Оптоэлектронное устройство ввода информации

3150 аналоговый компаратор 1 О, первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы И 11, 12, 15, 16 и 19 соответственно, элемент ИЛИ 20, блок 21 формирования интервала ввода и блок 22 контроля ввода с соответствующими связями, Преимуществом предлагае 1022мого устройства является более простая и надежная в работе схемная реализация, Повышение достоверности вводимой информации обеспечивается за счет выполнения самоконтроля и контроля качества ввода. 2 з.п, ф-лы, 4 ий.Изобретение относится к областирадиоэлектроники и вычислительнойтехники и может быть использовано 1 Ьдля коммутации электрических цепейили ввода информации в:цифровые устройства различного назначения,Целью изобретения является повышение надежности устройства и достоверности вводимой информации.На фиг.1 показана функциональнаясхема устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока формирования интервала ввода; на фиг,З - функциональная схема блока контроля ввода;на фиг.4 - связь генератора импульсов, счетчика и распределителя импульсов.Устройство содержит генератор 1 30импульсов, счетчик 2, распределитель3 импульсов, первый дешифратор 4(строк), второй дешифратор 5 (столбцов), оптоэлектронную коммутационнуюматрицу, включающую в себя оптически 35связанные светоизлучатели 6 и светоприемники 7, первый аналоговый мультиплексор 8 (строк) второй аналоговый мультиплексор 9 (столбцов), аналоговый компаратор 10, первый элемент И 11, вторбй элемент И 12, первый регистр (строк) 13, первый элемент 14 сравнения, четвертый элементИ 15, третий элемент И 16, второй регистр (столбцов) 17,. второй элемент 4518 сравнения, пятый элемент И 19,элемент ИПИ 20, блок 21 формированияинтервала ввода, блок 22 контроляввода, триггер 23.Блок 21 включает в себя (фиг.2)элемент ИЛИ 24, триггер 25, элементИ 26, счетчик 27, формирователь 28импульсов.Блок 22 контроля ввода (фиг.З)включает в себя первый триггер 29, 55первый элемент ИЛИ ЗО; четвертыйтриггер 31, элемент И 32, счетчик 33,третий триггер 34, второй триггер 35,второй элемент ИЛИ 36, пятый триггер 37 и третий элемент ИЛИ 38, выходы39-42,Устройство работает следующим образом.В соответствии с поступлением тактовых импульсов с выхода генератора 1импульсов с помощью счетчика 2, распределителя 3 импульсов, первого дешифратора 4, второго дешифратора 5,первого аналогового мультиплексора 8,второго аналогового мультиплексора 9осуществляется последовательное сканирование пар светоиэлучатель-светоприемник оптоэлектронной кбммутацион. -ной матрицы, включающий в себя светоизлучатель 6-16-(И+И)и светоприемники 7-17"(И+И), При этомцикл сканирования определяется временем подключения всех пар светоизлучатель-светоприемник, соответствующих строкам и .столбцам оптоэлектронной коммутационной матрицы, Разделение по времени сканирования строк истолбцов матрицы обеспечивается спомощью распределителя 3 импульсов,а выбор пар светоизлучатель-светоприемник с помощью счетчика 2, соответствующих дешифраторов 4, 5 и аналоговых мультиплексоров 8, 9. Дешифраторы 4 и 5 обеспечивают засветку выбранного светоизлучателя 6. Выходной сигнал соответствующего светоприемника через первый аналого" вый мультиплексор 8 или второй анало" говый мультиплексор 9 поступает на первый вход аналогового компаратора 10, на второй вход которого подается оперное напряжение (11 ).Выходной сигнал аналогового компаратора 10 соответствует "0" при опросе засвечиваемого светоприемника, "1" при опросе светоприемника, засветка которого отсутствует из"эа пе" рекрытня светового луча каким-либо предметом (клавишей) либо пальцем оператора.С выхода первого элемента И 11 импульсы положительной полярнос;ти (при"активизации" оптоэлектронной коммутационнои матрицы) поступают на первыевходы второго 12 и третьего 16 эле 5ментов И, а также на первый вход блока 21 формирования интервала ввода.На вторые входы второго 12 и третьего 16 элементов И поступают управляющие сигналы с распределителя 3 импульсов, обеспечивая разделение входных импульсов на импульсы строк истолбцов оптоэлектронной коммутационной матрицы соответственно. 15Выходные сигналы второго 12 и третьего 16 элементов И (импульсы положительной полярности) поступают навходы записи первого 13 и второго 17регистров, также на вторые входы четвертого 15 и пятого 19 элементов И ивходы блока 22 контроля ввода соответственно,С первого выхода блока 21 формирования интервала ввода сигнал, соответствующий концу интервала ввода,поступает на вход установки триггера 23, а с второго выхода сигнал, соответствующий началу интервала ввода, - на второй вход блока 22 контроля ввода. Блок 21 формирования интервала ввода обеспечивает формированиеинтервала времени, начало которогосоответствует появлению на первомвходе блока импульса, соответствую 1135щего "активизации оптоэлектроннойматрицы, а конец - изменению кода врегистрах 13 или 17 н процессе вводаинформации или окончанию заданногочисла циклов опроса после поступле Ония последнего сигнала, соответствующего активному состоянию оптоэлектронной матрицы.В исходном состоянии триггер 25находится в нулевом состоянии и запрещает прохождение импульсов циклаопроса оптоэлектронной коммутационной матрицы на нход счетчика 27 через элемент И 26.50С приходом импульса на первый вход блока 21 триггер 25 устанавливается в 11 единичное" состояние и разрешает прохождение импульсов цикпа опроса с входа блока 21 через элемент И 26 на вход счетчика 27, который также ус 1 1. тана вли н а ет с я н состояние 0 импул ьсами , поступающими н а вход сброса блока 2 1 . 1 осле прекращения пос туплепия пм 1 пульсов, соответствующих активизации оптоэлектронной матрпцы 1 т. е. включению какой-либо клавиши, счетчик 27 подсчитывает заданное числоимпульсов, соответствующих циклу опроса оптоэлектронной коммутационнойматрицы и импульсом, соответствующимпереполнению счетчика 27, через элемент ИЛИ 24 переключает триггер 25 в"нулевое" состояние, прекращая темсамым поступление импульсов на счетный вход счетчика,Импульс, соответствующий интервалу .ввода, с инверсного выхода триггера 25 поступает на вход формирователя 28, обеспечивающего формированиеимпульсов, соответствующих началу иконцу интервала ввода.формирование импульсов начала иконца интервала ввода осуществляетсяформирователем 28, на вход которогопоступает импульс, соответствующийинтервалу ввода с инверсного выходатриггера 25, т.е. импульсв отрицательной полярности. При этом импульс 1соответствующий началу интервала ввода (переключение триггера из 1101 в"1") поступает на выход 2 формирователя (на блок 22 контроля ввода), аимпульс, соответствующий концу интервала ввода (переключение триггера 25из "1" в 1011) поступает на первый выход формирователя 28 и далее на входфлагового триггера,Таким образом, на выходы формирователя 28 выдаются два импульса, одиниз которых формируется из 1 отрицательного" перепада (вых.2), а второй(вых.1) из "положительного" перепадаинтервального импульса.Разрядностй счетчика 27 определяется соотношением времени цикла опроса и времени между окончанием предыдущей и началом последующей активизации при вводе информации (в реализованном устройстве коэффициент деления счетчика равен 8).Заданное число циклов опроса после окончания предыцущей активизации отсчитывается счетчиком 27 тогда,когда импульсы на нходсброса" счетчика с выхода И 11 (с.оотнетстнующееактивизации оптоэлектронной коммутационной матрицы) уже не поступают(актннизация закончена).Помимо рассмотренного режима работы блока формирования 1 гптернала нно 1501022да конец итттерттатт;1 ввода может определяться изменением кода на выходепервого 13 ипи второго 17 регистров.При этом в результате "несравнения"кодов, поступающих на первые и вторые входы первого 14 ипи второго 8элементов сравнения, появляется импульс на третьем входе блока 21 формирования интервала ввода и переклю - 10чает в "нулевое" состояние триггер25.Гпок 22 контроля ввода работаетследующим образом,С началом каждого цикла сканировання (опроса элементов) оптоэлектронной коммутационной. матрицы на третийвход блока 22 контроля ввода со счетчика 2 поступает импульс. цикла и осуществляет установку в "нулевое" состояние триггеров 29 и 35.Включение этих триггеров в еди,ничное" состояние осуществляется импульсами, поступающими на входы блока и соответствующими опросу активного" светоприемника строк и столбцов соответственно. Эти же импульсыпоступают на тактовые входы триггеров 31 и 37, вызывая их включение в"единичное" состояние при появлении 30второго импульса в цикле опроса элементов оптоэлектронной коммутационной матрицы. "Единичное" состояниеэтих триггеров фиксируется за счет"обратной связи" через элементы ИЛИ30 и 36 и идентифицирует ошибку ввода по строкам и столбцам оптоэлектронной коммутационной матрицы соответственно.Выходные сигналы с выходов триггеров 29 и 35 через элемент И 32 поступают на счетный вход счетчика 33,предустановка в нулевое состояниекоторого, как и триггеров 31, 34 и37, осуществляется импульсом, поступающим на вход сброса блока 22 и соответствующим началу интервала вводаинформации. Счетчик 33 осуществляетсчет "достоверных" циклов опроса оптоэлектронной коммутационной матрицы, 50т.е. циклов опроса, которые характеризуются включением триггеров 29, таки 35. Сигнал переполнения счетчика 33поступает на установочный вход пятого триггера 34, вызывая его установку в единичное состояние.Сигнаттьт с прямых выходов триггеров 3 и .17, а также с ттттверсттот овыхода тритгера 34 постуттактт тта выходы блока непосредственно и через пятый элемент Ит 1 И 38, обеспечивая выдачу сигнала об ошибке ввода и возможность ее идентификации.Блок 22 контроля ввода обеспечивает идентификацию отказов (ошибок ввода) следующих видов: отказ, заключающийся в фиксации более одного импульса при опросе элементов, относящихся к строкам (выход 39) либо столбцам (выход 41) оптоэлектронной коммутационной матрицы в одном цикле опроса; отказ, заключающийся в отсутствии в интервале ввода заданного числа "достоверных" циклов опроса, т.е. циклов опроса элементов оптоэлектронной матрицы, сопровождающихся появлением одного импульса в интервале сканирования строк и одного импульса в интервале сканирования столбцов (выход 40).Первый из указанных отказов может иметь место при неисправности в цепях каких-либо элементов оптоэлектронной коммутационной матрицы ипи при нечетком (очень кратковременном) включении коммутирующих элементов.Для обоих случаев отказа обеспечивается выдача обобщенного сигнала об ошибке ввода (с выхода 42), а также сигналов, обеспечивающих идентификацию отказа (выходы 39, 40, 41). Сигнал об ошибке ввода может быть использован, например, для блокировки сигнала флага, для индикации состояния ошибки ввода, сообщения устройству, принимающему информацию, о том, что принимаемая информация недостоверна, т.е. для предотвращения возможности использования неправильной информации.В общем случае схемная реализация распределителя импульсов 3 определяется числом строк и столбцов оптоэлектронной коммутационной матрицы, а также используемыми дешифраторами 4, 5 и мультиплексорами 8, 9.В устройстве оптоэлектронная ком" мутационная матрица содержит 8 строк и 16 столбцов,Использованы 8-канальные мультиплексоры и дешифраторы 3 на 8, что обусловило необходимость разделения столбцов на 2 группы, чем и вызвано использование в схеме распределителя дешифратора-мультиплексора (фиг,4). При использовании 16- разрядных дешифраторов и мультиплек, соров в устройстве распределитель 3импульсов реализуется в виде счетного три гера.Повышение цадежцости устройства обеспечивается за счет искцючеция усилителей-ограничителей в цепи каж 5 дого фотодиода (используется один аналоговый компаратор 10), Повышение достоверности вводимой информацииобеспечивается путем использования блока 22 контроля ввода, выполняющего самоконтроль устройства ввода и контроль качества ввода, а также за счет введения блокировки выходного сигнала аналогового компаратора 10 15 на. время включенного триггера 23 флага, чем исключается изменение выходной информации устройства до завершения считывания информации предыдущего цикла ввода. 20Формула изобретения1. Оптоэлектронное устройство ввода информации, содержащее генератор 25 импульсов, счетчик, распределитель импульсов, блок формирования интервала ввода, первый и второй дешифраторы, первый и второй мультиплексоры, первый и второй регистры, первый и 3 О второй элементы сравнения, триггер, первый, второй и третий элементы И, оптоэлектронную коммутационную матрицу, состоящую из оптически связанных светоизлучателей и снетоприемников, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, информационные выходы группы которого соединены с информационными входами дешифраторов и регистров, адресными входами 4 О мультиплексоров и входами первойгруппы элементов сравнения, выходы дешифраторон соединены с входами соответствующих снетоизлучателей, выходы светоприемников соединены с информационными входами соответствующих мультиплексоров, информационный выход счетчика соединен с входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен с управляющими 5 О входами первых дешифратора и мультиплексора, входы второй группы элементов сравнения соединены с выходами первого и второго регистров соответственно, второй выход распределителя импульсов соединен с управляющими входами вторых дешифратора и мультиплексора, выходы регистров являются информационными выходами устройства,прямой выход триггера является стробирующим выходом устройства, вход установки в ц 0 триггера является входом установки устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности устройства и повышения достоверности вводимой информации, в устройство введены аналоговый компаратор, четвертый и пятыйэлементы И, элемент ИЛИ, блок контроля ввода, выходы мультиплексоровсоединены с первым входом аналогового компаратора, второй вход которогосоединен с шиной опорного напряжения,а выход соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входами второго итретьего элементов И и установочнымвходом блока формрования интервалаввода, выходы второго и третьего элементов И соединены с входами записипервого и второго регистров, входамичетвертого и пятого элементов И, первым и вторым тактовыми входами блокаконтроля ввода соответственно, выходы которого являются выходами сигналов ошибки устройства, первый и второй выходы распределителя импульсовсоединены с вторыми входами второгои третьего элементов И соответственно, выходы первого и второго элементов сравнения соединены с вторымивходами четвертого и пятого элементов И соответственно, выходы которыхсоединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющимвходом блока формирования интервалаввода, выход переполцения счетчикасоединен с тактовым входом блока формирования интервала ввода и установочным входом блока контроля ввода,вход сброса которого соединен с вторым выходом блока формирования интервала ввода, первьв выход которогосоединен с входом установки в "1"триггера, инверсный выход которогосоединен с вторым входом первого элемента И,2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования интервала ввода содержит элемент ИЛИ, элемент И, триггер, счетчик, формирователь импульсов, выходыкоторого являются перньм и вторым вьг,ходами блока, первый вход элементаИЛИ является управлян.щим входом блока, выход элемента 11.П 1 соединен свходом установки в "О триггера, пря 11мой выход которого соегццец с первым входом .элемента И, выход которого соединен со счетцлм входом счетчика, выход которого соедицец с вторым входом элемента И 1 И, ицформациоицый вход григгера соединен с шиной единичного логического потенциала, инверсный вы - ход триггера соединен с входом формирователя импульсов, тактовый вход триггера и вход сброса счетчика являются установочным входом блока, второй вход элемента И является тактовым входом блока.3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю п 1 е е с я тем, что блбк конт - роля ввода содержит пять триггеров, счетчик, элемент И,.три элемента ИЛИ, информационные входы первого и второго триггеров подключены к шине нулевого логического потенциала, тактовые входы первого и второго триггеров являются установочным входом блока, выход первого триггера соединен с первыми входами первого элемента ИЛИ и элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом устац) к 3 1 трете О триг ера ) Выходвторого три ера соединен с первымвходом второго элемента ИЛИ и вторымвходом элемента И, выходы первого ивторого элементов ИЛИ соединены стактовыми входами четвертого и пятого триггеров соответственно, выходчетвертого триггера соединен с вто -рым входом первого элемента ИЛИ ипервым входом третьего элемента ИЛИ,выход пятого триггера соединен свторыми входами второго и третьегоэлементов ИЛИ, вход установки в "1" 15 первого триггера и тактовый входчетвертого триггера являются первымтактовым входом блока, вход установки в "1" второго триггера и тактовыйвход пятого триггера являются вторым 20 тактовым входом блока, входы сбросатретьего, четвертого и пятого триггеров и счетчика являются входомсброса блока, выходы третьего четвертого и пятого триггеров и выход 25 третьего элемента ИЛИ являются выходами блока, выход третьего триггерасоединен с третьим входом третьегоэлемента ИЛИ.1501022 ЮбЮ Составитель И.КарноваО,Спесивых Техред М.Дидык Корректор Л.Беск дак НИИПИ зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин 67/43 Тираж 668 осударственного комитета 113035, Москва, Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СС35, Раушская наб., д. 4/5