Устройство для ввода информации Советский патент 1988 года по МПК G06F3/02 

со

00

4

СО

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам ввода информации цифровых систем обработки информации. Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства. Устройство позволяет повысить быстродействие и достоверность ввода рукописных символов за счет учета их кинематических характеристик. Устройство для ввода информации содержит клавиатуру I с датчиками, блок II постоянной памяти, группу регистров 5, регистры 6 и 10, первый и второй блоки формирователей импульсов 2 и 7, блок 4 ассоциативной памяти, шифратор 8, элемент НЕ 9, распределитель импульсов 3. Распознавание вводимых символов ведется в процессе письма на основе анализа кинематических характеристик, то есть на основе анализа движения тупа при написании символов. В процессе письма также происходит автоматическая стабилизация символов с помощью бинарных признаков, что позволяет в большинстве случаен отсеивать особенности почерка. 7 ил. (О (О

J4

i)

J,

г

23, 21,

25

Пзобрсгенне относится к автоматике и вычислительной технике, в чаетности к устройствам ввода информации, и предназначено для ввода произвольных символов в ЭВМ, инф(|р 1а 1ионно-г1оисковые системы, автома- 1 и парованные обучающие системы и другие системы обработки информации.

изобретения - повышение быстродействия и надежности устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для ввода информации; на фиг. 2 и 3 структурная схема первого блока формирователей импульсов; на (})иг. 4 структурная схема второго блока формирователей импульсов; на фиг. 5 - структурная схема ячейки ассоциативной памяти; на . 6структурная схема

расг1рел(1ителя импульсов; на фиг. 7 ст)ук1 |)HitH схема датчика клавиатуры.

Уст|1()йс1во для ввода информации (((|И1. i) содержит клавиатуру 1, первый о.иж 2 формпровате.чей и.мпульсов, распре- дели11.ль 3 импульсов, блок 4 ассоциативной памяти грчппу регд1стров 5, первый регистр (J, Bi())oii блок 7 фс))мирователей и.мпульсов, iiin(j)pa 1О|) 8, а.чемент НЕ 9, второй регистр 10 и б.юк I 1 постоянной памяти.

На ihn: . 1 обозначены входы и выходы чт|)) и блоков 12 - 28.

Кланиагура I представляет собой прямо- у,(ук) матрицу с датчиками 29,, {i,u, /- 1,: ) pa.iMupoM и строк и и столбцов, имитирующую одну или несколько (в зависи- м()(тп 07 почерка) обычных строк для письма Выходы датчиков 29,, {i,u) / -го столбца оГгьедипепы элементом ИЛИ 30, вь1ход ко- n. poft) ., не1ся выходом 13, (j,v). Выходы датчиков 29.1 (,г: ) /-Й строки объединены элементом ИЛИ 31,. выход которого И11ляется нходо.м 12, клавиатуры ().

ГЬ рвый блок 2 формирователей импуль- cdii (()иг, 2 и .} содержит шифраторы 32|, 32 и 33 к гист)ы 34| и 34, элементы ИЛИ 35 , 3r)v 3(ii и 36., 37,, 372, 38| и 38, с|.ч1внсь:; Я. ,1емеп11,1 И 39| и 39j, -триггеры 4( | 1ь. )лсм1 пты И 41: 414, элементы li.Il 42 II -12.Ч, счетчики 43| - 438, причем Mepi .bifi м1рав;1яки 1,ий вход 26 устройства С()(ми. ( актовыми входами регистров 34 и / триггеров 40, а второй управляющий вход 27 ст)ойства соединен со входами установки в и.:1Ь )егистров 34 и через эле- мепт|,1 ИЛИ 42 со входами установки и счетчиков 43.

).и)к 4 ас сопиативкой па.мяти содержит, о июра.-фядных ячеек 4,/ (,, j,n) II |гтоят111()Г памяти.

Второй о;и)к 7 )ователей импуль- coii ((jnii. 4) содержит элементы НЕ 44 4 1„ и -)Л(:епты И 45: 45„ и 46|- 46.

Ячейки 4,, блока 4 ассоциативной памяти содержа :.1ементы И-ИЕ 47 и 48, резисторы 49 .11, источники 52 и 53 напряжения, племен I 11- 54 и перемычку 55, которая и и г(1тонлепия иптегральной схемы

0

может либо присутствовать, либо отсутствовать, в зависимости от того, записывается в ячейку 4 единица или ноль.

Распределитель импульсов 3 (фиг. 6) 5 содержит элемент ИЛИ 56, счетчик 57 и дешифратор 58.

Датчик 29,7 клавиатуры 1 содержит резистор 59 и фотодиод 60.

Устройство предназначено для ввода рукописных символов в ЭВМ. Вводимую информацию «пишут, например, ручкой, пальцем или щупом на наборном поле клавиатуры. В щуп, например, могут быть встроены два контакта, которые замыкаются (размыкаются) при отрыве щупа от набор- 5 ного поля таким образом, чтобы при этом на управляющем входе 27 устройства устанавливался уровень логической единицы. Иосле написания каждого символа щуп должен быть оторван от наборного поля.

0Распознавание ведется в процессе письма

на основе анализа кинематических характеристик вводимых символов, т. е. на основе анализа движения щупа при написании символов. В процессе письма также проис- 5 ходит авто.матическая стилизация символов, т. е. приведение их к некоторому стандартному виду с помощью следующих девяти бинарных признаков (рецепторов):

Л) - отрыв щупа (пера) от наборного поля (логическая «1 на входе 27); 0 1 смещение щупа вверх на пороговую ве. жчину Д;

Pi - смещение щупа вниз на пороговую величину Д;

P.J - смещение пера (щупа) вправо на пороговую величину Д;

5 4 - смещение щупа влево на пороговую величину Д;

Pf, - смещение пера по биссектрисе угла между PI и РЗ на пороговую величину Д; Pij -- смещение щупа по биссектрисе угла между Р и Р на пороговую величину Д;

Р -- смещение щупа по биссектрисе угла между Р2 и Ру на тюроговую величину .Д;

Ри смещение щупа по биссектрисе 5 утла между Р и на пороговую величину Д.

Стилизация символов в процессе письма заключается в том, что криволинейные участки траектории движения пера (щупа) с помощью рецепторов преобразуются в прямо- 0 линейные отрезки стандартной длины с близкими к реальным, но фиксированными углами наклона, что позволяет в больщинстве случаев отсеивать особенности почерка непосредственно на уровне рецепторов. Таким образом, любой символ преобразуется уст- 5 ройством в последовательность кодов рецепторов, сработавших во время его написания. Устройство для ввода информации работает следуюпшм образом.

0

Когда оператор чертит на наборном поле клавиатуры 1 символ, он последовательно затемняет некоторое множество датчиков 29. Любое движение щупа по наборному полю клавиатуры 1 приводит к последовательному появлению единичных сигналов на выходах, соответствующих местонахождению щупа, элементов ИЛИ 30 и 31.

Сигналы с соответствующих текуп1им координатам положения щупа выходов элементов ИЛИ 31( и 30 , поступают соответст- венно на входы 12, шифратора 32| строк и щифратора 322 столбцов первого блока 2 формирователей импульсов. Сигналы кода координаты строки текущего положения щупа с выходов щифратора 32 строк поступа- ют на первые группы входов схем 37i и 38, сравнения, а также на регистр 34|, где записан код предыдущей координаты строки. Этот код с выходов регистра 341 поступает на вторые группы входов схем 371 и 381 сравнения. Если значение текущего кода координаты строки больн1е, чем предыдущее значение этого кода, записанное в регистре 34| (щуп сдвинулся вверх), то появляется единица на выходе схемы 37| сравнения, если меньц е, то единица появляется на выходе схемы 38| сравнения (щуп сдвинулся вниз). Любая из этих единиц поступает на элемент ИЛИ 36i и с его выхода подается на управляющий вход разрешения записи регистра 34i, следовательно, в регистр 34i записывается текущая координата строки (по переднему или заднему фронту син.хро- импульса, подаваемого с управляющего входа 26 устройства на синхровход регистра 34|), а с его выхода она поступает на вторые группы входов схе.м 37| и 38i сравнения, в результате чего на выходах схгм 371 и 38| сравнения появляется нуль.

Таки.м образом, при передвижении щупа вверх или вниз на расстояние одного датчика на выходах схем 37| или 38i сравнения формируется импульс, который поступает на инкрементирующие входы счетчиков 43; или 43:i соответственно. Любой из выходов счетчика 43| может являться выходом рецептора Я| в зависимости от того, какую величину с.мещения щупа приняли за пороговую величину Л. Следовательно, величиной порога Л можно варьировать для «подстройки устройства под более мелкий или более крупный почерк человека. Аналогично, любой из выходов счетчика 43. может являться выходом рецептора Я.

При отрыве щупа от наборного поля клавиатуры 1 конец написания символа на управляющем входе 27 устройства появляется уровень .логической единицы, который поступает на вход установки в нуль регистра 34|. Элементы ИЛИ 3,5: и И 39| служат для того, чтобы в момент прикосновения щупа к наборному полю клавиатуры 1 для написания очередного символа, нуль на выходе эле.мента ИЛИ 351 блокировал бы схему

5

г

0 5 0 о 5

о 5

0

5

И 391, и импульс с выхода схемы 371 сравнения не проходил на инкрементирующий вход счетчика 43|.

Полностью анало1 ично вышеописанной схеме обработки строк работает схема обработки столбцов, состоящая из щифратора 322 столбцов, схем 370 и 382 сравнения, регистра 34-2, элементов ИЛИ 352 и Зб2 и И 39, счетчика 43.-;, выход которого является выходом рецептора Я), и счетчика 43, выход которого является выходом рецептора Р.,.

Если смещение щупа происходит не вертикально или горизонтально, а под каким- либо другим углом, то при этом одновременно снимаются импульсы с выходов одной из схем 37 и,ти 38: сравнения, и одной из схем 372 или 382 сравнения. При этом, если смещение щупа происходит, например, по биссектрисе угла между направления.ми действия рецепторов Р| и Рз, то импульсы снимаются со схем 37| и 372 сравнения. Снимаемые импульсы через элемент И 41,) поступают на инкре.ментирующий вход счетчика 43(,, любой из выходов которого может быть выходом рецептора /-.,. Если же смещение щупа происходит не по биссектрисе учма, например, между Pi и P.t, то быстрее срабатывает тот рецептор (Р или Р.з), ближе к которому происходит траектория движения щупа.

Полностью аналогично рецептору PS работают рецепторы Р,,, Р- и P«.

При срабатывании любого из рецепторов Р| Рк логическая единица с выхода С()от етствую1цего рецептг)ру счетчика 43, поступает на вход соответствующего )-триг- гера 40,, в результате чего с пр11. :одом очередного синхроимпульса с управляющего входа 26 устройства едини 1а записывается в триггер 40, и через элемент ИЛИ 42, поступает на вход установки в нуль данного счетчика 43,.

(брос счетчиков каждого из рецепторов происходит также по сигналу Ро (при отрыве щупа от наборного поля) или при срабатывании любого из соседних (двух) с дан- ны.м рецептором. Для рецептора PI, напри- ме), такими будут Рк и Р,,. В этом случае сброс осуществ;1яется подачей через соответствующую элемент ИЛИ единичного сигнала на вход установки в нуль данного счетчика.

Таки.м образом, в любой момент времени единичный сигнал может быть на выходе только одного из рецепторов Р| - Р.ч.

С выходов счетчиков сигна,1Ы поступакл на входы восьмивходового цщфратора 33. который производит кодировку сработайте го рецептора для дальнейшей это| п кода в группу регистров 5. В процессе ввод; симво, сигнал с выхода счетчика лк)бо() сработавшего в какой-то мо.мент времени рецептора через шифратор 33 и трехнхоло Boii элемент И,ПИ 56 поступает на иикре ментирук)111ий вход счетчика 57. ч величивая

ei4) состняине на единицу. Код с выхода счгтчика 57 поступает на входы тора 58, в результате чего единица появляется па следующем (/-)-1)-ом его выходе. С этого В1, дешифратора 58 логическая етипица поступает на соответствующий вход записи (/Ч-1)-го регистра 5 (/+1)-й группы регистров 5, а также на вход установки в единицу (/-)-1)го триггера 6 (/-|-1)-го регистра 6. в результате чего код сработавшего |)епеггг()ра с н ифратора 33 записывается в (г+1)-й регистр 5 (i+l)-fl группы регистров 5, а (/+1)-н / 5-триггер 6 (/+)- го регистра 6 маски устанавливается в единицу. При дальнейшем движении щупа срабатывает очередной рецептор и его код с тиф- тора 33 записывается в (( + 2)-и регистр 5 (/ + 2)-и г)уг1пы )егистров 5, а (( + 2)-и RS- триггер () (/4-)-го регистра 6 устаиавли- Baei ся 11 едипипу и т. д.

При отрыве цупа от наборного ио;|я кла- Huaiypi) 1 101 ическая единица с управляющего входа L 7 устройства поступает на вход ycraiioiiKii счетчика 57 в пуль и счетчик сбра- cbiH. KTi и в |; ,л1). При утом появляется еди- н)1чный сигна.1 па м. шдшем выходе 15; де- |.1И||)ра юра .. Он поступает на вход разре- пкчшя заищ и р(М ист)а 5| группы регистров 5 и устанаиливаег первый триггер 6 регистра () и е.чипицу. Т)иггер 6| регистра 6 должен быть пе A.S триггер(Ш, а 5-триггеро.1, т. е. при по;,аче нходногч) набора он должен уста- нанлив;п АЯ в единицу. Таким образом, ироисхпди г ||()д1 отовка к записи перво1 о cfiaooTaiuiiei о peiuMiTopa очередного си.м- Bo. ia.

Таким образом, в результате написания лк)бо1о и i символов в А первь х подрегистрах 5; 5( )ei истра 5 ii ni3HaKa опроса будет находигься пос.едовате.чьность кодов срабо- , нчк п горов, а А первых трип еров f)i (),, )а h маски будут установлены в сдипац}.

11||ф(1|)1ация с выходов 1719 регистра 5 признака опроса п выходов 16 регистра 6 маски niirryiiat T на блок 7. Преобразование вхо;л1ой ин(().мации в блоке 7 производится следующим 1)б)азом (рассмотрим j-й разряд блока 7, обслуживающий /-Й подрегистр 5, pel истра 5 п)изнака опроса): при подаче единично о сигпа,1а на вход 16/ блока 7 на егп выходах 2П п 21„ 20, н и 21,-1, 20,, i- и 21, |- п()яи,,нс тся соогвететвеппо прямое и (брагное значение сигна.тов на входах 17,, 18, и 19, блока 7 (;;.l / 3). При подаче ny. ieiidi i . MrHa.ia па вход 16, блока 7 на всех выход,ах 21) и 21 появ.1якпся пули, что исключает /-Й модрегистр 5, регистра 5 признака и., операипи сравнения.

(.1ы с выходов 20, и 21, ком.мутато- ра б. юка 7, поступая на входы всех ячеек 4,/ ( О) б.юка 4, сравниваются с их содер- жим1,;м, и IS случае совпадения аргумента поиска с с(). и (1жимь м ячейки 4,, или при м; скн|)о а11ии м о разряда на выходе ячейки 4,1 формируется сигнал единичного уровня. Еели при таком поиске для г -го слова накопителя не пpoизoйдeтJ одного несовпадения в ячейках 4,j (,n), то на шине 22, поиска установится потенциал единичного уровня, что означает совпадение вводимого символа с эталоном, т. е. опознание символа. В этом случае единичный сигнал с г -й шины 22/ поиска поступает на /-и вход шифратора 8 и код с его выхода принимается в ре0 гистр 10 адреса символа. При отрыве щупа от наборного поля по сиг налу на управляющем входе 27 устройства воспрещается запись информации с выходов 23 шифратора 8 в регистр 10 адреса символа, а разрешается прие.м информации из регистра 10 на адрес5 ные входы 24 блока 11. На выходах 25 блока 1 1 появляется настоящий код вводимого символа, например, в КОИ-7. Единственное требование к блоку 11: в нем должен быть записан по адресу код ошибки, т. е.

0 отказ от распознания символа. Это происходит в случае несовпадения слова, записанного в регистре 5 признака опроса ни с одним из слов блока 4.

Как уже указывалось выше, при отрыве от наборного поля 1 происходит установка

5 па всех 5-входах 5-триггеров регистра 6 маски, кроме первого S-триггера 6i, нулевых сигналов, поступающих с выходов 15 дешифратора 58, а единичный сигнал с управляющего входа 27 устройства при этом поступает на входы установки в нуль всех триггеров регистра 6 маски и сбрасывает их в нуль, подготавливая таким образом, регистр 6 к приему очередного символа.

0

Для повыщения надежности распознания вводимьгх символов можно в боке ассоциативной памяти и.меть несколько вариантов эталонов на каждый символ (несколько слов накопителя). В это.м случае нужно только соответствующие этим вариантам щины 22 гизиска для каждого символа объединить по ПЛП.

Формула изобретения

Устройство для ввода информации, содержащее клавиатуру, первый блок формирователей импульсов, первый и второй регистры, блок постоянной памяти, выходы клавиатуры соединены с информационными входами первого блока формирователей импульсов, отличающееся тем, что, с целью повыщения быстродействия и надежности устройства, в него введены блок ассоциативной памяти, шифратор, элемент НЕ, группа регистров, распределитель импульсов, второй блок формирователей импульсов, выходы первого блока формирователей им- пульсов соединены с информационными входами регистров группы, и распределитель имиульсов, синхровход первого блока формирователей импульсов является синхровходом

устройства, входы сброса первого блока формирователей импульсов, распределителя импульсов, первого регистра, вход элемента НЕ стробируюший вход блока постоянной памяти объединены и являются управляющим входом устройства, выходы блока постоянной памяти являются выходами устройства, выходы распределителя импульсов соединены с информационными входами первого регистра и соответствующими входами записи регистров группы, выходы которых соединены с информационными входами

второго блока формирователей импульсов, выходы первого регистра соединены с управляющими входами второго блока формирователей импульсов, выходы которого соедииены с входами блока ассоциативной памяти, выходы которого соединепы с входами шифратора, выходы которого соединены с информационными входами второго регистра, выходы которого соединены с адресными входами блока постоянной памяти, выход

элемента НЕ соединен с входом записи второго регистра.

фие.З

(риг.6

20j21,

29ij Q52

Г

фиг.7