Устройство для ввода-вывода информации Советский патент 1985 года по МПК G06F3/02 

111 .Изобретение относится к измеритель ной и вычислительной технике и предназначено для использования в технических средствах, требуюпщх введения информации с клавиатуры, переключателей или жесткокоммутируемых связей и выведения ее на визуальный индикатор. Развитие микроэлектронной техники позволяет конструировать перечисленные приборы на основе больших интегральных схем (БИС). Обладая широкими внутренними функциональными возможностями за счет возросшей степени интеграции, БИС имеют определенные ограничения по количеству выводов на корпус. Ограничения по выводам предъявляют определенные требования к организации операций ввода-вывода информации в приборах и сводят задачу проектирования устройств ввода-вывода к минимизации количества выводов. При этом, должно быть минимальным и количество оборудования, внешнего по отношению к корпусу БИС (шифраторы, дешифраторы, инверторы и т.п.)., Известно устройство ввода и отобра жения информации, в котором разрядные тактовые сигналы индикатора являются одновременно сигналами опроса клавиатуры, при этом возможное количество клавиш по одному входу БИС определяется количеством разрядньк сигналов J Наиболее близким к предлагаемому является устройство ввода-вывода, содержащее счетчик двоичных тактов, счетчик десятичных разрядов, ключ записи, блок регистров ввода и вывода, дешифратор сегментный, дешифратор опроса клавиатуры, схема ИЛИ разрядных и сегментных сигналов индикатора и опросных сигналов клавиатуры, блок (матрица) клавиатуры, генератор тактов, соединенных таким образом, что выходы счетчика двоичных тактов соединены с входами дешифратора опроса клавиатуры, выходы которого соедине |ы с первыми входами схем ИЛИ разрядных и сегментных сигналов, вторые входы которых подключены соответственно к выходам счетчика десятичных разрядов и дешифратора сегментов, управляющий вход счетчика десятичных тактов подключен к входу разрешения дешифратора опроса клавиатуры, выход регистра вывода блока регистров соединен с входами дешифратора сегментов, выходы схем ИЛИ раз

первого и второго формирователей соответственно соединены с входами первой и второй групп блока индикации, выходы коммутатора соединены с входами блока регистров,-ВЫХОДЫ которого соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами второй группы второго формирователя, дополнительно введены блок опроса, третий счетчик и синхронизатор, первый вход которого соединен с первым выходом второго счетчика, вход которого соединен с вторым входом синхронизатора, выход которого соединен с установочным входом третьего счетчика и первым входом коммутатора, входы группы которого соединены с выходами третьего счетчика , счетный 1 рядных и сегментных сигналов и сигналов опроса клавиатуры связаны с входами матрицы клавиатуры и соответственно с разрядными и сегментными входами визуального индикатора через блоки усилителей, выход матрицы клавиатуры соединен с входом ключа записи, выход которого связан с входом регистра ввода блока регистров. Указанное устройство имеет преимущества перед известными, заключающиеся в том, что сигналы опроса матричного поля клавиатуры формируются не только на разрядных, но и на сегментных выводах БИС. При одинаковом количестве входов в БИС с блока клавиатуры общее количество клавиш в этом случае будет больше за счет возросшего числа опросных сигналов 2. Однако устройство характеризуется низкой максимально возможной скоростью ввода, которая составляет одну команду за 1 цикл работы счетчика десятичных тактов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ввода-вывода информации, содержащее генератор импульсов, первый и второй счетчики, клавиатуру, коммутатор, блок регистров, дешифратор, первый и второй формирователи, блок индикации, выход генератора импульсов соединен с входом первого счетчика, выход старшего разряда которого соединен с входом второго счетчика, выходы которого соединены с входами группы первого формирователя и с входами первой группы второго формирователя, вых,оды вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход комм татора соединен с первым выходом бло ка опроса, второй выход которого сое динен с входом первого формирователя и первым входом второго формирователя, второй вход которого соединен с третьим выходом блока опроса, вход к торого соединен с вторым выходом вто рого счетчика, входы первой, группы блока опроса являются входами устрой ства, входы второй группы блока опро са соединены с выходами клавиатуры, входы первой группы которой соединен с выходами первого счетчика, входы второй и третьей групп клавиатуры со единены соответственно с выходами пе вого и второго форморователей. Блок опроса содержит мультиплексор, счетчик и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом мультиплексора и является третьим выходом блока, прямые входы мультиплексора являются входами первой группы блока инверсные входы мультиплексора являются входами второй группы блока, вы ход мультиплексора является первым выходом блока, вход счетчика является входом блока, первый вход элемента ИЛИ соединен с первым выходом -счетчика, второй выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ и является вторым выходом блока. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема второго счетчика; на фиг. 3 структурные схемы первого и второго формирователей; на фиг. 4 - структур ная схема третьего счетчика; на фиг. 5 - структурная схема блока опр са. Устройство содержит первый 1 и второй 2 счетчики, коммутатор 3, блок 4 регистров, дешифратор 5, первый 6 и второй 7 формирователи, синхронизатор 8, третий счетчик 9, блок 10 опроса, генератор 11 -импульсов, блок 12 индикации, клавиатуру 13, кроме того, позициями 14-26 обозначены входы и выходы. Второй счетчик 2 содержит триггеры 2-1, элемент И 2-2, элемент ИЛИ 2-3. Первый формирователь 6 содержит элементы И-НЕ 6-1, усилитель 6-2. Второй формирователь 7 содержит муль типлексоры 7-1, усилители 7-2, третий счетчик 9 - триггеры 9-1, мультиплексор 9-2, блок 10 опроса - муль типлексор 10-1, счетчик 10-2, элемент ЛИ 10-3. Устройство работает следующим образом. Последовательность импульсов генератора 11 обеспечивает синхронность счета счетчиков 1 и 9. Поделенная на 5 частота с вьтх-бда счетчика 1 поступает на счетный вход счетчика 2 и далее с его выхода на вход счетчика 10-2 блока 10 опроса (фиг. 2 временная диаграмма). Режиму индикации соответствует нулевое состояние нескольких тригтеров ТГп и Тг.кольцевого счетчика 10-2 и, соответственно, отсутствие сигнала на выходе элемента ИЛИ 10-3. При этом на аноды блока ин.дикации поступают сигментные сигналы Л1-Л7, состояние которых определено дешифратором 5 по коду с выходов блока 4, а-на сетки индикатора - разрядные сигналы Д1-Д6.. Совпадение нулевых значений анодных и сеточных сигналов для люминесцентных индикаторов вызывает свечение соответствующих сегментов в соответствующих разрядах индикатора. Режиму ввода соответствует единичное значение триггеров Тг и Тг(р |Счетчика 10-2. Если Тгр в единичном состоянии, то на выводах второго формирователя возникает высокий единичный потенциал, блокирующий режим индикации, а на первом формирователе, так же как и при режиме индикации, сохраняется ска нирующий импульс логического нуля. Если при этом на управляющий вход ключа модуля клавиатуры 13 будет подан сигнал со счетчика 1, то ключ откроется на выходе модуля клавиатуры появится сигнал. Проинвертированный с выхода муль-. типлексора 10-1 этот нулевой сигнал совпадения в виде синхроимпульса записи подается на коммутатор 3, через который цифровая тетрада счетчика 9 передается в блок 4 регистров. Благодаря синхронизатору 8, устанавливающему в исходное состояние счетчик 9 каждым десятым тактом, сзществует жесткое соотношение между цифровым кодом счетчика 9 и состояниями счетчиков 1 и 2. Ниже приводится таблица соответствий. Как следует из таблицы соответствий, введение одного десятичного разряда числа при пятибитном счет 1чике 1 требует двух (четный или нече ный) разрядньк сигналов счетчика 2 и следовательно, сигналов с выходов формирователя 6 достаточно только для ввода цифр трехразрядного десятичного числа (разряды 10, 10IX)) . Поэтому для ввода остальных разрядов числа 10, 10, 10 в предлагаемой схеме используется еще одно состояние счетчика 10-2 -единичное состояние триггера Тг,, В этом случае блокируется формирователь 6 и разрешается сканирование импульса опроса модулей клавиат5фы 13 на выходах.фор 1«1рователя 7. За два цикла счетчика 2 в блок 4 регистров может быть введено одно шестиразрядное десятичное число. Таким образом, для кодирования одной десятичной цифры в клавиатуре используется один ключ на МДП-транзисторе. Необходимо отметить, что ввод цифры О не требует никакого .внешнего, по отношению к корпусу БИС, оборудования и коммутаций, так как код О всегда предварительно записывается в блок 4 регистров синхросигналон с выхода синхросигнализа тора 8 через коммутатор 3 Поэтому для автоматического ввода числа 200000 необходимы всего один ключ, вводяпщй цифру 2 в 10 разряд. 1 Положительный эффект изобретения обеспечивается введением дополнительной операции автоматического ввода нескольких многоразрядных, десятичных чисел при минимальном увеличении количества выводов в корпусе БИС по сравнению с прототипом с одновременным обеспечением операции ручного ввода с клавиатуры, и вывода на визуальный индикатор без введения внешних по отношению к корпусу БИС согласующих элементов (усилителей). Обеспечение БИС широкими возможностями ввода-вывода позволяет повысить универсальность схемы и расширить сферу его применения. Возможность автоматического ввода многоразрядных числовьпс данных в сочетании с ручным вводом с клавиатуры, а также обеспечение БИС-непосредственной стыковой как с блоком внешних коммутаций, так и с цифровым визуальным динамическим люминесцентным индикатором (дисплеем) позволяет сделать БИС универсальным и использовать его в широкой гамме приборов, отвечающих современным требованиям по габаритам, весу, потребляемой мощности, надежности, таких как измерители скорости и оборотов, таймеры, генераторы прямоугольных импульсов и т.п.

го

7aлJ Jlгu J JaлJ JTЛJlJ -r

к J--L-ju-j

w-n

8ыи22(Л6)

BtnlSt

TJ

Т-ГГ

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДАВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ, содержащее генератор импульсов, первый и второй счетчики, клавиатуру, .коммутатор, блок регистров, дешифратор, первьА и второй формирователи, блок индикации, выход генератора импульсов соединен с входом первого счетчика, выход старшего разряда которого соединен с входом второго счетчика, выходы которого соединены с входами группы первого формирователя и с входами первой группы второго формирователя, выходы первого и второго формирователей соответственно соединены с входами первой и второй групп блока индикации, выходы коммутатора соединены с входами блока регистров, выходы которого соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами второй группы второго формирователя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок опроса, третий счетчик и синхронизатор, первый вход которого соединен с первым выходом второго счетчика, вход которого соединен с вторым входом синхронизатора, выход которого соединен с установочным входом третьего счетчика и первым входом коммутатора, входы группы которого соединены с выходами третьего счетчика, счетный вход которого соединен с вькодом генератора импульсов, второй вход коммутатора соединен с первым выходом блока опроса, второй выход которого соединен с входом первого формирователя и первым входом второго формирователя, второй вход которого соединен с третьим выходом блока опроса,, вход которого соединен с вторым выходом второго счетчика, входы первой группы блока опроса являются входами устройства, входы второй группы блока опроса соединены 9 с выходами клавиатуры, входы первой группы которой соединены с выходами первого счетчика, входы второй и третьей групп клавиатуры соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок опроса со00 Од держит мультиплексор, счетчик и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом мультиплексора и является третьим выходом блока, прямые входы муль типлексора являются входами первой группы блока, инверсные входы мультиплексора являются входами второй группы, блока, выход мультиплексора является первыц выходом блока, вход счетчика является входом блока, первый вход элемента ШШ соединен с первым :выходом счетчика, второй выход которого соединен с вторым входом элемен та ШШ и является вторым выходом бло ка.

Sb/xodbi счетчика

Выходы ДШ5

гг

Л

Фцг.5