Устройство для ввода информации

(191 (1) 006 Г 3/О И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР У 1332308, кл. О 06 У 3/02) 1986.Приборы н системы управления, .)986, У 7, с, 28-30, рис1.,154)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автома-. тике и вычислительной технике.и может быть использовано в планшетах, в.приэкранных псевдосенсорных панелях, в псевдосенсорных клавиатурах, в устройствах промышленной автоматики для дистанционного контроля положения механических частей и деталей. Целью изобретения является повышение быстродействия н надежности устройства. Указанная цель достигается наличием блока 7 сканирования, содержащего мультиплексоры, первый и второй счетчики,первый, второй счетные триггеры, пер"вый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И и элемент ИЛИ. Данныйблок обеспечивает два режима сканирования - обзорный и следящий, в ре-.зультате использования которого достигнутое быстродействие ограничивается лишь инерционностью оптопар, Устройство содержит генератор импульсов1, делитель частоты 2, демультиплексор3, источники света 4, приемники света 5, мультиплексор 6, блок сканирования 7, блок согласования 8, программируемый усилитель 9, компаратор10, мажоритарный блок 11. 1 з.п.ф-лы,5 ил.Изобретение относится к автомати-ке и вычислительной технике, в частности, может быть использовано впланшетах, в приэкранных псевдосен"сорных панелях, в псевдосенсорныхклавиатурах, в устройствах промыш-.ленной автоматики для дистанционно,го контроля положения механическихчастей и деталей. ОЦелью изобретения является повышение быстродействия и надежностиустройства.На Фиг1 показана функциональ, ная схема устройства; на Фиг. 2 - 5, функциональная схема блока сканирования; на Фиг. 3 - Функциональнаясхема блока мажоритарной обработки;на фиг. 4 - функциональная схема регулируемого,усилителя; на фиг. 5 - 20функциональная схема компаратора.Устройство (фиг 1) содержит ге.нератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, демультиплексор 3, источники4 света, например светодиоды, приемни ки 5 света, например фотодиоды, первый мультиплексор (аналоговый) б,блок 7 сканирования, блок 8 согласования, программируемый усилитель 9,сомпаратор 10, мажоритарный блок 11 30Входы и выходы 12-18 блоков, Блок 8Согласования содержит последовательно включенные усилитель 19, полосовойфильтр 20 и детектор 21.Блок сканирования (фиг. 2) содержит второй 22 и третий 23 мультиплексоры, первый 24 и второй 25 счетчики,ервый 26 и второй 2 счетные триггеРы, триггер 28, первый 29, четвертый30, пятый 31, второй 32 и третий 33 40элементы И, элемент ИЛИ 34 и вход 35.Мажоритарный блок 11 содержит(фиг, 3) регистр 36 сдвига, делитель37 частоты, мажоритарный элемент 38,первый 39 и второй 40 элементы И-ИЛИ 45и вход 41,Программируемый усилитель 9 содержит (фиг. 4) операционный усилитель42, резистор 43, ПЗУ 44 и умножающийцифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5045.Блок компаратора 10 (фиг, 5) содержйт компаратор 46, формирователь-уско-,ритель 47 импульсов, элемент ИЛИ-НЕ48 и вход 49.55При использовании в качестве фотоприемников элементов с большим внут"реиним сопротивлением, например фотодиодов, входной каскад усилителя 19 для лучшей помехозащищенности желательно выполнять с токовым входом. Последующие каскады усилителя 9 для лучшего подавления низкочастотных помех выполняются с минимальным усилением на низких частотах. В качестве мультиплексора 3 следует использовать микросхемы с большим допустимым выходным током, Мультиплексоры 22 и 23 могут строиться на специализированных схемах регистров-мультиплексоров или на основе отдельных мультиплексоров и регистров-фиксаторов.Устройство работает следующим об" разом. Генератор 1 формирует последовательность импульсов, по которой делитель 2 формирует импульсы синхронизации, поступающие через мажоритарный блок 11 на вход блока 7 сканирования. Блок 7 формирует на своих выходах 12поСледовательность адресов, поступаю" щих на входы мультиплексора 3 и мультиплексора 6 и селектирующих одну оптопару иэ соответствующих светодиодов 4 источников и фотодиода приемников 5. При этом демультиплексор 3 форья-, рует на выходе, определяемом входным адресом, пачку импульсов, длина которой.определяется коэффициентом пересчета делителя 2. Пачка импульсов, излучаемая соответствующим светодиодом, принимается селектируемым фотодиодом, образующим оптопару с данным светодиодом. Через мультиплексор б принятые импульсы передаются на блок 8, где усиливаются и ограничиваются усилителем 19, фильтруются полосовым фильтром 20, настроенным на частоту генератора 1, и детектируются детектором 21, Далее сигнал через усилитель 9 поступает на вход компаратора 10, Одновременно на компаратор 10 поступает стробирующий импульс с выхода делителя 2 частоты. Если в момент поступления стробирующего импульса между элементами опрашиваемой оптопары есть оптическая связь, компаратор 10 не формирует сигнал на своем выходе 14. При отсутствии оптической связи, что соответствует ее перекрытию, компаратор формирует импульс на своем выходе. Сигнал с выхода компаратора 10 че- рез мажоритарный блок 1 поступает на выход 15. Наличие сигнала на выходе 5 означает перекрытие оптопа 1615699ры с номером, равным адресу на выходах 12 устройства.В зависимости от наличия сигнала на входе 35 блок 7 сканирования5 обеспечивает два режима сканирования - обзорный режим и режим слежения. При этом оптопары условно разбиваются на две координаты Х и У, В обзорном режиме вначале опрапл - ваются все оптопары координаты Х, а затем все оптопары координаты У, В режиме слежения опрос по первой координате начинается с оптопары, кото-. рая была перекрыта в предыдущем цикле опроса. При этом последовательно опрашиваются оптопары, удаленные на минимальное расстояние от данной, После обнаружения перекрытой оптопары по одной координате аналогичным 20 образом начинается опрос на другой координате. Адреса оптопар формируются блоком 7.При нулевом уровне на входе 35 блока 7 триггеры 26 и 27 удерживаются; 25 в нулевом состоянии. При этом выходы мультиплексора 23 удерживаются в неактивном - третьем состоянии, а импульсы с входа 13 синхронизации поступают только на вход первого сумми рующего счетчика 24. На управляющие входы мультиплексоров 22 и 23 поступает нулевой уровень с выхода триггера 27, что обеспечивает подключение к ним выходов первого счетчика 24, Элемент И 30 формирует единичный уровень на входе записи мультиплексора 22, При этом мультиплексор 22 становится "прозрачным" и передает информацию с выходов счетчика 24. По ме ре поступления синхроимпульсов на вход счетчика 24 на выходах 12 фор( - -мируется линейно нарастающая последовательность адресов и происходит последовательный опрос всех оптопар. 45 При этом оптопарам координаты Х соответствует нулевой уровень в старшем разряде выходов 12, а оптопарамкоординаты У - единичный уровень.При единичном уровне на входе 35 5 С блок 7 работает в режиме слежения, При этом мультиплексор 22 обеспечивает сканирование по координате У, а мультиплексор 23 - по координате Х, счетчик 24 обеспечивает опрос по воз растанию, а счетчик 25 - по убыванию. Переключение координат осуществляется счетным триггером 26, который обеспечивает поочередное подключение к выходам 2 мультиплексоров 22 и 23, В,исходном положении триггеры 26-28 находятся в пулевом состоянии, содержимое счетчиков 24 и 25 одинаковое. Первый тактовый импульс поступает навход суммирующего счетчика 24, таккак триггер 27 находится в нулевомсостоянии, По заднему фронту импульса триггер 27 переключается, и следующий и:пульс проходит на вход вычитающего счетчика 25, При каждом переключении счетного триггера 27 благодаряизменению сигнала на управляющем входек мультиплексору 22 поочередноподключаются выходы то первого 24,то второго 25 счетчиков. Если устройством в некоторый момент Фиксируетсяперекрытие оптопары, на вход 15 триггера 28 поступает сигнал. Триггер 28устанавливается в состояние логической 1"По следующему синхроимпульсу на входе 13 Формируется сигнал навыходе элемента И 29 и переключаетсятриггер 26, При этом выходы мультиплексора 22 переходят в неактивноесостояние, а к выходам 12 подключается мультиплексор 23. В мультиплексоре 22 фиксируется адрес перекрытойоптопары,по координате У. Одновременно поступает сигнал на входы записисчетчиков 24 и 25 и в них с выходов12 заносится содержимое мультиплексоРа 23 (прежнее значение координатыХ). При этом запись в мультиплексор23 блокируется элементом И 31. По зад.нему Фронту тактового импульса триггер 28 сбрасывается, Последующие тактовые импульсы поочередно поступаютна тактовые входы первого 24 и второго 25 счетчиков до поступления скомпаратора 1 О следующего импульсана вход 15, После этого вновь происходит переключение на опрос по другойкоординате,Гажоритарный блок 11 обеспечиваетвоэможность повышения помехозащищенности. Управление блоком осуществляется подачей сигнала на вход 41. При нулевом уровне на входе 41 (фиг. 3) сигналы с выхода 14 компаратора О без всякой обработки проходят на вход 15. Аналогично сигналы синхронизации с выхода 16 первого делителя 2 без обработки передаются на выход 13. Подачей на вход 41 единичного уровня блок 11 переводится в режим мажоритарной обработки. Сигналы синхронизации с входа 16 делятся на три делителем, 5сдвига, Информация с выходов регистра36 обрабатывается мажоритарным элементом 38. По импульсам синхронизации с выхода делителя 37 и с входа 16информация с выхода элемента 38 через элемент 39 передается на выход15.Таким образом, в мажоритарном режиме между элементами каждой оптопары передается не одна, а три смеж-.ных пачки импульсов. При возникновении ошибки при,приеме одной изтрех пачек ошибки в работе устройст"ва не происходит благодаря мажори".тарной обработке информации.Следует отметить, что большинство существующих инфракрасных светодиодов и фотодиодов имеют большой разброс параметров. Это ведет к тому, чточувствительность оптопар колеблется в 25больших пределах, что затрудняет установку уровня срабатывания компаратора 1 О и существенно снижает помехозащищенность. Для компенсации разброса параметров. служит программируемый усилитель 9, выполненныйфиг. 4) по схеме инвертирующегоусилителя. Входной резистор 43 постоянный, а в качестве резистора обратной связи используется умножаю 1 ций .ЦАП 45. Последний управляется35сигналами с выхода ПЗУ 44, на входкоторого поступает код с выходов 12,Кодовые комбинации на выходах 12 оп"Фределяют выбираемую оптопару, В процессе настройки в ПЗУ 44 для каждойоптопары заносится коэффициент уси,ления, Таким образом, для каждой опгопары коэффициент усиления усилителя 9 регулируется ЦАП 45 по кодам,поступающим с выхода ПЗУ 44.Блок компаратора 10 работает слеДующим образом,Уровень напряжения сигнала на входе 17 сравнивается с уровнем опорно 50 го напряжения на входе 49 компаратора 46. Последний стробируется импуль- ;ом на входе 16, поступающим в конце передачи пачки импульсов, когда максимально затухают переходные про 55 цессы. Кроме того, стробирующий импульс укорачивается, проходя через формирователь 47. Сигнал с выхода компаратора 46 и синхроимпульс с выхода формирователя 47 поступают на входы элемента ИЛИ-НЕ 48. На выходе 14 компаратора 10 сигнал формируется при наличии синхроимпульса на входе 16 и отсутствии сигнала на вхо. де 17. При этом отсутствию сигнала на входе 17 соответствует перекрытие оптопары. Для нормальной работы компаратора 10 задержка, вносимая компаратором 46, не должна превышать задержку, вносимую формирователем 47.Устройство обеспечивает повышение быстродействия, помехозащищенность и надежность. Повышение надежности и помехозащищенности достигается за счет введения воэможности мажоритарной обработки информации и за счет цифровой компенсации разброса параметров оптопар. При этом благодаря возможности переключения в мажоритарный режим появляется возможность сочетать высокое быстродействие в основном режиме, когда необходимо вводить информацию о быстрых перемещениях, с высокой надежностью в мажоритарном режиме, когда необходимо вводить, например, информацию с изображенной на экране функциональной клавиатуры. Наряду с.укаэанными преимуществами устройство в полной мере обеспечивает основные режимы сканирования - обзорный, с опросом всех оптопар по обеим координатам, и слежения, с опросом; оптопар с наиболее9вероятными координатами. Формула изобретения 1. Устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, оптически связанные источники и приемники света, первый и.второй мультиплексоры, первый счетчик, первый счетный триггер, триггер, первый, второй и третий элементы И, выход триггера соединен с первым. входом первого элемента И, выходы приемников света соединены с информационными входами первого мультиплексора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности устройства, "в него введены 1 делитель частоты, демультиплексор, второй счетчик, четвертый и пятыи элементы И, элемент ИЛИ, второй счетный триггер, третий мультиплексор, компаратор, мажоритарный блок, блок со-, гласования, программируемой усилитель,1615 2. Устройство по и, 1, о т л и - 30 ч а ю щ е е с я тем, что мажоритарньп блок содержит регистр сдвига, делитель частоты, мажоритарный элемент,два элемента И-ИЛИ, информационныйвход регистра сдвига, вход мажори" З 5,тарного элемента, первый вход первого элемента И-ИЛИ являются информационным входом блока, вход сдвига ре,гистра сдвига, вход делителя частоты,первый вход второго элемента И-ИЛИ и 40 второй вход первого элемента И-. ИЛИявляются стробирующим входом блока,выход делителя частоты соединен с вторым входом второго элемента И-ИЛИ итретьим входом первого элемента 45 И-ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока, четвертый и пятыйвходы первого элемента И-ИЛИ, третийи четвертый входы второго элементаИ-ИЛИ являются управляющими входами 50 блока, выходы регистра сдвигасоединены с входами группы мажоритарногоэлемента, выход которого соединен сшестым входом первого элемента И-ИЛИ,выход второго элемента И-ИЛИ являет ся первым выходом блока. выход генератора импульсов соединен с входом делителя частоты и информационным входом демультиплексора, выходы которого соединены с входами источников света, выход первого мультиплексора соединен с входом блока согласования, выход которого соединен с информационным входом программируемого усилителя, выход которого соединен с информационным входом компаратора, выход которого соединен с информационным входом мажоритарного блока, первый выход которого соединен со. счетным входом второго счетного триггера, вторым входом первого элемента И, входом сброса триггера и пер" выми входами второго и третьего элементов И, второй выход мажоритарного блока соединен с входом установки в "1" триггера и является выходом готовности устройства, выходы второго и третьего мультиплексоров соединены а входами предустановки первого и второго счетчиков, адресными входами программируемого усилителя, первого мультиплексора и демультиплексора и являются информационными выходами устройства, выход делителя частоты соелинен со стробирующими входами компаратора и мажоритарнрго блока, управляющий входкоторого является первым входом выбора режима, входы сброса счетных триггеров, третий вход .первого элемента И и первый вход элемента ИЛИ являются вторым входом выбора режима устройства, инверсный выход второго счетного триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выходы группы которого соединены с ин формационными входами первой группы второго и третьего мультиплексоров, информационный выход старшего разряда первого счетчика соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со старшим разрядом информационных входов первой группы второго мультиплексора, прямой выход второго счетного триггера соединен с управляющими входами второго и третьего мультиплексоров и вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом .второго 699 1 Осчетчика, выходы которого соединеныс информационными входами второйгруппы второго и третьего мультиплексоров, старший разряд информационныхвходов второй группы второго мультиплексора подключен к шине логической "1", старшие разряды информационных входов первой и второй групп 10 третьего мультиплексора подключены к .шине логического "0", выход первогоэлемента И соединен с входами записипервого и второго счетчиков, первымивходами четвертого и пятого элементовИ и со счетным входом первого счетного триггера, инверсный выход которо"го соединен с вторым входом четвертого элемента И и входом выборки тре"тьего мультиплексора, выход четверто го элемента И соединен с входом записи второго мультиплексора, прямой выход первого счетного триггера соединен с вторым входом третьего элемен,та И и входом выборки второго муль типлексора, выход третьего элементаИ соединен с входом записи третьегомульт иплек сор а.1615699 12 Составитель И. Карноваедактор О.Юрковецкая Техред М,Ходанич Коррек бруч но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,роизводств аз 3987 Тираж НИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, 572 по изЖ,Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССРушская наб., д, 4/5