Устройство для ввода информации

(51)5 6 06 Г 3/02 БРЕ ПИСАНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ 1(71) Московский институт инженеров гражданской авиации(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ(57) Использование: автоматика и вычислительная техника, ввод информации в ЭВМ,Цель: повышение быстродействия устройстФ ва и расширение его функциональных возможностей путем выдачи полной информа- "ции о расположении указателя и изменениятребований к точности считывания информации. Сущность изобретейия: устройствосодержит: 2 группы источников излучения(1, 2), 2 группы приемников излучения (3,.4),2 группы усилителей (6, 7), 1 генератор импульсов (11), 2 элемента И-НЕ (13, 14), 1элемент ИЛИ (16), 1 элемент И (17), 1 шинный формирователь (10), 1 счетчик (15); 1триггер (12), 4 группы элементов И (18), 4Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике и может быть использовано для ввода информации в ЭВМ.Известно устройство для вводэ информации, содержащее две группы источниковизлучения, две группы приемников излучения, две группы усилителей, два дешифратора, два селектора-мультиплексора, генератор импульсов, счетчики и одновибратор.Недостатками известного устройства являются низкие разрешающая способность, быстродействие, достоверность принятия. решения и узкие функциональные возможности.Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство для ввода информации, содержащее двегруппы источников излучения, две группыприемников излучения, две группы усилителей, два дешифратора, два селектора-мультиплексора, генератор импульсов, счетчик, одновибратор, регистр, шесть триггеров, два элемента И-НЕ, третий дешифратор и шинный формирователь.Недостатками известного устройстваявляются узкие функциональные возможности, низкие быстродействие и достоверность результата,Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и расширение функциональных возможностей путем выдачи информации о расположении указателя и изменения требований к точности считывания информации.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для ввода информации, содержащее первую им вторую группы источников излучения, первую и вторую группы приемников излучения, первую и вторуюгруппы усилителей, триггер, первый и второй элементы И-НЕ, шинный формирователь, генератор импульсов и счетчик,причем источники излучения первой и второй групп оптически связаны с соответствующими приемниками излучения первой ивторой группы, выходы приемников излучения первой и второй групп соединены соответственно с входами усилителей первой и второй групп, прямой выход триггера соединен с первым входом первого элемента ИНЕ, установочный вход триггера является входом запуска устройства, выход первогоэлемента И-НЕ соединен со счетным входом счетчика, первый вход второго элемента И-НЕ является входом чтения устройства, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом разрешения шинного формирователя, выходы которого являются информационными выходами устройства, введены первая, вторая, третьяи четвертая группы элементов И, первый, второй, третий и четвертый мажоритарные блоки, первый и второй сумматоры, элемент ИЛИ, элемент И, 5 выходы усилителей первой группьгсоединены с соответствующими входами элементов И первой группы, и второй группы, выходы усилителей второй группы соединены с соответствующими входами элементов И 10 третьей и четвертой групп, выходы элементов И первой, второй, третьей и четвертой групп соединены с информационными входами мажоритарных блоков соответственно первого, второго, третьего и четвертого, ус-15 тановочные входы мажоритарных блоковобъединены с установочным входом триггера, выход генератора импульсов соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с тактовыми входами 20 мажоритарных блоков, выходы группы первого и второго мажоритарных блоков соединены с входами первого сумматора, выходы группы третьего и четвертого мажоритарных блоков соединены с входами второго 25 сумматора, выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами шинного формирователя, выход элемента ИЛИ соединен с входами сброса триггера и счетчика и является выходом го товности устройства, первый вход элементаИЛИ соединен с выходом счетчика, выход элемента И соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и второго элемента И-КЕ, выходы первого, второго, третьего,и четвер того мажоритарных блоков соединены свходами элемента И.На фиг. 1 приведена структурная схемаустройства для ввода информации; на фиг.2 - структурная схема мажоритарного бло ка; на фиг. 3 - структурная схема нечетнойгруппы первой или третьей) элементов И; на фиг. 4- структурная схема четной (второй или четвертой) групп элементов И; на фиг. 5 - конструкция блока съема информации; на 45 фиг. 6 - процесс съема информации призаданном положении указателя на поле съема данных.Устройство для ввода информации содержит вторую и первую группы источников 50 1 и 2 излучения, вторую и первую группыприемников 3 и 4 излучения, в совокупности составляющих блок 5 съема информации, вторую и первую группы усилителей 6 и 7, мажоритарные блоки 81 - 84 с первого по 55 четвертый, первый и второй сумматоры 91 и92. шинный формирователь 10, генератор 11 импульсов, триггер 12, первый и второй элементы И-НЕ 13 и 14, счетчик 15, элемент ИЛИ 16, элемент И 17, группы элементов И 181 -184 с первой по четвертую, вход 191756878запуска устройства, вход 20 чтения, выход значения в виде двоичныхкодов срэбэтывэ21 готовности, группы 22 выходов информа- ния мажоритарных блоков, Порог зэдаетеяционных устройств, выход 23 элемента 13 в зависимости от требования достоверносоединен с тактирующими входами блоков сти съема информации, На входы суммато 8 и 15. Группы выходов 24 блоков 18 соеди ров 33 подаются коды двоичной п 1 п -нены с информационными входами соответ- единица в младшем разряде, нули - в осствующих блоков 8, выходы блоков 8 тальных разрядах.соединены с входами 25 элемента И 17. Работа устройства начинается подачейМажоритарный блок 8(фиг. 2) содержит на вход 19 импульса запуска. При этом вшифратор 26, регистры 27 - 29 с первого по 10 блоках 8 обнуляются блоки 28 и 30, триггертретий, блок 30 памяти, первый и второй 12 устанавливается в единичное состояние,блоки 31 и 32 сравнения, сумматор 33, эле-открывая элемент И-НЕ 13, через которыймент И 34 и элемент 35 задержки, Вход 36 импульсы с генератора 11 поступают наблока 31 является установочным входом по- счетчик 15 и в блоки 8, реализуя мажоритаррога блока 8. 15 ный анализ.Нечетная группа элементов И 181 или При нахождении указателя в каком-ли 18 з (фиг. 3) содержит элементы И 37 по . бо положении на поле съема с выходов одчислу излучающих элементов 1 или 2. ного или нескольких смежных приемниковЧетная группа 182 или 18 элементов И каждой координаты снимается нулевой сиг(фиг,4) содержит элементы И 37. 20 нал, Совокупность нулевых и высоких поЭскизная конструкция блока (фиг. 5) тенциалов усиливается группамисъема информации, содержит две коорди- усилителей 6 и 7 и поступают в блоки 18.натнье матрицы, Каждая матрица содержит Рассмотрим одну из координат (вторая разакрепленные в рамке датчики и на проти-ботает аналогично),воположной стороне приемники излучения: 25 Блок 182 определяет номер первого (впервая рамка - источники 1 и приемники 3; порядке возрастания номеров) перекрытоговторая рамка - источники 2 и приемники 4 луча, Тэк, при перекрытйи среди восьми луКонструктивно рамки помещаются одна над чей третьего и четвертого, на выходе блокадругой, чем обеспечивается взаимное сме сформируется (фиг. 4) позиционный кодщение плоскостей излучения и устраняется 30 00100000. Аналогично блок 181 определяетвзаимовлияние излучений координат. (также в порядке возрастания номеров) ноУстройство работает следующим обра- мер последнего перекрытого луча. Для тогозом. же случая на его выходах будет сформироСъем по обеим координатам является ван позиционный код 00010000, В блоках 81независимым. По каждои координате все 35 и 82 реализуется(поотдельностидляпервоисточники постоянно излучают свет, Рас- го и.последнего перекрытых лучей) мажорипрострэняясь параллельно, лучи от разных тарный принцип принятия решения,источников координаты не создают пере- соответственно для блоков 181 и 182, Этокрестных помех. Указатель, опускаясь на происходит следующим образом.поверхностьсъемаданных, перекрывает пу Позиционный код с блока 18 поступаетти распространения отдельных лучей (воз- . на дешифратор 26, где преобразуется в двоможно - нескольких смежных лучей), По ичный код. Поступающий очередной тактозапуску устройство осуществляет съем ин- вый импульс записывает значение входногоформации в соответствии с мажоритарным параметра в регистр 27. Содержимое регипринципом . - многократный съем и выбор 45 стра 27 задает адрес ячейки в блоке 30 панаиболее вероятного из всех перекрытых мяти, в которой хранится значениелучей. При перекрытии нескольких смеж- количества попыток (текущее),для которыхных лучей устройство определяет первый и принятый параметр принял значение, соотпоследний иэ перекрытых лучей и вычисля- ветствующее содержимому регистра 27(так,ет среднее значение координаты, которое 50 в пятой ячейке хранится число попыток, ввыдается. пользователю по сигналу "Чте- результате которых определено, что указание". . тель перекрывал первый (последний) луч -При приеме излучения приемник груп- пятый), В начальный момент запуска содепы 1 уили 3) формирует высокий потенциал, жцмеое всех ячеек блока 30 - нулевое, Теку.од рпри перекрытий луча - низкий потенциал. 55 ще значение содержимогоге 12 сч тчДо первоначального сигнала запчска тоиг- соответствующей ячейки инкременкрементирчетсягер, счетчик 15, регистры 27-29 блоков 8, " на сумматоре 33, задержанным на элементеблокй 30 памяти имеют нулевое содержи-, .35 тактовым импульсом инкрементировэнмое. На входы 36 блоков 31 сравнения ма- ное значениезаписывается в ту же ячейкужоритарных блоков 8 подаются пороговые блока 30. В том случае, коглэ текущее значение с выхода сумматора 33 превышает содержимое регистра 28 (в котором в текущий момент времени хранится максимальное число попыток, закончившихся с одинаковым результатом. и номер соответствующего луча), блок сравнения формируетимпульс, который, совпадал с импульсом такта на элементе И 34, осуществляет запись в регистр 28 количества одинаковых попыток (максимального среди всех значений данного цикла съема данных) и номера соответствующего луча соответственно с блоков 33 и 27,Таким образом, по тактам с генератора 11 происходит подсчет одинаковых значений входного параметра - положения указателя - и фиксация в регистре 28 максимального среди этих значений и соответствующего ему номера луча, наиболеевероятное положение указателя.Если снятая информация достоверна,на определенном такте число одинаковыхпопыток становится больше порога на входе 36, срабатывает по выходу "Больше" блок 31 сравнения и осуществляет запись истинного номера луча (источника) в регистр 29, Этот же сигнал поступает на элемент И 17;фиксируя факт принятия решения данныммажоритарным блоком. Порог мажорирования обычно выбирается большим, чем значение,Значения параметров с блоков 81 и 82 подаются в сумматор 91, где производитсявычисление среднего значения следующимметодом: среднее вычисляется суммированием слагаемых, и деления на "2" - отсечением от результата младшего разряда, который является дробной частью результата, Так, при срабатывании третьего и четвертого усилителей, коды слагаемых имеют вид: 0011 и 0100, сумма -0111, окончательный результат - 011, 1, т.е. в десятичномпредставлении - 3, 5, что и есть среднее 203035 арифметическое двух слагаемых - "3" и "4".В момент времени, когда все блоки выдают сигналы об окончании определениядостоверного значения параметра, формируется сигнал на выходе элемента И 17,сбрасывающий триггер 12 и счетчик 15 внулевое состояние и останавливающий процесс данного цикла съема информации. На выходе 21 устройства формируется сигнал окончания работы. Этот сигнал поступает впроизвольное внешнее устройство, которое в ответ на него выдает, например, сигнал "Чтение" по входу 20, открывая элемент И НЕ 14, сигнал низкого уровня которого открывает шинный формирователь, с выхода которого вычисленные координаты указателя выдаются получателю, Следующий сигнал запуска устанавливает устройство в исходное состояние и процесс начинаетсясначала.Если за время проведения какого-либоцикла съема в каком-либо мажоритарномблоке 8 не произошло выявление достоверной информации, до окончания работы устройства в данном цикле не происходитвыдачи сигнала на элементе И 17, При этомокончание данного цикла вызывается переполнением счетчика 15, сигнал с выхода которого через элемент ИЛИ 16 сбрасываетсчетчик 15 и триггер 12, а также поступаетна выход 21. Так как не сработал элемент И17, сигнал "Чтение" на входе 21 устройстване открывает шинный формирователь (закрыт элемент 14) и выдачи информации непроисходит,"Чтение" может быть подано в произвольный момент времени, однако съем информации произойдет лишь присрабатывании элемента И 17.Возможна также модификация устройства, при которой съем информации можетпроизводиться по отдельным координатам,например при недостоверности одной изкоординат она не выдается, а выдается такоордината, съем которой проведен достоверно. При этом для каждой координатыдостаточно использовать собственный шинный формирователь, собственные элементыИ-НЕ 14 и И 17 с очевидными аналогичнымисоединениями.Жесткость требований к достоверностиинформации регулируется заданием порога(вход 36) и емкости счетчика 15. При уменьшении степени жесткости требований к достоверности повышается быстродействиеустройства, достигающее максимума принулевом пороге и единичной емкости счетцика 15, при этом выдача информации производится на первом ке такте,П р" и м е р; Пусть поле - 8 х 8 точек.Заштрихованные клетки соответствуют положению указателя: он перекрывает 6 и 7лучи по вертикалй и 4 луча по горизонтали.Коды с выходов групп усилителей 6 и 7 равны соответственно 11111001 и 11101111.Коды с выходов блоков 181 - 184 - соответственно 00010000, 00010000, 00000010 и00000100. Пусть все попытки съема данныхдают одинаковый результат. На выходахбло;,ов 91 и 92 формируются соответственнокоды 0100,0 и 0110,1, т,е, "4" и "6,5", чтоиллюстрирует автоматическое вычислениеустройством истинного значения снимаемого параметра.Таким образом, устройство обладаетвысоким быстродействием за счет отказа отпостоянного общения с пользователем попоследовательному опросу всех точек маС- сива; за счет отказа от вычислений, производимых внешними вычислительными устройствами, и за счет возможности получения данных, например, за один такт ра боты.Устройство обладает также высокой достоверностью съема за счет использования мажоритарного принципа с произвольными порогами. Кроме того, устройство расширя ет функциональные возможности за счет проведения (автоматического) всех необходимых вычислений для определения поло-. жения указателя.15Формула изобретения Устройство для ввода информации, содержащее первую и вторую группы источйиков излучения, первую и вторую группы 20 приемников излучения, первую и вторую группы усилителей, триггер, первый и второй элементы И-НЕ, шинный формирователь, генератор импульсов и счетчик, причем источники излучения первой. и вто рой групп оптически связаны с соответствующими приемниками излучения первОЙ и второй групп, выходы приемников излучения первой и второй групп соединены соответственно с входами усилителей первой и 30 второй групп, прямой выход триггера соединен с первым входом первого элемента ИНЕ, установочный вход триггера является входом запуска устройства, выход первого элемента И-НЕ соединен со счетным вхо дом счетчика, первый вход второго элемента И-НЕ является входом чтения устройства,выход второго элемента И-НЕ соединен с входом разрешения шинного формирователя, выходы которого являются информаци онными выходами устройства. о т л и ч а юще е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и расширения функциональных возможностей путем выдачи информации о расположении указателя и изменения требований к точности считывания информации, в устройство введены первая, вторая, третья и четвертая группы элементов И, первый, второй, третий и четвертый мажоритарные блоки, первый и второй сумматоры, элемент ИЛИ, элемент И, выходы усилителей первой группы соединены с соответствующими входами элементов И первой и второй групп, выходы, усилителей второй группы соединены с соответствующими входами элементов И третьей и четвертой групп, выходы элементов И первой, второй, третьей и четвертой групп соединены с информационными входами мажоритарных блоков соответственно первого, второго, третьегои-четвертого, установочные входы мажоритарных блоков объединены с установочным входом триггера, выход генератора импульсов соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с тактовыми входами мажоритарных блоков, выходы группы первого и второго мажоритарнйх блоков соединены с входами первого сумматора, выходьг группы третьего и четвертого мажоритарных блоков соединены с входами второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами шинного формирователя, выход элемента ИЛИ соединен с входами сброса триггера и счетчика и является выходом готовности устройства, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом счетчика, выход элемента И соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ, выходы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных блоков соединены с входами элемента И,1756878 ректор Е,Папп оставитель С.Кишенскиехред М,Моргентал Редактор Л.Гратилл роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина Заказ 3088 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5