Устройство для ввода информации Советский патент 1990 года по МПК G06F3/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи оператора с электронной вычислительной машиной, в частности, в устройствах ввода информации в ЭВМ.

Целью изобретения является повышение надежности устройства для ввода информации.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг.З пример структуры построения и последовательности сканирования оп- тоэлектронной матрицы; на фиг. - пример матричного включения светоизлу- чателей.

Устройство содержит оптоэлектрон- ную матрицу 1, состоящую из светопри- емников 2 и светоизлучателей 3( расположенных по горизонтапи и вертикали матрицы, генератор 4 импульсов, первый счетчик 5, первый и второй де- шифраторы 6 и 7, первый и второй аналоговые мультиплексоры 8 и 9 усилители 10 и- 11, первый и второй триггеры 12 и 13 и регистры 14 и 15, второй и третий счетчики 16 и 17, третий и четвертый дешифраторы 18 и 19 пять групп ключей 20-2, четыре нагрузочных элемента , две группы нагрузочных элементов 29 и 30, четыре дифференцирующих элемента , Два ключа 35 и 3&, Два пороговых элемента 37 и 38, две группы элементов И 39 и 40 и третий и четвертый триггеры И и k2. Нагрузочные элементы выполнены на резисторах.

Устройство работает следующим образом.

Генератор k импульсов работает в автоколебательном режиме, вырабаты

0

5

0

, о 5 п

5

вает последовательность импульсов и подает их на вход первого счетчика 5. Последний преобразует последовательность импульсов в двоичный код. С выходов счетчика 5 двоичный код поступает на вход четвертого дешифратора 19. С выхода старшего разряда счетчика последовательность импульсов поступает на вход второго счетчика 16 и, поеобразованная в двоичный код, с выходов счетчика 16 поступает на входы первого дешифратора 6, первые группы управляющих входов первого и второго аналоговых мультиплексоров 8 и 9 и первые группы входов первого и второго регистров и 15. С выхода старшего разряда счетчика 16 последовательность импульсов поступает на вход третьего счетчика 17 и, преобразованная в двоичный код, поступает на входы второго и третьего дешифраторов 7 и 18, вторые группы управляющих входов первого и второго аналоговых мультиплексоров 8 и 9 и вторые группы входов первого и второго регистров 1 4 и 15- С выходов первого дешифратора 6 сигналы поступают на управляющие входы первой группы ключей 20. С выходов второго дешифратора 7 сигналы поступают на управляющие входы четвертой группы ключей 23. С выходов первой группы ключей 20 сигналы поступают на первые группы входов вертикальных и горизонтальных светоизлучателей 3- С выходов четвертой группы ключей -23 сигналы поступают на вторую группу входов горизонтальных светоиэлучателей 3. С точки рения минимизации объема оборудования наиболее эффективна матричная схема включения светоизлучателей по фиг.. В этом случае при 32 горизонтальных

515

светоизлучлтеллх, например светодио- д.зх, наиболее оптимально строить матрицу 8 х , т.е. первая группа ключей 20 должна содержать 8 ключей, четвертая группа ключей 23 должна содержать 4 ключа. Это очень эффективно, так как в этом случае первую группу ключей можно построить на базе двух микросхем ТС 622, а четвертую группу ключей 23 на базе одной микросхемы НТ 252. Таким образом, базой для построения управления всеми све- тоизлучателями 3 оптоэлектронной матрицы 1 32 х 32 являются лишь четыре микросхемы: две ТС 622 и две НТ 251. В данном техническом решении идет параллельное сканирование вертикальных и горизонтальных светоизлуча- телей.

Один из наиболее оптимальных способов построения оптоэлектронной матрицы - расположение светоизлучатёлей или светоприемников в шахматном порядке по периметру (фиг.З). При па- раллельном сканировании, без юстирования светоизлучатёлей и светоприемников, возможно попадание светового импульса вертикально расположенных светоизлучатёлей на горизонтально расположенные светоприемники и горизонтально расположенных светоизлуча- телей на вертикально расположенные светоприемники. Однако в реальной оптоэлектронной матрице наложение паразитного светового импульса идет лишь в центральной, расположенной по периметру, части оптоэлектронной матрицы, там, где угол между светоизлу- чателями и светоприемниками не более 5 , поэтому организация сканирования светоизлучатёлей и светоприемников в последовательности, указанной на фиг.З, полностью решает вопрос о паразитной накладке импульсов. На фиг.З сплошной стрелкой указано направление сканирования светоизлучатёлей (СХ, CY), пунктирной - направление сканирования светоприемников (ЛХ, Лу) . Номер и направление стрелки указывают последовательность сканирования: X - горизонтальные светоизлучатели и светоприемники, Y - вертикальные. Например, параллельно сканируются 1СХ и 1CY, начало сканирования 1СХ - верхний левый угол.

При срабатывании первого светоиз- лучателя 1СХ свет в окно первого све- топриемника 1ФУ, расположенного в се

)5 о

25 -JQ

35

0

45

0

536

редине левой стороны параметра, не попадает, так как угол между лучом первого светоизлучателя 1СХ и направлением от окна первого светоприемни- ка 1ФУ 90 . Последний сеетоизлуча- тель 1СХ - середина верхней стороны периметра. Последний светоприемник 1ФУ - левый нижний угол периметра оптоэлектронной матрицы. Свет от последнего светоизлучателя 1СХ практически не влияет на работу последнего светоприемника , так как угол между лучом последнего светоизлучателя 1СХ и осью окна последнего светоприемника 1ФУ 60°, т.е. скользит вдоль окна светоприемника, а при небольшом утоплении светоприемника в глубь конструктива эффект наложения исчезает совсем. Внешний световой поток с накладываемым на него светом вертикальных и горизонтальных светоизлучатёлей принимается вертикальными и горизонтальными светоприемниками соответственно параллельно.

Работу устройства рассмотрим на примере четырех элементов оптоэлектронной матрицы 1. Предположим, что вторая и третья группы ключей 21 и 22 содержат по два ключа, первая и вторая группы резисторов 29 и 30 - по два резистора. Далее предположим, что последовательно срабатывают первые четыре светоиэлучателя. Тогда на выходе первых четырех ключей первой группы ключей 20 - сигнал с уровнем, представленным на фиг.2.1 -2., на выходе первого ключа четвертой группы ключей 23 сигнал с уровнем, представленным на фиг.2.5 (здесь имеется в виду матричное построение схемы включения светоизлучатёлей 3). Предположим, что второй светоизлучатель по каким-либо причинам (большое время наработки или после воздействия спецфакторов) значительно уменьшил мощность излучения, между третьим свето- излучателем и третьим светоприемником находится указатель. Переключение и опрос оптических каналов в матрице происходят последовательно во времени подачей соответствующего кода сигнала на управляющие входы дешифраторов 6 и 7 и аналогового мультиплексора 8. Светоприемники 2 воспринимают внешний световой поток с накладываемым на него уровнем сигнала светоизлучателя. Уровень сигнала на выходе первого аналогового мультиплексора 8 имеет фор71

му, представленную на фиг.2.6, и зависит от разброса параметров свето- излучателей 3 и светоприемников 2. Первый дифференцирующий элемент 31 отделяет постоянную составляющую вненего светового потока от импульса св тоизлумателя, и на его выходе присутствует сигнал формы, представленной на фиг.2.7, который подается на вход первого усилителя 10. С выхода первого уст,.-теля 10 первый резистор 25 сигнал поступает на вход второго дифференцирующего элемента 32, выход которого через первый ключ 35 замкнут на полюс источника k3 питания. При таком включении происходит постоянный разряд конденсатора второго дифференцирующего элемента 32

Т,)

накладываемым на него уровнем света светоизлучателя с уменьшенной мощностью излучения (фиг.2.6, Т). На вход первого порогового элемента 37 поступает сигнал, форма которого представлена на фиг.2.9, (Т2). Предположим, что уровень этого сигнала ниже порога срабатывания порогового элемента 37 (фиг.2.9, Т) и на выходе первого порогового элемента 37 импульс отсутствует (фиг.2.12, 1,2.) . Тактовый импульс с первого выхода группы выходов четвертого дешифратора 19 (фиг.2.13) проходит через первый элемент VI первой группы элементов И 39 (фиг.2.15, и включает первый ключ второй

Т,)

группы ключей 21, который шунтирует первый резистор первой группы резис

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи оператора с электронной вычислительной машиной, в частности в устройствах ввода информации в ЭВМ. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Устройство содержит оптоэлектронную матрицу, состоящую из светоприемников и светоизлучателей, расположенных по горизонтали и вертикали матрицы, генератор 4 импульсов, счетчик 5, два дешифратора 6,7, два аналоговых мультиплектора 8, 9, два усилителя 10, 11, два триггера 12, 13, два регистра 14, 15. Устройство содержит дополнительно два счетчика 16, 17, два дешифратора 18, 19, пять групп ключей 20 - 24, четыре нагрузочных элемента 25 - 28, две группы нагрузочных элементов 29, 30, четыре дифференцирующих элемента 31 - 34, два ключа 35, 36, два пороговых элемента 37, 38, две группы элементов 39, 40, два триггера 41, 42. Данное техническое решение позволяет повысить надежность работы устройства за счет организации обратной связи уровней сигналов светоприемников с токами и соответственно мощности излучения светоизлучателей, что дает возможность максимальной выработки ресурсов элементов и увеличения срока службы устройства. 4 ил.

через замкнутый ключ 35, нулевой уро- 20 торов 29, увеличивая ток, проходящий

вень на выходе дифференцирующего элемента 32 не плавает и уровень сигнала, поступающего на вход порогового эпемента, жестко привязан к полюсу источника 3 питания. Резистор 25 ограничивает токи, идущие через дифференцирующий элемент 32. Ключ 35 размыкается в соответствии с временной диаграммой (фиг.2.8) на время работы светоизлучателя. Если указатель не пересекает данный луч (первый такт - Т4), то на выходе аналогового мультиплексора после выбора соответствующего канала - сигнал, представляющий собой уровень, определяемый уровнем внешнего света и накладываемым на него уровнем света светоизлучателя . (фиг . 2.6, Т(). На вход первого порогового элемента 37 поступает сигнал, форма которого представлена на фиг.2.9 (Т,). Пергый триггер 12 сигналом с первого выхода четвертого дешифратора 19 (фиг.2.10) по S-входу устанавливается в состояние 1 (фиг.2.11, Т). Сигналом с выхода первого порогового элемента (фиг. 2.12 Т 4) первый триггер 12 устанавливается в исходное состояние О (фиг.2.И Т) и запрещает прохождение сигналов с первого и второго выходов группы выходов дешифратора 19 (фиг.2.13 и 2.) через элементы И 39.

При работе второго такта с первого выхода четвертого дешифратора 19 (фиг.2.10) по S-входу первый триггер 12 устанавливается в состояние по фиг.2.11, Т4). На выходе аналогового мультиплексора - сигнал, представляющий собой уровень внешнего света с

25

30

35

40

45

50

55

через соответствующий светсизлуча- тель, увеличивая тем самым мощность излучения соответствующего светоизлучателя. Предположим, что и в этом случае уровень сигнала на входе первого порогового элемента 37 остается ниже уровня порога срабатывания (фиг.2.9, тг). При этом, по аналогии, с второго выхода группы выходов четвертого дешифратора 19 на второй вход второго элемента И первой группы элементов И 39 поступает импульс в соответствии с временной диаграммой по фиг.2.1. С выхода второго элемента И первой группы элементов И 39 на управляющий вход второго ключа второй группы ключей поступает импульс в соответствии с временной диаграммой по фиг.2.16 (Т), Ключ замыкается и шунтирует второй резистор первой группы резисторов 29., увеличивая ток через соответствующий светоизлуча- тель, увеличивая тем самым мощность излучения соответствующего светоиэлу- чения. На входе порогового элемента 37 происходит увеличение амплитуды входного сигнала. Если амплитуда входного сигнала достаточна, то срабатывает первый пороговый элемент 37, первый триггер 12 устанавливается в исходное состояние и сигналом с выхода запрещает прохождение импульсов с выхода дешифратора 19 через первую группу элементов И 39. Выходной сигнал первого триггера 12, по S-входу, удерживает третий триггер Д1 в исходном состоянии. При действии третьего , такта (Тэ) между соответствующим све- тоизлучателем и светоприемником на5

0

5

0

5

0

5

через соответствующий светсизлуча- тель, увеличивая тем самым мощность излучения соответствующего светоизлучателя. Предположим, что и в этом случае уровень сигнала на входе первого порогового элемента 37 остается ниже уровня порога срабатывания (фиг.2.9, тг). При этом, по аналогии, с второго выхода группы выходов четвертого дешифратора 19 на второй вход второго элемента И первой группы элементов И 39 поступает импульс в соответствии с временной диаграммой по фиг.2.1. С выхода второго элемента И первой группы элементов И 39 на управляющий вход второго ключа второй группы ключей поступает импульс в соответствии с временной диаграммой по фиг.2.16 (Т), Ключ замыкается и шунтирует второй резистор первой группы резисторов 29., увеличивая ток через соответствующий светоизлуча- тель, увеличивая тем самым мощность излучения соответствующего светоиэлу- чения. На входе порогового элемента 37 происходит увеличение амплитуды входного сигнала. Если амплитуда входного сигнала достаточна, то срабатывает первый пороговый элемент 37, первый триггер 12 устанавливается в исходное состояние и сигналом с выхода запрещает прохождение импульсов с выхода дешифратора 19 через первую группу элементов И 39. Выходной сигнал первого триггера 12, по S-входу, удерживает третий триггер Д1 в исходном состоянии. При действии третьего , такта (Тэ) между соответствующим све- тоизлучателем и светоприемником на

ходится указатель. На выходе аналогового мультиплексора появляется сигнал, определяемый лишь уровнем внешнего света (фиг.2.6, Т), т.е. свет светоизлучателя не попадает в окно светоприемника. В этом случае, по аналогии с вторым тактом, происходит последовательное срабатывание ключе 21 второй группы и увеличение тока соответствующего светоизлучателя, но так как указатель перекрыл свет светоизлучателя, светоприемник принимае лишь внешний свет, первый пороговый элемент 37 не срабатывает, первый триггер 12, установленный сигналом с первого выхода четвертого дешифратора (фиг.2.10) в состояние 1, остается в этом состоянии (фиг. 2. 11, Т,) и третий триггер Ц по тактовому вхо ду с второго выхода четвертого дешифратора 19 (фиг.2.8) изменяет состояние и подает сигнал на управляющий вход первого регистра Т (фиг.2.17, Т,,) по которому происходи запись соответствующего кода в регистр. При действии четвертого такта устройство работает так же, как и в первом такте. Аналогично работает и вторая половина устройства.

Формула изобретения

Устройство для ввода информации, содержащее оптоэлектронную матрицу, состоящую из светоприемников и свето излучателей, расположенных по горизонтали и вертикали матрицы, генератор импульсов, первый счетчик, первый и второй дешифраторы, два аналоговых мультиплексора, два усилителя первый и второй триггеры, два регистра, выход генератора импульсов соединен с входом первого счетчика, выходы вертикальных светоприемников соединены с информационными входами первого аналогового мультиплексора, выходы горизонтальных светоприемников соединены с информационными входами второго аналогового мультиплексора, выходы регистров являются информационными выходами устройства, отличающееся тем, что, с Целью повышения надежности устройства, оно содержит второй и третий счетчики, третий и четвертый дешифра торы, пять групп ключей, четыре на- грузочных элемента, две группы нагру зочных элементов, четыре дифференциto

i5

20 25

30

35

40

45

50

55

рующих элемента, два ключа, два пороговых элемента, две группы элементов И, третий и четвертый триггеры, выходы первого счетчика соединены с входами четвертого дешифратора, выход старшего разряда первого счетчика соединен с входом второго счетчика, выходы которого соединены с входами первого дешифратора, первыми группами управляющих входов первого и второго аналоговых мультиплексоров и первыми группами входов первого и второго регистров, выход старшего разряда второго счетчика соединен с входом третьего счетчика, выходы которого соединены с входами второго и третьего дешифраторов, вторыми группами управляющих входов первого и второго аналоговых мультиплексоров и вторыми группами входов первого и второго регистров, выходы первого дешифратора соединены с управляющими входами ключей первой группы, входы ключей первой группы соединены с шиной положительного потенциала, первые выводы первых нагрузочных элементов первой и второй групп нагрузочных элементов, входы первого и второго ключей,.входы ключей второй и третьей групп подключены к шине отрицательного потенциала, выходы ключей первой группы соединены с первыми группами входов вертикальных и горизонтальных светоизлучателей, выходы второго дешифратора соединены с управляющими входами четвертой группы ключей, выходы четвертой группы ключей соединены с второй группой входов вертикальных светоизлучателей, выходы третьего дешифратора соединены с управляющими входами ключей пятой группы, выходы пятой группы ключей соединены с второй группой входов горизонтальных светоизлучателей, первые входы элементов И первой и второй групп соединены с соответствующими выходами группы выходов четвертого дешифратора, первый выход которого соединен с входами установки в 1 первого и второго триггеров, второй выход четвертого дешифратора соединен с входом разрешения первого дешифратора, управляющими входами первого и второго ключей и тактовыми входами третьего и четвертого триггеров, выход первого аналогового мультиплексора соединен с входом первого дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом первого усилителя, выход которого соединен с одним выводом первого нагрузоиного элемента, другой вывод которого сое- динен с входом второго дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом первого порогового элемента и выходом первого ключа, выход первого порогового элемента соединен с входом установки в О первого триггера, прямой выход которого соединен с входом установки в 1 третьего триггера и вторыми входами элементов И первой группы, выходы эле- ментов И первой группы соединены с управляющими входами соответствующих ключей второй группы, выход первого ключа второй группы ключей соединен с вторым выводом первого нагрузочного элемента первой группы нагрузочных элементов, выход каждого последующего ключа второй группы ключей соединен с вторым выводом соответствующего нагрузочного элемента и первым выводом следующего нагрузочного элемента первой группы нагрузочных элементов, выход последнего ключа второй группы ключей соединен с вторым выводом последнего нагрузочного элемента первой

группы нагрузочных элементов и первым выводом второго нагрузочного элемента, второй вывод которого соединен с входами четвертой группы ключей, информационные входы третьего и четвер-

того триггеров подключены к шине ло гического нуля, прямой выход третьего триггера соединен с управляющим входом первого регистра, выход второ, JQо тп о 25м30

35

го аналогового мультиплексора соединен с входом третьего дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом второго усилителя, выход которого соединен с первым выводом третьего нагрузочного элемента, второй вывод которого соединен с входом четвертого дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом второго порогового элемента и выходом второго ключа, выход второго порогового элемента соединен с входом установки в О второго триггера, прямой выход которого соединен с входом установки в 1 четвертого триггера и вторыми входами элементов И второй группы, выходы элементов И второй группы соединены с управляющими входами соответствующих ключей третьей группы, выход первого ключа третьей группы ключей соединен с вторым выводом первого нагрузочного элемента второй группы нагрузочных элементов, выход каждого последующего ключа третьей группы соединен с вторым выводом соответствующего нагрузочного элемента и первым выводом последующего нагрузочного; элемента второй группы, выход последнего ключа третьей группы ключей соединен с вторым выводом последнего нагрузочного элемента второй группы и первым выводом четвертого нагрузочного элемента, второй вывод которого соединен с входами пятой группы ключей, прямой выход четвертого триггера соединен с управляющим входом второго регистра.

и

ШигМ