с 5 и R -входами ю RB -триггера, неинвертирующий выход которого подключен к С-входу DK -триггера и D -входу D -триггера, л С и R -входа которого соответственно подключены к третьему и четвертому, входам блока памяти, а инвертирующий выход D -триггера соединен с D- и К-входами JK-тригге. ра, R -вход которого подключен к четвертому входу блока памяти, а выход JK -триггера соединен с соответствующей выходной шиной.