Устройство для ввода информации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛйи 19) И 0 6 Р 3/02 НИЕ ИЗОБРЕТЕН кий ин СССР 985. 86 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(56) Авторское свидетельствоУ 1280603, кл. 0 06 Р 3/02Авторское свидетельство СВ 1322248, кл. С 06 Р 3/02,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для ввода информации с клавиатуры в различных цифровыхприборах и устройствах. Устройствообеспечивает более высокое быстродей -ствие за счет сокращения времени формирования кода замкнутого коммутационного элемента и времени задержкиформирования положительного (отрица3 1585790 4 тельного) фронта стробируюшего сигнала относительно момента замыкания(размыкания) коммутационного элемента, Опрос матрицы 4 коммутационныхэлементов в устройстве осуществляетсяцелыми строками .и столбцами, В течение каждого периода следования импульсов с генератора 1 импульсов (длякаждого состояния счетчика 2) осуществляется проверка наличия замкнутогокоммутационного элемента в. 1-м столбце и -й строке матрицы 4. В течениепервого полупериода на все горизонтальные шины матрицы 4 поступают уров ни лог. "1" с группы ключей 14 и навыход мультиплексора 5 подключается-я вертикальная шинаматрицы 4. Еслина х-й вертикальной шине находитсязамкнутый коммутационный элемент, тона выходе мультиплексора 5 возникаетсигнал лог, "1", срабатывает триггер9 и в регистр 11 записывается код номера вертикальной шины, на которойнаходится замкнутый коммутационный Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для ввода информации с клавиатуры в различных цифровых приборах и устройствах.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2-4временные диаграммы, поясняющие егоработу.Устройство содержит генератор 1импульсов, счетчик 2, второй мультиплексор 3, матрицу 4 коммутационныхэлементов первый мультиплексор 5,третий триггер 6, элемент НЕ 7, элемент И 8, первый 9 и второй 10 триггеры, первый 11 и второй 12 регистры,первую 13 и вторую 14 группы ключей ирезисторы 15.Устройство работает следующим образом,При включении источника питанияна вход сброса устройства подаетсяимпульс, устанавливающий триггеры 6,9 и 10 и регистры 11 и 12 в исходноесостояние. Таким образом, вплоть допервого замыкания коммутационногоэлемента в матрице 4 информационные 35 4 О 45 50 55 элемент, Аналогично во втором полупериоде на все вертикальные шины матрицы 4 поступают сигналы лог. "1" сгруппы ключей 13 и на выход мульти-.плексора 3 подключается 1-я горизонтальная шина матрицы 4. Если на 1-йгоризонтальной шине находится замкнутый коммутационный элемент, то на выходе мультиплексора 3 возникает сиг-нал лог, "1", .срабатывает триггер 6и в регистр 12 записывает код номерагоризонтальной шины. Срабатываниетриггера 10 и соответственно появление на выходе устройства стробируюшего сигнала происходит по положительному перепаду сигнала с инверсного выхода старшего разряда счетчика 2 после того, как срабатывают обатриггера 9 и 6, т.е. когда будут определены и записаны в регистр 11 и12 коды номеров вертикальной и горизонтальной шин, на пересечении которых находится замкнутый коммутационный элемент. 4 ил. и стробирующие выходы устройства находятся в нулевом состоянии.По каждому отрицательному перепаду на выходе генератора 1 импульсов (фиг. 2 С) происходит переключение состояния счетчика 2 (на фиг. 2 Ь по-казано изменение состояния младшего разряда счетчика 2). Кодовая комбинация, снимаемая с выходов группы счетчика 2, управляет работой мультиплексоров 3 и 5. Работа мультиплексора 5 происходит таким образом, что если на его управляющем входе присутствует уровень логического нуля, то в зависимости от двоичного кода, поступающего с выхода группы счетчика 2 на его адресные входы, сигнал (ло" гическая "1" или логический "0") с одного из информационных входов мультиплексора коммутируется на его выход, Если на управляющем входе мультиплексора присутствует уровень логической "1", то работа мультиплексора в этом случае запрещена и его выход находится в третьем (отключенном) состоянии. Аналогично работает и мультиплексор 3.Рассмотрим работу устройства при разомкнутых контактах в матрице 4 в5 15течение одного периода следованияимпульсов с генератора 1 (например,в интервале времени С, -на фиг.2),считая, что в последующие периодыработа устройства (при разомкнутыхконтактах матрицы 4) происходит аналогичноВ течение времени С - С (первыйр.полупериод) сигнал логической "1" с выхода элемента НЕ 7 (фиг.26), инверс ный по отношению к сигналу с выхода генератора 1 импульсов (фиг. 2 а), поступает на управляющие входы второй группы 14 ключей, в результате чего все ключи 14 группы находятся в замкнутом состоянии и на их выходах присутствуют уровни логической "1" (наг. - ряжение питания Е). Указанные сигналы логических "1" поступают одновременно на все горизонтальные шины матрицы 4 коммутационных элементов и соответственно на все входы мультиплексора 3. Так как в течение времени- Тна управляющем входе мультиплексора 3 (фиг, 26) присутствует сигнал логической "1", то его работа запрещена, и несмотря на то, что на всех его информационных входах находятся уровни логической "1", выход указанного мультиплексора находится в отключенном" состоянии. Для того, чтобы триггер 6 в данном случае при отключенном выходе мультиплексора 3 не возбуждался из-за всевозможных ".наводок" по неподключенному установочному входу, выход мультиплексора 3 и установочный вход триггера 6 через резистор подключены к шине нулевого потенциала устройства. В результате этого в течение времени-на установочном входе триггера 6 находится уровень логического "О" и его состояние неизменяется.Одновременно в течение времени - С сигнал логическогоО" с выхода генератора 1 импульсов поступает на управляющие входы первой группы 13 ключей 1, в результате чего все ключи 13 группы разомкнуты и их выходы находятся в отключенном" состоянии. В это же время разрешена работа мультиплексора 5 и один из его информационных входов подключается к выходу. Однако, поскольку выходы группы 13 ключей отключены" и ни один из коммутационных элементов матрицы 4 не замкнут, то в рассматриваемом интервале времени ни на одну из1(напряжение питания Е). Указанныеуровни логической "1" поступают одновременно на все вертикальные шиныматрицы 4 коммутационных элементов исоответственно на все входы мультиплексора 5, Так как в течение временина управляющий вход мультиплексора 5подается сигнал логической "1", тоего работа запрещена, и несмотря нато, что на всех его информационных 25 30 входах находятся уровни логическойвыход указанного мультиплексора находится в "отключенном состоянии. Подключение установочного входа триггера 9 через резистор К к шине нулевого потенциала устройства обеспечи 35 вает ему устойчивое исходное нулевоесостояние при отключенном" выходемультиплексора 5.Одновременно в течение времениС з сигнал логического "О" с выхода элемента ИЕ 7 (фиг. 2 6) поступает на управляющие входы второйгруппы 14 ключей, в результате чеговсе ключи группы 14 разомкнуты и их 45выходы находятся в отключенном соси 11тоянии. В это же время разрешена работа мультиплексора 3 и один из егоинформационных входов подключен к выходу. Однако, поскольку выходы группы 14 ключей "отключены" и ни одиниз коммутационных элементов блока 4не замкнутто в рассматриваемом интервале времени ни на одну из егогоризонтальных шин сигнал логического"О или логической "1" не подаетсяи входы мультиплексора 3 и его выходнаходится в "отключенномсостоянии.Так как выход мультиплексора 3 через 85790бего, вертикальных шин сигналы логического "О" или логической "1" не подаются и входы мультиплексора 5 иего выход находятся в "отключенномп5состоянии. Так как выход мультиплексора 5 через резистор К соединен с шиной нулевого потенциала устройства,то в течение времени 1 - 1 на 10установочном входе триггера 9 присутствует уровень логического "О" иего состояние не изменяется.В течение времени Г- э (второйполупериод) сигнал логической 1 с 15выхода генератора 1 импульсов(фиг, 2 а) поступает на управляющиевходы группы 13 ключей, в результатечего все ключи 13 группы находятся взамкнутом состоянии и на их выходахприсутствуют уровни логической "1"резистор К соединен с шиной нулевогопотенциала устройства, то в течениевремени С, -на установочном входе триггера 6 присутствует уровеньи и 5логического 0 и он продолжает находиться в исходном нулевом состоянии.В последующие периоды следованияимпульсов с генератора 1 при разомкнутых контактах блока 4 работа рассмотренных функциональных узлов происходит аналогично,По каждому положительному перепадуна инверсном выходе (Фиг.2,) старше 1го разряда счетчика 2 (выход счетчикка) триггеры 6, 9 и 10 не меняютсвоего исходного нулевого состояния;так как на информационных входах этихтриггеров присутствуют логические"Оп (на информационный вход триггера10 сигнал логического "0" подаетсяс выхода элемента И 8, что, в своюочередь, обусловлено нулевым состоянием триггеров б и 9).Рассмотрим работу устройства при 25замыкании одного из контактов в матрице 4. На чертеже (Фиг.2) условнопоказаны моменты замыкания и размыкания одного из коммутационных элементов, расположенногов общем случае на 1-и вертикальной и 1-й горизонтальной шинах. Предположим, чтозамыкание коммутационного элементапроизошло в интервале времени-Г ,когда счетчик 2 находился в 1-м состоянии (Фиг,2), Кроме этого, будемсчитать, что при замыкании и размыкании коммутационного элемента возникает "дребезг".В момент временипо заднему40Фронту импульса с выхода генератора1 импульсов счетчик 2 переходит в -есостояние. Из приведенного описанияработы устройства следует, что в течение врем,:ни с- С на всех горизонтальных.шинах матрицы 4 коммутационных элементов присутствуют уровни логической "1", а на выход мультиплексора 5 коммутируется его 1-й вход(1-я вертикальная шина матрицы 4).Следовательно. если в указанноминтервале времени происходит замыкание какого-либо коммутационного элемента, расположенного на -й вертикалькой шине матрицы 4, на выходе55мультиплексора 5 возникает сигналлогической 1" (фиг,2 е), под действи-ем которого триггер 9 переходит вединичное состояние (фиг.2.), Положительный перепад логических уровней, возникающий на выходе триггера 9, поступает на синхровход регистра 11, в результате чего в регистр 11 записывается двоичный .код номера вертикальной шины (в данном случае 1-й), на которой расположен замкнутый коммутационный элемент.В течение времени-уровень логической "1" присутствует на всех вертикальных шинах матрицы 4 коммутационных элементов, а на выход мультиплексора 3 коммутируется 1-я горизонтальная шина матрицы 4. Поскольку замкнутый коммутационный элемент находится на 1-й горизонтальной шинене равно ), то на выходе мультиплексора 3 сигнал логической "1 н не возникает и триггер 6 продолжает находиться в исходном нулевом состоянии.В течение времени Т - г. работа устройства не отличается от описанной для интервала времениПри этом триггер 9 продолжает находиться в единичном состоянии, свидетельствующем о том, что код номера вертикальной шины матрицы 4, на котором находится замкнутый коммутационный элемент, определен и хранится в регистре 11.В течение времени- С , когда счетчик 2 находится в 1-и состоянии, на все вертикальные шины матрицы 4 снова подаются уровни логических "1" с выходов группы ключей 13, а на выход мультиплексора 3 коммутируется его 3-й вход (1-я горизонтальная шина матрицы 4). Так как замкнутый коммутационный элемент находится на 1-й горизонтальной шине, то в данном случае на выходе мультиплексора 3 (Фиг.2 и, момент времени с 7) возникает сигнал логической "1", под действием которого триггер 6 переходит в единичное состояние (фиг.2 к), свидетельствующее о том, что код номера горизонтальной шины, на которой находится замкнутый коммутационный элемент, определен. Положительный перепад логических уровней, возникающий на выходе триггера 6 (Фиг,2 к), поступает на синхровход регистра 12, в результате чего в указанный регистр записывается двоичный код номера горизонтальной шины (в данном случае З-й), на которой находится замкнутый коммутационный элемент.10 20 25 30 35 40 45 50 55 С момента времени Т триггеры 6 и 9 находятся в единичном состоянии и на выходе элемента И 8 возникает сигнал логической "1" (фиг,2 Л), поступающий на информационный вход триггера 10.В момент временипо положительному перепаду логических уровней на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2 (фиг.2 г) триггер 10 переходит в единичное состояние (Фиг,2 м) и на стробирующем выходе устройства появляется сигнал логической "1", свидетельствующий о там, что коды номеров горизонтальной и вертикальной шин, на пересечении которых находится замкнутый коммутационный элемент, определены и записаны в регистры 11 и 12, т,е. кад замкнутого коммутационного элемента сформирован и находится на информационных входах устройства, Одновременна триггеры 6 и 9 переходят в исходное нулевое состояние.В дальнейшем процесс определения кода замкнутого коммутационного элемента повторяется. Все время, пока замкнут коммутационный элемент в матрице 4, на синхровхсды регистров 11 и 12 в соответствующие моменты времени поступают импульсы с триггеров 9 и б (фиг,2 ж и 2 к соответственно), на информация на выходах указанных регистров (информационных выходах устройства) не изменяется, так как занесение информации в регистры 11 и 12 производится при одних и тех же устойчивых состояниях счетчика 2.В момент временипосле размысоканияконтакта в матрице 4 триггеры 9 и 5 возвращаются в исходное состояние (фиг,2 х, к) по первому же положительному перепаду на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2 (Фиг, 2 ъ), а по следующему перепацу в момент времени , происходит установка в исходное состояние триггера 10 (фиг.2 м). На стробирующем вьгхаде устройства будет непрерывный бездребезгавый" сигнал, который используется дпя дальнейшей обработки информации.11 ри других возможных ситуациях работы устройства изменяется только последовательность появления импульсов с выходов мультиплексоров 5 и 3 и срабатывания триггеров 6 и 9, а остальная часть схемы работает аналогично. В общем случае матрица 4 коммутационных элементов представляет собойю матрицу, состоящую из М 2 строк и Ь = 2 столбцов, в узлах пересечения которых находятся коммутационные элементы, где гп - число разрядов счетчика 2, необходимое для формирования двоичных кодов номеров строк матрицы 4; 1 - число разрядов счетчика 2, необходимое для формирования двоичных кодов номеров столбцов блока 4.Следовательно, разрядность счетчика 2 определяется максимальным из чисел ш и 1 (для квадратной матрицы, в которой число строк и число столбцов одинаково, ш = 1). Работа устройства (как это следует из приведенного описания) происходит таким образом, чта опрос коммутационных элементов осуществляется целыми строками и столбцами.На фиг. 3 и 4 представлены случаи, когда время задержки появления положительнога (отрицательного) фронта стробирующего импульса относительно момента замыкания (размыкания) коммутационного элемента максимально. На Фиг. 3 ц (4) показан сигнал на выходе генератора 1 импульсов; на фиг. 3 6(4 6) - сигнал на выходе элемента НЕ 7; на фиг . 3 8(4 6) - сигнал на выходе младшега разряда счетчика 2; на Фиг.Э (чъ) - сигнал на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2; на фиг, 3 (4 с) - сигнал условно показываюший моменты замыкания и размыкания коммутационного элемента; на фиг. 3 е (4 с) - сигнал на выходе мультиплексора 5; на Фиг. 3(4 ж) - сигнал на выходе триггера 9; на фиг. 3 и(4 и) сигнал на выходе мультиплексора 3; на фиг. 3 к(4 к) - сигнал на выходе триггера б; на Фиг, 3 л(4 л) - сигнал на выходе элемента И 8; на фиг. ЗФ(4 м) сигнал на выходе триггера 10.На Фиг. 3 в течение времени счетчик 2 находится в первом (исходном) состоянии. В момент времени с, счетчик 2 переходит в следующее состояние и практически с этого же момента времени осуществляется замыкание коммутационного элемента, местоположение котарогс в матрице 4 определяется предыдущим (в течение времени Г,-г. ) состоянием счетчика 2, т.е. коммутационный элемент находится на первом столбце матрицы и замыкание ега происходит сразу после того, как счетчик 2 переходит во второе состояние, оп 1585790 12ределяющее опрос второго столбца матрицы, Следовательно, на выходе мультиплексора 5 сигнал логической "1" появится лишь в момент времени Т+ (фиг.Зп). В момент времени Тз, пред 5 шествующий моменту времени, сигнал логической "1" появится на выходе мультиплексора 3. В данном случае предполагается, что замкнутый комму 10 тационный элемент находится на какой- либо из одной строк, например З-й. Сигнал логической "1" на выходе элемента И 8 появится в момент временикогда триггеры 6 и 9 находятся в единичном состоянии, а срабатывание триггера 10 (появление стробирующего сигнала на выходе устройства) произойдет в момент времениНа фиг. 4 рассмотрен случай, при20 котором замкнутый коммутационный элемент находится на первой строке и первом столбце матрицы и размыкание его происходит, когда счетчик 2 находится в исходном состоянии, определя ющем опрос первого столбца и первой строки матрицы 4. коммутационных элементов. В данном случае в момент времени Г появляется сигнал логической н и1 на выходе мультиплексора 5 (фиг. 4 е) и срабатывает триггер 9 (фиг.4). Фактически с момента времени г.) сигнал логической "1" появляется на выходе мультиплексора 3 (фиг.4 я) и срабатывает триггер 6 (фиг. 4 к), в течение времени- Гз на выходе элемента И 8 (фиг.4 л) присутствует сигнал логической "1", так что вмомент времени 1 положительньпй перепад логических уровней на инверсном выходе старшего разряда счетчика 240 (фиг,4) подтверждает единичное состояние триггера 10 (фиг. 4 м). В момент временитриггеры 6 и 9 возвращаются в исходное нулевое состояние, а затем в момент времени С 4 в исходное состояние возвращается триггер 10.В обоих случаях максимальное время задержки появления положительного .(отрицательного) фронта стробирующего сигнала относительно момента замыка ния (размыкания) коммутационного элемента приблизительно одинаково и составляетТ = (Т - г) + Т, (1) где Т - период следования импульсов с инверсного выхода старшего разряда счетчика 2; Г - период следования импульсовс енератораСчитая, что Т 1 намного больше Г, (1) можно представить в виде.макс 1 "г где макса,1 - максимальное из чиселш и 1, определяющеечисло разрядов счетчика 2;ш - необходимое число разрядов счетчика 2, дляформирования двоичныхкодов номеров строкматрицы 4;1 - необходимое число разрядов счетчика 2 дляформирования двоичныхкодов номеров столбцов матрицы 4.Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высоким быстродействием, чем устройство по прото- . типу.Формула изобретенияУстройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, счетчик, первый мультиплексор, матрицу коммутационных элементов, первьп регистр, первый и второй триггеры, элемент И, элемент НЕ, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, выходы группы которого соединены с информационными входами первого регистра и адресными входами первого мультиплексора информационные входы кото)рого подключены к вертикальным шинам матрицы коммутационных элементов, выход счетчика соединен с синхровходами первого и второго триггеров, информационный вход первого триггера подключен К шине нулевого потенциала, а выход соединен с первым входом элемента И, входы сброса первого, второго триггера и первого регистра являются входом сброса устройства, выход второго триггера является стробирующим выходом устройства, выходы первого регистра являются информационными выходами первой группы устройства, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия устройства, в него введены второй мультиплексор, третий триггер, второй регистр, первая и вторая группы ключей, информационные входы которых подклю 3чены к шине питания устройства, выход генератора импульсов соединен с управляющими входами ключей первой группы и первого мультиплексора и через элемент НЕ - с управляюцими вхо 5 дами ключей второй группы и второго мультиплексора, выходы ключей первой группы соединены с информационными входами первого мультиплексора, выхо- О ды ключей вторей группы объединены с горизонтальными шинами матрицы коммутационных элементов и соединены с информационными входами второго мультиплексора адресные входы которого со 15 единены с информационными входами второго регистра и выходами группы счетчика, выходы второго регистра являются информационными выходами второй группы устройства, выход первого мультиплексора соединен с входом установи нки в 1 первого триггера, выход которого соединен с синхровходом первого регистра, выход второго мультиплексора соединен с входом установки в "1" третьего триггера, информационный вход которого подключен к шине нулевого потенциала, синхровход третьего триггера соединен с выходом счетчика, входы сброса третьего триггера и второго регистра соединены с входом сброса первого регистра, выход третьего триггера соединенс синхровходом второго регистра и вторым входом элемента И, выход которого соединен с информационным входом второго триггера.1585790 Составитель И. Карноваактор Е. Копча Техред Л,Сердюкова Коррект Гири аз 2327 Тираж 57 писк НИИПИ Государственного комитета по изобретениям,и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушекая наб., д. 4/5