DE2756327C2

DE2756327C2 - Schaltung sanordnung für eine Eingabetastatur

Info

Publication number: DE2756327C2
Application number: DE2756327A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 7814 Breisach Grosse; Dieter Ing.(Grad.) 7800 Freiburg Holzmann
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1977-12-17
Filing date: 1977-12-17
Publication date: 1979-11-15
Also published as: IT1192301B; FR2412118A1; JPS6242286B2; DE2756327B1; GB2010556B; JPS5487118A; GB2010556A; FR2412118B1; US4251805A; IT7830861A0

Description

. Stand der Technik

Eine Vielzahl von elektronischen Geräten wird über eine Eingabetastatur gesteuert, die im allgemeinen aus in Spalten und Zeilen angeordneten Tastschaltern besteht Derartige Geräte sind beispielsweise elektroni sehe Rechenmaschinen, elektronische Taschenrechner oder Fernsteueranordnungen für zum Beispiel Phono-, Rundfunk- oder Fernsehgeräte. Mit den Tastschaltern werden dabei während ihrer Betätigungszeit elektrische Verbindungen zwischen Eingangsleitungen hergestellt, die den erwähnten Zeilen und Spalten zugeordnet sein können. So ist in der Zeitschrift »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Oktober 1966, Seiten 532/33 eine Tastaturschaltung für datenverarbeitende Systeme beschrieben, bei der die Information über den gerade gedruckten Tastschalter in einem 3-aus-8-Code dargeboten wird. Die Tastschalter selbst sind einfache zweipolige Schalter, die als Arbeitskontakt wirken. Jedem Tastschalter sind vier Entkoppeldioden zugeordnet, die ihn mit vier von neun Eingangsleitungen des datenverarbeitenden Systems verbinden, das seinerseits mittels Abtastsignalen die Eingabetastatur laufend abfragt und somit einen gedrückten Tastschalter ermittelt Die Anordnung arbeitet also in dynamischer Technik.

In der Zeitschrift »Electronic Engineering«, September 1976, Seite 36 ist ein anderes datenverarbeitendes System beschrieben, dessen Eingabetastatur mit einer integrierten Schaltung zusammenarbeitet, die in dem Datenbuch der Firma Motorola »Semiconductor Data Library«, Band 5, Serie B, 1976, Seiten 5-201 bis 5-204 näher beschrieben ist Aus der dortigen Fig. 4 ist zu entnehmen, daß die Tastschalter entweder mit Doppelkontakten ausgerüstet sein müssen, da sie bei Betätigung eine Versorgungsspannung an die entsprechende Spalten- bzw. Zeilenleitung legen, oder daß ein Tastschalter mit Einfachkontakten vorgesehen werden kann, wenn er über zwei Dioden mit der jeweiligen Spalten- bsw. Zeilenleitung verbunden wird. Es ist klar, daß eine derartige Ausbildung bzw. eine derartige Beschallung der Tastschalter aufwendiger ist als die nach der eingangs genannten Literaturstelle verwendbaren Tastschalter mit Einfachkontakt. Die erwähnte integrierte Schaltung enthält einen 2-aus-8-Codierer mit nachfolgendem Codewandler für eine binäre Dezimal codierung (BCD-Code). Diese Schaltung arbeitet ebenfalls in dynamischer Technik, d. h. es ist ein Taktoszillator vorgesehen, der den Ablauf der Codebildung steuert.

Ferner ist aus einem weiteren Datenblatt der Firma

Motorola Semiconductors mit der Nr. E 175, Juni 1976 eine in CMOS-Technik realisierte integrierte Schaltung

. für Fernsteuersender bekannt, die ebenfalls in dynamischer Technik arbeitet und hierzu einen Abtastoszillator, eine Abtaststeuerschaltung und weitere Zusatz- schaltungen enthält. Bei dieser Anordnung können ebenfalls einpolige Tastschalter verwendet werden. Schließlich ist aus der Zeitschrift »Electronics«, 06.01. 1977, Seiten 110 bis 112 eine Eingabetastatur mit einfachen Tastschaltern bekannt, bei der die Ermittlung der gedrückten Taste mittels des Mikroprozessors F8 vorgenommen wird, wofür das entsprechende Programm (Software) in der Veröffentlichung angegeben ist.

Die beiden letztgenannten Literaturstellen zeigen somit Anordnungen, die mit einem auch für integrierte Schaltungen relativ großen Aufwand das Tastatur-Codier-Problem lösen. Insbesondere die letztgenannte Veröffentlichung mit dem Vorschlag, hierzu einen handelsüblichen Mikroprozessor zu benutzen, ist dann nicht realisierbar, wenn, wie beispielsweise bei den genannten Fernsteuerungen, in einer einzigen integrierten Schaltung sowohl die Tastatur-Codierung als auch die restliche Fernsteuersender-Schaltung untergebracht werden solL In einem solchen Fall muß nämlich die Tastatur-Codierung mit möglichst wenig Kristallfläche auskommen, damit für die eigentliche Funktion des Fernsteuersenders genügend Kristallfläche der integrierten Schaltung nutzbar bleibt Unter diesem Gesichtspunkt ist. es also insbesondere abwegig, einen Mikroprozessor vorzusehen, da wesentliche Teile von ihm ungenutzt bleiben. Aber auch die erwähnte dynamische Technik ist zu aufwendig, um die gestellte Forderung zu erfüllen.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für Eingabetastaturen der eingangs genannten Art anzugeben, bei der Tastschalter mit zwei Anschlüssen und ohne zusätzliche Entkoppelungsmaßnahmen verwendet werden und die zur Reduzierung der bei der Integrierung erforderlichen Kristallfläche in nichtdynamischer, also statischer Technik ausgeführt ist

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet

Mit der Schaltungsanordnung nach der Erfindung lassen sich auch umfangreiche Eingabetastaturmatrizen aufbauen, die wesentlich mehr Tastschalter enthalten können als die aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannten Tastaturen mit maximal 16 Tastschaltern. Eine vorteilhafte Verwendung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbilds den prinzipiellen Aufbau der Erfindung, und

F i g. 2 zeigt verschiedene Signalformen, die im Blockschaltbild nach F i g. 1 auftreten.

Das Blockschaltbild nach F i g. 1 zeigt der Einfachheit halber und als mögliches Ausführungsbeispiel eine 3 χ 3-Eingabetastatur, d. h. die Zahl m der Spaltenleitung und die Zahl π der Zeilenleitungen ist jeweils gleich drei. An jedem Kreuzungspunkt dieser Leitungen sind die jeweiligen Tastschalter 17,18,19; 27,28, 29; 37,38, 39 angeordnet die bei Betätigung die entsprechende Spaltenleitung mit der entsprechenden Zeilenleitung direkt verbinden.

Den drei Zeilenleitungen 1, 2, 3 und den drei Spaltenleitungen 7, 8, 9 sind jeweils ein Zeilen-Flipflop und ein erster als Arbeitskontakt wirkender elektronischer Schalter bzw. ein Spalten-Flipflop und ein zweiter als Arbeitskontakt wirkender elektronischer Schalter zugeordnet Ferner sind die Spaltenleitungen 7, 8, 9 hochohmig abgeschlossen. Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 sind hierfür die zum Schaltungsnullpunkt führenden Widerstände 797,798,799 gezeigt, die jedoch auch zu einem anderen geeigneten Potential führen können. Die Hochohmigk^it muß gegenüber dem Widerstand der elektronischen Schalter in deren eingeschaltetem Zustand gewährleistet sein.

Jeder Setzeingang 111, 121,131 der Zeilen-Flipflops 11,12,13 ist mit der entsprechenden Zeilenleitung 1,2,3 verbunden und liegt jeweils über den ersten elektronischen Schalter 14, 15, 16 die wie ein Arbeitskontakt gesteuert werden, also im unbetätigten Zustand geöffnet sind, am jeweiligen Ausgang 119, 129, 139. Jeder dieser Ausgänge ist der zürn Setzeingang

ίο gehörende Ausgang, also der (^-Ausgang der Zeüen-Flipflops, und mit einem der Eingänge 171,172, 173 des ersten NOR-Gliedes 17 verbundea Die Anzahl der Eingänge dieses Verknüpfungsgliedes ist gleich der Anzahl η der Zeilenleitungen.

Der Ausgang 179 des ersten NOR-Gliedes 17' liegt einerseits am Eingang 181 der ersten Differenzierschaltung 18', deren Ausgang 189 zu jedem Rücksetzeingang 715, 725, 735 der Spalten-Flipflops 71, 72, 73 führt, andererseits am Eingang 191 der Inverterstufe 19', deren Ausgang 199 zu jedem der Steuereingänge 143, 153, 163 der ersten elektronischen Schalter 14, 15, 16 führt, und schließlich an jedem zweiten Setzeingang 712, 722, 732 der Spalten-Flipflops 71, 72, 73 und an jedem Steuereingang 743, 753,763 der zweiten elektronischen Schalter 74, 75, 76. Diese Setz- und Steuereingänge werden somit alle gleichzeitig vom Ausgangssignal des ersten NOR-Gliedes 17' angesteuert

Jedes Spalten-Flipflop 71, 72, 73 hat zwei sich gegenseitig nicht bedingte Setzeingänge. Dies läßt sich

z. B. dadurch erreichen, daß einem üblichen Flipflop, also beispielsweise einem SÄ-Speicherflipflop, einem //k-Flipflop o. ä. bezüglich eines Eingangs ein ODER-Glied vorgeschaltet ist Jeder erste Setzeingang 711, 721,731 liegt an je einer Spaltenleitung 7,8,9 und über den jeweiligen zweiten elektronischen Schalter 74, 75, 76, die ebenfalls wie ein Arbeitskontakt gesteuert, also im unbetätigten Zustand geöffnet sind, am jeweiligen zu den beiden Setzeingängen gehörenden Ausgang 719, 729,739, der der (^-Ausgang der Spalten-Flipflops ist.

Jeder dieser ersten Setzeingänge und demzufolge auch die Spaltenleitungen 7, 8, 9 liegen an je einem Eingang des zweiten NOR-Gliedes 77, deren Anzahl gleich der Anzahl m der Spaltenleitungen ist. Der Ausgang 779 des zweiten NOR-Gliedes 77 liegt am Eingang 781 der zweiten Differenzierschaltung 78, deren Ausgang 789 mii jedem der Rücksetzeingänge 115, 125, 135 der Zeilen-Flipflops 11, 12, 13 verbunden ist. Als erste bzw. zweite Differenzierschaltung 18, 78 können beispielsweise monostabile Multivibratoren mit

so kurzem metastabilem Zustand verwendet werden, wobei die erste Differenzierschaltung 18' nur von einer negativ gerichteten Impulsflanke, die zweite Differenzierschaltung 78 jedoch nur von einer positiv gerichteten Impulsflanke getriggert werden soll.

Die Ausgangssignale im obenerwähnten 1-aus-m-Code bzw. 1-aus-n-Code können an den genannten (^-Ausgängen oder dazu invertiert an den Q-Ausgängen 118, 128, 138; 718, 728, 738 der Zeilen- bzw. Spalten-Flipflops abgenommen werden.

Die F i g. 2 zeigt verschiedene Signalformen, wie sie bei Betrieb der Anordnung n?.ch F i g. 1 in positiver Logik auftreten und aus der folgenden Funktionsbeschreibung hervorgehen. Hierzu wird vom Ruhestand ausgegangen, in dem sämtliche Tastschalter 17, 27, 37; 18, 28, 38; 19, 29, 39 nicht betätigt sind. Die dabei auftretenden Signale sind in Fig.2 links von der senkrechten Linie dargestellt. Die (^-Ausgänge 719,729, 739 der Spalten-Flipflops 71, 72, 73 führen jeweils ein

einem hohen Potential entsprechendes H-Signal, vgl. die Fig.2a, 2b, und die (?-Ausgänge 119, 129, 139 jeweils ein einem niederen Potential entsprechendes L-Signal, vgl. die Fig. 2c, 2d. Am Ausgang 179 des ersten NOR-Gliedes 17' und den damit verbundenen Steuereingängen 743, 753, 763 der zweiten elektronischen Schalter 74, 75, 76 und dem ersten Setzeingängen 711, 721, 731 der Spalten-Flipflops 71, 72, 73 liegt somit ebenfalls ein H-Signal, vgl. F i g. 2i, so daß die zweiten elektronischen Schalter geschlossen sind und an den Spaltenleitungen 7, 8, 9 jeweils ein H-Signal liegt, vgl. die Fig.2e, 2f. Das H-Signal am Ausgang 179 des NOR-Gliedes 17' liegt, zum L-Signal invertiert, an den Steuereingängen 143,153,163 der ersten elektronischen Schalter 14, 15, 16, vgl, Fig. 2k, so daß diese geöffnet sind und somit an den Zeilenleitungen 1,2,3 jeweils ein L-S'ignal liegt, vgl. die F i g. 2g, 2h. Die Η-Signale an den Spaltenleitungen 7,8, 9 bewirken am Ausgang 779 des zweiten NOR-Gliedes 77 ein L-Signal, vgl. F i g. 2m. An den Ausgängen 189, 789 der beiden Differenzierschaltungen liegt ebenfalls ein L-Signal, vgl. die F i g. 21,2n.

Es sei nun angenommen, daß der Tastschalter 28 an der Kreuzungsstelle der Spaltenleitung 8 mit der Zeilenleitung 2 während der Zeit / gedruckt wird. Dann gelangt das H-Signal der Spaltenleitung 8 über die Zeilenleitung 2 an den Setzeingang 121 des Zeilen-Flipflops 12 und kippt es, vgl. Fig.2h. An seinem (^-Ausgang 129 ändert sich das L-Signal in ein H-Signal, vgl. F i g. 2d, das über das erste NOR-Glied 17' und die Inverterstufe 19 als H-Signal die ersten elektronischen Schalter 14,15,16 schließt, vgl. F i g. 2k. Ferner gelangt das H-Signal des (^-Ausgangs 129 des Zeilen-Flipflops 12, über das erste NOR-Glied 17' zum L-Signal invertiert, an die zweiten Setzeingänge 712,722,732 der Spalten-Flipflops 71,72,73 und die Steuereingänge 743, 753, 763 der zweiten elektronischen Schalter 74, 75, 76, so daß diese geöffnet werden, vgl. F i g. 2i.

Der bei Betätigung des Tastschalters 28 am Ausgang 179 des ersten NOR-Gliedes 17' auftretende H-L-Signalwechsel, der eine negativ gerichtete Impulsflanke darstellt, triggert die erste Differenzierschaltung 18', so daß sie einen kurzen Η-Impuls abgibt, vgl. F i g. 21, mit dem über deren Rücksetzeingänge 715, 725, 735 die Spalten-Flipflops 71, 72, 73 zurückgesetzt werden, wodurch ihre (^-Ausgänge jeweils ein L-Signal annehmen, vgl. die F i g. 2a, 2b.

Über die immer noch gedruckte Taste 28 und den geschlossenen ersten elektronischen Schalter 15 gelangt das H-Signal am Q-Ausgang 129 des Zeilen-Flipflops 12 an den ersten Setzeingang 721 des Zeilen-Flipflops 72, so daß dieses nach Verschwinden des Rücksetzsignals an seinem Rücksetzeingang 725 wieder gesetzt wird und somit dessen (^-Ausgang 729 wieder H-Signal annimmt, vgl. F i g. 2b. Von den Spaltenleitungen 7,8,9 führt somit nur noch die Spaltenleitung 8 ein H-Signal, da durch das öffnen der elektronischen Schalter 74, 75, 76 und die hochohmigen Abschlüsse 797, 799 die Spaltenleitungen 7, 9 sich entladen haben und somit ein L-Signal führen, vgl. F i g. 2e. Da an der Spaltenleitung 8 als einziger also weiterhin ein H-Signal liegt, vgl. Fig.2f, bleibt das

ίο L-Signal am Ausgang 779 des zweiten NOR-Gliedes 77 erhalten, vgl. F i g. 2m.

Wird nun am Ende der Zeit t die Taste 28 losgelassen, so verschwindet das H-Signal an der Spaltenleitung 8 durch Entladung über den hochohmigen Abschluß 798

ι ■; vgl. F i g. 2f, und am Ausgang 779 des zweiter NOR-Gliedes 77 ändert sich das L-Signal in ein H-Signal, vgl. F i g. 2m, welcher L-H-Signalwechsel, der eine positiv gerichtete Impulsflanke darstellt, die zweite Differenzierschaltung 78 triggert, so daß diese einen kurzzeitigen Η-Impuls abgibt, vgl. F i g. 2n. Dieser setzl über die Rücksetzeingänge 115,125,135 die Zeilen-Flipflops 11,12,13 in ihren Ausgangszustand zurück, so daG die (?-Ausgänge 119, 129, 139 wieder L-Signal annehmen und dadurch der Ausgangs-Ruhezustand wieder hergestellt wird.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung, die wie die Funktionsbeschreibung gezeigt hat, ohne Taktoszillator arbeitet läßt sich somit besonders vorteilhaft mittels der bekannten CMOS-Technik realisieren. In diesem Falle ist eine Verwendung in Ultraschall- oder Infrarot-Fernsteuergeräten für Phono-, Rundfunk- oder Fernsehgeräte vorteilhaft Für andere Anwendungen kann die Schaltungsanordnung nach der Erfindung jedoch auch mittels anderei Integrierungstechniken realisiert werden. Hierzu eigner sich beispielsweise die MOS-Technik, also Schaltunger mit Isolierschicht-Feldeffekttransistoren gleichen Kanal-Leitungstyps, oder auch Bipolar-Schaltungen, insbesondere PL-Schaltungen.

Für den Fachmann ist es ohne weiteres klar, daß es im Rahmen der Erfindung liegt bei gleicher Funktionsweise von der im Ausführungsbeispiel gewählten positiver Logik auf eine negative Logik überzugehen, wobei dann in bekannter Weise die Art der verwendeten Verknüpfungsglieder, Differenzierschaltungen und elektronischen Schalter entsprechend dual zu wählen ist Fernet ist dann die Ansteuerung der Flipflops und die Benutzung ihrer Ausgänge entsprechend zu modifizieren, wobei zusätzlich benötigte Signalinvertieningen durch Einfügung weiterer Inverterstufen an der entsprechenden Stellen vorzunehmen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine Eingabetastatur elektronischer Geräte mit in m Spalten und η Zeilen angeordneten, zwei Anschlüsse aufweisenden Tastschaltern, wobei jeder Tastschalter bei Betätigung eine der jeweiligen Spalte zugeordnete Spaltenleitung mit einer der jeweiligen Zeile zugeordneten Zeilenleitung direkt verbindet und die Schaltungsanordnung bezüglich der Spalten ein l-aus-m-ccdiertes Signal und bezüglich der Zeilen ein 1-aus-n-codiertes Signal abgibt, gekennzeichnet durch

je ein Zeilen-Flipflop (11,12,13) pro Zeile mi): einem Rücksetz- (115, 125, 135) und einem Setzeingang (111,121; 131), der mit der jeweiligen Zeilenleitung (1,2,3) verbunden ist;

je einen ersten als Arbeitskontakt wirkenden jedem Zeilen-Flipflop (11,12,13) zugeordneten, elektronischen Schalter (14, 15, 16), der Jessen Setzeingang (111, 121, 131) mit dem zu diesem Setzeingang gehörenden Ausgang (119,129,139) verbinde;!,· ein erstes NOR-Glied (17') mit π Eingängen (171, 172, 173), die mit dem zum jeweiligen Setzeingang (111, 121,131) gehörenden Setz-Ausgang (11!9,129, 139) jeden Zeilen-Flipflops (11, 12, 13) verbunden sind;

eine erste Differenzierschaltung (IS'), deren Eingang (181) mit dem Ausgang (179) des ersten NOR-Gliedes (17') verbunden ist und die durch eine negativ gerichtete Impulsflanke getriggert wird; eine Inverterstufe (19), deren Eingang (191) am Ausgang (179) des ersten NOR-Gliedes (17') und deren Ausgang (199) an allen Steuereingänge:n (143, 153,163) der ersten elektronischen Schalter |[14,15, 16) angeschlossen ist;

je ein Spalten-Flipflop (71, 72, 73) pro Spalte mit einem Rücksetz- (715, 725, 735) und zwei einander nicht bedingten Setzeingängen (711, 721, 731; 712, 722,732), von denen der erste (711,721,731) mit der jeweiligen Spaltenleitung (7, 8, 9) und der zweite (712, 722, 732) mit dem Aasgang (179) des ersten NOR-Gliedes (17') sowie der Rücksetzeingang (715, 725, 735) mit dem Ausgang (189) der ersten Differenzierschaltung (18') verbunden ist; je einen zweiten als Arbeitskontakt wirkenden jedem Spalten-Flipflop (71, 72, 73) zugeordneten elektronischen Schalter (74, 75, 76), der dessen ersten Setzeingang (711, 721, 731) mit dem zu den beiden Setzeingängen gehörenden gemeinsamen Ausgang (719, 729, 739) verbindet und dessen Steuereingang (743, 753, 763) am Ausgang (179) des ersten NOR-Gliedes (17') liegt; ein zweites NOR-Glied (77) mit w Eingängen (771, 772,773), die am jeweiligen ersten Setzeingang (711, 721,731) der Spalten-Flipflops (71,72,73) liegen; eine zweite Differenzierschaltung (78), deren Eingang (781) mit dem Ausgang (779) des zweiten NOR-Gliedes (77) und deren Ausgang (789) mit allen Rücksetzeingängen (115, 125, 135) der Zeilen-Flipflops (11, 12, 13) verbunden ist und die durch eine positiv gerichtete Impulsflanke getriggert wird und einen hochohmigen Abschluß (797, 798, 799) jeder Spaltenleitung (7,8,9).

2. Verwendung einer in CMOS-Technik realisierten Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bei der Ultraschall- oder Infrarot-Fernsteuerung von Phono-, Rundfunk- oder Fernsehgeräten.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Eingabetastatur elektronischer Geräte entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.