Оптоэлектронное устройство ввода информации Советский патент 1989 года по МПК G06F3/02 

СЛ

ГчЭ Ю

аналоговый компаратор 10, первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы И 11, 12, 15, 16 и 19 соответственно, элемент ИЛИ 20, блок 21 формирования интервала ввода и блок 22 контроля ввода с соответствующими связями. Преимуществом предлагаемого устройства является более простая и надежная в работе схемная реализация. Повышение достоверности вводимой информации обеспечивается за счет выполнения самоконтроля и контроля качества ввода, 2 з.п. ф-лы, 4 иЛ.

Изобретение относится к радиоэлектронике и вычислительной технике и может быть использовано для коммутации электрических цепей или для ввода информации в цифровые устройства различного назначения. Целью изобретения является повышение надежности устройства и достоверности вводимой информации. Устройство содержит генератор импульсов 1, счетчик 2, распределитель импульсов 3, первый дешифратор 4, второй дешифратор 5, оптоэлектронную коммутационную матрицу, включающую светоизлучатели 6 и светоприемники 7, первый регистр 13, первую схему сравнения 14, второй регистр 17, вторую схему сравнения 18, триггер 23, первый мультиплексор 8, второй мультиплексор 9, аналоговый компаратор 10, первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы И 11, 12, 15, 16 и 19, соответственно элемент ИЛИ 20, блок 21 формирования интервала ввода и блок 22 контроля ввода с соответствующими связями. Преимуществом предлагаемого устройства является более простая и надежная в работе схемная реализация. Повышение достоверности вводимой информации обеспечивается за счет выполнения самоконтроля и контроля качества ввода. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и вычислительной техники и может быть использовано дпя коммутации электрических-цепей или ввода информации в цифровые устройства различного назначения.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и досто- верности вводимой информации.

На фиг,1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока формирования ин- тервала ввода; на фиг.З - функцио- нальная схема блока контроля ввода; на фиг.4 - связь генератора импульсов , счетчика и распределителя импульсов .

Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, распределитель 3 импульсов, первый депшфратор А (строк), второй дешифратор 5 (столбцов) , оптоэлектронную Коммутационную матрицу, включающую в себя оптически связанные светоизлучатели 6 и свето- приемники 7, первый аналоговый муль- типлексор 8 (строк) второй аналого- вьй мультиплексор 9 (столбцов), аналоговый компаратор 10, первый эле- мент И 11, вторбй элемент И 12, первый регистр (строк) 13, первый элемент 14 сравнения, четвертый элемент И 15, третий элемент И 16, второй регистр (столбцов) 17,.второй элемент 18 сравнения, пятый элемент И 19, элемент HHIi 20, блок 21 формирования интервала ввода, блок 22 контроля ввода, триггер 23.

Блок 21 включает в себя (фиг.2) элемент ЩШ 24, триггер 25, элемент И 26, счетчик 27, формирователь 28 импульсов.

Блок 22 контроля ввода (фиг.-З) включает в себя первый триггер 29, первый элемент ШШ 3.0 , четвертый триггер 31, элемент И 32, счетчик 33 третий триггер 34, второй триггер 35 второй элемент ИЛИ 36, пятый триггер

37 и третий элемент ИЛИ 38, выходы 39-42.

Устройство работает следующим образом.

В соответствии с поступлением тактовых импульсов с выхода генератора 1 импульсов с помощью счетчика 2, распределителя 3 импульсов, первого дешифратора 4, второго дешифратора 5, первого аналогового мультиплексора 8, второго аналогового мультиплексора 9 осуществляется последовательное сканирование пар светоиэлучатель-свето- приёмник оптоэлектронной коммутационной матрицы, включающий в себя све- тоизлучатель 6-1...6-(N+M)(и свето- приемники 7-1...7-(N+M). При этом цикл сканирования определяется временем подключения всех пар светоиз- лучатель-светоприемник, соответствующих строкам и столбцам оптоэлектронной коммутационной матрицы. Разделение по времени сканирования строк и столбцов матрицы обеспечивается с помощью распределителя 3 импульсов, а выбор пар светоизлучатель-светопри- емник с помощью счетчика 2, соответ- ствуклцих дешифраторов 4, 5 и аналоговых мультиплексоров 8, 9.

Дешифраторы 4 и 5 обеспечивают за светку выбранного светоизлучателя 6. й.1ходной сигнал, соответствующего светоприемника через первый аналоговый мультиплексор 8 или второй аналоговый мультиплексор 9 поступает на первый вход аналогового компаратора 10, на второй вход которого подается опорное напряжение ()«

Выходной сигнал аналогового компаратора 10 соответствует О при опросе засвечиваемого светоприемника, 1 при опросе светоприемника, засветка которого отсутствует перекрытия светового лучи каким-либо предметом (клавишей) либо пальцем оператора.

с выхода первого з.пемента И II 1тм- пульсы положительной по.чярнсмгги (прн активизации оптоэлектронной коммутационной матрицы ) поступают на первые входы второго 12 и третьего 16 элементов И, а также на первый вход блока 21 формирования интервала ввода. На вторые входы второго 12 и третьего 16 элементов И поступают управляющие сигналы с распределителя 3 импульсов, обеспечивая разделение входных импульсов на импульсы строк и столбцов оптоэлектронной коммутационной матрицы соответственно.

Выходные сигналы второго 12 и третьего 16 элементов И (импульсы положительной полярности) поступают на входы записи первого 13 и второго 17 регистров, также на вторые входы четвертого 15 и пятого 19 элементов И и входы блока 22 контроля ввода соответственно.

С первого выхода блока 21 формирования интервала ввода сигнал, соответствующий концу интервала ввода, поступает на вход установки триггера 23, ас второго выхода сигнал, соответствующий началу интервала ввода, - на второй вход блока 22 контроля ввода. Блок 21 формирования интервала ввода обеспечивает формирование интервала времени, начало которого соответствует появлению на первом входе блока импульса, соответствующего активизации оптоэлектронной матрицы, а конец - изменению кода в регистрах 13 или 17 в процессе ввода информации или окончанию заданного числа циклов опроса после поступления последнего сигнала, соответствую- щ его активному состоянию оптоэлектронной матрицы.

В исходном-состоянии триггер 25 находится в нулевом состоянии и запрещает прохождение импульсов цикла опроса оптоэлектронной коммутационной матрицы на вход счетчика 27 через И 26.

С приходом импульса на первый вход блока 21 триггер 25 устанавливается в единичное состояние и разрешает прохождение импульсов цикла опроса с входа блока 21 черея элемент И 26 на вход счетчика 27, которьш также устанавливается в состояние О импульсами, поступаюир1ми на вход сброса блока 21.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

После прекращения поступлеш н им- иульсон, соответствующих активизации оптоэлектронноГ матри1№1, т.е. включению какой-либо клавиши, счетчик 27 подсчитывает заданное число импульсов, соответствующих циклу опроса оптоэлектронной коммутационной матрицы и импульсом, соответствующим переполнению счетчика 27, через элемент ИЛИ 24 переключает триггер 25 в нулевое состояние, прекращая тем самым поступление импульсов на счет- ньй вход счетчика.

Импульс, соответствующий интервалу ввода, с инверсного выхода триггера 25 поступает на вход формирователя 28, обеспечивающего формирование импульсов, соответствующих началу и концу интервала ввода.

Формирование импульсов начала и конца интервала ввода осуществляется формирователем 28, на вход которого поступает импульс, соответствующий интервалу ввода с инверсного выхода триггера 25, т.е. импульсв отрицательной полярности. При этом импулъс, соответствующий началу интервала ввода (переключение триггера из О в 1) поступает на выход 2 формирователя (на блок 22 контроля ввода), а импульс, соответствующий концу интервала ввода (переключение триггера 25 из 1 в О) поступает на первый выход формирователя 28 и далее на вход флагового триггера.

Таким образом, на выходы формирователя 28 выдаются два импульса, один из которых формируется из отрицательного перепада (вых.2), а второй (вых.1) из положительного перепада интервального импульса.

Разрядности счетчика 27 определяется соотношением времени цикла опроса и времени между окончанием предыдущей и началом последующей активизации при вводе информации (в реализованном устройстве коэффициент деления счетчика равен 8),

Заданное число циклов опроса после окончания предыдущей активизации отсчитывается счетчиком 27 тогда, когда импульсы на вход сброса счетчика с выхода И 11 (соответствующее активизации оптоэлектронной коммутационной матрицы) уже не поступают (активизация закончена).

Помимо рассмотренного режима работы блока формирования иитервала ввода конец ннтериалс ввода может определяться изменением кода на выходе первого 13 или второго 17 регистров. При этом в результате несравнения кодон, поступающих на первые и вторые входы первого 14 или второго 18 элементов сравнения, появляется импульс на третьем входе блока 21 формирования интервала ввода и переклю- чает в нулевое состояние триггер 25.

Блок 22 контроля ввода работает следующим образом.

С начапом каждого цикла сканирова- ния (опроса элементов) оптоэлектрсн- |ной коммутационной, матрицы на третий вход блока 22 контроля ввода со счетчика 2 поступает импульс.цикла и осуществляет установку в нулевое сое- тояние триггеров 29 и 35.

Включение этих триггеров в еди- |Ничное состояние осуществляется импульсами, поступающими на входы блока и соответствующими опросу актив- ного светоприемника строк и столбцов соответственно. Эти же импульсы поступают на тактовые входы триггеров ЗГ и 37, вызывая их включение в единичное состояние при появлении второго импульса в цикле опроса элементов оптоэлектронной коммутационной матрицы. Единичное состояние этих триггеров фиксируется за счет обратной связи через элементы ИЛИ 30 и 36 и идентифицирует ошибку ввода по строкам и столбцам оптоэлект- ронной коммутационной матри1Цз1 соответственно .

Выходные сигналы с выходов тригге ров 29 и 35 через элемент И 32 поступают на счетный вход счетчика 33, предустановка в нулевое состояние которого, как и триггеров 31, 34 и 37, осуществляется импульсом, посту- пающим на вход сброса блока 22 и соответствующим началу интервала ввода информации. Счетчик 33 осуществляет счет достоверных циклов опроса он- тоэлектронной коммутационной матри1у т.е. циклов опроса, которые характеризуются включением триггеров 29, та и 35. Сигнал переполнения счетчика 3 поступает на установочный вход пятого триггера 34, вызывая его установ- ку в единичное состояние.

Сигналы с прямых выходов триггеров 31 и 37, а также с инверсного выхода триггера 34 поступангг Tia выходы блока непосредственно и через ня- тый элемент Ш1И 38, обеспечивая выда iчу сигнала об ошибке ввода и возможность ее идентификации.

Блок 22 контроля ввода обеспечивает идентификацию отказов (ошибок ввода) следующих видов: отказ, заключающийся в фиксации более одного импульса при опросе элементов, относящихся к строкам (выход 39) либо столбцам (выход 41) оптоэлектронной коммутационной матрицы в одном цикле опроса; отказ, заключающийся в отсутствии в интервале ввода заданного числа достоверных циклов опроса, т.е. циклов опроса элементов оптоэлектронной матрицы, сопровождающихся появлением одного импульса в интервале сканирования строк и одного импульса в интервале сканирования столбцов (выход 40).

Первый из указанных отказов может иметь место при неисправности в цепях каких-либо элементов оптоэлектронной коммутационной матрицы или при нечетком (очень кратковременном) включении коммутирующих элементов.

Для обоих случаев отказа обеспечивается выдача обобщенного сигнала об ошибке ввода (с выхода 42), а также сигналов, обеспечивающих идентификацию отказа (выходы 39, 40, 41). Сигнал оЬ ошибке ввода может быть использован, например, для блокировки сигнала флага, для индикации состояния ощибки ввода, сообщения устройству, принимающему информацию, о том что принимаемая информация недостоверна, т.е. для предотвращения возможности использования неправильной информации.

В общем случае схемная реализация распределителя импульсов 3 определяется числом строк и столбцов оптоэлектронной коммутационной матрицы, а также используемыми дешифраторами 4, 5 и мультиплексорами 8, 9.

В устройстве оптоэлектронная коммутационная матрица содержит 8 строк и 16 столбцов..Использованы 8-ка- нальные мультиплексоры и дешифраторы 3 на 8, что обусловило необходимость разделения столбцов на 2 группы, чем и вызвано использование в схеме распределителя дешифратора-мультипЛексо ра (фиг.4). При использовании 16- разрядных дешифраторов и мультиплексоров в устройстве распределитель 3

имлу.пьсон реализуется в виде счетного три ггера.

Повышение надежности устройства обеспечивается за счет исключения усилителей-ограничителей в цени каждого фотодиода (используется один аналоговый компаратор 10). Повышение достоверности вводимой информации

обеспечивается путем использования блока 22 контроля ввода, вынолняющего самоконтроль устройства ввода и контроль качества ввода, а также за счет введения блокировки выходного сигнала аналогового компаратора 10 на. время включенного триггера 23 флага, чем исключается изменение выходной информации устройства до завершения считывания информации пре- дьщущего цикла ввода.

Формула изобретения

импульсов, счетчик, распределитель импульсов, блок формирования интервала ввода, первый и второй дешифраторы, первый и второй мультиплексоры, первый и второй регистры, первый и второй элементы сравнения, триггер, первый, второй и третий элементы И, оптоэлектронную коммутационную матрицу, состоящую из оптически связанных светоизлучателей и светоприемни- ков, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, информационные выходы группы которого соединены с информационными входами дешифрато- регистров, адресными входами мультиплексоров и входами первой группы элементов сравнения, выходы дешифраторов соединены с входами со- ответствуюгцих светоизлучателей, выходы ев етоприемников соединены с информационными входами соответствующих мультиплексоров, информационный выход счетчика соединен с входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами первых дешифратора и мультиплексора, входы второй группы элементов сравнения соединены с выходами первого и второго регистров соответственно, второй выход распределителя импульсов соединен с управляющими входами вторых дешифратора и мультиплексора, выходы регистров являются информационными выходами устройства.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

прямой выход триггера является стро- бирующим выходом устройства, вход установки в О триггера является входом установки устройства, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения надежности устройства и повышения достоверности вводимой информации, в устройство введены аналоговый компаратор, четвертый и пятый элементы И, элемент ИЛИ, блок контроля ввода, выходы мультиплексоров соединены с первым входом аналогового компаратора, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, а выход соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и установочным входом блока формирования интервала ввода, выходы второго и третьего элементов И соединены с входами записи первого и второго регистров, входами четвертого и пятого элементов И, первым и вторым тактовыми входами блока контроля ввода соответственно, выходы которого являются выходами сигналов ошибки устройства, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены с вторыми входами второго и третьего элементов И соответственно, выходы первого и второго элементов сравнения соединены с вторыми входами четвертого и пятого элементов И соответственно, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом блока формирования интервала ввода, выход переполнения счетчика соединен с тактовым входом блока формирования интервала ввода и установочным входом блока контроля ввода, вход сброса которого соединен с вто- pibiM выходом блока формирования интервала ввода, первьй выход которого соединен с входом установки в 1 триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

Г:

- -

29

I

..

- .

iKMiKii и 1 третьего триггера, иыход BTtiporo триггера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и вторым входом элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ сое/;инены с тактовыми входами четвертого и пятого триггеров соответственно, выход четвертого триггера соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход пятого триггера соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, вход установки в 1 первого триггера и тактовьш вход четвертого триггера являются первым тактовым входом блока, вход установки в 1 второго триггера и тактовый вход пятого триггера являются вторым тактовым входом блока, входы сброса третьего, четвертого и пятого триггеров и счетчика являются входом .сброса блока, выходы третьего четвертого и пятого триггеров и выход третьего элемента ИГБ являются выходами блока, выход третьего триггера соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ.

t

2

Ъ

.

СР.

.

6ш.2

Вш.

- Btf/xA

2

Ж

О 1

1

н4-1

86/)f2

фигЛ