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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ручного ввода информации в ЭВМ и информационно-измерительные системы различного назначения.

Известно устройство для ввода инфор- мации(авт. св. СССР № 1474631, G06 F3/02, 1989), содержащее генератор, два счетчика, регистр, дешифратор и мультиплексор, осуществляющие сканирование вертикальных и горизонтальных шин блока коммутационных элементов. Недостатком устройства является отсутствие возможности работы с использованием регистров клавиатуры.

Известно также устройство 1, содержащее генератор импульсов, счетчик, дешифратор, блок коммутационных элементов, блок памяти. Устройство позволяет с помощью служебных клавиш придавать одному и тому же коммутационному элементу различные коды, однако оно содержит большое количество оборудования и в нем не исключены сбои при вводе информации из- за отсутствия стробирования дешифратора.

Оба устройства обладают низким быстродействием вследствие того, что опрос матрицы коммутационных элементов в них производится путем последовательного сканирования вертикальных и горизонтальных шин матрицы. Таким образом, в отмеченных устройствах для опроса матрицы затрачиваемое чисто тактов равно максимальному количеству коммутационных элементов в ней. Кроме того, эти устройства не позволяют реализовать режим автоповтора вводимого кода при длительном нажатий клавиши.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для ввода информации 2, содержащее генератор, подключенный ко входу счетчика, своими выходами соединенного со входами блока памяти и дешифратора, выходы которое подключены ко входам клавиатуры, переключатель регистров и формирователь, выход которого подключен ко входу генератора. Устройство позволяет в зависимости от выбранного регистра назначать определенной клавише несколько различных

СО

С

vi

00

Јь

ю

ON Ю

кодов, однако в устройстве эти коды могут различаться только старшими разрядами и не могут быть произвольными Таким образом, устройство не может быть использовано в клавиатурах с расположением клавиш по ГОСТ 14289-88 (Средства вычислительной техники. Клавиатуры. Расположение клавиш и символов, функции управляющих клавиш), так как в клавиатурах, выполненных по этому ГОСТу, сходные символы русского и яа тинского алфавитов размещены на разных клавишах и их коды могут различаться всеми разрядами. В прототипе при назначении одной клавише нескольких кодов в такое же число раз увеличивается количество входов мультиплексора, что приводит к его усложнению и дополнительному снижению быстродействия устройства, так как число тактов для сканирования клавиатуры по отношению к числу клавиш в матрице при использовании в чем регистров увеличивается в R раз, где R - количество регистров клавиатуры Устройство также не может быть использовано в режиме замещения клавиш нескольких кодов, отличающихся всеми разрядами. В табл.- 1 приведена сравнительная характеристика заявляемого объекта с аналогами Аналог 3 совпадает с заявляемым устройством по большему количеству признаков (семь), поэтому он и выбран в качестве прототипа

Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства и расширение области его использования

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, блок коммутационных элементов блок постоянной памяти, переключатель регистров и формирователь, выход которого соединен со входом генератора тактовых импульсов, а выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу счетчика, своими выходами соединенного с группой входов блока постоянной памяти и входами дешифратора, выходы которого подключены ко входам блока коммутационных элементов, введены переключателе кодовых наборов, переключатель режима замещения клавиш, совместно с переключателем регистров входящие в состав блока коммутационных элементов и своими выходами соединенные с одной из групп его выходов регистр, выходы которого являются информационными выходами устройства, его вход записи подключен к выходу формирователя, а информационные входы соединены с группой выходов блока постоянной памяти, вторая группа входов которого соединена с выходами блока коммутационных элементов, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом формирователя, а его третий выход - со стробирующим входом дешифратора, один из выходов блока постоянной памяти, являющийся признаком на- личия кода, соединен со вторым входом генератора тактовых импульсов и вторым входом формирователя, третий вход которого является входом чтения устройства, а вы0 ход - флагом готовности устройства.

Генератор тактовых импульсов содержит генератор импульсов, элемент ИЛИ, второй счетчик, прямой выход которого является первым выходом генератора такто5 оых импульсов, а инверсный выход соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход генератора импульсов соединен со входом элемента ИЛИ и является вторым выходом генератора тактовых импульсов,

0 два других входа элемента ИЛИ являются первым и вторым входами генератора тактовых импульсов, выход элемента ИЛИ соединен со входом второго счетчика и вторым входом элемента И-НЕ, выход которого яв5 ляется третьим выходом генератора тактовых импульсов.

Формирователь содержит третий и четвертый счетчики, вход последнего из них является первым входом формирователя, а

0 выход подключен к тактовому входу триггера и входу второго элемента ИЛИ, который своим выходом соединен со счетным входом третьего счетчика, сбросовый вход которого соединен со входом одновибратора

5 и является вторым входом формирователя, выход третьего счетчика подключен ко второму входу элемента ИЛИ и информационному входу триггера, установочный вход которого подключен к выходу одновибрато0 ра. сбросовый вход триггера соединен с третьим входом формирователя, а прямой выход триггера является выходом формирователя.

Наличие в устройстве совокупности пе5 речисленных признаков позволяет исключить сканирование вертикальных шин матрицы коммутационных элементов и увеличить быстродействие устройства в М раз, где М - количество вертикальных шин мат0 рицы. Расширение области использования устройства достигается введением переключателя кодовых наборов, переключателя режима замещения клавиш, регистра, введением соответствующих сиязей и выража5 ется в следующем. Наличие переключателя кодовых наборов обеспечивает функционирование устройства в различных системах кодирования. Введение переключателя режимов замещения клавиш позволяет повысить надежность устройства за счет

обеспечения возможности замещения отказавшего коммутационного элемента другим исправным штатным. Повышение достоверности вводимой информации достигается наличием регистра, обеспечивающего хра- нение вводимой информации до момента ее считывания ЭВМ или информационно-измерительной системой, и введением стро- бирования дешифратора, что исключает вероятность ввода информации в моменты времени, когда состояние счетчика не определено.

Приведенный анализ устройств-аналогов по имеющейся у авторов и заявителя информации показал, что отсутствуют уст- ройства для ввода информации со сходной совокупностью, признаков. Таким образом, предложенное устройство соответствует критерию существенные отличия.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для ввода информации; на фиг. 2, 3 - временные диаграммы работы устройства, на фиг. 4 - временные диаграммы работы формирователя.

Устройство для ввода информации со- держит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2, дешифратор 3, блок 4 коммутационных элементов, блок 5 постоянной памяти, формирователь 6 и регистр 7.

Генератор 1 тактовых импульсов содер- жит генератор 8 импульсов, элемент9 ИЛИ, второй счетчик 10 и элемент 11 И-НЕ.

Блок 4 коммутационных элементов содержит матрицу коммутационных элементов, переключатель 12 регистров, переключатель 13 кодовых наборов и переключатель 14 режимов замещения клавиш.

Формирователь б содержит третий 15 и четвертый 16 счетчики, одновибратор 17, элемент 18 ИЛИ и триггер 19.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии клавиши блока 4 коммутационных элементов находятся в ненажатом состоянии, регистр 7 и триггер 19 обнулены. Для упрощения чертежа цепи установки и цепь выборки блока 5 постоянной памяти не показаны. На входе генератора 1 тактовых импульсов с выходов блока 5 постоянной памяти и формирователя 6 (см. фиг. 2) поступают низкие уровни сигналов, разрешающие прохождение импульсов с выхода генератора 8 через элемент 9 ИЛИ на входы элемента 11 И-НЕ и счетчика 10, последовательность импульсов с прямого выхода которого поступает на вход счетчика 2, а с инверсного выхода - на второй вход элемента 11 И-НЕ, с выхода которого уко- роченный импульс поступает на стробирую- щий входдешифратора 3. С выхода счетчика

2 код, определяющий номер выбранной горизонтальной шины матрицы блока 4 коммутационных элементов,поступает на группу входов блока 5 постоянной памяти и дешифратора 3. В моменты времени, определяемые наличием стробирующего сигнала на входе дешифратора 3, с его выходов на горизонтальных шинах матрицы блока 4 коммутационных элементов поочередно устанавливаются опрашивающие потенциалы. Если к моменту выбора какой-либо шины, например Вп-1. был нажат коммутационный элемент, размещенный на этой , шине, потенциал с выхода дешифратора поступит на один из входов блока постоянной памяти и на группе его выходов, связанных с информационными входами регистра 7, появится код вводимого символа, соответствующий режимам, установленным переключателями 12, 13 и 14. На выходе В1 блока 5 постоянной памяти появляется сигнал высокого уровня, являющийся признаком наличия кода, который поступает на вход генератора 1 тактовых импульсов, запрещая формирование на его выходах тактовых последовательностей. Фронтом этого сигнала запускается одновибратор 17. на выходе которого формируется короткий ьмпульс отрицательной полярности, устанавливающий триггер 19 в единичное состояние. Высоким уровнем сигнала с прямого выхода этого триггера дополнительно блокируется выдача импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов до подтверждения приема информации ЭВМ, что обеспечивает фиксацию кода нажатой клавиши после ее отпускания (см. фиг. 3), фронтом этого же сигнала код вводимого символа, поступающий от блока постоянной памяти,будет записан в регистр 7 и появится на информационных выходах устройства. С прямого выхода триггера сигнал, представляющий собой флаг готовности, поступает на выход устройства. Сбрасывается флаг сигналом чтения устройства, поступающим на вход сброса триггера 19. Таким образом, код символа в устройстве сохраняется до ввода его о ЭВМ, что повышает достоверность ввода информации.

В случае продолжительного нажатия клавиши, по истечении времени первоначальной задержки, составляющего 0,8-1 с, на выходе готовности устройства с частотой (обычно около 10Гц), определяемой коэффициентом пересчета счетчика 16, будет сформирован сигнал автоповтора. Это происходит следующим образом (см. фиг. 4). С выхода блока постоянной псмяти признак наличия кода, высоким уровнем поступающий на сбросовый вход счетчика 15, снимает запрет счета импульсов, поступающих на счетный вход этого счетчика через элемент 18 ИЛИ с выхода счетчика 16. Через время первоначальной задержки формирования автоповтора на выходе старшего разряда счетчика 15 будет сформирован сигнал высокого уровня, поступающий на информационный вход триггера 19 и через элемент 18 ИЛИ на вход счетчика 15, который сохраняет свое состояние до момента отжатия клавиши. Передним фронтом импульса с выхода счетчика 16 триггер 19 устанавливается в единичное состояние и на его выходе вновь сформируется флаг готовности устройства, который снимается сигналом чтения. Описанный процесс будет продолжаться до момента отпускания клавиши.

Принципы построения и способы реализации постоянных запоминающих устройств требуемой емкости и разрядности хорошо известны и описаны в литературе по электронной технике (см., например, кн. Схемотехника БИС постоянных запоминающих устройств. О.А. Петросян, И.Я. Козырь, Л.А, Коледов, Ю.И. Щетинин. - М.: Радио и связь. 1987, 304 с), поэтому структура блока постоянной памяти не приводится. Блок имеет разрядность данных j бит, разрядность адреса составляет 1 бит и определяется числом вертикальных шин матрицы и количеством дополнительных коммутационных элементов. Блок прошит таким образом, что сигнал признака кода на выходе В1 и код символа на его информационных выходах появляются при выборе только одной из вертикальных шин матрицы блока коммутационных элементов, что исключает вероятность сбоев при случайном нажатии двух и более клавиш. Включение любого из переключателей 12 13 или 14 приводит к изменению адресной комбинации на входах блока постоянной памяти, что обеспечивает функционирование устройства с различными алфавитами, системами кодирования и в режиме замещения отказавших коммутационных элементов,

Допустим, что устройство функционирует в режиме формирования семибитных кодовых наборов КОИ-7 (ГОСТ 27463-87) и кодового nafiopa ASCI (American National Standard Code for. information Interchange), являющегося международным стандартом для ПЭВМ. Рассмотрим фрагмент клавиатуры с расположением клавиш и символов по ГОСТ 14289-88.

-Q , Л -| GII ни j| | к U

J .

В табл. 2 приведены коды, формируемые этими клавишами в различных режимах работы устройства.

Коды КОИ-7 приведены в двоичной и

5 восьмеричной, а коды ASCII - в двоичной и шестнадцатиричной системах исчисления. Замещение клавиш происходит следующим образом. Пусть режим замещения организован таким образом, что замещающая кла0 виша на клавиатуре располагается слева от замещаемой. Тогда замещающей клавишей для клавиши Д/L будет клавиша Л/К, для клавиши Л/К - клавиша 0/J и т.д. Для ввода кода отказавшей клавиши необ5 ходимо нажать вначале клавишу режима замещения, а затем, не отпуская ее, нажать замещающую клавишу, Сформиррванный при этом код будет соответствовать коду замещаемой клавиши с учетом режимов, ус0 тановленных переключателями 12 и 13. Для замещения крайней левой клавиши может использоваться крайняя правая клавиша в этом же ряду. Если для выбора режима замещения используются две клавиши выбо5 ра режима, то замещающая клавиша может располагаться либо слева, либо справа от замещаемой в зависимости от выбранного режима замещения. Живучесть системы в этом случае будет существенно повышена,

0 так как система остается работоспособной даже при одновременном отказе двух любых или множества несмежных клавиш.

Все это позволяет использовать устройство в изделиях с различными системами

5 кодирования и требованиями высокой надежности и устойчивости к отказам. На дату подачи заявки завершена разработка конструкторской документации и настройка опытных образцов, что подтвердило его ра0 ботоспособность.

Формула изобретения 1. Устройство для ввода информации, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, блок коммутацион5 ных элементов, содержащий матрицу коммутационных элементов и переключатель регистров, блок постоянной памяти, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым управляющим входом

0 генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с информационными входами дешифратора и входами первой группы блока постоянной

55 памяти, выходы дешифратора подключены к горизонтальным шинам матрицы коммутационных элементов, выход блока постоянной памяти соединен с управляющим входом формирователя импульсов, отличающееся тем. что. с целью повышения

быстродействия и расширения облети применения устройства путем обеспечения возможности функционирования в различных системах кодирования и устойчивости к отказам коммутационных элементов, в устрой- ство введены регистр, а блок коммутационных элементов содержит переключатель кодовых наборов и переключатель режима замещения коммутационных элементов, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с так- товым входом формирователя импульсов, третий выход генератора тактовых импульсов соединен со стробирующим входом дешифратора, выход блока постоянной памяти соединен с вторым управляющим входом генератора тактовых импульсов, выход формирователя импульсов соединен с входом записи регистра и является выходом готовности устройства/выходы регистра являются информационными выходами устройства, выходы группы блока постоянной памяти соединены с информационными входами регистра, вертикальные шины матрицы коммутационных элементов подключены к входам второй группы блока постоянной памяти, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к переключателю регистров, переключателю кодовых наборов и переключателю режима замещения коммутационных элементов, вход сброса формирователя импульсов яв- ляется входом чтения устройства.

2. Устройство поп.1,отличающе - е с я тем, что генератор тактовых импульсов

0 5 0 5 0

5

содержит генератор импульсов, элемент ИЛИ, счетчик, элемент И-НЕ, выход которого является третьим выходом генератора, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ и является вторым выходом генератора, выход элемента ИЛИ соединен с входом счетчика и первым входом элемента И-НЕ, первый выход счетчика соединен с вторым входбм элемента И-НЕ, а второй выход счетчика является первым выходом генератора, второй и третий входы элемента ИЛИ являются соответственно первым и вторым управляющими входами генератора..

3. Устройство поп.1,отличающе - вся тем, что формирователь импульсов содержит первый и второй счетчики, элемент ИЛИ, триггер и одновибратор, выход которого соединен с установочным входом триггера, выход которого является выходом формирователя, вход сброса первого счетчика и вход одновибратора являются управляющим входом формирователя, вход сброса триггера является входом сброса формирователя, счетный вход счетчика является тактовым входом формирователя, выход второго счетчика соединен с первым входом элемента ИЛИ и синхровходом триггера, выход элемента ИЛИ соединен со счет- ным входом первого счетчика, выход которого соединен с вторым вход ом элемента ИЛИ и информационным входом триггера.

Таблица 1

Использование: ручной ввод информации в ЭВМ и информационно-измерительные системы различного назначения. Сущность: устройство содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, блок коммутационных элементов, блок постоянной памяти, регистр, формирователь импульсов. 4 ил.,2 табл.

Заявленный обьект

Аналог 1

Устройство для ввода информации АС №1474631

Генератор тактовых импульсов

Счетчик

Дешифратор

Блок коммутацион. ных элементов

Блок постоянной

памяти

Формирователь Переключатель

регистров

ереключатель кодовых наборов ереключатель режима замещения клавишРегистр

Генератор

Два счетчика Дешифратор Блок коммутационных элементов

Аналог 2

Аналог 3 (прототип)

Устройство для ввода информации АС №1341629

енератор импульсов

Счетчик Дешифратор Блок коммутационных элементов Блок памяти

Генератор тактовых импульсов

Счетчик Дешифратор Блок коммутационных элементов Блок памяти

Формирователь Переключатель

Таблица 2

Генератор 8

Элемент ИЛИ 9 Счетчик 10 (прямой) Счетчик 10 (инверсн. Элемент И-НЕ 11 Нажатие клавиши

( Счетчик 2 выход 1

и и м п

, -

Г „ э

V j В

. J

Дешифратор 3 , В1

14 R9 ,,- Т . ВЈ

.- . Вп-1

I Dn

Блок памяти В В1 Одиовибратор 17 Чтение , , ;

Триггер 1В (Флаг)

1784962

цълллллл ллллл игпгшлг

-JN

гг

IV

5

3

Т-Генератор 8 Элемент ИЛИ 9 Счетчик 10 (прямой) Счетчик 10 (инверсн. Элемент И-НЕ 11 Нажатие клавиши Счетчик 2, выход 1 . i- 2

it

- - -Г- - з

Ч

i m j . J Ш

Дешифратор 3 В1

и - , В2

/ Вп-1

: Вп Блох памяти 5 В1 Одновибратор 17 Чтение Триггер 1В (Флаг)

ллллллл ллллл ггиигплг ллллллл

-JN

IV

5

3

Т-«иг.2

Счетчик 16

Едок памяти 6 В1

17

18

-К

Ч -TUTl J

/ А

/ Yf/

Y/Г

Триггер 19

Триггер .19 вя R

Я J TLJ-U

- --- гтгпх

А

Yf/

Y/Г

V ,