Устройство для ввода информации

(50С 06 Е 3/02 ГОСУДАРСТВЕННЬЮ КОМИТЕТ, СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /1/К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторскоебюро пишущих машин(56) 1. Патент США Мд 3,918.051,кл. С 06 Г 3/02, опублик, 1978.2, Патент США У 4.157.539,кл. б 06 Г 3/02, опублик. 1979(прототип).(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДАИНФОРМАЦИИ, содержащее клавиатуру,первый дешифратор, счетчик, генератор тактовых импульсов и блок сравнения, выход которого является стробирующим выходом устройства, выходыпервой группы счетчика соединены синформационными входами первого дешифратора, выходы счетчика являютсяинформационными выходами устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем что, сцелью повышения надежностии быстродействия, в него введены второй дешифратор, делитель частоты, элементИЛИ и интегратор, при этом выход генератора тактовых импульсов соединенс входом делителя частоты и с первымвходом элемента ИЛИ, выход делителя частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ, с входом счетчика и с установочным входом интегратора, выходы второй группы счетчика соединены с информационными входами второго дешифратора, стробирующий вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, информационные входы клавиатуры подключены к выходам второго дешифратора, управляющие входы клавиатуры подключены к входам первого дешифратора, а выходы клавиатуры подключены к информационным входам интегратора, выход которого соединен с входом блока сравнения.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что интегратор содержит диод, многоэмиттер-. ный транзистор и конденсатор, база многоэмиттерного транзистора соединена с первым выходом конденсатора и общей шиной, коллектор многоэмиттерного транзистора соединен с катодом диода, вторым выводом конденсатора и является выходом интегратора, анод диода является установочным входом интегратора а эмиттеры многоэмиттерного транзистора являются информационными входами интегратора5 О 1 12051Изобретение относится к вычисли"тельной технике и может быть использовано в устройствах для ввода информации и различных пультах с клавиа -турой, содержащей матрицу бесконтактных датчиков на реактивных элементахдпя ввода информации оператором,Известно устройство ввода информации, содержащее клавиатуру с матрицей бесконтактных датчиков на реактивных элементах, связанную черездешифратор со счетчиком, генератортактовых импульсов и блок сравнения Я ,Недостатком данного устройстваявляется низкая надежность иэ-заиспользования сложных, не технологичных в изготовлении датчиков иналичия специальных техническихсредств для исключения влияния шумового сигнала датчиков.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство ввода информации, содержащее клавиатуру с матрицей бесконтактных датчиков на реактивных элементах, дешифратор, счетчик, генератор тактовых импульсов и блоксравнения, выход которого являетсястробирующим выходом устройства, 30причем выходы счетчика соединены синформационными входами дешифратора,выходной регистр и блок анализа,дешифратор подключен через инверторы к шинам матрицы клавиатуры через З 5ряд полевых транзисторов, образующиханалоговый коммутатор, выбирающийдатчики 1 емкостно-сенсорные) клавиагуры, и через дополнительные транзисторы, осуществляющие заряд и раз Оряд выбранного датчика матрицы,подключен к шинам матрицы клавиатуры, дополнительные транзисторы совместно с емкостными датчиками образуют матрицу интегрирующих цепей,выходы матрицы интегрирующих цепейподключены. через аналоговый коммутатор на полевых транзисторах к блокусравнения сигнала датчика с эталонной величиной 121,Однако в известном устройствепри использовании в клавиатуре емкост.ных, емкостно-сенсорных и других датчиков, простых по технологии изготовления, но имеющих малые величины выходных сигналов и обладающих большими внутренними сопротивлениями(т.е, датчиков, работающих на высоЗб 2коомйые входы согласующих устройств,величина сигнала датчика становитсясравнимой с величиной сигнала помехи, например помехи по целям источника питания, собственных помех(так называемых шумов)клавиатуры идругих,При этом выходной кодовый сигнало срабатывании датчика может быть несформирован как за счет единичногопропадания сигнала датчика (из-за сигнала помехи во время опроса этого датчика, так и эа счет сигнала помехив любое другое время, вызывающего ложный сигнал о срабатывании какого-либодатчика, так как в обоих случаяхво время опроса датчиков и во времяформирования выходного кодовогосигнала происходит изменение кодового сигнала, записанного в регистр.Это приводит к снижению надежностиустройства, Кроме того, невозможноформирование выходного сигнала о срабатывании следующего датчика клавиатуры при наличии сигналов предыдущегодатчика, так при этом код, записанный в выходной регистр, изменяется,что рассматривается как ложное сраба.тывание датчиков и не дает возможности оператору нажимать следующуюклавишу, не отпустив предварительно,нажатую ранее. При этом снижаетсябыстродействие устройства.Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия устройства.указанная цель достигается.тем,что в устройство для ввода информации, содержащее клавиатуру, первыйдешифратор, счетчик, генератор тактовых импульсов и блок сравнения,выход которого является стробирующим выходом устройства, выходы первой группы счетчика соединены с информационными входами первого дешифратора, выходы счетчика являются информационными выходами устройства,введены второй дешифратор, делительчастоты, элемент ИЛИ и интегратор,при этом выход генератора тактовыхимпульсов соединен с входом делителя частоты и с первым входом элемента ИЛИ, выход делителя частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ,с входом счетчика и с установочнымвходом интегратора, выходы второйгруппы счетчика соединены с информационными входами второго дешифрато 12051365 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ра, стробирующий вход которого подк-лючен к выходу элемента ИЛИ, информационные входы клавиатуры подключены к выходам второго дешифратора,управляющие входы клавиатуры подключены к входам первого дешифратора, а выходы клавиатуры подключенык информационным входам интегратора, выход которого соединен свходом блока сравнения,Кроме того, интегратор содержитдиод, многоэмиттерный транзистори конденсатор, база многоэмиттерного транзистора соединена с первымвыходом конденсатора и общей шиной,коллектор многоэмиттерного транзис тора соединен с катодом диода, вторым выводом конденсатора и является выходом интегратора, анод диодаявляется установочным входом интегратора, а эмиттеры многоэмиттерноготранзистора являются информационными входами интегратора,На фиг. 1 изображено устройствос матрицей дифференцирующих цепей,где в качестве реактивных элементов использованы емкостные элементы; на фиг. 2 - то же, где в качестве реактивных элементов использованы индуктивные элементы.Устройство содержит генератор 1:тактовых импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3, элемент ИЛИ 4,второй дешифратор 5, первый дешифратор 6, блок 7 сравнения, клавиатуру 8, интегратор 9, диод 10, многоэмиттерный транзистор 11, конденсатор 12, стробирующий выход 13,информационные выходы 14.В устройстве (фиг. 1 клавиатура 8 содержит в матрице дифференцирующих цепей две группы шин (вертикальную и горизонтальную), соединенных друг с другом емкостнымиэлементами С 1-С 64, а резисторы к 1-К 8подключены первыми выводами к вертикальным шинам матрицы. В устройстве (фиг. 2) клавиатура 8, содержит в матрице дифференцирующих цепей две группы шин (вертикальную и горизонтальную), соединенных друг с другом индуктивными элементами 1.1-1,64 через развязывающие диоды Д 1-Д 64, а резисторы к 1 -к 8 подключены первыми выводами к горизонтальным шинам матрицы.Устройство работает следующим образом. Сигнал с частотой 1 генератора 1стактовых импульсов через делитель 2 частоты (поделенный в ь раз) поступает на вход счетчика 3, выходы которого соединены с информационными входами второго 5 и первого 6 дешифраторов. Счетчик 3 совместно с вторым 5 и первым 6 дешифраторами представляет собой распределитель, опрашивающий матрицу клавиатуры 8 по двум координатам. При этом выходные опрашивающие сигналы нулевого уровня, которые появляются последовательно во времени на каждом выходе первого дешифратора 6, поступаютна управляющие входы клавиатуры 8 и выбирают последовательно вертикальные группы дифференциальных цепей с общим управляющим входом, (например, дифференцирующие цепи,образованные резистором 1 и емкостными элементами С 1 - С 8 нафиг. 1 или резисторами и индуктивными элементами 1111.1 - ЙВ 1,0 на фиг. 2) .Выходы второго дешифратора 5 соединены с информационными входамиклавиатуры 8, и аналогично работе дешифратора 6 выходные опрашивающиесигналы дешифратора 5 выбирают дляопроса последовательно во времени каждую дифференцирующую цепь из выбранной вертикальной группы дифференцирующих цепей (например, дифференцирующую цепь С 1 И на фиг 1 или1 1, 1 на фиг.2) . Таким образом, последовательно во времени выбирается и опрашивается каждая дифференцирующая цепь клавиатуры 8.Так как выходные сигналы второго дешифратора 5 через элемент ИЛИ 4 стробированы частотой генератора 1 тактовых импульсов, а переключение выходов второго дешифратора 5 осуществляется за время, равное И тактам генератора 1 тактовых импульсов за счет того, что вход счетчика 3 подключен к генератору 1 тактовых импульсов через делитель 2 частоты, то на информационный вход каждой выбранной дифференцирующей цепи клавиатуры 8 поступает н импульсов высокого и низкого уровней, и ь сигналов с выхода выбранной дифференцирующей цепи поступают на один из информационных входов интегратора 9 (один из эмиттеров многоэмиттерного транзистора 11).Таким образом, каждый бесконтактный датчик клавиатуры опрашиваетсямногократно(п раэ) в отведенный емупромежуток времени и соответственнополучает последовательностьвыходных сигналов от каждого выбранногобесконтактнога датчика дифференцирующей цепи, причем кратность задаетсяделителем 2 частоты,Так как многоэмиттерный транзистор 11 в интеграторе 9 включен посхеме с общей базой .и, следователь- Оно, коэффициент усиления схемы потоку (с достаточной точностью )равенединице, каждый выходной сигнал отрицательной полярности с выбраннойдифференцирующей цепи, поступающий 15на один из информационных выходовинтегратора 9, вызывает разряд накапливающего конденсатора 12 интегратора 9 на величину заряда, протекающего через один из переходов эмиттер - база многоэмиттерного транзистора 11 под воздействием этоговыходного сигнала отрицательной полярности с выбранной дифференцирующей цепи. При использовании в клавиатуре 8 емкостных элементов (фиг. 1)выходной сигнал отрицательной полярности возникает при разряде конденсатора выбранной дифференцирующейцепи, напримет С 1, и каждый разряд ЗОконденсатора С 1 через переход эмиттер - база многоэмиттерного транзистора 11 вызывает разряд накапливающего конденсатора 1 2 на величину заряда конденсатора С 1, 35При использовании в клавиатуре 8 индуктивных элементов (Фиг,2: накапливающий конденсатор 12 разряжается на величину заряда, протекающего под воздействием ЭДС самоиндукции индуктивности выбранного датчика, например 1,1, через переходэмиттер - база многоэмиттерного транзистора 11.Зациклов опроса датчика клавиа туры 8 накапливающий конденсатор 12интегратора 9 разряжается на величину в о раз большую, т.е. происходитсуммирование и сигналов датчика нанакопительном конденсаторе 12,50При использовании микросхем серии К 155 в устройстве (фиг,1) с клавиатурой 8 на емкостных элементах резисторы 1 - Р 8 могут быть исключены, если величины емкостей датчиков не превышают 1000 пФ, При этомток заряда емкостей ограничивается эа счет резисторов, имеющихся внутри микросхем, а при разряде ограничивается входным сопротивлением многоэмиттерного транзистора 11 При необходимости для исключения попадания обратного напряжения при разряде емкостных элементов С 1 -С 64 клавиатуры 8 на выходы первого дешифратора 6 эти выходы следует подключать через диоды.В устройстве, изображенном на фиг. 2, с матрицей 8 на индуктивных элементах 1.1-1,64 часть тока, вызываемого ЭДС самоиндукции индуктивности, протекает через резисторы - 1 8, так как они оказываются включенными параллельно переходам эмиттер - база многоэмиттерного транзистора 11, Для исключения шунтирующего влияния резисторов К -Р 8 и, следовательно, увеличения величины заряда, протекающего через переход эмиттер - база многоэмиттерного транзистора 11, на информационные входы дифференцирующих цепей следует подавать уровни логической единицы и не подавать уровней логического нуля.При срабатывании датчика матрицы 8 изменяются параметры датчика (например, увеличивается величина емкости С 1 - С 64 на фиг. 1 или, например, уменьшается величина индуктивности 1, - 1, 64 на фиг, 2) , и, следовательно, изменяется величина выход-. ного сигнала датчика. Соответственно накапливающий конденсатор 12 разряжается во столько раз быстрее (или медленнее), во сколько раэ увеличивается (или уменьшается) величина выходного сигнала датчика.Так как цикл опроса датчика осуществляется- кратно, то величину емкости накапливающего конденсатора 12 (величину заряда на нем ) можно выбирать в и раз большей, чем величина выходного сигнала датчика, т.е, заряда, протекающего через переход эмиттер - база многоэмиттерного транзистора 11. Таким образом, параметры датчика: емкость в устройстве (фиг.1) или индуктивность в устройстве (Фиг.2), оказываются как бы увеличенными в и раз, причем выбором величины и можно выбирать любое увеличение, т.е. поднимать.помехозащищенность каждого датчика до необходимой величины для исключения влияния помех. Кроме того, снятие выход.ных сигналов датчиков в режиме короткого замыкания, так как выходныесигналы датчика замыкаются через переходы эмиттер - база многоэмиттерноготранзистора 11, включенного по схеме с общей базой, также повьппает на. дежность снятия выходных сигналовдатчиков;за счет ниэкоомных информационных входов интегратора 9 и,следовательно, исключения влияния Опомех, что в совокупности дает возможность использования простых ивысокотехнологичных емкостных, индуктивных и других аналогичных бесконтактных датчиков с малыми уРовнями выходных сигналов. Преимуществомданной схемы, кроме надежности,является простота, так как накапли-.вающий конденсатор 12 используетсяодин для всего устройства, Кроме того, построение устройства с опросом,только одного датчика в отведенныхдля него промежутках времени позволяет повысить быстродействие вводаинформации оператором эа счет возможности нажатия следующей клавишибеэ отпускания предыдущей и определяет экономичность всего устройства по потребляемой мощности.Выходной сигнал с накапливающего конденсатора 12 поступает на блок 7сравнения, который может представлятьсобой, например, триггер Шмидта иликомпаратор с эталонным сигналомна втором входе, с которым сравнива"ется выходной сигнал с накапливаю-.35щего конденсатора 12.Оператор, воздействуя на датчикиклавиатуры 8, изменяет параметрыдатчиков. В устройстве(фиг. 1 прималой величине емкости датчика нако-,40пительный конденсатор 12 не успевает разделиться ниже величины эталонного сигнала за время опросадатчика, и на выходе блока 7 сравнения стробирующий сигнал 13,указывающий на срабатывание датчика, не вырабатйвается. При большойвеличине емкости датчика накопительный конденсатор 12 разряжается нижевеличины эталонного сигнала блока 7сравнения, при этом на его выходевырабатывается стробирующий сигнал 13,указывающий на срабатывание датчика клавиатуры,Аналогично в устройстве фиг, 2)при большой величине индуктивностидатчика накопительный конденсатор 12разряжается ниже величины эталонно 136 8го сигнала, и на выходе блока 7сравнения стробирующий сигнал 13,указывающий .на срабатывание датчика, не вырабатывается, При малойвеличине индуктивности датчика накопительный конденсатор 12 разряжается ниже величины эталонногосигнала блока 7 сравнения, приэтом на его выходе вырабатываетсястробирующий сигнал 13, указывающий на срабатывание датчика клавиатурь 1.В начале опроса каждого датчикаклавиатуры 8 выходнымимпульсом сделителя 2 частоты накопительныйконденсатор 12 подготавливается изаряжается до напряжения источника питания через развязывающийдиод 10. ля того, чтобы не былоопроса датчиков во время процессазаряда накапливающего конденсатора 12 подготовки интегратора 9до начал опроса каждого датчика),второй вход элемента ИЛИ 4, черезкоторый подключен генератор 1 тактовых импульсов к стробирующемувходу второго дешифратора 5, подключен к выходу делителя 2 частоты.При этом опрос каждого датчика осуществляется эа (и- п 1) тактов,где Я - длительность выходного сигнала делителя 2 частоты в тактах,и суммарный сигнал для каждого датчика равен сумме(п-в)величын сигналов этого же датчика. Это справедливо для обоих вариантов устройства.При этом желательно использоватьделитель частоты с длительностью выходного сигнала, равной или приближающейся к длительности входногосигнала.Вместо развязывающего диода 10может использоваться любой усилительный элемент, обеспечивающий заряднакопительного конденсатора 12 донапряжения источника питания выходным импульсом делителя 2 частоты,поступающим на вход усилительногоэлемента. Причем при отсутствии выходного импульса делителя 2 частотывыход усилителя от накопительногоконденсатора 12 должен отключатьсядля исключения возможности разрядаконденсатора 12 через этот усилительный элемент, например, ключевой транзисторный усилитель беэ резистора в выходной цепи, причем дляуказанной на схеме полярности напряжения питания транзистор должен1705 ховский Составитель В.В Техред О.Ващишин орректор И.М Редактор К,Конча аказ 85 Подписное Тираж 709Государственногоо делам изобретениМосква, Ж, Рауп мнтета СССР и открытий ская наб д,4(513035,Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул,Проектная,быть р-Н-р-типа и змиттер подкпочается к полюсу источника питания.Таким образом, изобретение обеспечивает повышение надежности устройства для ввода информации за счет устранения сигналов помех и применения технологичных и простых, а следовательно, надежных, емкостных, индуктивных и других аналогичных датчиков путем многократного опроса и скорости ввода информации 1 ч 10зд счет возможности оператора нажимать следующую клавишу, не отпус - тив предварительно наж;тые ранее, так как опрос каждого датчика происходит в отведенный только для него промежуток времени, следовательно, формирование выходного кодового сигнала о срабатывании отдельного датчика не мешает формированию выходных кодовых сигналов о срабатывании других датчиков,