Устройство для ввода информации Советский патент 1984 года по МПК G06F3/02 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что интегратор содержит элемент НЕ, элемент односторонней проводимости, нервый и второй согласующие 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, щина положительного потенциала устройства подключена к входу триггера Шмидта через параллельно соединенные второй нагрузочный и согласующий элементы.

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.

1

Изобретение 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, дещпфратор, мультиплексор, сдвиговый регистр, одновибратор, элемент задержки и раса1иритель импульсов с соответствующими связями 1.

Данное устройство сложно, так как требует применения специальной клавиатуры, в которой каждая клавища 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, дещифратор, мультиплексор, интегратор, триггер, регистр и клавиатуру, выходы счетчика подключены к информационным входам регистра, деп ифратора 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 щине 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 меньще.

Цель изобретения - повыщепие быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, первый счетчик, дещифратор, мультиплексор, интегратор, триггер, регистр и клавиатуру, выходы счетчика подключены к информационным входам регистра, дещифратора и к адресным входа.м мультиплексора, информационные

входы которого соединены с выходами дещифратора через коммутационные элементы клавиатуры, выход мультиплексора соединен с входом «Сброс триггера, вход данных которого подключен к щине логической единицы устройства, выход регистра является информационным выходом устройства, введены первый и второй формирователи сигналов, элемент ИЛИ и второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом мультиплексора, неинвертирующий выход

5 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 сиг0 налов - к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к стробирующему входу регистра.

Интегратор содержит элемент НЕ, элемент односторонней проводимости, первый

5 и второй согласующие 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 которо0 го через первый согласующий элемент соединен с входом триггера Шмидта, щина положительного потенциала устройства подключена к входу триггера Шмидта через параллельно соединенные второй нагрузочный и согласующий элементы.

5 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, дещифратор 3, клавиатуру 4, мультиплексор 5, регистр б, интегратор 7, триггер 8, первый формирователь 9 сигналов, элемент 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 эле мент 17, элемент 18 односторонней проводимости. Клавиатура представляет собой набор проводников, образующих строки и столбцы матрицы, в узлах которой размещены нор мально 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 старщих разряда с выхода счетчика 2 подключены к входам дещифратора 3, который преобразует двоично-кодированную информацию со счетчика 2 в восемь разделенных в пространстве и времени импульсов. Так как выходы дещифратора 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 младщих 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 дещифратором 3 и мультиплексором 5 приводит к тому, что в устройстве возникает циклически повторяющийся процесс, при котором в каждый конкретный момент времени опращивается состояние лищь 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 клавищ 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 клавищ 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 установивщимися 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 клавищи. Известно, что механически.м 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 может 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 гфи опускании контактов. Из-за явления дребезга последовательность импульсов на выходе мультиплексора оказывается промодулированной импульсами дребезга, как показано на фиг. 36, что схемой управления может быть воспринято как нажатие разных клавищ. При этом, если быстродействие процессора достаточно велико, один и тот же код знака может ложно многократно занестись в процессор. Для устранения этого явления необходимо заблокировать 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 формирователь 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 вход определенного числа положите.тьных 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 элемент 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 8X8 64 элемент 17 в моменты действия импульсов подзаряжается через элемент 15, а в моменты отсутствия импульсов постепенно разряжается через элемент 16. При условии, что сопротивление элемента 16 примерно в 2x64 раз больще, чем у элемента 15, общий заряд на элементе Г/ 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 «Г.

Но.миналы 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 больще, чем у элемента 15.

Потенциал логической «1 на выходе интегратора 7 может появиться лищь 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 вы.хода мультиплексора 5 своим положительным фронтом запищет в триггер 8 логическую «1. Положительный перепад на прямом выходе триггера 8 первым формирователем 9 преобразуется в короткий импульс и через элемент ИЛИ 10 осуществит занесение кода номера клавищи в регистр 6 и установит соответствующий разряд в этом регистре для вывода. Наличие триггера 8 необходимо для синхронизации импульса занесения в регистр 6 с установивщимися 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 лищь одного из них, и в регистр 6 может быть занесен код лищь одной клавищи.

Mill

При переключении триггера 8 потенциал логического,«О с инверсного выхода этого триггера разрещает прохождение счетных импульсов с выхода мультиплексора 5 на второй счетчик 11. Если клавища нажата достаточно длительное, наперед заданное время, то на выходе старщего разряда счетчика 11 появится единичный потенциал, кото рый будет приложен к дополнительному разряду регистра 6. Положительный перепад на0 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 клавищи.

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

При отпускании клавищи 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

5 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 пЬвыщает быстродействие устройства. Для операторов высокой квалификации при вводе часто употребляемых наборов символов, когда смена нажимаемых клавищ происходит очень быстро, увеличенное быстродействие устройства ввода оказывается рещающим фактором.

Введение в устройство функции дискриминации кодов в зависимости от длительности нажатия клавищи позволяет использовать данное устройство для построения функциональных и специальных клавиатур без усложнения конструктивных элементов последних.

-0-1-.

/7vm

KZ JL

f7

JJ

)г

74

фиг. 2

N