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

первого элемента ИЛИ, первый вход пятого элемента ИЛИ является четвертым входом блока управления, второй вход пятого элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с установочным входом регистра сдвига первый выход регистра сдвига соединен с входом дифференцирующего элемента и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом регистра сдвига, третий выход регистра сдвига соединен с вторым входом шестого элемента И и входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в О второго триггера, выход дифференцирующего элемента является вторым выходом блока и соединен с входами установки в О третьего и четвертого триггеров, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И-НЕ и вторым входом пятого элемента И, выход которого соединен с входом установки в 1 третьего триггера и первым входом седьмого . элемента И, выход которого является третьим выходом блока, выход шестого элемента И соединен с входом установки в t четвертого триггера и первым входом восьмого элемента И, выход которого является вторым выходом блока, выход третьего триггера соединен с вторым входом седьмого элемента И, выход четвертого триггера соединен с вторьм входом восьмого элемента И, выход третьего элемента И является четвертым выходом блока, выход первого элемента ИЛИ является вторым выходом блока, а выход второго формирователя импульсов является пятым выходом блока, выход третьего элемента И соединен с входом элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого является первым выходом блока.

1. УСТРОЙСТВО ДЛИ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ по авт.св. № 962893f отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, интегрирующий элемент, элемент ИЛИ, причем входы первого и второго элементов НЕ соединены соответственно с первым и третьим выходами блока управления, выходы первого и второго элементов НЕ соединены соответственно с одними входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, другие входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков, выходы элементов ИЛИ-НЕ соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого через интегрирукяций элемент соединен с первым дополнительным входом блока управления, второй и третий дополнительные входы которого являются соответствующими управляющими входами устройства, пятый выход блока управления является третьим выходом устройства. /// 2, Устройство поп,1,отли- . чающееся тем, что блок управления содержит генератор импульсов, первый, второй, третий и четвертьй триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И первый, второй, третий, четвертый и пя тый элементы ИЛИ, первый и второй формирователи импульсов, регистр сдвига, дифференцирующий элемент, элемент НЕ и элемент И-НЕ, причем выход генератора импульсов соединен со счетным входом первого триггера и первыми входами первого и второго § элементов И, неинвертирующий выход (Л первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, инвертирующий выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента И и первыми входами пятого и шестого элементов И, второй вход четвертого элемента И является входом блока управления, выход соединен с синхровходом регистра сдвига, первые входы второго и третьего элементов ИЛИ являются вторым дополнительным входом блока управления0 второй вход второго элемента ИЛИ и вход установки в 1 второго триггера являются третьим дополнительным входом блока управления , неинвентирующий выход второго триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, аинвентирукнций выход - с вторым входом

Изобретение относится к вьмисли- тельной технике и предназначено, для ввода информации.

Цель изобретения - повьшение помехозащищенности устройства,

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для ввода информации; на фиг,2 - функциональная схема блока управления; на фиг.З и 4 - примеры технической peaлизации сенсорных клвзчей; на фиг.З временные диаграммы работы устройства (цифры соответствуют шинам и элементам, для которых изображены временные зависимости).

Устройство содержит группы сенсорных ключей 1, коммутаторы 2, элементы ИЗ, блок 4 управления, первый счетчик 5, второй счетчик 6, первый 7 и второй 8 регистры, группу дешифраторов 9, дешифратор 10, первьй 11 и второй 12 элементы НЕ, первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ-Н элемент ИЛИ 15, интегрирующий элемент 16, входы 17 и 18 и выход 19 устройства.

Блок 4 управления (фиг.2) содержит генератор 20 импульсов, первый триггер 21, с первого по третий элементы И 22-24, с первого по третий элементы ИЛИ 25-27, второй триггер 28, четвертый элемент И 29, пятый элемент ИЛИ 30, первый формирователь 31 импульсов, регистр 32 сдвига, дифференцирующий элемент 33, четвертый элемент ИЛИ 34, второй формирователь 35 импульсов, пятый 36 и шестой 37 элементы И, третий 38 и четвертый 39 триггеры, седьмой 40 и восьмой 41 элементы И, элементы НЕ 42 и элемент И-НЕ 43, входы 4447 блока управления, выходы 48-54, выходы 55-57 регистра 32 сдвига.

Сенсорный ключ (фиг.З) содержит полупроводниковый диод 58, конденсатор 59, пороговьй элемент 60 с большим входным сопротивлением, например ЮЮП-ключ, резистор 61, входы 62-64 сенсорного ключа, выход 65 сенсорного ключа; другой полупроводниковьй диод 66, другой конденсатор 67, другой пороговый элемент 68 с большим входным споротивлением, другой регистр 69, входы 70 и 71 и выход 74 другого сенсорного ключа.

Другой вариант сенсорного ключа (фиг.4) отличается от первого Ьарйанта дополнительным входом 71, на который подается дополнительное напряжение смещения U ,

Устройство работает следующим образом.

Сигнал Пуск, поступающий на вход 17 и вход 45, через элементы ИЛИ 26 и 30 поступает на вход формирователя 31 импульсов. По переднему фронту сигнала Пуск на выходе формирователя 31 импульсов формируется импульс с малой длительностью, который поступает на установочный вход регистра 32 сдвига. Независимо от сигналов на другом входе на выходе 55 появляется логическая единица, а на выходах 56 и 57 логические нули. Это можно обеспечить, подключая выход 55 к инверсному выходу первого триггера, входящего в состав регистра 32 сдвига, или подавая сигнал установки его в исходное состояние на другой вход, по сравнению с остальными триггерами входящими в состав регистра 32 сдвига. Другой вход регистра 32 сдвига является его тактовым (сдвиговьгм) входом, причем срабатывание происходит по заднему фронту входных импульсов ,

На информационный вход для ввода последовательной информации (не показан на фиг,2) подан постоянный уровень логического нуля, поэтому после взаимодействия каждого входного тактового сигнала на выходе 55 будет уровень логического нуля. Сигнал Пуск через элемент ШШ 27 поступает также на вход триггера 28 и устанавливает (или подтверждает) его в нулевое состояние. Нулевой уровень на прямом выходе триггера 28 запрещает прохождение импульсов через элемент И 24 и устанавливает на его выходе нулевой потенциал, а положительный уровень на инверсном выходе триггера 28, хотя и запрещает прохождение импульсов через элемент ИЛИ 25, устанавливает на его

выходе положительный потенциал (логическую единицу),

Триггер 21 работает в счетном режиме, т,е, каждый импульс с выхода генератора 20 меняет состояние триггера 21 на противоположное. Положительные потенциалы с прямого и инверсного выходов триггера 21 дают попеременное разрешение на прохождение сигналов соответственно через элементы И 22 и 23, Поэтому на выходах элементов И 22 w 23 формируются непересекающиеся последовательности импульсов, длительность которых

5 равна длительности исходных (входных) сигналов.

Высокий уровень с первого выхода (выход 55) регистра 32 сдвига через элемент ИЛИ 34 поступает на первый вход элемента И-НЕ 43 и на

0 вход элемента И 36, разрешая прохождение импульсов с выхода элемента И 23 через элемент И 36 и далее через элемент И 40 на выход 52 при условии, что триггер 38 находит5ся в единичном состоянии. Если триггер 38 находится в нулевом состоянии, то первый импульс с выхода элемента И 36, поступая на вход

Q триггера 38 своим задним фронтом, переведет триггер 38 в единичное состояние, а остальные импульсы будут лишь подтверждать его такое состояние, В качестве триггеров 38 и 39 можно применять асинхронный 1К-триг5гер, тогда вход, соединенный с выходом элемента И 36 и 37, будет 1-входом, а другой вход может быть как К-входом, так и R-входом, т,е, статическим. На остальные неиспользо0ванные входы (при их наличии) поданы нейтральные сигналы, например логической единицы. Под нейтральным уровнем будем понимать уровень сигнала, который не изменяет состояния триггера или другого элемента. Нулевой потенциал на выходе 57 будет запрещать прохождение импульсов через элемент И 37 на -вход элемента И 41 и далее на выход 53, На выходе элемента И-НЕ 43 будет логический ноль.

Таким образом, в исходном состояНИИ, после подачи сигнала Пуск, на выходе 53 блока 4 управления отсутствует последовательность импульсов, на выходе 50 присутствует нейтральный (например, отрицательный) уровень, на выходе 49 - сигнал логической единицы, на выходе 48 потенциал логического нуля, на выходе 52 - последовательность импульсов, на выходе 51 - уровень логического нуля, а на выходе 54 блока 4 управления отсутствует выходной импульс (фиг.5), Последовательность импульсов с . выхода 52 блока 4 управления поступает на счетный вход счетчика 6, последовательно изменяя его состояние. Хотя выходы счетчика 6 соединены с выходами регистра 8, на этих шинах будет присутствовать тол ко код счетчика 6. Это можно получить, если, например, в качестве выходных элементов счетчика 6 и регистра 8 применить ключи с открытым коллекторным выходом (например, К155ЛА8) или применить специальные шинные усилители с тремя состояниями (Ноль, Единица, Обрыв). Тогда с помощью потенциалов с выходов 49 и 48 блока 4 управления, которые будут подаваться соответственно на входы разрешения выходных элементов счетчика6 и ре гистра 8, можно управлять выдачей информации в магистральные шины. Это справедливо также для счетчика 5 и регистра 7. Таким образом, благодаря разрешакнцему потенциалу на третьем (стробирутощем) входе счетчика 6 и запрещающему потенциа лу на стробирующем входе регистра наадресных входах коммутаторов 2 присутствует код счетчика 6. Код счетчика 6 также подается на входы дешифраторов 9, которые заблокиров ны подачей запрещающего потенциала с четвертого выхода блока 4 управл ния на их первые стробйрующие (бло ровочные) входы. В качестве примера дешифратора с двумя стробирующими входами можно привести дешифратор, выполненный на микросхеме К155ИДЗ. При последовательном изменении кода на адресных входах коммутаторов 2 их информационные входы, последовательно подключаясь к выхода сенсорных ключей 1 соответствующей группы,передают их входные сигналы на выход коммутаторов 2. Тогда при касании оператором входа сенсорного ключа 1 или при воздействии на его вход помехи достаточной ве личины соответствующий сигналпоступает на выход одного из коммутаторов 2 в тот момент времени, когда код на его адресных входах будет равен номеру данного сенсорного ключа в соответствующей группе. Сигнал с выхода коммутатора 2 поступает на вход соответствующего элемента И 3, потенциал на другом входе которого определяется соответствующим выходом дешифратора 10, В этот момент времени, благодаря наличию нулевого уровня на шестом выходе блока Л управления, на всех выходах дешифратора 10 присутствуют разрешающие потенциалы (дешифратор 10 заблокирован). Поэтому входной сигнал поступает через элемент И 3 на первый вход блока 4 управления. Объединение выходов элементов И 3 можно допускать аналогично описанному вьше в случае применения ключей с открытым коллекторным выходом и общей нагрузкой. Результирующий сигнал совпаде- ния входного сигнала и импульса с выхода элемента И 23 через элемент И 29 поступает на сдвигающий вход регистра 32 сдвига. После окончания входного сигнала на выходе 55 устанавливается логический ноль, на выходе 56 - логическая единица, а на выходе 57 - логический ноль, В момент перехода из логической единицы в логический ноль на выходе дифференцирующего элемента 33 появляется импульс, который переводит триггеры 38 и 39 в нулевое (запрещающее) состояние, а также осуществляет сброс счетчиков 5 и 6 в исходные (нулевые) состояния. На выходе 52 логический уровень не изменяется. Импульсы с выхода элемента И 23 будут проходить через элементы И 36 и 40 на выход 52 блока 4 управления, хотя первый импульс из новой последовательности поглотится с помощью триггера 38 и элемента И 40. Счетчик 6 будет продолжать счет импульсов, начиная со своего нулевого состояния. Если входной сигнал сенсорного ключа 1 сформирован вследствие касания оператором его входа, то благодаря некоторой продолжительности самого касания счетчик 6 дойдет до того же состояния и выйдет второй импульс с выхода коммутатора 2,

который через один из элементов И 3 и элемент И 29 снова поступит на вход регистра 32 сдвига и изменит его состо:яние. В результате, этого на выходе 55 останется нулевой уровень, на выходе 56 появится нулевой уровень, а на выходе 57 - единичный уровень. Импульсы на выходе 52 блока 4 управления прекратятся и счетчик 6 установится в состояние, значение которого будет равно номеру сработавшего сенсорного ключа в соответствуняцей группе. Далее необходимо определять номер группы.

Если же входной сигнал сенсорного ключа 1 обусловлен наличием помехи небольшой длительности, то второго сигнала на входе регистра 3 сдвига не будет и счетчик 6 досчитает до своего максимального состоя ния. Следующий входной импульс своим передним фронтом переводит счетчик 6 в нулевое состояние, а сам через элемент НЕ 12 поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 14. В этот момент времени на всех входах элемента ИЛИ-НЕ 14 присутствуют нулевые уровни, поэтому на выходе его появится импульс с длительностью, равной длительности входного Сигнала счетчика 6. Этот импульс через элемент ИЛИ 15 и интегрирующий элемент 16 поступает на вход 48 блока 4 управления. Параметры интегрирующего элемента 16 выбираются таким образом, чтобы подавить ложные импульсы малой длительности, которые могут возникать вследствие наличия собственных задержек счетчика 6 при переходе его, например, из нулевого состояния в первое. Но в то же время нормальный импульс должен проходить с незначительными искажениями.

Через элемент ИЛИ 30 и формирователь 31 импульсов на установочный вход регистра 32 сдвиг;а поступает импульс, переводящий его в исходное состояние, т.е, на вькоде 55 будет единичный уровень, а на выходах 56 и 57 - нулевые. Далее устройство готово к поступлению на его входы новых помех, т.е. устройство подавляет действие регулярных помех малой длительности. Данное устройство подавляет также действие помех с большой длительностью и помех, которые повторяются. ДопусТИМ, что помеха имеет значительную длительность или она повторилась, от нее получен и второй импульс на первом входе блока 4 управления, тогда аналогично описанному выше на шине 57 появляется единичный уровень, а на выходах 55 и 56 - нулевые.

На выходе 53 появляется последовательность импульсов, которая поступает на вход счетчика 5. Если к этому моменту действие помехи временно прекратилось, то третьего импульса на входе 46 блока 4 управления не будет и счетчик 5 досчита5ef до своего максимального состояния, Следукяций входной импульс своим передним фронтом переводит счетчик 5 в нулевое состояние и через элемент НЕ 11, элемент ИПИ-НЕ 13, эле0мент ИЛИ 15 и интегрирующий элемент 16 также поступает на вход 48 блока 4 управления и переводит устройство в исходное состояние. Устройство готово к поступлению на его входы новых помех-. Таким образом устройство подавляет действие по- . мех достаточно большой длительности, а также действие помех с повышенной частотой повторения, т.е.

0 имеет высокую помехозащищенность.

Номер группы, в которой находится сработавший сенсорный ключ.1, определяется следующим образом.

К этому моменту времени на выхо5де 57 находится единичный уровень и через элемент И 37 на вход элемента И 41 поступает последовательность импульсов. Поскольку триггер 39 находится в нулевом (запре0щающем) состоянии, то первый импуль из этой последовательности не проходит через элемент И 41, а своим окончанием (задним фронтом) переj водит триггер 39 в разрешающее (единичное) состояние. Далее все остальные импульсы из этой последовательности проходят на выход 53 и вход счетчика 5.

0 После поступления второго импульса на вход блока 4 управления на его шестом выходе появляется единичный потенциал, снимающ блокировку с дешифратора 10, у которого только

5 на одном выходе теперь разрешакхций потенциал, номер которого соответствует коду в счетчике 5. При изменении кода в счетчике 5 последовательно дается разрешение на элементы И 3, пока не дойдет очередь до группы сенсорных ключей 1, в которой находится сработавший ключ, и на первый вход блока 4 управления поступит сигнал. При появлении третьего импульса на входе регистра 32 сдвига на всех его выходах нулевые потенциалы, счет импульсов счетчиком 5 прекращается и он остается в состоянии, значение которого равно номеру исходной группы сенсорных ключей 1. Таким образом, к этому моменту времени в счетчиках 5 и 6 сформирован код номера сработав шего сенсорного элемента 1. При переходе единичного потенциала в нулевой на выходе 57 формирователь 35 имцульсов вырабатывает импульс, поступающий на выход 54 и далее на выход 19 (выход Конец пре образования) . Наличие данного импульса говорит о том, что в устройстве сформирован код сработавшего сенсорного ключа 1, который пода на группы выходов устройства. Необходимость введения триггеров 38 и 39 и элементов И 40 и 41 обусловлена следующими причинами. До пустим, срабатывает сенсорный ключ .номер которого должен соответствовать нулевым кодам счетчиков 5 и 6, Эта ситуация изображена на временных диаграммах (фиг,5), После прихода первого импульса н вход регистра 32 сдвига триггеры 38 и 39 и счетчики 5 и 6 находятся в нулевом состоянии. Следующий за ним импульс с выхода элемента И 23 должен проходить через элемент И 29 и на вход регистра 32 сдвига, В слу чае отсутствия триггера 38 и элемен та И 40 этот импульс через элемент И 36 поступил бы также на вход счетчика 6 и перевел бы его в первое состояние, т,е, код в счетчике 6 бьт бы неправильным. Поэтому триггер 38 и элемент И 40 поглощают этот импульс и код в счетчике 6 остается нулевым. Аналогично для счетчика 5 третий импульс, поступающий на вход регист РЗ 32 сдвига, не проходит на вход счетчика 5 и код в счетчике 5 также остается нулевым. При кодах, отличн от нуля, поглощение одного импуль са не влияет на работу устройства. 4О В предлагаемом устройстве реализован дополнительный режим работы для контроля его работоспособности, Для перевода устройства в этот режим на вход Диагностика (вход 1в) устройства подается импульс, поступающий на вход 44 блока 4 управления (фиг,5), и в регистры 7 и 8 записывается по информационным входам необходимый код. Входной импульс через элемент ИЛИ 26, элемент ИЛИ 30 и формирователь 31 устанавливает (или подтверждает) регистр 32 сдвига в исходное состояние. Одновременно этот импульс поступает на вход триггера 28 и переводит его в единичное состояние. На выходах 48 и 49 возникают непересекающиеся последовательности импульсов. Импульсы с выхода 48 блока 4 управления поступают на стробирующие входы регистров 7 и 8 и первые стробирующие входы дешифраторов 9, На выходе 51 блока 4 управления появляется последовательность импульсов (аналогичная последовательности на выходе 48), поступающая на стробирующий вход дешифратора 10, Во время действия импульса на дешифраторе 10 снимается запрет, и . поэтому только на одном его выходе, номер которого равен входному коду, появляется разрешакмций потенциал. Входной код дешифратора 10 во время действия импульса на стробирующем его входе подается с выхода регистра 7, поэтому и разрешающий потенциал будет на том выходе дешифратора 10, номер которого равен коду в регистре 7, Таким образом, на выходе одного из дешифраторов 9 появляется последовательность импульсов, поступающая на второй вход сенсорного ключа 1, Номер выхода этого депшфратора 9, на котором появляется последовательность импульсов,равен коду регистра 8, Эти импульсы через полупроводниковый диод 58 заряжают конденсатор 59 до напряжения, необходимого для срабатывания порогового элемента 60, на выходе которого появляется сигнал, эквивалентный сигналу при срабатьшании сенсорного ключа при касании его входа оператором. Параметры цепи заряда и разряда конденсатора 59 выбираются таким образом, чтобы он не успевал разрядиться между импульсами заряда.

п

Диод 58 необходим для предотвращения разряда конденсатора, 59 через выходные элементы дешифраторов 9. Резистор 6t обеспечивает подачу необходимого напряжения смещения для фиксации положения рабочей точки порогового элемента 60. После определения номера сенсорного ключа в группе, которое происходит аналогично описанному, единичный потенциал появляется на шине 57, а на выходе элемента ИЛИ 34 появляется нулевой уровень. На выходе элемента И-НЕ 43 (выход 51) появляется единичный уровень и полиостью снимается блокировка с дешифратора 10, Во время действия импульсов на первых стробирующих входах дещифраторов 9 по-прежнему на информационные входы дешифратора 10 будет подаваться информация с выхода регистра 7j и поэтому будут поступать импульсы на второй вход того же сенсорного ключа 1, В такт с сигналами с выхода 49 блока 4 управления разрешающий потенциал появляется на входе одного из элементов ИЗ, номер которого соответствует коду счетчика 5 Подключая последовательно элементы И 3 на ВХОД блока 4 управления, получают третий импульс на входе регистра 32сдвига и определяют номер группы сенсорных ключей Формирование выходного кода заканчивается появлением импульса на выходе 54, который через элемент ИЛИ 27 переводит триггер 28 в нулевое состояние. Далее необходимо записать новый код в регистры 7 и 8 и подать новый импульс на вход Диагностика, Меняя по20027412

следовательно коды в регистрах 7 и 8, можно получить выходные коды всех ключей. Процесс заканчивается при полном контроле всего уст. 5 ройства. Сравнение принимаемого и вьщаваемого кодов и принятие решения о исправности или неисправ. ности устройства происходит в отдельном устройстве,

to Отличие работы сенсорного ключа, изображенного на фиг,3, от сенсорного ключа, изображенного на фиг,4, состоит в следующем. Первый ключ срабатывает за счет навог

15 док сетевого напряжения в теле оператора, который касается входа этого ключа, т,е, на выходе этого ключа формируются импульсы с частотой 50 Гц, Длительность каждого импульса примерно 10 мс, что вполне достаточно для формирования выходного кода. Второй ключ срабатывает при замыкании оператором входов 70 и 71, вследствие чего

25 через оператора напряжение смещения Ugj, поступит на вход порогового элемента 68, В остальном работа этих ключей эквивалентна.

Сенсорные ключи (фиг,3 и 4) должны срабатывать при подаче на их

30 входы сигналов с положительным уровнем. При работе с сигналами другого уровня полярность включения полупроводниковых диодов и полярность напряжений смещения меняются

35 на противоположные,

Преимзтдеством предлагаемого устройства по сравнению с известным является ликвидация различных мех при формировании выходного кода, что повышает помехозащищенность устройства.

Ф(4г.1

61 64 f f

60

S-oФиг-З

Фиг.2

тг 7J

55

Ф1/&