Устройство для ввода информации Советский патент 1982 года по МПК G06F3/02 

Изобретение относится к автоматике и предназначено для ввода информации. Известно устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, широтно-импульсный модулятор, один из входов которого соединен с выходом генератора импульсов и входом счетчика, а группа входов - с группой выходов блока коммутационных элементов, блок коммутации и сравнения, первая группа входов которого подключена к группе выходов широтно-импульсного модулятора, вторая группа входов - к группе выходов счетчика и группе входов регистра, а выход - к одному из входов регистра 1. Недостатками этого устройства являются его сложность вследствие наличия многоканального широтно-импульсного модулятора и невысокая надежность из-за влияния измерений условий эксплуатации, параметров микросхем и разброса величины емкости тела оператора и параметров микросхем на точность взаимной фазировки входных сигналов блока коммутации и сравнения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, выходом подключенный к одному из входов мультиплексора, одна группа входов которого подключена к группе выходов блока коммутационных элементов, а другая группа входов - к группе выходов счетчика, соединенных с группой входов регистра 2 . Недостатком данного устройства для ввода информации является его низкая надежность, так как малая длительность выходного импульса формирователя импульсов не позволяет одновременно обеспечивать необходимую точную взаимную фазировку этого импульса по отнощению к выходному сигналу мультиплексора и работоспособность устройства при щироком диапазоне изменений условий эксплуатации, параметров элементов схемы и значительном разбросе величины емкости тела оператора и параметров микросхем. Цель изобретения - повыщение надежности устройства для ввода информации. Указанная цель достигается тем, что в устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с одним входом мультиплексора.

другие входы которого соединены с соответствующими выходами блока коммутационных элементов, а третьи входы соединены с соответствующими выходами счетчика и одними входами регистра, выходы которого являются выходами устройства, введены первый и второй элементы И, элемент задержки и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом мультиплексора, выход первого элемента И через элемент задержки соединен с третьим входом второго элемента И, выход которого соединен с другим входом регистра.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для ввода информации. На фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства для ввода информации.

Устройство для ввода информации содержит генератор 1 импульсов, мультиплексор 2, блок 3 коммутационных элементов, счетчик 4, регистр 5, первый элемент 6 И, второй элемент 7 И, элемент 8 НЕ и элемент 9 задержки, выходы 10 устройства, коммутационные элементы 11.

Устройство для ввода информации функционирует следующим образом.

Генератор 1 импульсов генерирует непрерывную импульсную последовательность, которая после инвертирования элементом 8 НЕ поступает на счетный вход счетчика 4. Счетчик 4 переключается при поступлении положительного перепада импульса на его счетный вход. Выходной код счетчика 4, поступая на адресные входы мультиплексора 2, обеспечивает коммутацию сигнала на соответствующем значению этого кода информационном вмою мультиплексора 2 на выход -яого iiy.ibiHii. при наличии сигнала iiiiJKoro логического уровня потенциала (Uo) На стробирующем входе указанного мультиплексора. Информационные входы мультиплексора 2 подключены к коммутационным элементам 11 блока 3 коммутационных элементов, которые представляют собой металлические контактные площадки.

Работа устройства для ввода информации основана на эффекте прохождения импульсного сигнала через элементы И, содержащиеся во внутренних входных цепях мультиплексора 2, причем первый из входов каждого из этих элементов И является соответствующим информационным входом мультиплексора 2 и остается в устройстве незадействованным, а на второй из входов указанных элементов И подается проинвертированный импульсный сигнал стробирующего входа этого мультиплексора. Как известно, положительный перепад импульсного сигнала проходит через элемент И с незадействованным входом, реализованный на базе ТТЛинтегральной схемы, с дополнительной задержкой на время заряда емкости, подключенной к Незадействованному входу второго элемента И.

При отсутствии касания контактных площадок 11 блока 3 коммутационных элементов отрицательный перепад сигнала на инверсном выходе мультиплексора 2 (фиг. 26) относительно отрицательного перепада сигнала на стробирующем входе этого мультиплексора (фиг. 2а) появляется с задержкой, равной сумме постоянной задержки сигнала собственно мультиплексором 2 (м) и дополнительной постоянной задержки (1с, ) сигнала за счет времени заряда постоянной емкости соответствующей контактной площадки 11 блока 3 коммутационных элементов относительно общей точки схемы устройства входным током информационного входа мультиплексора 2. Величина постоянной дополнительной задержки Незначительная вследствие малой величины емкости каждой контактной площадки 11 ( пФ).

Величина задержки сигнала На выходе элемента 8 НЕ (фиг. 2в ) меньще или равна t, что выполняется автоматически при реализации элемента 8 НЕ и мультиплексора 2 на микросхемах одной серии.

На диаграммах фиг. 2г.,д приведены эпюры напряжения на выходах элемента 6 И и элемента 9 задержки соответственно. При этом для упрощения на фиг. 2г не показаны временная задержка сигнала в элементе 6 И и изменение его длительности при прохождении этого элемента И.

Время задержки (Tg) сигнала элементов 9 задержки должно быть больше максимальной длительности импульсного сигнала на выходе элемента 6 И (фиг. 2г ), которая близка к максимальной величине суммы ( «-Сц1При этом на выходе элемента 7 И (фиг. 2е) сигнал отсутствует и постоянно присутствует потенциал и.

При касании контактной площадки за счет подключения к соответствующему информационному входу мультиплексора 2 дополнительной емкости тела оператора относительно общей точки схемы устройства (30 пФ) отрицательный перепад выходного сигнала мультиплексора 2 (фиг. 2d) относительно отрицательного перепада сигнала на стробирующем входе этого мультиплексора появляется с дополнительной задержкой (tc2). в результате чего на выходе элемента 7 И появляется импульс (фиг. 2е), который, поступая на тактирующий вход регистра 5, своим передним фронтом обеспечивает запись в этот регистр выходного кода счетчика 4, соответствующего номеру касаемой контактной площадки 11 блока 3 коммутационных элементов.

Как следует из диаграмм фиг. 2 б, в, д и е, для исключения формирования ложных импульсов записи в регистр 5 суммарное

LX + L

4 должно превыщать

время задержки

tn (LCI « мУ Так как основу мультиплексора 2 составляет элемент И-ИЛИ-НЕ,

то суммарное время задержки сигнала элементом 8 НЕ и элементом 9 задержки должно превышать или быть равным времени задержки сигнала в мультиплексоре 2, для чего на практике достаточно, чтобы указанные мультиплексор, элемент НЕ и элемент задержки были реализованы на микросхемах одной серии.

С целью исключения влияния изменения м.ительности сигнала при прохождении его через последовательно соединенные элемент 6 И и элемент 9 задержки на работу устройства при практической реализации в качестве такой цепочки удобно взять последовательно соединенные элемент И-НЕ и элемент НЕ, также реализованные на микросхемах одной серии.

Как следует из вышеизложенного, изменение условий эксплуатации, параметров элементов схемы устройства, разброс величины емкости тела оператора и параметров элементов схемы устройства приводят к изменению длительности импульса на тактируюшем входе регистра 5, причем необходимая фазировка импульсных сигналов в схеме при реализации ее на микросхемах одной серии выполняется автоматически. За счет того, что допуск на длительность тактируюшего импульса регистра 5 значительно больше допуска на длительность стробирующего импульсного сигнала мультиплексора в устройстве-прототипе при исключении необходимой точной фазировки импульсных сигналов, и обеспечивается повышение надежности данного устройства для ввода информации

по сравнению с прототипом при широком диапазоне изменений условий эксплуатации, параметров элементов схемы устройства и разбросе величины емкости тела оператора и параметров элементов.

Формула изобретения

Устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с одним входом мультиплексора, другие входы которого соединены с соответствующими выходами блока коммутационных элементов, а третьи входы соединены с соответствующими выходами счетчика и одними входами регистра, выходы которого являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены первый и второй элементы И, элемент задержки и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом мультиплексора, выход первого элемента И через элемент задержки соединен с третьим входом второго элемента И, выход которого соединен с другим входом регистра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 638949, кл. G 06 F 3/02, 1978.

2. Патент США № 3.836.909.

кл. G 06 F 3/02, опублик. 1978 (прототип).

Pui. 1

w

-м

-f

fi

fj

f