Устройство для ввода информации Советский патент 1992 года по МПК G06F3/02 

ГТП ГУ1

Использование: автоматика и вычислительная техника, ввод информации в ЭВМ. Цель: повышение быстродействия устройства и расширение его функциональных возможностей путем выдачи полной информации о расположении указателя и изменения требований к точности считывания информации Сущность изобретения: устройство содержит: 2 группы источников излучения

Н

У X

Фие1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода информации в ЭВМ. Известно устройство для ввода информации, содержащее две группы источников излучения, две группы приемников излучения, две группы усилителей, два дешифратора, два селектора-мультиплексора, генератор импульсов, счетчики и одновиб- ратор.

Недостатками известного устройства являются низкие разрешающая способность, быстродействие, достоверность принятия решения и узкие функциональные возможности.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство для ввода информации, содержащее две группы источников излучения, две группы приемников излучения, две группы усилите- лей, два дешифратора, два селектора-мультиплексора, генератор импульсов, счетчик, одновибратор, регистр, шесть триггеров, два элемента И-НЕ, третий дешифратор и шинный формирователь.

Недостатками известного устройства являются узкие функциональные возможности, низкие быстродействие и достоверность результата.

Целью изобретения является повыше- ние быстродействия устройства и расширение функциональных возможностей путем выдачи информации о расположении указателя и изменения требований к точности считывания информации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ввода информации, содержащее первую им вторую группы источников излучения, первую и вторую группы приемников излучения, первую и вторую группы усилителей, триггер, первый и второй элементы И-НЕ, шинный формирователь, генератор импульсов и счетчик, причем источники излучения первой и второй групп оптически связаны с соответству- ющими приемниками излучения первой и второй группы, выходы приемников излучения первой и второй групп соединены соответственно с входами усилителей первой и второй групп, прямой выход триггера соеди- нен с первым входом первого элемента ИНЕ, установочный вход триггера является входом запуска устройства, выход первого элемента И-НЕ соединен со счетным входом счетчика, первый вход второго элемен- та И-НЕ является входом чтения устройства, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом разрешения шинного формирователя, выходы которого являются информационными выходами устройства, введены

первая, вторая, третья и четвертая группы элементов И, первый, второй, третий и четвертый мажоритарные блоки, первый и второй сумматоры, элемент ИЛИ, элемент И, выходы усилителей первой группы соединены с соответствующими входами элементов И первой группы, и второй группы, выходы усилителей второй группы соединены с соответствующими входами элементов И третьей и четвертой групп, выходы элементов И первой, второй, третьей и четвертой групп соединены с информационными входами мажоритарных блоков соответственно первого, второго, третьего и четвертого, установочные входы мажоритарных блоков объединены с установочным входом триггера, выход генератора импульсов соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с тактовыми входами мажоритарных блоков, выходы группы первого и второго мажоритарных блоков соединены с входами первого сумматора, выходы группы третьего и четвертого мажоритарных блоков соединены с входами второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами шинного формирователя, выход элемента ИЛИ соединен с входами сброса триггера и счетчика и является выходом готовности устройства, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом счетчика, выход элемента И соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ, выходы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных блоков соединены с входами элемента И.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для ввода информации; на фиг. 2 - структурная схема мажоритарного блока; на фиг. 3 - структурная схема нечетной группы (первой или третьей) элементов И; на фиг. 4 - структурная схема четной (второй или четвёртой) групп элементов И; на фиг. 5 - конструкция блока съема информации; на фиг. 6 - процесс съема информации при заданном положении указателя на поле съема данных.

Устройство для ввода информации содержит вторую и первую группы источников 1 и 2 излучения, вторую и первую группы приемников 3 и 4 излучения, в совокупности составлякнцих блок 5 съема информации, вторую и первую группы усилителей 6 и 7, мажоритарные блоки 8i - 84 с первого по четвертый, первый и второй сумматоры 9i и 9а. шинный формирователь 10, генератор 11 импульсов, триггер 12, первый и второй элементы И-НЕ 13 и 14, счетчик 15, элемент ИЛИ 16, элемент И 17, группы элементов И 181 -184 с первой по четвертую, вход 19

запуска устройства, вход 20 чтения, выход 21 готовности, группы 22 выходов информационных устройств, выход 23 элемента 13 соединен с тактирующими входами блоков 8 и 15. Группы выходов 24 блоков 18 соединены с информационными входами соответ- ствующих блоков 8, выходы блоков 8 соединены с входами 25 элемента И 17.

Мажоритарный блок 8 (фиг. 2) содержит шифратор 26, регистры 27 - 29 с первого по третий, блок 30 памяти, первый и второй блоки 31 и 32 сравнения, сумматор 33, элемент И 34 и элемент 35 задержки. Вход 36 блока 31 является установочным входом порога блока 8.

Нечетная группа элементов И 18i или 18з (фиг. 3) содержит элементы И 37 по числу излучающих элементов 1 или 2.

Четная группа 182 или 184 элементов И (фиг, 4) содержит элементы И 37.

Эскизная конструкция блока (фиг. 5) съема информации, содержит две координатные матрицы. Каждая матрица содержит закрепленные в рамке датчики и на противоположной стороне приемники излучения: первая рамка - источники 1 и приемники 3; вторая рамка - источники 2 и приемники 4. Конструктивно рамки помещаются одна над другой, чем обеспечивается взаимное смещение плоскостей излучения и устраняется взаимовлияние излучений координат.

Устройство работает следующим образом.

Съем по обеим координатам является независимым. По каждой координате все источники постоянно излучают свет. Распространяясь параллельно, лучи от разных источников координаты не создают перекрестных помех. Указатель, опускаясь на поверхность съема данных, перекрывает пути распространения отдельных лучей (возможно - нескольких смежных лучей). По запуску устройство осуществляет съем информации в соответствии с мажоритарным принципом - многократный съем и выбор наиболее вероятного из всех перекрытых лучей. При перекрытии нескольких смежных лучей устройство определяет первый и последний из перекрытых лучей и вычисляет среднее значение координаты, которое выдается, пользователю по сигналу Чтение.

При приеме излучения приемник группы I (или 3) формирует высокий потенциал, при перекрытий луча - низкий потенциал. До первоначального сигнала запуска триггер 12, счетчик 15, регистры 27-29 блоков 8, блоки 30 памяти имеют нулевое содержимое. На входы 36 блоков 31 сравнения мажоритарных блоков 8 подаются пороговые

значения в виде двоичных кодов срабагыва ния мажоритарных блоков. Порог задается в зависимости от требования достоверно сти съема информации. На входы суммато- 5 ров 33 подаются коды двоичной 1 - единица в младшем разряде, нули - в остальных разрядах.

Работа устройства начинается подачей

на вход 19 импульса запуска, При этом в

10 блоках 8 обнуляются блоки 28 и 30, триггер

12 устанавливается в единичное состояние,

открывая элемент И-НЕ 13, через который

импульсы с генератора 11 поступают на

счетчик 15 и в блоки 8, реализуя мажоритар15 ный анализ.

При нахождении указателя в каком-либо положении на поле съема с выходов одного или нескольких смежных приемников каждой координаты снимается нулевой сиг- 0 нал. Совокупность нулевых и высоких потенциалов усиливается группами усилителей 6 и 7 и поступают в блоки 18. Рассмотрим одну из координат (вторая работает аналогично).

5 Блок 182 определяет номер первого (в порядке возрастания номеров) перекрытого луча. Так, при перекрытии среди восьми лучей третьего и четвертого, на выходе блока 182 сформируется (фиг. 4) позиционный код 0 00100000. Аналогично блок 18i определяет (также в порядке возрастания номеров) номер последнего перекрытого луча. Для того же случая на его выходах будет сформирован позиционный код 00010000. В блоках 8i 5 и 82 реализуется (по отдельности для первого и последнего перекрытых лучей) мажори- тарный принцип принятия решения, соответственно для блоков 18i и 182. Это происходит следующим образом. 0 Позиционный код с блока 18 поступает на дешифратор 26, где преобразуется в двоичный код. Поступающий очередной тактовый импульс записывает значение вх одного параметра в регистр 27. Содержимое реги- 5 стра 27 задает адрес ячейки в блоке 30 памяти, в которой хранится значение количества попыток (текущее), для которых принятый параметр принял значение, соответствующее содержимому регистра 27 (так, 0 в пятой ячейке хранится число попыток, в результате которых определено, что указатель перекрывал первый (последний) луч - пятый). В начальный момент запуска содержимое всех ячеек блока 30 - нулевое. Теку- 5 щеезначениесодержимого

соответствующей ячейки инкрементируется на сумматоре 33, задержанным на элементе 35 тактовым импульсом инкрементирован- ное значение записывается в ту же ячейку блока 30. В том случае, когля текущее значение с выхода сумматора 33 превышает содержимое регистра 28 (в котором в текущий момент времени хранится максимальное число попыток, закончившихся с одинаковым результатом, и номер соответствующего луча), блок сравнения формирует импульс, который, совпадая с импульсом такта на элементе И 34, осуществляет запись в регистр 28 количества одинаковых попыток (максимального среди всех значений данного цикла съема данных) и номера соответствующего луча соответственно с блоков 33 и 27.

Таким образом, по тактам с генератора 11 происходит подсчет одинаковых значений входного параметра - положения указа- теля - и фиксация в регистре 28 максимального среди этих значений и соответствующего ему номера луча, наиболее вероятное положение указателя.

Если снятая информация достоверна, на определенном такте число одинаковых попыток становится больше порога на входе 36, срабатывает по выходу Больше блок 31 сравнения и осуществляет запись истинного номера луча (источника) в регистр 29. Этот же сигнал поступает на элемент И 17, фиксируя факт принятия решения данным мажоритарным блоком. Порог мажорирования обычно выбирается большим, чем значение.

Значения параметров с блоков 8i и 82 подаются в сумматор 9i, где производится вычисление среднего значения следующим методом: среднее вычисляется суммированием слагаемых, и деления на 2 - отсечением от результата младшего разряда, который является дробной частью результата. Так, при срабатывании третьего и четвертого усилителей, коды слагаемых имеют вид: 0011 и 0100, сумма -0111, окончательный результат - 011, 1, т.е. в десятичном представлении - 3, 5, что и есть среднее арифметическое двух слагаемых - 3 и 4.

В момент времени, когда все блоки выдают сигналы об окончании определения достоверного значения параметра, формируется сигнал на выходе элемента И 17, сбрасывающий триггер 12 и счетчик 15 в нулевое состояние и останавливающий процесс данного цикла съема информации. На выходе 21 устройства формируется сигнал окончания работы. Этот сигнал поступает в произвольное внешнее устройство, которое в ответ на него выдает, например, сигнал Чтение по входу 20, открывая элемент И- НЕ 14, сигнал низкого уровня которого открывает шинный формирователь, с выхода которого вычисленные координаты указателя выдаются получателю. Следующий сигнал запуска устанавливает устройство в исходное состояние и процесс начинается сначала.

Если за время проведения какого-либо

цикла съема в каком-либо мажоритарном блоке 8 не произошло выявление достоверной информации, до окончания работы устройства в данном цикле не происходит выдачи сигнала на элементе И 17. При этом

0 окончание данного цикла вызывается переполнением счетчика 15, сигнал с выхода которого через элемент ИЛИ 16 сбрасывает счетчик 15 и триггер 12, а также поступает на выход 21. Так как не сработал элемент И

5 17, сигнал Чтение на входе 21 устройства не открывает шинный формирователь (закрыт элемент 14) и выдачи информации не происходит.

Чтение может быть подано в произ0 вольный момент времени, однако съем информации произойдет лишь при срабатывании элемента И 17.

Возможна также модификация устройства, при которой съем информации может

5 производиться по отдельным координатам, например при недостоверности одной из координат она не выдается, а выдается та координата, съем которой проведен достоверно. При этом для каждой координаты

0 достаточно использовать собственный шинный формирователь, собственные элементы И-НЕ 14 и И 17с очевидными аналогичными соединениями.

Жесткость требований к достоверности

5 информации регулируется заданием порога (вход 36) и емкости счетчика 15. При уменьшении степени жесткости требований к достоверности повышается быстродействие устройства, достигающее максимума при

0 нулевом пороге и единичной емкости счетчика 15, при этом выдача информации производится на первом же такте.

П р и м е р. Пусть поле - 8x8 точек. Заштрихованные клетки соответствуют по5 ложенкю указателя: он перекрывает б и 7 лучи по вертикали и 4 луча по горизонтали. Коды с выходов групп усилителей 6 и 7 равны соответственно 11111001 и 11101111. Коды с выходов блоков 18i - 184 - соответ0 ственно 00010000, 00010000, 00000010 и 00000100. Пусть все попытки съема данных дают одинаковый результат. На выходах блоков 9i и 92 формируются соответственно коды 0100,0 и 0110,1, т.е. 4 и 6,5, что

5 иллюстрирует автоматическое вычисление устройством истинного значения снимаемого параметра.

Таким образом, устройство обладает высоким быстродействием за счет отказа от постоянного обш.ения с пользователем по

последовательному опросу всех точек массива; за счет отказа от вычислений, производимых внешними вычислительными устройствами, и за счет возможности получения данных, например, за один такт ра- боты.

Устройство обладает также высокой достоверностью съема за счет использования мажоритарного принципа с произвольными порогами. Кроме того, устройство расширя- ет функциональные возможности за счет проведения (автоматического) всех необходимых вычислений для определения положения указателя.

Формула изобретения

Устройство для ввода информации, содержащее первую и вторую группы источников излучения, первую и вторую группы приемников излучения, первую и вторую группы усилителей, триггер, первый и второй элементы И-НЕ, шинный формирователь, генератор импульсов и счетчик, причем источники излучения первой и вто- рой групп оптически связаны с соответствующими приемниками излучения первой и второй групп, выходы приемников излучения первой и второй групп соединены соответственно с входами усилителей первой и второй групп, прямой выход триггера соединен с первым входом первого элемента И- НЕ, установочный вход триггера является входом запуска устройства, выход первого элемента И-НЕ соединен со счетным вхо- дом счетчика, первый вход второго элемента И-НЕ является входом чтения устройства, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом разрешения шинного формирователя, выходы которого являются информаци- онными выходами устройства, отличаю- ще е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и расширения функциональных возможностей путем выдачи информации о расположении указателя и изменения требований к точности считывания информации, в устройство введены первая, вторая, третья и четвертая группы элементов И, первый, второй, третий и четвертый мажоритарные блоки, первый и второй сумматоры, элемент ИЛИ, элемент И, выходы усилителей первой группы соединены с соответствующими входами элементов И первой и второй групп, выходы усилителей второй группы соединены с соответствующими входами элементов И третьей и четвертой групп, выходы элементов И первой, второй, третьей и четвертой групп соединены с информационными входами мажоритарных блоков соответственно первого, второго, третьего и четвертого, устано- вочные входы мажоритарных блоков объединены с установочным входом триггера, выход генератора импульсов соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с тактовыми входами мажоритарных блоков, выходы группы первого и второго мажоритарных блоков соединены с входами первого сумматора, выходы группы третьего и четвертого мажоритарных блоков соединены с входами второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами шинного формирователя, выход элемента ИЛИ соединен с входами сброса триггера и счетчика и является выходом готовности устройства, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом счетчика, выход элемента И соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ, выходы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных блоков соединены с входами элемента И.

ШыгЗ

te.2

Фш.Ц

4W8.5

/

Y

/239 56TQ

ФигВ