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

сд

оо ел

;р

тельного) фронта стробирующего сигнала относительно момента замыкания (размыкания) коммутационного элемента. Опрос матрицы 4 коммутационных элементов в устройстве осуществляется целыми строками .и столбцами. В течение каждого периода следования импухш сов с генератора 1 импульсов (для каждого состояния счетчика 2) осуще- ствляется г(роверка наличия замкнутого коммутационного элемента в. i-м столбце и i-й строке матрицы 4. В течение первого полупериода на все горизонэлемент. Аналогично во втором полупериоде на все вертикальные шины матрицы 4 поступают сигналы лог. 1 с группы ключей 13 и на выход мульти- плексора 3 подключается i-я горизонтальная шина матрицы 4. Если на i-й горизонтальной шине находится замкнутый коммутационный элемент, то на вы- ходе мультиплексора 3 возникает сигг- нал лог. 1, срабатывает триггер 6 и в регистр 12 записывает код номера горизонтальной шины. Срабатывание триггера 10 и соответственно появ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода информации с клавиатуры в различных цифровых приборах и устройствах. Устройство обеспечивает более высокое быстродействие за счет сокращения времени формирования кода замкнутого коммутационного элемента и времени задержки формирования положительного (отрицательного) фронта стробирующего сигнала относительно момента замыкания (размыкания) коммутационного элемента. Опрос матрицы 4 коммутационных элементов в устройстве осуществляется целыми строками и столбцами. В течение каждого периода следования импульсов с генератора 1 импульсов (для каждого состояния счетчика 2) осуществляется проверка наличия замкнутого коммутационного элемента в I-м столбце и I-й строке матрицы 4. В течение первого полупериода на все горизонтальные шины матрицы 4 поступают уровни ЛОГ "1" с группы ключей 14 и на выход мультиплексора 5 подключается I-я вертикальная шина матрицы 4. Если на I-й вертикальной шине находится замкнутый коммутационный элемент, то на выходе мультиплексора 5 возникает сигнал ЛОГ "1", срабатывает триггер 9 и в регистр 11 записывается код номера вертикальной шины, на которой находится замкнутый коммутационный элемент. Аналогично во втором полупериоде на все вертикальные шины матрицы 4 поступают сигналы ЛОГ "1" с группы ключей 13 и на выход мультиплексора 3 подключается I-я горизонтальная шина матрицы 4. Если на I-й горизонтальной шине находится замкнутый коммутационный элемент, то на выходе мультиплексора 3 возникает сигнал ЛОГ "1", срабатывает триггер 6 и в регистр 12 записывает код номера горизонтальной шины. Срабатывание триггера 10 и соответственно появление на выходе устройства стробирующего сигнала происходит по положительному перепаду сигнала с инверсного выхода старшего разряда счетчика 2 после того, как срабатывают оба триггера 9 и 6, т.е. когда будут определены и записаны в регистр 11 и 12 коды номеров вертикальной и горизонтальной шин, на пересечении которых находится замкнутый коммутационный элемент. 4 ил.

тапьные шины матриць 4 поступают уров- ление на выходе устройства стробиру- 1 с группы ключей 14 и на

ни лог,

выход мультиплексора 5 подключается i-я вертикальная шина..матрицы 4. Если на i-й вертикальной шине находится .замкнутый коммутационный элемент, то 20 на выходе мультиплексора 5 возникает сигнал лог, 1, срабатывает триггер 9 и в регистр 11 записывается код Номера вертикальной шины, на которой находится замкнутый коммутационный 25

ющего сигнала происходит по положительному перепаду сигнала с инверсного выхода старшего разряда счетчика 2 после того, как срабатывают оба триггера 9 и 6, т.е. когда будут определены и записаны в регистр 11 и 12 коды номеров вертикальной и горизонтальной шин, на пересечении которых находится замкнутый коммутационный элемент, 4 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода информации с клавиатуры в различных цифровых приборах-и устройствах.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2-4 - временные диаграммы, поя.сняюш;ие его работу.

Устройство содержит генератор 1 импульсов 5 счетчик 2, второй мультиплексор 3, матрицу 4 коммутационных элементов, первый мультиплексор 5, третий триггер 6, элемент НЕ 7, элемент И 8, первый 9 и второй 10 триггеры, первый 11 и второй 12 регистры первую 13 и вторую 14 группы ключей и резисторы 15.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания на вход сброса устройства подается импульс, устанавливающий триггеры 6, 9 и 10 и регистры 11 и 12 в исходное состояние. Таким образом, вплоть до первого замыкания коммутационного элемента в матрице 4 информационные

ление на выходе устройства стробиру-

ющего сигнала происходит по положительному перепаду сигнала с инверсного выхода старшего разряда счетчика 2 после того, как срабатывают оба триггера 9 и 6, т.е. когда будут определены и записаны в регистр 11 и 12 коды номеров вертикальной и горизонтальной шин, на пересечении которых находится замкнутый коммутационный элемент, 4 ил.

5

0

5

0

5

и стробирующие вьгходы устройства находятся в нулевом состоянии.

По каждому отрицательному перепаду на выходе генератора 1 импульсов (фиг. 2) происходит переключение состояния счетчика 2 (на фиг. 2 В по-i казано изменение состояния младшего разряда счетчика 2). Кодовая комбинация, снимаемая с выходов группы счетчика 2, управляет работой мультиплексоров 3 и 5. Работа мультиплексора 5 происходит таким образом, что если на его управляющем входе присутствует уровень логического нуля, то в зависимости от двоичного кода, поступающего с выхода группы счетчика 2 на его адресные входы, сигнал (логическая 1 или логический О) с одного из информационных входов мультиплексора коммутируется на его выход. Если на управляющем входе мультиплексора присутствует уровень логической 1, то работа мультиплексора в этом случае запрещена и его выход находится в третьем (отключенном) состоянии. Аналогично работает и мультиплексор 3.

Рассмотрим работу устройства при разомкнутых контактах в матрице 4 в

течение одного периода следования импульсов с генератора 1 (например, в интервале времени t, - t., на фиг.2), считая, что в последующие периоды работа устройства (при разомкнутых контактах матрицы 4) происходит аналогично.

В течение времени t

, - t (первый полупериод) сигнал логической 1 с выхода элемента НЕ 7 (фиг.25), инверсный по отношению к сигналу с выхода генератора 1 импульсов (фиг. 2а), поступает на управляющие входы второй группы 14 ключей, в результате чего все ключи 14 группы находятся в замкнутом состоянии и на их выходах присутствуют уровни логической 1 (напряжение питания Е). Указанные сигналы логических 1 поступают одновременно на все горизонталь} ые шины матрицы 4 коммутационных элементов и соответственно, на все входы мультиплексора З Так как в течение времени t на управляющем входе мультиплексора 3 (фиг. 25) присутствует сигнал логической 1, то его работа запрещена, и несмотря на то, что на всех его информационных входах находятся уровFI f1

ни логической

выход указанного

мультиплексора находится в отключенном состоянии. Для того, чтобы триггер 6 в данном случае при отключенном выходе мультиплексора 3 не возбуждался из-за всевозможных наводок по неподключенному установочному входу, выход мультиплексора 3 и установочный вход триггера 6 через резистор подключены к шине нулевого потенциала устройства. В результате этого в течение времени t,, - t на установочном входе триггера 6 находится уровень логического О и его состояние не изменяется.

Одновременно в течение времени t - t сигнал логического О с выхода генератора 1 импульсов поступает на управляющие входы первой группы 13 ключей, в результате чего все ключи 13 группы разомкнуты и их выходы находятся в отключенном состоянии. В это же время разрешена работа мультиплексора 5 и один из его информационных входов подключается к выходу. Однако, поскольку выходы группы 13 ключей отключены и ни один из коммутационных элементов матрицы 4 не замкнут, то в рассматриваемом интервале времени ни на одну из

),

его, вертикальных шин сигналы логн- ческого О или логической 1 не подаются и входы мультиплексора 5 и его выход находятся в отключенном состоянии. Так как выход мультиплексора 5 через резистор R соединен с шиной нулевого потенциала устройства.

то в течение времени

на

10

установочном входе триггера 9 присутствует уровень логического О и его состояние не изменяется.

5

0

5

0

0

5

В течение времени

Ч (второй

полупериод) сигнал логической 1 о выхода генератора 1 импульсов (фиг. 2о() поступает на управляющие входы группы 13 ключей, в результате чего все ключи 13 группы находятся в замкнутом состоянии и на их выходах присутствуют уровни логической 1 (напряжение питания Е). Указанные уровни логической 1 поступают одновременно на все вертикальные шины матрицы 4 коммутационных элементов и соответственно на все входы мультиплексора 5. Так как в течение времени на управляющий вход мультиплексора 5 подается сигнал логической 1, то его работа запрещена, и несмотря на то, что на всех его информационных входах находятся уровни логической 1, выход указанного мультиплексора находится в отключенном состоянии. Подключение установочного входа триггера 9 через резистор R к шине нуле5 вого потенциала устройства обеспечивает ему устойчивое исходное нулевое состояние при отключенном выходе мультиплексора 5.

Одновременно в течение времени

t 3 сигнал логического с выхода элемента НЕ 7 (фиг. 2 ) поступает на управляющие входы второй группы 14 ключей, в результате чего все ключи группы 14 разомкнуты и их выходы находятся в отключенном состоянии. В это же время разрешена работа мультиплексора 3 и один из его информационных входов подключен к выходу. Однако, поскольку выходы группы 14 ключей отключены и ни один из коммутационных элементов блока 4 не замкнут,, то в рассматриваемом интервале времени ни на одну из его горизонтальных шин сигнал логического

О или логической 1 не подается

и его выход

я в отключенном состоянии Так как выход мультиплексора 3 через

ta 0

и входы мультиплексора 3 находите-

резистор R соединен с шиной нулевого потенциала устройства, то в течение

J на установочном вховремени t t

де триггера 6 .нрисутствует уровень логического О и он продолжает находиться в исходном нулевом состоянии. В последующие периоды следования импульсов с генератора 1 при разомкнутых контактах блока 4 работа рас- CMOTpeiiHhix функциональных узлов происходит аналогично.

По ,цому положительному перепад на инверсном выходе (фиг,2г) старшего разряда счетчика 2 (выход счетчика) триггеры б, 9 и 10 не меняют своего исходного нулевого состояния, так как на информационных входах этих триггеров присутствуют логические О (на информационный вход триггера 10 сигнал логического О подается с выхода элемента И 8, что, в свою очередь, обусловлено нулевым состоянием тригг еров 6 и 9),

Рассмотрим работу устройства при замыкании одного из контактов в матрице 4. На чертеже (фиг.2)- условно показаны моменты замыкания И размы- кг1ния одного из коммутационных элементов, расположенного в общем случае на i-й вертикальной и j-й горизонтальной шинах. Предположим, что замыкание коммутационного элемента произошло в интервале времени t -g когда счетчик 2 находился в i-м состоянии (фиг.2). Кроме этого, будем считать, что при замыкании и размыкании коммутационного элемента возникает дребезг.

В.момент времени t по заднему фронту импульса с выхода генератора 1 импульсов счетчик 2 переходит в i состояние. Из приведенного описания работы устройства следует, что в течение t - t на всех гори- зонтальньн- шинах матрицы 4 коммутационных элементов присутствуют уровни логи 1 еской а на выход мультиплексора 5 коммутируется его i-й вхо (i-я вертикальная шина матрицы 4). Следовательно, если в указанном интервале времени происходит замыкание какого-либо коммутационного элемента, расположенного на i-й вертикальной шине матрицы 4, на выходе м льтигшекс.ора 5 возникает сигнал логической 1 (фигс2е), под действи ем которого триггер 9 переходит в единичное состояние (фиг .2ж). Положи

тельный перепад логических уровней, возникающий на выходе триггера 9, поступает на синхровход регистра 11, в результате чего в регистр 11 записывается двоичный .код номера вертикальной шины (в данном случае i-й), на которой расположен замкнутый коммутационный элемент.

В течение времени ty- t уровень логической 1 присутствует на всех вертикальных шинах матрицы 4 коммутационных элементов, а на выход мультиплексора 3 коммутируется i-я горизонтальная шина матрицы 4. Поскольку замкнутый коммутационный элемент находится на j-й горизонтальной шине (J не равно i), то на выходе мультиплексора 3 сигнал логической 1 не возникает и триггер 6 продолжает находиться в исходном нулевом состоянии.

0

5

0

5

0

5

tfi

работа

описан- t.

В течение времени устройства не отличается от ной для интервала времени t ,.,. При этом триггер 9 продолжает находиться в единичном состоянии, свидетельствующем о том, что код номера вертикальной шины матрицы 4, на котором находится замкнутый коммутационный элемент, определен и хранится в регистре 11,

В течение времени t - t . , когда счетчик 2 находится в j-м состоянии, на все вертикальные шины матрицы 4 снова подаются уровни логических 1 с выходов группы ключей 13, а на выход мультиплексора 3 коммутируется его 3-й вход (j-я горизонтальная шина матрицы 4). Так как замкнутый коммутационный элемент находится на j-й горизонтальной шине, то в данном случае на выходе мультиплексора 3 (фиг.2и, момент времени t.,) возникает сигнал логической , под действием которого триггер 6 переходит в единичное состояние (фиг,2 к), свидетельствующее о том, что код номера горизон- та1льной шины, на которой находится замкнутый коммутационный элемент, определен. Положительный перепад логических уровней, возникающий на выходе триггера 6 (фиг,2 к), поступает на синхровход регистра 12, в результате чего в указанный регистр записывается двоичный код номера горизонтальной шины (в данном случае j-й), на которой находится замкнутый коммутационный элемент.

с момента времени t триггеры 6

и 9 находятся в единичном состоянии и на выходе элемен.та И 8 возникает логической 1 (фиг.2и), поступающий на информационный вход триг- гера 10,

В момент времени t по положителному перепаду логических уровней на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2 (фиг.2 г) триггер 10 переходит в единичное состояние (фиг.2/п и на стробирующем выходе устройства появляется сигнал логической 1 свидетельствующий о том, что коды номеров горизонтальной и вертикальной шин, на пересечении которых находится замкнутый коммутационный элемент, определены и записаны в регистры 11 и 12, т.е. код замкнутого коммутационного эле мента сформирован и находится на информационных входах устройства. Одновременно триггеры 6 и 9 переходят в исходное нулевое состояние .

В дальнейшем процесс определения кода замкнутого коммутационного элемента повторяется. Все время, пока замкнут коммутационный элемент в матрице 4, на синхровходы регистров 11 и 12 в соответствующие, моменты ,времени поступают импульсы с триггеров 9 и 6 (фиг.2ж и 2к соответственно) , но информация на выходах указанных регистров (информационных выходах устройства) не изменяется, так как занесение информации в регистры 11 и 12 производится при одних и тех же устойчивых состояниях счетчика 2,

В момент времени t после размыкания контакта в матрице 4 триггеры 9 и 5 возвращаются в исходное состояние (фиг.2ж, к) по первому же положительному перепаду на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2 (фиг. 2 г) , а по следующему . перепаду в момент времени t, происходит установка в исходное состояние триггера 10 (фиг.2лл). На стробирующем вьиоде устройства будет непрерывный бездребез- говый сигнал, который используется для дальнейшей обработки информации.

При других возможных ситуациях ра- .боты устройства изменяется только последовательность появления импульсов с выходов мультиплексоров 5 и 3 и срабатывания триггеров 6 и 9, а остальная часть схемы работает аналогично .

85790

В общем случае матрица Д коммутационных элементов представляет собой матрицу, состоящую из М 2

строк

10

f5

20

25

30

35

0

5

и L - 2 столбцов, в узлах пересечения которых находятся коммутационные элементы, где m - число разрядов счетчика 2, необходимое для формирования двоичных кодов номеров строк матрицы 4; 1 - число разрядов счетчика 2, необходимое для формирования двоичных кодов номеров столбцов блока 4.Следовательно,разрядность счетчика 2 определяется максимальным из чисел га и 1 (для квадратной матрицы, в которой число строк и число столбцов одинаково, m 1). Работа устройства (как это следует из приведенного описания) происходит таким образом, что опрос коммутационных элементов осуществляется целыми строками и столбцами.

На фиг. 3 и 4 представлены случаи, когда время задержки появления положительного (отрицательного) фронта стробирующего импульса относительно момента замыкания (размыкания) коммутационного элемента максимально. На фиг. За (4«) показан сигнал на выходе генератора 1 импульсов; на фиг.35(4S)- сигнал на выходе элемента НЕ 7; на фиг. Зв(4б) - сигнал на выходе младшего разряда счетчика 2; на фиг.За (4г) - сигнал на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2; на фиг.За (4) - сигнал, условно показывающий моменты замыкания и размыкания ком- мутационного элемента; на фиг-. Зе (4 е) - сигнал на выходе мультигшек- сора 5; на фиг. 3л;(4л;) - сигнал на выходе триггера 9; на фиг. Зи(4и) - сигнал на выходе.мультиплексора 3; на фиг.3к(4к) - сигнал на выходе триггера 6; на фиг с Зл(4л) - сигнал на выходе элемента И 8; на фиг. Зм(4лл) - сигнал на выходе триггера 10.

На фиг. 3 в течение времени

t.-t

0

5

счетчик 2 находится в первом (исходном) состоянии. В момент времени с счетчик 2 переходит в след тощее сос то- яние и практически с этого же момента времени осуществляется замыкание коммутационного элемента, местоположение которого в матрице 4 определяется предыд гщи),, (в течение времени t;,-t) состоянием счетчика 2, т.е. коммутационный элемент находится на первом столбце матрицы и замыкание его происходит сразу после того, как счетчик 2 переходит во второе состояние, он10

ределяющее опрос второго столбца матрицы. Следовательно, на выходе мультиплексора 5 сигнал логической 1 появится лишь в момент времени t (фиг.Зе). В момент времени t, предшествующий моменту времени t, сигнал логической 1 появится на выходе мультиплексора 3. Б данном случае предполагается, что замкнутый коммутационный элемент находится на какой- либо из одной строк, например j-й. Сигнал логической 1 на выходе элемента И 8 появится в момент времени tj, когда триггеры 6 и 9 находятся в единичном состоянии, а срабатывание триггера 10 (появление стробирующего сигнала на выходе устройства) произойдет в момент времени t.

На фиг. 4 рассмотрен случай, при котором замкнутый коммутационный элемент находится на первой строке и первом столбце матрицы и размыкание его происходит, когда счетчик 2 находится в исходном состоянии, определя- 25 ющем опрос первого столбца и первой строки матрицы 4. коммутационных элементов . В данном случае в момент вре15

20

мени t появляется сигнал логической 1 на выходе мультиплексора 5 (фиг. 4е) и срабатывает триггер 9 (фиг.4). Фактически с момента времени t-2 сигнал логической 1 появляется на выходе мультиплексора 3 (фиг.Ли) и срабатывает триггер 6 (фиг. 4 к), в течение времени t j - tj на выходе элемента И 8 (фиг.4л) присутствует сигнал логической 1, так что мент времени t, положительньш перепад логических уровней на инверсном выхо де старшего разряда счетчика 2 (фиг.4 г) подтверждает единичное состояние триггера 10 (фиг. 4л). В момент времени t, триггеры 6 и 9 возвращаются в исходное нулевое состояние, а затем в момент времени t4 в исходно состояние возвращается триггер 10.

В обоих случаях максимальное время задержки появления положительного .(отрицательного) фронта стробирующего сигнала относительно момента замыка- ния (размыкания) коммутационного элемента приблизительно одинаково и составляет

т; (Т - г) Т, (1)

где Т - период следования импульсов с инверсного выхода старшего разряда счетчика 2;

гпериод следован 1Я импульсов с генератора 1.

Считая, что Т намного больше С , (О можно представить в виде

,1 ,P)1

Тумаке-2Т, 2

.7 с. г

-Г. 2

где ,1} - максимальное из чисел m и 1, определяющее число разрядов счётчика 2;

m - необходимое число разрядов счетчика 2, для формирования двоичных кодов номеров строк матрицы 4;

1 - необходимое число разрядов счетчика 2 для формирования двоичных кодов номеров столбцов матрицы 4.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высоким быстродействием, чем устройство по прото- - типу.

Формула изобретения

5

0

0

50

Устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, счетчик, первый мультиплексор, матрицу коммутационных элементов, первый регистр, первьш и второй триггеры, элемент И, элемент НЕ, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика,

5 выходы группы которого соединены с информационными входами первого регистра и адресными входами первого мультиплексора информационные входы которого подключены к вертикальным шинам матрицы коммутационных элементов, выход счетчика соединен с синхровхода- ми первого и второго триггеров, инфор- мационньш вход первого триггера подключен к шине нулевого потенциала, а выход соединен с первым входом элемента И, входы сброса первого, второго триггера и первого регистра являются входом сброса устройства, выход второго триггера является стробирую- щим выходом устройства, выходы первого регистра являются информационными выходами первой группы устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия уст55 ройства, в него введены второй мультиплексор, третий триггер, второй регистр, первая и вторая группы ключей, информационные входы которых подклю45

чены к шине питания устройства, выход генератора импульсов соединен с управляющими входами ключей первой группы и первого мультиплексора и че- рез элемент НЕ - с управлянщими входами ключей второй группы и второго мультиплексора, выходы ключей первой группы соединены с информационными входами первого муль.типлексо-ра, выходы ключей вторэй группы объединены с горизонтальными шинами матрццы коммутационных элементов и соединены с информационными входами второго мульти- плексора, адресные входы которого соединены.с информационными входами второго регистра и выходами группы счетчика, выходы второго регистра являются информационными выходами второй

,

0

группы устройства, выход первого мультиплексора соединен с входом установки в 1 первого триггера, выход которого соединен с синхровходом первого регистра, выход второго мультиплексора соединен с входом установки в 1 третьего триггера, информационный вход которого подключен к шине нулевого потенциала, синхровход третьего триггера соединен с выходом счетчика, входы сброса третьего триггера и второго регистра соединены с входом сброса первого регистра, выход третьего триггера соединен., с синхровходом второго регистра и вторым входом эле- мента И, выход которого соединен с информационным входом второго триггера.

б TJOJ

Редактор Е. Копча

Составитель И. Карпова

Техред Л.Сердюкова Корректор В. Гирняк

Заказ 2327

Тираж 571

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям, и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

ФигЛ

Подписное