Устройство для ввода информации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 09) ( 51)5 С 06 Г 3/О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ ени лит ои аревскии ост ЭВСССР1985.ССР1985,еж тельствог 3/02,льствоГ 3/02,рж йфюател Фиг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОИС (57) Изобрет тике и вычис быть"использ ра с электро ной, в частн информации в повышение на ройство соде рицу, состоя и светоизлуч 534453 А 1 ЛЛ ВВОДА 1 НФОРИАЦИИ относится .к автомаьной технике и может для связи оператовычислительной маши- в устройствах ввода Цель изобретения сти устройства. Устоптоэлектронную матэ светоприемников й, расположенных погоризонтали и вертикали матрицы, генератор 4 импульсов, счетчик 5, двадешифратора 6, 7, два аналоговыхмультиплексора 8, 9, два усилителя10, 11, два триггера 12, 13, два регистра 14, 15, Устройство содержитдополнительно два счетчика 16, 17,два дешифратора 18, 19, пять группключей 20-24, цетыре нагрузочных элемента 25-28, две группы нагрузочныхэлементов 29, 30, четыре дифференцирующих элемента 31-34, два ключа 35,36, два пороговых элемента 37, 3 с,две группы элементов 11 39, 40, дватриггера 41, 42, Данное техническоерешение позволяет повысить надежностьработы устройства за счет организацииобратной связи уровней сигналов светоприемников с токами и соответственно мощности излучения светоизлучателей, что дает возможность максимальной выработки ресурсов элементов иувеличения срока службы устройства,ил, Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано для связи оператора с 20электронной вычислительной машиной,в частности в устройсвах ввода инФорма ции в ЭВМ,Целью изобретения является повышение надежности устройства для ввода 2и нформа ции,На Фиг.1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг,2 - временные диаграммь работы устройства; наФиг.3 - пример структуры построения 30и последовательности :канирования оптоэлектронной матрицы; на фиг.4 - пример матричного включе ия светоиэлучателей.Устройство содержит оптоэлектронную матрицу 1, состоящую из светоприемников 2 и светоизлучателей 3, расположенных по горизонтали и вертикалиматрицы, генератор 4 импульсов, первый счетчик 5, первый и второй дешиФраторы 6 и 7, первый и второй аналоговые мультиплексоры 8 и 9 усилители 10 и 11, первый и второй триггеры 12 и 13 и регистры 14 и 15, второй и третий счетчики 16 и 17, третий 4и четвертый дешифраторы 18 и 19,пять групп ключей 20-24, четыре нагрузочных элемента 25-28, две группынагрузочных элементов 29 и 30, четыредифференцирующих элемента 31-34, дваключа 35 и 36, два пороговых элемента 37 и 38, две группы элементов И 39и 40 и третий и четвертый триггеры 41и 42. Нагрузочные элементы 25-30 выполнены на резисторах,Устройство работает следующим об 55разом.Генератор 4 импульсов работает вавтоколебательном режиме, вырабатывает последовательность импульсов иподает их на вход первого счетчика 5.Последний преобразует последовательность импульсов в двоицный код. С вы"ходов счетчика 5 двоичный код поступает на вход четвертого дешифратора19. С выхода старшего разряда счетчика последовательность импульсов поступает на вход второго счетчика 16и, поеобразованная в двоичный код, свыходов счетчика 16 поступает навходы первого дешифратора 6, первыегруппы управляющих входов первого ивторого аналоговых мультиплексоров 8и 9 и первые группы входов первого ивторого регистров 14 и 15. С выходастаршего разряда счетчика 16 последовательность импульсов поступает навход третьего счетчика 17 и, преобразованная в двоичный код поступаетна входы второго и третьего дешифраторов 7 и 18, вторые группы управляющих входов первого и второго аналоговых мультиплексоров 8 и 9 и вторыегруппы входов первого и второго регистров 14 и 15, С выходов первогодешифратора 6 сигналы поступают науправляющие входы первой группы клюцей 20. С выходов второго дешифрато"ра 7 сигналы поступают на управляющиевходы цетвертой группы ключей 23.выходов первой группы ключей 20 сиг"налы поступают на первые группы вхо"дов вертикальных и горизонтальных светоизлучателей 3. С выходов четвертойгруппы ключей 23 сигналы поступаютна вторую группу входов горизонталь"ных светоизлучателей 3. С точки зрения минимизации объема оборудованиянаиболее эффективна матричная схемавклюцения светоизлучателей по Фиг.4.В этом случае при 32 горизонтальныхсветоизлучателях, например светодиодах наиболее оптимально строить матрицу 8 х ч т.е. первая группа ключей 20 должна содержать 8 ключей,5четвертая группа ключей 23 должнасодержать ч ключа. Это оцень эффективно, так как в этом случае первуюгруппу ключей можно построить на базе двух микросхем ТС 622, а четвертую 10группу ключей 23 - на базе одной микросхемы НТ 252, Таким образом, базойдля построения управления всеми светоизлучателями 3 оптоэлектронной матрицы 1 32 х 32 являются лишь четыремикросхемы: две ТС 622 и две НТ 251.В данном техническом решении идетпараллельное сканирование вертикальных и горизонтальных светоизлучателей,20Один из наиболее оптимальных способов построения оптоэлектронной матрицы - расположение,светоизлуцателейили светоприемников в шахматном порядке по периметру (фиг3)При параллельном сканировании, беэ юстирования светоизлучателей и светоприемников, возможно попадание световогоимпульса вертикально расположенныхсветоизлуцателей на горизонтальнорасположенные светоприемники и горизонтально расположенных светоизлуцателей на вертикально расположенныесветоприемники, Однако в реальнойоптоэлектронной матрице наложение паразитного светового импульса идетлишь в центральной, расположенной попериметру, цасти оптоэлектронной матрицы, там, где угол между светоизлуцателями и светоприемниками не болеео 40ч 5поэтому организация сканированиясветоиэлучателей и светоприемниковв последовательности, укаэанной наФиг,3 полностью решает вопрос о паразитной накладке импульсов. На фиг.3сплошной стрелкой указано направление45сканирования светоизлучателей (СХ,С 1) пунктирной - направление сканирования сеетоприемников (ФХ, ФУ). Номер и направление стрелки указываютпоследовательность сканирования: Х -горизонтальные светоизлуцатели и светоприемники, У - вертикальные, Например, параллельно сканируются 1 СХ и1 СУ начало сканирования 1 СХ - верх, ний левый угол,При срабатывании первого светоизлучателя 1 СХ свет в окно первого светоприемника 1 ц 1, расположенного в се" 536редине левой стороны параметра, не попадает, так как угол между лучом первого светоизлуцателя 1 СХ и направлением от окна первого светоприемниока 1 Фт 90 . Последний светоизлуцатель 1 СХ - середина верхней стороны периметра, Последний светоприемник 1 ФУ - левый нижний угол периметра оптоэлектронной матрицы. Свет от последнего светоизлучателя 1 СХ практически не влияет на работу последнего светоприемника 1 ФУ так как угол между лучом последнего светоизлучателя 1 СХ и осью окна последнего светоприоемника 1 ф 1 60 , т,е, скользит вдоль окна светоприемника, а при небольшом утоплении светоприемника в глубь конструктива эффект наложения исчезает совсем. Внешний световой поток с накладываемым на него светом вертикальных и горизонтальных светоизлучателей принимается вертикальными и горизонтальными светоприемниками соответственно параллельно. Работу устройства рассмотрим на примере четырех элементов оптоэлектронной матрицы 1. Предположим, что вторая и третья группы ключей 21 и 22 содержат по два ключа, первая и вторая группы резисторов 29 и 30 - по два резистора. Далее предположим, что последовательно срабатывают первые четыре светоизлуцателя, Тогда на выходе первых четырех ключей первой группы ключей 20 - сигнал с уровнем, представленным на Фиг.2,1-2,ч на вы" ходе первого ключа четвертой группы ключей 23 - сигнал с уровнем, представленным на Фиг.2.5 (здесь имеется е виду матричное построение схемы включения светоизлуцателей 3), Предположим, что второй светоизлуцатель по каким-либо причинам (большое время наработки или после воздействия спец- факторов) значительно уменьшил мощность излучения, между третьим свето- излучателем и третьим светоприемником находится указатель. Переключение и опрос оптических каналов в матрице происходят последовательно во времени подачей соответствующего кода сигнала на управляющие входы дешифраторов 6 и 7 и аналогового мультиплексора 8. Светоприемники 2 воспринимают внешний световой поток с накладываемым на него уровнем сигнала светоизлучателя, Уровень сигнала на выходе первого аналогового мультиплексора 8 имеет Фор му, представленную на Фиг.2.6, и зависит от разброса параметров свето- излучателей 3 и светоприемников 2. Первый дифференцирующий элемент 3 1 отделяет постоянную составляющую внешнего светового потока от импульса светоиэлучателя, и на его выходе присутствует сигнал Формы, представленной на фиг,2,7, который подается на вход первого усилителя 1 О, С выхода первого ус 1 лителя ,О через первый резистор 25 сигнал поступае" на вход второго дифференцирующего элемента 32, выход которого через первый ключ 35 замкнут на полюс истоцника 3 питания. При таком включении происходит постоянный разряд конденсатора второго дифференцирующего элемента 32 через замкнутый ключ 35, нулевой уро вень на выходе дифференцирующего элемента 32 не плавает и уровень сигнала, поступающего на вход порогового элемента, жестко привязан к полюсу источника ч 3 питания. резистор 25 25 ограничивает токи, идущие через дифференцирующий элемент 32, Ключ 35 размыкается в соответствии с временной диаграммой (Фиг,2.8) на время работы светоизлучателяЕсли указатель не пересекает данный луц (первый такт - Т), то на выходе аналогового мультиплексора после выбора соответствующего канала - сигнал, представляющий собой уровень, определяемый35 уровнем внешнего с вета и на клады ва емым на него уровнем света светоиэлучателя.(фиг,2.6, Т), На вход первого порогового элемента 37 поступает сигнал, форма которого представлена на фиг.2.9 (Т,), Первый триггер 12 сигналом с первого выхода четвертого дешифратора 19 (Фиг.2.1 С) по Б-входу устанавлИвается в состояние " 1" (фиг,2,11, Т), Сигналом с выхода первого порогового элемента (Фиг,2.12, Т) первый триггер 12 устанавливается в исходное состояние "0" (Фиг.2,11, Т) и запрещает прохождение сигналов с первого и второго выходов группы выходов дешифратора 19 (Фиг.2,13 и 2,) через элементы И 39.При работе второго такта с первого вьхода четвертого дешифратора 19(Фиг.2,10) по Б-входу первый триггер 12 устанавливается в состояние по фиг.2, 11, Т ), На выходе аналогового мультиплексора - сигнал, представляющий собой уровень вненего света с накладываемым на него уровнем света светоиэлуцателя с уменьшенной мощностью излучения (Фиг,2.6, Т ), На вход первого порогового элемента 37 поступает сигнал, форма которого представлена на фиг.2,9, (Т). Предположим, цто уровень этого сигнала ниже порога срабатывания порогового элемента 37(фиг.2.9, Т 1 и на выходе первого порогового элемента 37 импульс отсутствует (Фиг.2,2, Т), Тактовьй импульс с первого выхода группы вь,ходов четвертого дешифратора 19 (Фиг.2,13) проходит через первый элемент И первой группы элементов И 39 (Фиг.2,15, Т) и вклюцает первый ключ второй группы ключей 21, который шунтирует первый резистор первой группы резисторов 29, увеличивая ток, проходящий через соответствующий светоизлуцатель, увелицивая тем самым мощность излучения соответствующего светоизлучателя, Предположим, цто и в этом случае уровень сигнала на входе первого порогового элемента 37 остается ниже уровня порога срабатывания (Фиг,2.9, Т). При этом, по аналогии, с второго выхода группы выходов четвертого дешифратора 19 на второй вход второго элемента И первой группь элементов И 39 поступает импульс в соответствии с временной диаграммой по фиг.2.1. С выхода второго элемента И первой группы элементов И 39 на управляющий вход второго ключа вто" рой группы ключей поступает импульс в соответствии с временной диаграммой по фиг,2.16 (Т ). Ключ замыкается и шунтирует второй резистор первой группы резисторов 29, увеличивая ток церез соответствующий светоизлуцатель, увеличивая тем самым мощность излучения соответствующего светоизлуцения, На входе порогового элемента 37 происходит увеличение амплитуды входного сигнала. Если амплитуда входного сигнала достаточна, то срабатывает первый пороговый элемент 37, первый триггер 12 устанавливается в исходное состояние и сигналом с выхода запрещает г:рохождение импульсов с выхода дешифратора 19 церез первую группу элементов И 39. Выходной сигнал первого триггера 12, по Б-входу, удерживает третий триггерв исходном состоянии. При действии третьего , такта (Т ) между соответсвующим свезтоизлучателем и светоприемником на15344 Я ходится указатель. На выходе аналогового мультиплексора появляется сигнал, определяемый лишь уровнем внешнего света (Фиг.2,6, Т ), т.е. свет светоизлучателя не попадает в окно светоприемника, В этом случае, по аналогии с вторым тактом, происходит последовательное срабатывание ключей 21 второй группы и увеличение тока соответствующего светоизлучателя, но так как указатель перекрыл свет светоизлуцателя, светоприемник принимает лишь внешний свет первый пороговый элемент 37 не срабатывает, первый триггер 12, установленный сигналом с первого выхода четвертого дешифратора (Фиг.2.10) в состояние "1", остается в этом состоянии (Фиг.2.11 Т) и третий триггер 4 1 по тактовому вхо ду с второго выхода четвертого дешифратора 19 (фиг.2.8) изменяет состояние и подает сигнал на управляющий вход первого регистра 14 (Фиг.2,17, Т) по которому происходит 25 запись соответствующего кода в регистр. При действии четвертого такта устройство работает так же как и в первом такте, Аналогично работает и вторая половина устройства. 30 Формула изобретения Устройство для ввода информации, содержащее оптоэлектронную матрицу, состоящую из светоприемников и свето 35 излучателей, расположенных по горизонтали и вертикали матрицы, генератор импульсов, первый счетчик, первый и второй дешифраторы, два анало 40 говых мультиплексора, два усилителя, первый и второй триггеры, два регистра, выход генератора импульсов соединен с входом первого счетчика, выходы вертикальных светоприемников соединены с информационными входами первого аналогового мультиплексора, выходы горизонтальных светоприемников соединены с информационными вхо" дами второго аналогового мультиплексора, выходы регистров являются ин 50 формационными выходами устройства, о т л и ц а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устрой" ства, оно содержит второй и третий счетчики, третий и четвертый дешифра торы, пять групп ключей, четыре на" егрузочных элемента, две группы нагрузочных элементов, четыре дифференцирующих элемента, два ключа, два пороговых элемента, две группы элементовИ, третий и четвертый триггеры, выходы первого счетчика соединены свходами четвертого дешифратора, выход старшего разряда первого счетчика соединен с входом второго счетчика, выходы которого соединены с входами первого дешифратора, первымигруппами управляющих входов первогои второго аналоговых мультиплексорови первыми группами входов первого ивторого регистров, выход старшегоразряда второго счетчика соединен свходом третьего счетчика, выходы которого соединены с входами второго итретьего дешифраторов, вторыми группами управляющих входов первого ивторого аналоговых мультиплексоров ивторыми группами входов первого ивторого регистров, выходы первого дешифратора соединены с управляющимивходами ключей первой группы входыключей первой группы соединены с шиной положительного потенциала, первыевыводы первых нагрузочных элементовпервой и второй групп нагрузочныхэлементов, входы первого и второгоключей, входы ключей второй и третьейгрупп подключены к шине отрицательного потенциала, выходы ключей первой группы соединены с первыми группами входов вертикальных и горизонтальных светоизлучателей, выходывторого дешифратора соединены с управляющими входами четвертой группыключей, выходы четвертой группы ключей соединены с второй группой входоввертикальных светоизлучателей, выхо" ды третьего дешифратора соединены с управляющими входами ключей пятойгруппы, выходы пятой группы ключейсоединены с второй группой входов горизонтальных светоизлучателей, первые входы элементов И первой и второй групп соединены с соответствующими выходами группы выходов четвертого дешифратора, первый выход которого соединен с входами установки в "1" первого и второго триггеров, второй выход четвертого дешифратора соединен с входом разрешения первого дешифратора, управляющими входами пер" вого и второго ключей и тактовыми входами третьего и четвертого триггеров, выход первого аналогового мультиплексора соединен с входом первого дифференцирующего элемента, выход ко53 53торого соединен с входом первого усилителя, выход которого соединен с одним выводом первого нагрузочного элемента другой вывод которого сое 5 динен с входом второго дифференцирующего элемента, выход к оторого соединен с входом первого и зрогового элемента и выходом первого ключа, выход первого порогового элемента соединен с входом установки в "01 первого триггера, прямой выход которого соединен с входом установки в 1" третьего триггера и вторыми входами элементов И первой группы, выходы элементов И первой группы соединены с управляющими входами соответствующих ключей второй группы, выход первого ключа второй группы ключей соединен с вторым выводом первого нагрузочного элемента первой группы нагрузочных элементов, выход каждого последующего ключа второй группы ключей соединен с вторым выводом соответствующего нагрузоцного элемента и первым выводом следующего нагрузочного элемента первой группы нагрузочных элементов, выход последнего ключа второй группы ключей соединен с вторым выводом последнего нагрузочного элемента первой группы нагрузочных элементов и первым выводом второго нагру:очного элемента, второй вывод которого соединен с входами четвертой группы ключей, информационные входы третьего и четвертого триггеров подключены к вине ло- З гического нуля, прямой выход третьего триггера соединен с управляющим входом первого регистра, выход второго аналогового мультиплексора соединен с входом третьего дифференцирующего элемента выход которого соединен с входом второго усилителя, выходкоторого соединен с первым выводомтретьего нагрузочного элемента, второй вывод которого соединен с входомчетвертого дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входомвторого порогового элемента и выходом второго ключа, выход второго порогового элемента соединен с входомустановки в "0" второго триггера,прямой выход которого соединен с входом установки в " 1" четвертого триггера и вторыми входами элементов Ивторой группы, выходы элементов Ивторой группы соединены с управляющими входами соответствующих ключейтретьей группы, выход первого ключатретьей группы ключей соединен с вто"рым выводом первого нагрузочного элемента второй группы нагрузочных элементов, выход каждого последующегоключа третьей группы соединен с вторым выводом соответствующего нагрузочного элемента и первым выводом последующего нагрузочного. элементавторой группы, выход последнего ключатретьей группы ключей соединен с вторым выводом последнего нагрузочногоэлемента второй группы и первым выводом четвертого нагрузочного элемента,второй вывод которого соединен с входами пятой группы ключей, прямой выход четвертого триггера соединен суправляющим входом второго регистра.Составитель А, ВидякинРедактор О.Орковецкая Техред М,Дидык . РР ГКо ект М.йарощиЗаказ 12 Тираж 560 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о р . ри отк ытиям.п и ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д 1/5Производственно-издательский комбинат Патент , г.ужг р д у