DE2953323A1 - PHOTO-OPTICAL KEYBOARDS - Google Patents

PHOTO-OPTICAL KEYBOARDS

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DE2953323A1
DE2953323A1 DE792953323T DE2953323T DE2953323A1 DE 2953323 A1 DE2953323 A1 DE 2953323A1 DE 792953323 T DE792953323 T DE 792953323T DE 2953323 T DE2953323 T DE 2953323T DE 2953323 A1 DE2953323 A1 DE 2953323A1
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Optical Techniques International Inc
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Optical Techniques International Inc
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/968Switches controlled by moving an element forming part of the switch using opto-electronic devices
    • H03K17/969Switches controlled by moving an element forming part of the switch using opto-electronic devices having a plurality of control members, e.g. keyboard

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Description

Photooptische TastaturenPhoto-optical keyboards

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Tastaturen.The present invention relates to the field of keyboards.

Photooptische Tastaturen unterschiedlicher Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die US-PS 3.856.127 bestimmte Tastaturarten. Die in dieser Patentschrift in erster Linie offenbarte Tastatur weist eine Anzahl Lichtkanäle auf, die zu Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei Lichtquellen an einem Ende jedes Kanals und Photodetektoren am anderen Ende jedes Kanals angeordnet sind. Die die Zeilen darstellenden Kanäle haben eine andere Tiefe als die die Spalten darstellenden Kanäle. Mit jeder Taste sind zwei Blenden gekoppelt, die im Schnitt \on zwei Kanälen angeordnet sind, so daß jeweils eine Blende einen der-angrenzenden Kanäle sperren kann. Drückt man also eine Taste, sperrt die eine mit ihr gekoppelte Blende eine Lichtkanalzeile, die andere Blende eine Lichtkanalspalte. Jede Taste läßt sich folglich anhand derjenigen Spalte und Zeile identifizieren, die beim P1 "cken dieser Taste gesperrt werden. Das System hat den Vorteil, daß nicht für jede Taste eine eigene LichtquellePhoto-optical keyboards of various types are known from the prior art. For example, U.S. Patent No. 3,856,127 describes certain types of keyboards. The keyboard primarily disclosed in this patent has a number of light channels arranged in rows and columns, with light sources being arranged at one end of each channel and photodetectors being arranged at the other end of each channel. The channels representing the rows have a different depth than the channels representing the columns. With each key two panels are coupled, which are arranged in the section \ on two channels, so that each panel can block one of the adjacent channels. If you press a button, one of the panels coupled to it blocks a light channel line, the other panel blocks a light channel column. Each key can consequently be based on those column and row identify that when P 1 CKEN "this key will be blocked. The system has the advantage that not for each key a separate light source

0 ..: ü G 0 1 / 0 0 5 90 ..: ü G 0 1/0 0 5 9

ss 7 9 S 3 λ 2 3 7 9 S 3 λ 2 3

und ein eigener Photodetektor erforderlich sind; es treten jedoch bestimmte Nachteile hinsichtlich des Aufwands und der Betriebsweise auf. Die erforderlichen Lichtkanäle sind in der Herstellung verhältnismäßig teuer und die Patentschrift gibt keine Maßnahmen an, um das Problem des gleichzeitigen Drückens mehrerer Tasten zu lösen. Da auch immer geringe Unterschiede zwischen den Blenden, Lichtkanälen, Lichtquellen, Detektoren usw. vorliegen, kann das teilweise Drücken von zwei nicht auf der gleichen Zeile oder Spalte liegender Tastenais Betätigung einer dritten Taste interpretiert werden, die im Schnitt der Zeilen und Spalten liegt, da eine Blende einer Taste eine Zeile und die gegenüberliegende Blende der anderen Taste den zugehörigen Kanal sperren können. Selbst wenn die Betätigung beider Tasten entdeckt wird, sind keine Mittel vorgesehen, um zu bestimmen, welche Taste zuerst gedrückt wurde bzw. freigegeben wird. Andere Ausführungsformen weisen Spiegel an jeder Taste auf, die an den Verbindungsstellen der Kanäle arbeiten, so daß jede Taste das Licht aus den Zeilenlichtquellen auf die Spalten-Lichtdetektoren wirft. In einem solchen System müssen, wie angegeben, Abtastmittel eingesetzt werden, obgleich Einzelheiten derartiger Einrichtungen nicht angegeben sind. Weiterhin gibt diese Patentschrift u.a. eine faseroptische Vorrichtung an.and a dedicated photodetector is required; however, there are certain disadvantages in terms of complexity and the mode of operation. The required light channels are relatively expensive to manufacture and the The patent does not disclose any measures to solve the problem of pressing multiple keys at the same time. There too There are always slight differences between the apertures, light channels, light sources, detectors, etc., can Partial pressing of two keys that are not in the same row or column Pressing a third key interpreted, which lies in the intersection of the rows and columns, as a cover of a key one row and the opposite Can lock the associated channel. Even if you press both buttons is detected, no means is provided to determine which key was pressed or released first will. Other embodiments have mirrors on each button that work at the junctions of the channels, so that each key casts the light from the row light sources onto the column light detectors. In such a Systems, as indicated, must employ scanning means, although details of such means are not given are. This patent also discloses a fiber optic device, among other things.

Andere photooptische Tastaturen oder Tastenfühlsysteme sind in den US-PSn 3.6o3,982, 3.648.o5o, 3.737.668 und 3.75o.15o angegeben. Diese Systeme unterscheiden sich jedoch grundsätzlich von der vorliegenden Erfindung und ihnen fehlt im allgemeinen die Einfachheit desAufbaus und die Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit in Einsatz, die die vorliegende Erfindung kennzeichnen.Other photo-optic keyboards or key feeler systems are disclosed in U.S. Patents 3.6o3,982, 3,648.o5o, 3,737,668, and 3.75o.15o specified. However, these systems are fundamentally different from the present invention and lack in them general the simplicity of construction and the versatility and reliability in use that the present Identify invention.

Die vorliegende Erfindung betrifft photooptische Tastaturen, die beim Drücken der Tasten elektrische Signale liefern. DieThe present invention relates to photo-optical keyboards which provide electrical signals when the keys are pressed. the

0 3 ü ΰ ü 1 / 0 0 5 90 3 ü ΰ ü 1/0 0 5 9

Tastatur besteht dabei aus einer Anordnung einzelner Tasten, die speziell angeordnet und gekennzeichnet sind und beim Drücken eine Bewegung in Längsrichtung ausführen. Unter der Vielzahl von Tasten befindet sich eine Matrix aus Lichtquellen und Photodetektoren, die so angeordnet sind, daß beim Drücken einer bestimmten Taste der Lichtweg zwischen einer der Lichtquellen und einem der Detektoren unterbrochen •wird, so daß in der zugeordneten Schaltung eine elektrische Zustandsänderung erfolgt. Die Lichtquellen und Detektoren sind so angeordnet, daß im allgemeinen eine einzige Lichtquelle mehrere Detektoren beleuchtet und jeder Detektor von mehreren Lichtquellen beleuchtet werden kann, so daß die Anzahl der für die gesamte Tastatur erforderlichen Lichtquellen und Fühler erheblich geringer als die Anzahl der zu erfassenden Tasten ist. Weiterhin wird ein mikroprozessorgesteuertes System zum Abtasten der Lichtquellen und Detektoren offenbart. Im allgemeinen sind in der Tastatur einzelne Lichtkanäle nicht erforderlich, da das angewandte Abtastverfahren unerwünschte Verkopplungseffekte ausschaltet.The keyboard consists of an arrangement of individual keys that are specially arranged and labeled and make a longitudinal movement when pressing. There is a matrix under the multitude of keys Light sources and photodetectors, which are arranged so that when a certain key is pressed, the light path between one of the light sources and one of the detectors • is interrupted, so that in the associated circuit an electrical Change of state takes place. The light sources and detectors are arranged so that generally a single light source illuminated multiple detectors and each detector can be illuminated by multiple light sources, so that the The number of light sources and sensors required for the entire keyboard is considerably lower than the number of keys to be captured. Furthermore, a microprocessor-controlled system for scanning the light sources and Detectors disclosed. In general, individual light channels are not required in the keyboard, as this is the case Scanning method eliminates unwanted coupling effects.

Die Fig. 1 ist eine Drausicht einer, beispielhaften Tastatur nach der vorliegenden Erfindung;Figure 1 is a top plan view of an exemplary keyboard according to the present invention;

Fig. 2 ist eine teilgeschnittene Seitenansicht der Tastatur nach Fig. 1;Figure 2 is a side elevational view, partly in section, of the keyboard of Figure 1;

Fiq. 3 ist ein Teilschnitt durch eine typische Taste auf der Ebene 3-3 der Fiq. 1;Fiq. 3 is a partial section through a typical key on level 3-3 of Fiq. 1;

Fig. 4 ist eine Unteransicht von der Ebene 4-4 der Fig. 3 her;Figure 4 is a bottom plan view from plane 4-4 of Figure 3;

0 3 0 6 0 1/00590 3 0 6 0 1/0059

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf die Sensorplatine, die die relative Anordnung der Lichtquellen, Detektoren und Tasten zeigt;Fig. 5 is a top plan view of the sensor board showing the relative placement of the light sources, detectors and Buttons shows;

Fig. 6 ist ein Teilschnitt auf der Ebene 6-6 der Fig. 5 und die allgemeine Anordnung der Lichtquellen und Detektoren; Fig. 6 is a partial section on the plane 6-6 of Fig. 5 showing the general arrangement of the light sources and detectors;

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm der Mikroprozessorplatine der in der Fig. 1 dargestellten beispielhaften Ausführungsform; Figure 7 is a block diagram of the microprocessor board of the exemplary embodiment shown in Figure 1;

Fig. 8 ist ein Schaltplan der Sensorplatine der Fig. 5;Figure 8 is a circuit diagram of the sensor board of Figure 5;

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm für die Schrittfolge des Mikroprozessors ; undFig. 9 is a flow chart for the sequence of operations of the microprocessor ; and

Fig. 1o zeigt eine alternative Tastenschaftform, mit der sich eine beleuchtete Tastatur erreichen läßt.Fig. 1o shows an alternative key shaft shape with which can reach an illuminated keyboard.

Die Fig. 1 stellt eine Ausführungsform einer Tastatur nach der vorliegenden Erfindung als Draufsichtdarstellung dar. Diese spezielle Tastatur enthält sechzig Tasten in einem rechtwinkligen 5 χ 12-Feld auf einer Platte 2o mit Befestigungslöchern 22, über die sie in ein Chassis 24 (vergl. Fig.2) unter Verwendung der Schrauben 26 eingesetzt werden kann. Die einzelnen Tasten 28 der Tastatur sind einzeln von 1 bis 6o durchnumeriert, so daß in der folgenden Beschreibung auf sie schnell und leicht Bezug genommen werden kann; für die imFig. 1 shows an embodiment of a keyboard of the present invention as a plan view. This particular keyboard contains sixty keys in a 5 χ 12 rectangular field on a 2o plate with mounting holes 22, via which it can be inserted into a chassis 24 (see FIG. 2) using the screws 26. the individual keys 28 of the keyboard are individually numbered from 1 to 6o, so that in the following description on them can be referenced quickly and easily; for the im

030 ο 01/0059030 ο 01/0059

Einzelfall vorliegende Anwendung lassen die Tasten sich natürlich mit verschiedenen Kombinationen von Zahlen, Buchstaben, Steuerzeichen usw. bezeichnen.On a case-by-case basis, the keys can of course be assigned different combinations of numbers, letters, Designate control characters etc.

Die Fig. 2 zeigt die Tastatur der Fig. 1 in einer Seitenansicht. Die einzelnen Tasten 28 sind auf der Oberseite der Platine 2o gelagert, wobei die Platte auf der Rückseite von einer Abdeckung 3o abgeschlossen ist, durch die ein ■ Kabel 32 an einer zweckmäßigen Stelle hindurchverlauft.Wie im folgenden erläutert, enthält das Kabel 32 typischerweise die Leitungen, über die der in der Tastaturanordnung enthaltenen Elektronik die Versorgungsspannungen zugeführt werden, sowie seriell oder parallel organisierte Ausgangslei- ■ tungen abhängig von der gewünschten Anordnung der Ausgangs- ; signale. Innerhalb der Abdeckung 3o befinden sich zwei Schaltungsplatinen 32, 34, wobei die Platine 32 hier als Sensorplatine und die Platine 34 als Mikroprozessorplatine bezeichnet sind.FIG. 2 shows the keyboard of FIG. 1 in a side view. The individual keys 28 are mounted on the upper side of the circuit board 2o, the plate being closed on the rear by a cover 3o through which a cable 32 runs at an appropriate location. As explained below, the cable 32 typically contains the lines , via which the supply voltages are fed to the electronics contained in the keyboard arrangement, as well as output lines organized in series or in parallel, depending on the desired arrangement of the output lines ; signals. Within the cover 3o there are two circuit boards 32, 34, the board 32 being referred to here as the sensor board and the board 34 as the microprocessor board.

Die Fig. 3 und 4 zeigen nun einen Schnitt durch eine typische Taste beispielsweise auf der Ebene 3-3 der Fig. 1 bzw. eine Tastenmechanik von unten. In dieser Ausführungsform besteht der stationäre Teil der Taste, d.h. der Tastenkörper, aus einem oberen Körperelement 36 und einem unteren Körperelement 38, wobei das untere Körperelement einen aufwärts vorstehenden Teil 4o hat, der durch eine öffnung in der Platte 2o verläuft und in den oberen Körperteil 36 eingerastet ist, damit die beiden Elemente zusammenwirkend fest auf den beiden Seiten der Platte 2o festgelegt sind. Die in der Platte 2o für die Tastenkörperelemente 38 vorgesehenen öffnungen sind allgemein kreisförmig und sind in der dargestellten Ausführungsform ; an zwei Stellen aufgeweitet, um eine Paßnase 4o aufzunehmen, mit der die Winkellage des unteren Körperelements festgelegt wird. Analog ist der Tastenschaft 42 im Querschnitt allgemein3 and 4 now show a section through a typical key, for example on the level 3-3 of FIG. 1 or a Key mechanism from below. In this embodiment, the stationary part of the key, i.e. the key body, is made up of an upper body member 36 and a lower body member 38, the lower body member having an upwardly protruding one Part 4o which runs through an opening in the plate 2o and is locked into the upper body part 36, so that the two elements are fixed cooperatively firmly on the two sides of the plate 2o. The ones in plate 2o for the Key body members 38 provided openings are generally circular and are in the illustrated embodiment; widened in two places to receive a fitting nose 4o with which the angular position of the lower body element is determined will. Analogously, the key shaft 42 is general in cross section

Ό30601/0059Ό30601 / 0059

kreuzförmig gestaltet (vergl. Fig. 4) und sitzt locker und verschiebbar in einer kreuzförmigen öffnung auf der Unterseite des unteren Körperelements 38, so daß der Tastenschaft in diesem in einer bestimmten Winkellage gehalten wird. Das Oberteil des Tastenschafts 44 ist im Querschnitt ebenfalls kreuzförmig und in einen Adapter ,46 gespreßt, auf den eine Tastenkappe 48 aufgedrückt werden kann, die die jeweilige Taste bezeichnet und sie für einen bestimmten Anwendungsfall individuell ausgestaltet. Der Mittelbereich 5o des Tastenschafts ist allgemein kreisförmig, liegt innerhalb des Innendurchmessers des unteren Körperelements 38 und wird elastisch in seine oberste Lage durch eine Schraubenfeder gedruckt. Unmittelbar unter den unteren Teil 42 des Tastenschafts liegt die Sensorplatine 32, so daß beim Drücken der Taste das untere Ende 42 des Tastenschafts abwärts bis zur Schaltungsplatine gedrückt wird. Die untere Bewegungsgrenze für jede Taste kann mit den mechanischen Grenzen der Tastenanordnung oder durch das Aufsetzen des unteren Endes 42 des Tastenschaftes auf die Sensorplatine definiert werden. Weiterhin kann man in der Sensorplatine 32 unterhalb jedes Tastenschafts Öffnungen vorsehen, in die der Tastenschaft einfährt.designed in a cross shape (see. Fig. 4) and sits loosely and displaceable in a cross-shaped opening on the underside of the lower body element 38, so that the key shaft is held in this in a certain angular position. The upper part of the key shaft 44 is also in cross section cross-shaped and pressed into an adapter, 46, onto which a key cap 48 can be pressed, the respective Designated key and designed it individually for a specific application. The middle area 5o des The key shaft is generally circular, lies within the inner diameter of the lower body member 38, and is resiliently pressed into its uppermost position by a helical spring. Immediately below the lower part 42 of the key shaft is the sensor board 32, so that when you press the button, the lower end 42 of the key shaft down to the Circuit board is pressed. The lower limit of movement for each key can vary with the mechanical limits of the key arrangement or by placing the lower end 42 of the key shaft on the sensor board. Farther you can provide openings in the sensor board 32 below each key shaft into which the key shaft comes in.

Die Fig. 5 zeigt schematisiert als Draufsicht die Sensorplatine 32. Die Tasten ichäfte 42 der sechzig einzelnen Tasten sind in der Figur gest -ichelt gezeichnet und wie oben mit 1 bis 6o durchnumerier:. Weiterhin zeigt diese Figur achtzehn Leuchtdioden 54, lie in einer speziellen Anordnung hinsichtlich der Tastensc läfte 42 verteilt sind, sowie einundzwanzig Phototransisto :en 56, die ebenfalls bezüglich der Tastenschäfte in einer speziellen Weise angeordnet sind. Aus Gründen, auf die u iten ausführlicher eingegangen wird, sind die Leuchtdioden 54 zu acht Gruppen aufgeteilt, die mit den Buchstaben A bis H bezeichnet sind. Wie die Fig. 6 zeigt,5 shows a schematic plan view of the sensor circuit board 32. The keys 42 of the sixty individual keys are shown in dashed lines in the figure and numbered 1 to 6o as above :. Furthermore, this figure shows eighteen light-emitting diodes 54, lie in a special arrangement with regard to of the keys 42 are distributed, as well as twenty-one Phototransistors 56, which are also arranged in a special way with respect to the key shafts. For reasons that will be discussed in more detail below, the light-emitting diodes 54 are divided into eight groups, which are designated by the letters A to H. As Fig. 6 shows,

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enthält die oberste Leuchtdiodenzeile zwei der Gruppe A zugeordnete Leuchtdioden; dieser Gruppe sind keine Leuchtdioden aus der zweiten oder dritten Leuchtdiodenzeile zugeordnet. Die Gruppen F und G enthalten jeweils drei Leuchtdioden, die übrigen Gruppen nur zwei. Entsprechend sind die Phototransistoren 56 zu acht Gruppen zusammengefaßt, die im folgenden mit 1 bis 8 bezeichnet sind.the top row of LEDs contains two LEDs assigned to group A; this group does not include light-emitting diodes assigned from the second or third row of LEDs. Groups F and G each contain three light-emitting diodes, the remaining groups only two. Accordingly, the phototransistors 56 are combined into eight groups, which are designated 1 to 8 in the following.

Wie in dem oberen linken Teil der Sensorplatine 32 er- i sichtlich, richtet die der Gruppe A zugeordnete erste Leuchtdiode 54 Licht (vergl. den gestrichelten Linienzug) unter den Tastenschaft 42 des Schalters Nr. 1 hindurch auf einen der Phototransistoren 56 der Detektoren der Gruppe 8. Die gleiche Leuchtdiode richtet Licht auch unter der ; Taste Nr. 13 hindurch auf einen der Detektoren der Gruppe 7, unter der Taste Nr. 14 hindurch auf einen der Detektoren der Gruppe 1 und unter der Taste Nr. 2 hindurch auf einen der Detektoren der Gruppe 5. Die andere Leuchtdiode der Gruppe A richtet Licht unter den Tasten 9, 1o, 21 und 22As in the upper left part of the sensor board 32, i Visibly, the first light-emitting diode 54 assigned to group A directs light (see the dashed line) under the key shaft 42 of switch no. 1 through onto one of the phototransistors 56 of the detectors of the group 8. The same light emitting diode directs light under the; Press key no.13 on one of the detectors of group 7, under key no. 14 on one of the detectors of group 1 and under button no. 2 through to one of the detectors of group 5. The other LED of the Group A directs light under buttons 9, 1o, 21 and 22

'4 hindurch auf die Detektoren der Gruppen 6, 4, 2 bzw. 3. j '4 through to the detectors in groups 6, 4, 2 and 3. j

Leuchten also nur die der Gruppe A zugehörigen Leuchtdioden, ' fällt Licht auf einen und nur einen Phototransistor jeder der acht Detektorgruppen. Wird zu diesem Zeitpunkt eine der Tasten 1, 2, 9, 1o, 13, 14, 21 oder 22 gedrückt. Unterbricht der jeweilige Tastenschaft 42 den zugehörigen Lichtstrahl, wird einer der acht Detektoren bzw., was wichtiger ist, einer der Detektoren aus einer der acht Gruppen nicht mehr beleuchtet; an diesem Umstand läßt sich feststellen, daß die Taste gedrückt worden ist. Die allgemeine Organisation der Leuchtdioden und Detektoren ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt:If only the light-emitting diodes belonging to group A light up, light falls on one and only one phototransistor each of the eight detector groups. If one of the buttons 1, 2, 9, 1o, 13, 14, 21 or 22 is pressed at this time. If the respective key shaft 42 interrupts the associated light beam, one of the eight detectors or, what is more important is one of the detectors from one of the eight groups no longer lit; from this fact it can be determined that the key has been pressed. The general organization of the LEDs and detectors is as follows Table compiled:

06 0 1/005906 0 1/0059

DetektorgruppeDetector group

11 22 33 44th 55 66th 77th 88th 1414th 2121 2222nd 1o1o 2.2. 99 1313th 11 1515th 1616 2323 1111 33 44th 2424 1212th 4747 1717th 3535 1818th 66th 55 3636 4848 2626th 2o2o 3838 1919th 77th 88th 2525th 3737 2727 2323 3939 XX 5656 4o4o 5555 XX 5858 2929 5o5o 3o3o 5757 4141 4242 4949 5959 3232 5151 3131 4444 5252 4343 6o6o

A B C D E F G H 46 33 34 X 45 53 54 XA B C D E F G H 46 33 34 X 45 53 54 X

Im Prinzip lassen sich jeder Leuchtdiodengruppe acht Detektoren zuordnen, so daß man Kombinationen von acht bzw. vierundsechzig mögliche Zuordnungen einer Lichtquelle mit einer Signalquelle erhält. Da es sich bei der hier be- ; schriebenen Ausführungsform um eine Tastatur mit 6o Tasten handelt, treten vier der möglichen Kombinationen nicht auf; sie sind in der Tabelle mit "X" bezeichnet. Die 8x8-Zuordnung und die generelle Anordnung der Leuchtdioden und der Detektoren lassen sich jedoch offensichtlich für eine spezielle Tastatur, andere Tastenzahlen oder dergl. je nach Anwendungszweck ändern, obgleich die 8x8-Matrix für die Steuer- und Datenreduktion mit einem 8-Bit-Mikroprozessor besonders günstig ist. Wie sich aus einer Betrachtung der. Tabelle ergibt, läßt sich jede Taste (beispielsweise die Taste Nr. 56) erfassen, indem man die Leuchtdiodengruppe der dieser Taste in der Tabelle zugeordneten Zeile (und nur diese Gruppe, d.h. dio Gruppe E für die Taste Nr. 56) ansteuert bzw. erregt und dann den Zustand der Detektoren in derjenigenIn principle, eight detectors can be assigned to each light-emitting diode group, so that combinations of eight or sixty-four possible assignments of a light source with a signal source are obtained. Since the one here is ; The embodiment described is a keyboard with 60 keys, four of the possible combinations do not occur; they are labeled "X" in the table. The 8x8 assignment and the general arrangement of the light-emitting diodes and the detectors can obviously be changed for a special keyboard, other key numbers or the like, depending on the application, although the 8x8 matrix for control and data reduction with an 8-bit microprocessor is particularly cheap. As can be seen from a consideration of the. Table, each key (for example key no. 56) can be detected by activating or energizing the light-emitting diode group of the row assigned to this key in the table (and only this group, ie group E for key no. 56) and then the state of the detectors in that

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Gruppe prüft, in deren Spalte sich die jeweilige Taste befindet (Gruppe 5 für die Taste Nr. 56). Checks the group in whose column the respective key is located (group 5 for key no. 56).

Bevor nun die Elektronik und die Mittel zum Betreiben der Tastatur weiter erläutert werden, sollen zunächst bestimmte Eigenschaften und Vorteile der soeben beschriebenen Tastaturanordnung erläutert werden. Vorzugsweise strahlen die Leucht- ; dioden 54 weitwinklig. Leuchtdioden mit dieser Eigenschaft werden in großen Mengen hergestellt und beispielsweise in Kontroll- und Anzeigelampen eingesetzt; sie stehen daher im Handel preisgünstig zur Verfügung. Die in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzten Leuchtdioden werden von der Fa. Fairchild hergestellt und unter der Bezeichnung FMV5o52 angeboten. Entsprechend handelt es sich auch bei den Phototransistoren 56 um Weitwinkeldetektoren; in der hier beschriebenen Ausführungsform sind Photo transistoren des Typs 21-L14H2 der Fa. Motorola verwendet. Es hat sich herausgestellt, daß man durch geeignete Erregung und Erfassung die optische Verkopplung minimal halten kann; individuelle Lichtkanäle zur Festlegung der möglichen Lichtwege und zum Verhindern unerwünschter Lichtwege sind dann im allgemeinen nicht erforderlich, so daß der Aufwand für die Erstellung von Vorrichtungen und die Herstellungskosten erheblich sinken. Beispielsweise liefert die oberste linke Leuchtdiode 54 in der Gruppe A im allgemeinen nicht genug Licht, daß auch der dritte Phototransistor 56 in der ersten Zeile der Phototransistoren (der Gruppe Nr. 6) ausgeleuchtet wird, so daß keine konstruktiven Elemente erforderlich sind, um diesen möglichen Lichtweg zu sperren. Es sei außerdem darauf verwiesen, daß viele der Leuchtdioden in der obersten Reihe für die Detektoren in der mittleren Zeile nicht "sichtbar" sind, da sie von den Leuchtdioden der zweiten Zeile abgeschaltet werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die oberste Zeile der Leucht-Before the electronics and the means for operating the keyboard are explained further, certain ones should first be explained Properties and advantages of the keyboard arrangement just described are explained. Preferably the luminous; diodes 54 wide-angle. Light-emitting diodes with this property are produced in large quantities and, for example, in Control and indicator lights used; they are therefore inexpensive in the trade. The one in the preferred embodiment The light-emitting diodes used in the present invention are manufactured by Fairchild and sold under the Designation FMV5o52 offered. Correspondingly, the phototransistors 56 are also wide-angle detectors; in In the embodiment described here, photo transistors of the type 21-L14H2 from Motorola are used. It has found that optical coupling can be kept to a minimum by suitable excitation and detection; individual Light channels to define the possible light paths and to prevent undesired light paths are then generally not necessary, so that the effort for the creation of devices and the manufacturing costs are significantly reduced. For example, the top left light emitting diode 54 in group A generally does not provide enough light for that too third phototransistor 56 in the first row of phototransistors (Group No. 6) is illuminated so that no structural elements are required to make this possible To block the light path. It should also be noted that many of the LEDs in the top row are for the detectors are not "visible" in the middle line because they are from the LEDs of the second row are switched off. It has been found, however, that the top line of the luminous

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dioden gelegentlich die unterste Zeile der Detektoren so stark beleuchten kann, daß man von diesen falsche Ausgangssignale erhält. Wie unten erläutert, werden jedoch die meisten Detektoren der untersten Detektorenzeile weggeschaltet, wenn eine der Leuchtdiodengruppen A bis D angesteuert wird (in dieser Ausfuhrungsform enthält keine Leuchtdiodengruppe Leuchtdioden in sowohl der ersten als auch der dritten Leuchtdiodenzeile!).diodes can occasionally illuminate the bottom row of the detectors so strongly that they produce false output signals receives. As explained below, however, most of the detectors in the lowest row of detectors are switched off when one the light-emitting diode groups A to D is controlled (in this embodiment, no light-emitting diode group contains light-emitting diodes in both the first and the third row of LEDs!).

Die Fig. 6 ist ein Schnitt auf der Ebene 6-6 der Fig. 5. Dieser Schnitt zeigt die Anordnung einer typischen Leuchtdiode 54 und eines Phototransistors 56. Allgemein gesagt, stehen beide Elemente auf ihren Anschlüssen in einer geeigneten Höhe über der Sensorplatine 32; die Anschlußdrähte verlaufen durch Löcher in der Schaltungsplatine und sind auf der anderen Seite verlötet. Treten im speziellen Einsatzfall beispielsweise starke Schwingungen auf, kann man unter jedem Element einen Abstandshalter bzw. ein Auflager vorsehen; im allgemeinen ist jedoch erwünscht, die Lichtquellen und die Sensoren so anzuordnen, daß der Tastenschaft weit in den Lichtweg zwischen ihnen und vorzugsweise durch ihn hindurch vorstehen kann. Ist in der Sensorplatine 32 unter jeder Taste ein Loch vorgesehen, kann man natürlich die Lichtquellen und Detektoren im wesentlichen flach auf der Platine anordnen.FIG. 6 is a section on the plane 6-6 of FIG. 5. This section shows the arrangement of a typical light-emitting diode 54 and a phototransistor 56. Generally speaking, both elements protrude on their terminals by a suitable height the sensor board 32; the connecting wires run through holes in the circuit board and are soldered on the other side. If, for example, strong vibrations occur in a special application, a spacer can be placed under each element or provide a support; in general, however, it is desirable to arrange the light sources and sensors in such a way that that the key shaft can protrude far into the light path between them and preferably through it. Is in the sensor board 32 under each key a hole is provided, one can of course the light sources and detectors essentially arrange them flat on the board.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Tastatur von der in den Fig. 7 und 8 als Blockdiagramm gezeigten Schaltung mit einem Mikroorozessor gesteuert. Bei dem in dieser Ausführungsform eingesetzten Mikroprozessor handelt es sich um den Typ 8o48 der Fa. Intel Corporation, Mountain View, California, V.St.A. Ein 6-MHz-Quarz 6o legt den Arbeitstakt fest. Der Port P2 mit den Leitungen P2o bis P27 dient als Ausgangsport, ein weiterer Port P1 mit den Leitungen PIo bis P17 als Eingangsport. Weiterhin liegt ein 8-Bit-Daten-In the preferred embodiment of the invention, the keyboard is different from that shown in Figures 7 and 8 as a block diagram Circuit controlled by a microprocessor. In the microprocessor used in this embodiment it is the type 8o48 from Intel Corporation, Mountain View, California, V.St.A. A 6 MHz quartz 6o sets the clock rate fixed. Port P2 with lines P2o to P27 serves as the output port, another port P1 with lines PIo to P17 as input port. There is also an 8-bit data

O 3 O 6 O 1 / O O S 9O 3 O 6 O 1 / O O S 9

-At --At -

bus DB vor, dessen erste Leitung DBO Teil der Tastatursteuerung ist. Die übrigen Bits (DB1 bis DB7) können als Tastatur-Signalausgangsleitungen dienen, wobei die Leitung 1 einen gegebenenfalls erwünschten seriellen Ausgang und mehrere Leitungen gemeinsam einen parallelen Ausgang darstellen. Wie in der Figur gezeigt, liefern die Leitungen P2o bis P23 des Ports P2 die Signale A, B, C und D; sämtliche Leitungen P2o bis P27 werden mit den Invertern 62 zu den Signalen EA1 , EA2, EB1 usw. bis EH2 invertiert. Wie bereits erwähnt, enthalten die Leuchtdiodengruppen F und G jeweils' drei Leuchtdioden, die übrigen Gruppen jeweils nur zwei. Die Fig. 7 zeigt, daß die Signale auf den Leitungen P25, P26 mit je drei Invertern zu den drei Signalen EF1 bis EF3 bzw. EG1 bis EG3 invertiert werden. Wie im folgenden ersichtlich wird, wird ein Signal auf der Leitung 2o benutzt, um die zwei Signale EA1 und EA2 zum Ansteuern jeweils einer der beiden Leuchtdioden in der Gruppe A zu erzeugen usw.; die drei Leuchtdioden in den Gruppen F und G werden einzeln mit einem der Inverterausgangssignale angesteuert, .die von den Leitungen P26, P26 abgeleitet worden sind. In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den achtzehn Invertern 62 um drei 6-fach-Darlingtontreiberbausteine des Typs 75492 der Fa. Texas Instruments.bus DB, whose first line DBO is part of the keyboard control is. The remaining bits (DB1 to DB7) can be used as keyboard signal output lines serve, the line 1 having an optionally desired serial output and several lines in common represent a parallel output. As shown in the figure, lines P2o to P23 of port P2 provide the Signals A, B, C and D; all lines P2o to P27 become the signals EA1, EA2, EB1 etc. to EH2 with the inverters 62 inverted. As already mentioned, the light-emitting diode groups F and G each contain 'three light-emitting diodes, the remaining groups only two at a time. Fig. 7 shows that the signals on lines P25, P26 with three inverters each to the three signals EF1 to EF3 or EG1 to EG3 can be inverted. As can be seen in the following, a signal is used on line 2o, to generate the two signals EA1 and EA2 to control one of the two light-emitting diodes in group A, etc .; the three light-emitting diodes in groups F and G are controlled individually with one of the inverter output signals the lines P26, P26 have been derived. In the preferred embodiment, these are the eighteen inverters 62 by three 6-way Darlington driver modules of the type 75492 from Texas Instruments.

Der erste Port P1 dient als Eingangsport, wobei die Signale D1 bis D8 über die Schmitt-Trigger 64 auf die Leitungen P1o bis P17 gelegt sind (die acht Schmitt-Trigger liegen in der bevorzugten Ausführungsform in Form von zwei 4-fach-Schmitt-Trigger-Bausteinen des Typs MC-14584 der Fa. Motorola vor).The first port P1 is used as an input port, the signals D1 to D8 via the Schmitt trigger 64 on the lines P1o to P17 are set (the eight Schmitt triggers are in the preferred Embodiment in the form of two 4-way Schmitt trigger modules of the type MC-14584 from Motorola).

Die Fig. 8 zeigt die Schaltungsführung auf der Sensorplatine.Die achtzehn Leuchtdioden 54 und die einundzwanzig Phototransistoren 56 diesem J"igur sind zu der in Fig. 5 gezeigten Matrix angeordnet. Sämtliche Emitter der Phototransistoren der ersten Fig. 8 shows the circuit layout on the sensor board eighteen light-emitting diodes 54 and the twenty-one phototransistors 56 of this figure are arranged in the matrix shown in FIG. 5. All emitters of the phototransistors of the first

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beiden Zeilen sind an Masse gelegt; die Emitter der Phototransistoren der dritten Zeile sind jedoch an die Ausgänge der ODER-Glieder 66, 68, 7o, 72 gelegt (in der bevorzugten Ausführungsform 4-fach-ODER-Bausteine MC-14o71 der Fa. Motorola). Die Eingangssignale der ODER-Glieder sind die Signale A bis D, so daß die Emitter der Phototrarisistoren der unteren Zeile nur abhängig von den Signalen A bis D an Masse gelegt werden. Die Emitter der ersten beiden Phototransistoren der unteren Zeile werden nur an Masse gelegt, wenn der Ausgang des ODER-Glieds 6 8 und damit auch das Ausgangsignal des ODER-Glieds 66 log.L ist oder wenn A, B und C log.L sind. Entsprechend werden die Emitter der beiden rechten Phototransistoren in der unteren Zeile nur an Masse gelegt, wenn A, B und D log.L sind, während die Emitter der drei mittleren Phototransistoren an Masse (d.h. log.L) gelegt werden, wenn A, B, C und D log.L sind. Diese Verschaltung ist im Prinzip komplementär zur Gruppierung der Phototransistoren: die erste Leuchtdiode in der zweiten Zeile ist der Gruppe D zugeordnet und beleuchtet die ersten beiden Phototransistoren der unteren Zeile, während die letzte Leuchtdiode in der zweiten Zeile der Gruppe C zugeordnet ist und die letzten beiden Phototransistoren der unteren Zeile beleuchtet. Die mittleren drei Phototransistoren der unteren Zeile sind funktionell keiner der Leuchtdiodengruppen A, B, C oder D zugeordnet.both lines are grounded; the emitters of the phototransistors of the third row are, however, applied to the outputs of the OR gates 66, 68, 7o, 72 (in the preferred embodiment 4-way OR modules MC-14o71 from Motorola). The input signals of the OR gates are signals A to D, so that the emitters of the phototrarisistors in the lower row are connected to ground only depending on the signals A to D. The emitters of the first two phototransistors in the bottom row are only connected to ground when the output of the OR gate 6 8 and thus also the output signal of the OR gate 66 is log.L or when A, B and C are log.L. Corresponding the emitters of the two right phototransistors in the lower row are only connected to ground if A, B and D are log. L, while the emitters of the three middle phototransistors are connected to ground (i.e. log.L) when A, B, C and D log.L are. In principle, this connection is complementary to the grouping of the phototransistors: the first light-emitting diode in the second row is assigned to group D and illuminates the first two phototransistors in the lower row, while the The last light-emitting diode in the second row is assigned to group C and the last two phototransistors are assigned to the lower one Row lit. The middle three phototransistors in the bottom row are not functionally any of the light-emitting diode groups Assigned to A, B, C or D.

Wie bereits erwähnt, werden die Leuchtdioden mit den Signalen EA1 bis EH2 entsprechend der in Fig. 8 gegebenen Kennzeichnung angesteuert. Der jeweils andere Anschluß jeder Leuchtdiode ist an einen der Widerstände R1, R2, R3 gelegt, die an der positiven Bezugsspannung liegen. Die Widerstände R1 bis R3 stellen Strombegrenzungswiderstände für die Leuchtdioden dar; drei solcher Widerstände reichen dabei aus, da jeweils nicht mehr als drei Leuchtdioden gleichzeitig angesteuert werdenAs already mentioned, the light-emitting diodes with the signals EA1 to EH2 are corresponding to the marking given in FIG controlled. The other connection of each light-emitting diode is connected to one of the resistors R1, R2, R3, which is connected to the positive one Reference voltage. The resistors R1 to R3 represent current limiting resistors for the light emitting diodes; three Such resistances are sufficient, since no more than three light-emitting diodes are activated at the same time

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und in der in Fig. 8 angegebenen Schaltung in jedem bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines Arbeitszyklus an jedem Widerstand nie mehr als eine angesteuerte Leuchtdiode liegt. Schließlich sind die Kollektoren der einundzwanzig Phototransistoren 56 an die Datenleitungen D1 bis D8 (Fig. 7) auf die in Fig. 8 gezeigte Weise gelegt, wobei jede dieser Leitungen mit einem zugehörigen Pu11-up-Widerstand 74 normalerweise auf log.H gelegt ist. (Fig. 7).and in the circuit shown in Fig. 8 in each particular one Point in time within a work cycle, there is never more than one activated light emitting diode at each resistor. In the end The collectors of twenty-one phototransistors 56 on data lines D1 through D8 (FIG. 7) are those shown in FIG Way, with each of these lines with an associated Pu11-up resistor 74 normally connected to log.H is. (Fig. 7).

Bevor das Logikdiagramm ausführlich beschrieben wird, sei auf die elektrischen Eigenschaften der Verschaltung der LED-Phototransistor-Paarungen mit der restlichen Schaltung eingegangen. Es sei hier zur Erläuterung angenommen, daß der Mikroprozessor die Leitung P2o auf log.H legt, während die Leitungen P21 bis P27 log.L sind. Die Signale EA1 und EA2 sind also log.L, die übrigen Signale log.H. Wenn EA1 log.L wird, leuchtet die erste Leuchtdiode in der ersten Zeile auf; wird EA2 log.L, leuchtet die vorletzte Leuchtdiode in der ersten Zeile (Fig. 8) auf. Befinden sämtliche Tasten sich im Ruhezustand, wird das von diesen beiden Leuchtdioden abgestrahlte Licht von den vier Phototransistoren erfaßt, die jeder Leuchtdiode zugeordnet sind, so daß acht Signale auf den Datenleitungen D1 bis D8 stehen. Die Leitungen D1 bis D8 sind mit einer sehr geringen, aber endlichen Kapazität behaftet. Liegen sämtliche Leitungen anfänglich auf log.H, entladen sie sich schnell, aber mit begrenzter Geschwindigkeit auf den Zustand log.L. Ein Phototransistor ist so aufgebaut, daß Licht auf seinen Basisbereich fallen kann; dieses Licht erzeugt dort Minoritätsträger proportional zur Stärke des einfallenden Lichts. Dieser Vorgang ist äquivalent der Einspeisung eines bestimmten begrenzten Basisstroms in einen herkömmlichen Transistor, so daß der Transistor als Stromquelle wirkt. Die. ; Stromquelle entlädt die Kapazität der Leitungen DI bis D8, so daß die Geschwindigkeit, mit der diese Leitungen von log.H. auf log.L übergehen, von den Widerständen 7 4 und demBefore the logic diagram is described in detail, the electrical properties of the interconnection of the LED-phototransistor pairings should be noted received with the rest of the circuit. It is assumed here for explanation that the microprocessor the line P2o puts on log.H, while the lines P21 to P27 are log.L. The signals EA1 and EA2 are therefore logical L, the other signals log.H. When EA1 becomes log. L, the first one lights up LED in the first line on; If EA2 becomes log.L, the penultimate LED lights up in the first line (Fig. 8). If all keys are in the idle state, the light emitted by these two light-emitting diodes is emitted by the four phototransistors detected, which are assigned to each light emitting diode, so that eight signals are on the data lines D1 to D8. The lines D1 to D8 have a very small but finite capacity. Are all lines initially on log.H, discharge quickly, but at a limited rate to the state log.L. A phototransistor is constructed in such a way that light can fall on its base area; this light produces there minority carriers proportional to the strength of incident light. This process is equivalent to feeding a certain limited base current into a conventional one Transistor so that the transistor acts as a current source. The. ; Power source discharges the capacitance of the lines DI through D8 so that the speed at which these lines by log.H. go to log.L, of the resistors 7 4 and the

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Phototransistorstrom abhängt. M.a.W.: Die Zeitspanne, die erforderlich ist, daß eine dieser Leitungen sich dem Pegel von log.L weit genug nähert, um den Schmitt-Trigger 64 umschalten zu lassen, hängt von der Stärke des auf den jeweiligen Phototransistor fallenden Lichtes ab. Befinden sich sämtliche Tasten im Ruhezustand, ist das einfallende Licht verhältnismässig stark, so daß die Leitungen D1 bis D8 die Schmitt-Trigger innerhalb weniger Mikrosekunden umschalten lassen, nachdem eine der Leitungen P2o bis P27 eine bestimmte LeuchtdiodengruppePhototransistor current depends. M.a.W .: The length of time that it is necessary that one of these lines approaches the level of log.L far enough to switch the Schmitt trigger 64 to leave depends on the strength of the particular phototransistor falling light. If all keys are in the idle state, the incident light is proportionate strong, so that the lines D1 to D8 let the Schmitt triggers toggle within a few microseconds after a of the lines P2o to P27 a certain group of LEDs

erregt hat. Wird nun eine der Tasten in der dieser Leuchtdio- ! dengruppe zugeordneten Tastengruppe gedrückt, schwächt der Tastenschaft das auf den zugehörigen Phototransistor fallende Licht so weit ab, daß die Geschwindigkeit, mit der die zugehörige Datenleitung D1 bis D8 sich entlädt, geringer wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird daher das Drücken einer Taste anhand des Umstands ermittelt, daß der Schmitt-Trigger für die zugehörige Datenleitung nicht innerhalb einer gegebenen Zeitspanne nach dem Erregen der zugehörigen Leuchtdiodengruppe umschaltet. Insbesondere sind in der bevorzugten Ausführungsform etwa zwei Millisekunden nach dem Erregen jeder Leuchtdioden- ' gruppe vorgesehen, innerhalb deren sämtliche Datenleitungen D1 j bis D8 auf log.L gehen müssen. Hat dann eine dieser Leitungen nicht den zum Auslösen des zugehörigen Schmitt-Triggers erforderlichen Pegel erreicht, behandelt der Mikroprozessor diese Taste bzw. Tasten als gedrückt. Nachdem weiterhin eine Taste als gedrückt festgestellt worden ist, wird in nachfolgenden Durchläufen innerhalb etwa einer Millisekunde festgestellt, ob die Taste freigegeben worden ist. Auf diese Weise wird für jede Taste eine gewisse Hystere erzeugt, da weniger Licht zum Feststellen einer gedrückten Taste erforderlich ist als zum Ermitteln einer Tastenfreigabe; der Umschaltpunkt liegt also beim Drücken tiefer alö beim Freigeben einer Taste. Da weiterhin die verschiedenen Leitungen kapazitätsbehaftet sind und die Leitungen D1 bis D8 in jedem Arbeitszyklus erneut aufgeladen werden müssen, erhält die Ausgangsdatenbusleitung DBO den Pegelhas excited. If one of the keys in this LED! If the key group assigned to the group is pressed, the key shaft weakens the light falling on the associated phototransistor to such an extent that the speed at which the associated data line D1 to D8 is discharged is slower. In the preferred embodiment, the pressing of a key is therefore determined on the basis of the fact that the Schmitt trigger for the associated data line does not switch over within a given period of time after the associated group of LEDs has been energized. Specifically, in the preferred embodiment, approximately two milliseconds after energizing each light emitting diode 'group provided within which all of the data lines D1 to D8 j must go to log.L. If one of these lines has not reached the level required to trigger the associated Schmitt trigger, the microprocessor treats this key or keys as being pressed. After a key has been determined to have been pressed, it is determined in subsequent runs within about one millisecond whether the key has been released. In this way, a certain hysteresis is generated for each key, since less light is required to detect a pressed key than to detect a key release; the switchover point is lower when the button is pressed than when a key is released. Since the various lines continue to have capacitance and the lines D1 to D8 have to be recharged in each operating cycle, the output data bus line DBO receives the level

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log.H unmittelbar bevor jede LED-Gruppe angesteuert wird, so daß die Leitungen D1 bis D8 über die Dioden 76 erneut auf log.H gelegt werden. In der folgenden Beschreibung des Logikdiagramms ist das Laden dieser Leitungen als "Löschen" ("quench") bezeichnet, da der Effekt dieses Signals ist, sämtliche Datenleitungen in einen Zustand zu bringen, in dem die nächste LED-Gruppe angesteuert werden kann.log.H immediately before each LED group is activated, so that the lines D1 to D8 via the diodes 76 again to log.H be placed. In the following description of the logic diagram, the loading of these lines is referred to as "quenching", since the effect of this signal is to bring all data lines into a state in which the next group of LEDs can be controlled.

Die Fig. 9 zeigt ein typisches Flußdiagramm für die Programmierung des Mikroprozessors. Das System wird normalerweise eingeschaltet, wenn sämtliche Tasten in Ruhe sind. Beim Einschalten initialisiert das Programm das System, indem es sämtliche Leitungen des Ports 2 auf log.O, die Register 32 bis 39 durchweg auf log.1 (FF in Sedezimalnotation), ein Register G = 01 (sedezimal), ein Register D=O und ein TRIGGER-Register = 0 setzt. Die Register 32 bis 39 stellen eine Abbildung der Tastatur dar; sie dienen als 8x8-Matrixspeicher, mit dessen Inhalt die acht Datensignale für jede der acht LED-Gruppen verglichen werden kann. Das Register G nimmt eine Zahl auf, die angibt, welche LED-Gruppe eingeschaltet ist, während ein anderes Register ein Bit auf log.H enthält, das linksverschoben wird, um die LED-Gruppen über den Port P2 zyklisch anzusteuern. Das Register D enthält eine Zahl, die angibt, wie oft die Elektronik keine Tastenbetätigung festgestellt hat. Es wird immer dann inkrementiert, wenn keine Taste gedrückt worden ist, und dient zum Rücksetzen des Registers TRIGGER. Das Register TRIGGER wirkt als Zustandsmarke ("flag"); TRIGGER = 0 registriert eine Taste, d.h. liefert ein Ausgangssignal für diese Taste, wenn diese gedrückt wurde ,während TRIGGER = 1 diese Taste nur registriert, wenn die Taste freigegeben wird. Wie im folgenden ersichtlich, wird beim gleichzeitigen Drücken von zwei Tasten eine von ihnen erst bei des Freigabe registriert. Die Tastenfunktion wird dann von der ersten Taste bestimmt, die freigegeben wird. (Auch wird beim Initialisieren zur Fehlermeldung ein Register KEY aufFigure 9 shows a typical flow chart for programming the microprocessor. The system normally turns on when all keys are idle. When the system is switched on, the program initializes the system by setting all lines of port 2 to logical O, registers 32 to 39 consistently to logical 1 (FF in hexadecimal notation), a register G = 01 (hexadecimal), a register D = O and sets a TRIGGER register = 0. Registers 32 to 39 represent a map of the keyboard; they serve as an 8x8 matrix memory with the content of which the eight data signals for each of the eight LED groups can be compared. Register G receives a number that indicates which LED group is switched on, while another register contains a bit to log.H, which is shifted to the left in order to control the LED groups cyclically via port P2. Register D contains a number that indicates how often the electronics have not detected any key actuation. It is always incremented if no key has been pressed and is used to reset the TRIGGER register. The TRIGGER register acts as a status mark ("flag"); TRIGGER = 0 registers a key, ie provides an output signal for this key when it has been pressed, while TRIGGER = 1 only registers this key when the key is released. As can be seen below, is registered with the simultaneous pressing of two buttons one of them until the release. The key function is then determined by the first key that is released. (During initialization, a KEY register is also displayed as an error message

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Ά-Ά-

log.O gesetzt. Schließlich erscheint beim Initialisieren ein Löschimpuls, um sämtliche Datenleitungen zu laden. Diese verschiedenen Funktionen sind allgemein im Block 1o1 der Fig. 9 zusammengefaßt. Der nächste Schritt (Block 1o2) ist, den Löschimpuls wegzuschalten und einen Zeitwert nullzusetzen. Dieser Zeitwert befindet sich in einem Register, das in der Grundabtastsequenz periodisch inkrementiert wird und die erwähnten Zeitspannen von einer und zwei Millisekunden bestimmt. Ein mit PASS bezeichnetes Register wird auf 0 oder 1 gesetzt in indi- j rekter Abhängigkeit vom Zeitwert, wie im folgenden ersichtlich, jlog.O set. Finally, a will appear during initialization Erase pulse to charge all data lines. These various functions are generalized in block 101 of FIG. 9 summarized. The next step (block 1o2) is to switch off the erase pulse and to set a time value to zero. This The time value is in a register that is part of the basic scanning sequence is incremented periodically and determines the mentioned time periods of one and two milliseconds. One with Register designated PASS is set to 0 or 1 in indi- j direct dependence on the fair value, as can be seen in the following, j

Im nächsten Schritt (Block 1o3) werden die acht Detektorsignale auf den Leitungen D1 bis D8 gelesen. Damit sämtliche Pfade : offen erscheinen (Block 1o4), müssen die Leitungen D1 bis D8 allesamt auf log.L gezogen werden; wie bereits erwähnt, ist hierzu eine gewisse Zeit erforderlich, auch wenn alle Tasten in Ruhe sind. Bei der ersten Prüfung sind daher vermutlich nicht alle Leitungen offen, so daß im Block 1o5 der Zeitwert inkrementiert und im Block 1o6 geprüft wird, um zu bestimmen, ob er eine Millisekunde erreicht hat; ist dies der Fall, bestimmt das jIn the next step (block 1o3) the eight detector signals on lines D1 to D8 are read. So that all paths: appear open (block 1o4), the lines D1 to D8 must all be pulled to logical L; as already mentioned, is this requires a certain amount of time, even if all keys are idle. The first test is therefore probably not all lines open so that the time value is incremented in block 1o5 and a test is made in block 1o6 to determine whether it is a Millisecond has reached; if this is the case, that determines j

ι System weiter, ob die Tastendruck- oder Tastenfreigabeinformation - abhängig vom Zustand von PASS - aufgewertet ("updated") werden muß. Ist der Zeitwert von einer Millisekunde nicht erreicht worden, springt das Programm wieder nach A, liest die Detektoren erneut ab (Block 1o3) usw. und läuft zyklisch weiter durch, bis entweder der Zeitwert für eine Millisekunde erreicht ist oder sämtliche Pfade sich als offen herausstellen." Sind , sämtliche Tasten in Ruhe, nimmt der Port P1 innerhalb etwa 1o Mikrosekunden nach dem Einschalten der jeweiligen LED-Gruppe den Wert FF an. Ist dies der Fall, wird PASS geprüft (Block 1o7); es erweistsich als null. PASS = 0 entspricht demjenigen Zustand, in dem das System nach freigegebenen Tasten sucht, während es bei PASS = 1 auf gedrückte Tasten prüft. Da alle Tasten derersten LED-Gruppe in Ruhe sind (da sich alle Pfade als offen .ι System further whether the key press or key release information - depending on the status of PASS - must be upgraded ("updated"). If the time value of one millisecond has not been reached the program jumps back to A, reads the detectors again (block 1o3) etc. and continues to run cyclically until either the time value for one millisecond is reached or all paths turn out to be open. "Are, all keys are idle, port P1 takes about 10 microseconds after switching on the respective LED group the value FF. If this is the case, PASS is checked (block 1o7); it turns out to be zero. PASS = 0 corresponds to the state in which the system searches for released keys, while with PASS = 1 it checks for pressed keys. Since all buttons of the first LED group are at rest (since all paths are considered to be open.

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herausgestellt haben), kann sofort auf eine Änderung der freigegebenen Tasten geprüft werden. An diesem Punkt wird also D inkrementiert (Block 1o8) und das Prüfen auf freigegebene Tasten geht im Block 125 weiter.have turned out), a change in the released keys can be checked immediately. So at this point, D increments (block 1o8) and checking for enabled keys continues in block 125.

Zum Prüfen auf freigegebene Tasten wird als Zwischenspeicherregister mit einer Abbildung des vorher existierenden Zustande dieser Gruppe geladen, wie er in einem der Register 32 bis 39 (anfänglich auf FF gesetzt) entsprechend dem Zählwert im Register G festgehalten wurde, das, wie bereits erwähnt, die jeweils gerade eingeschaltete LED-Gruppe darstellt; dies ist im Block 125 als MAP(G) bezeichnet. Danach wird MAP(G) aufgewertet, indem MAP(G) mit dem 8-Bit-Signal am Port P1 (d.h. den Datenleitungen D1 bis D8) ODER-verknüpft wird Da anfänglich sowohl MAP(G) als auch P1 durchweg log.H sind (die Datenleitungen D1 bis D8 sind log.L, de sämtliche Tasten sich im Ruhezustand befinden), ändert MAP(G) sich nicht. Weiterhin werden zu diesem Zeitpunkt PASS = PASS + 1 und der Zeitwert auf null gesetzt. Im Block 126 wird TRIGGER geprüft; da dieses Register seit der Initialisierung im Block 1o1 nulL geblieben ist, springt das System zum Block 1o3 zurück und liest die Detektoren erneut ab, um feststellen, daß sämtliche Pfade offen sind. Beim übergang zum Block 1o7 wird diesmal PASS = 1 festgestellt; damit werden sämtliche Leuchtdioden abgeschaltet, mit dem Löschimpuls sämtliche Datenleitungen auf log.H geladen und das Register G inkrementiert (Block 11.6). Ist G = 8, erfolgt ein Übergang zum Block 129, wo eine neue LED-Gruppe angewählt wird, indem der Inhalt des Ports 2 um ein Bit nach links verschoben wird. Der Löschimpuls wird weggeschaltet, der Zeitwert und PASS auf null rückgesetzt und die Detektoren erneut im Block 1o3 abgelesen. Ist G!>8, womit angezeigt ist, daß sämtliche LED-Gruppen geprüft worden sind, wird im Block 118 G = 1 gesetzt und das System springt in die Ausgangssequenz, beginnend mit dem Block 12o.A buffer register is used to check for enabled keys loaded with a mapping of the pre-existing state of this group, as it is in one of registers 32 to 39 (initially set to FF) according to the count value in register G, which, as already mentioned, the respective represents currently switched on LED group; this is referred to in block 125 as MAP (G). After that, MAP (G) will be upgraded, by using MAP (G) with the 8-bit signal at port P1 (i.e. the data lines D1 to D8) is ORed Since initially both MAP (G) and P1 are consistently logical H (the data lines D1 to D8 are logical L, de all keys are in the idle state MAP (G) does not change. Furthermore, at this point in time PASS = PASS + 1 and the time value are set to zero. In block 126, TRIGGER is checked; since this register has been since Initialization in block 1o1 has remained zero, it jumps System back to block 1o3 and reads the detectors again, to find that all paths are open. At the transition this time PASS = 1 is determined for block 107; this switches off all the light emitting diodes, and all of them with the extinguishing pulse Data lines loaded to log.H and the register G incremented (Block 11.6). If G = 8, there is a transition to block 129, where a new LED group is selected by adding the content of port 2 is shifted one bit to the left. The erase pulse is switched off, the time value and PASS to zero reset and read the detectors again in block 1o3. If G!> 8, this indicates that all LED groups have been checked have been, G = 1 is set in block 118 and the system jumps to the output sequence, starting with the block 12o.

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Im Block 12o wird D geprüft, um festzustellen, ob D = 8. Falls ja (D reicht von O bis I)1 wird TRIGGER = O gesetzt, so daß das System eine Taste registriert, wenn sie gedrückt ist. Ist D Φ 8 (womit angezeigt ist, daß nicht alle acht LED-Gruppen geprüft worden sind) , stellt das System weiter fest, ob eine Taste als Resultat der Operationen in den Blöcken 115, 128 registriert worden ist. (in diesem Beispiel sind sämtliche Tasten in Ruhe; also ist keine Taste registriert worden.) Ist eine Taste registriert worden, d.h. KEY φ O, gibt das System diese Taste auf einer oder mehreren der Ausgangsleitungen DB1 bis DB7 aus, setzt aber auf jeden Fall D=O und springt zum Block 129 zurück, um die Folge erneut zu beginnen.In block 12o, D is tested to see if D = 8. If so (D ranges from O to I) 1 , TRIGGER = O is set so that the system registers a key when it is pressed. If D Φ 8 (indicating that not all eight LED groups have been checked), the system further determines whether a key has been registered as a result of the operations in blocks 115, 128. (In this example, all keys are idle; so no key has been registered.) If a key has been registered, ie KEY φ O, the system outputs this key on one or more of the output lines DB1 to DB7, but sets it in any case D = O and loops back to block 129 to start the sequence again.

Diese Schrittfolge wird fortwährend wiederholt, so lange samtliehe Tasten sich im Ruhezustand befinden. Sobald jedoch eine Taste gedrückt wird, erfolgt die Prüfung im Block 1o4, ob sämtliche Pfade offen sind, erst nachdem der Zeitwert eine Millisekunde erreicht hat (Block 1o6), in welchem Fall das System den Zustand von PASS prüft, der natürlich noch null ist, wie zuvor im Block 1o2 gesetzt. Das System prüft folglich nun auf die Freigabe von Tasten, indem es zum Block 125 übergeht Da MAP(G) =This sequence of steps is repeated continuously as long as it is complete Keys are in the idle state. However, as soon as a key is pressed, the test is carried out in block 1o4 whether all Paths are open only after the time value has reached one millisecond (block 1o6), in which case the system denies Checks the state of PASS, which is of course still zero, as previously set in block 1o2. The system therefore now checks for the Enable keys by going to block 125 Da MAP (G) =

FF, erfolgt bei der ODER-Verknüpfung im Block 125 keine Aufwer- j tung. Nachdem PASS = 1 gesetzt und der Zeitwert rückgesetzt wurden, geht das System zum Block 1o3 zurück, da TRIGGER = 0 ist. (Im allgemeinen wird man die Leuchtdioden mit hohem durchschnittlichem Strom betreiben, um ihre Lichtstärke hoch zu halten. Da, wenn man eine Taste teilweise drückt, das Tastverhältnis für diese eine LED-Gruppe zunimmt, kann man den Mikroprozessor auch so programmieren, daß er diesen Zustand ermittelt und ein Leer~ intervall ("idle mode") einschiebt, damit die Grenzwerte der Leuchtdioden nicht überschritten werden.)FF, there is no increase in the OR link in block 125 tion. After PASS = 1 has been set and the time value has been reset, the system goes back to block 1o3, since TRIGGER = 0. (In general, the light-emitting diodes will be operated with a high average current in order to keep their light intensity high. if you partially press a key, the duty cycle for this one LED group increases, you can also use the microprocessor program in such a way that it detects this state and inserts an empty interval ("idle mode") so that the limit values of the LEDs are not exceeded.)

Nach der Rückkehr zum Block 1o3 wird die Schrittfolge desAfter returning to block 1o3, the sequence of steps of the

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■ ye■ ye

Blocks 1o3 bis Block 1o6 fortwährend wiederholt, bis der Zeitwert erneut eine Millisekunde erreicht. Da nun PASS = 1 ist, erfolgt im Block 11o eine Prüfung zum Aufwerten der gedrückten Tasten. Insbesondere wird in das Zwischenregister erneut MAP(G) eingeschrieben und dann das dem Zahlwert G entsprechende der Register 32 bis 39 entsprechend den gedrückten Tasten aufgewertet, indem MAP(G) mit P1, d.h. den acht Bits des Mikroprozessorports P1, UND-verknüpft wird. Ist nur eine Taste gedrückt worden, befindet eine der Leitungen an P1 sich auf log.L, so daß das entsprechende Bit des entsprechenden Registers der Registergruppe 32-39 auf log.L gesetzt wird (sind zwei oder mehr Tasten der geprüften Gruppe gedrückt worden, werden natürlich die ent-• sprechenden zwei oder mehr Bits auf log.L gesetzt). Danach wird ! der Zeitwert = 0 gesetzt und TRIGGER geprüft. Da noch TRIGGER = : 0 gilt (seit dem Block 1o1; bisher nicht geändert), wird der Inhalt des Zwischenregisters im Block 112 mit MAP(G) verglichen. Wird nur eine Taste als gedrückt erkannt, wird aus einer Nach- ; schlagtabelle ("lookup table") bestimmt, um welche Taste es sich . handelt, und diese Taste in das KEY-Register eingeschrieben. j j Danach springt das Programm zum Block 116 und läuft weiter, wie ]Blocks 1o3 to 1o6 are repeated continuously until the time value again reaches one millisecond. Since PASS = 1, a check is carried out in block 11o to revalue the keys pressed. In particular, MAP (G) is again entered in the intermediate register and then the registers 32 to 39 corresponding to the numerical value G are upgraded according to the keys pressed by adding MAP (G) to P1, i.e. the eight bits of the microprocessor port P1, is ANDed. If only one key has been pressed one of the lines at P1 is at log.L, so that the corresponding bit of the corresponding register of the register group 32-39 is set to log. L (if two or more buttons of the group under test have been pressed, the de- • speaking two or more bits set to logical L). After that! the time value is set to 0 and TRIGGER is checked. Since TRIGGER = : 0 applies (since block 1o1; not changed so far), the The contents of the intermediate register in block 112 are compared with MAP (G). If only one key is recognized as being pressed, a subsequent; lookup table determines which key it is. and this key is written into the KEY register. j j The program then jumps to block 116 and continues as]

jj

I oben beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß die Prüfung \ des Blocks 113 eine globale Prüfung ist, denn in jeder einzelnenI described above. It should be noted that the test \ of block 113 is a global test, because in each individual

: LED-Gruppe kann mehr als eine Taste gedrückt worden sein; desgl. kann eine gedrückte Taste in einer LED-Gruppe, eine zweite ge-: LED group can have been pressed more than one key; the same can one pressed button in an LED group, a second one

. drückte Taste in einer zweiten LED-Gruppe erscheinen. Die im Block 12o beginnende Ausgangssequenz wird erst eingeleitet, wenn im Test des Blocks 117 sich G >■ 8 ergibt. Falls mehr als eine Taste gedrückt worden ist, wie sich bei der Prüfung im Block ergibt, werden das Register KEY = 0 gesetzt, was einen Fehler anzeigt, und TRIGGER = 1 gesetzt; dann geht die Sequenz zum Block 116 über. Mit KEY = 0 (Fehlermeldung) ergibt sich aus der Prüfung im Block 122, daß keine Taste registriert worden ist, so daß auch kein Ausgangssignal abgegeben wird; stattdessen springt das System zum Block 129 zurück und prüft die der nächsten LED-Gruppe zugeordneten Detektoren. Es wird also die gesamte. Pressed key appears in a second LED group. The in The output sequence beginning block 12o is only initiated if G > ■ 8 results. If more than one key has been pressed, as shown in the test in the block results, the register KEY = 0 is set, which indicates an error, and TRIGGER = 1 is set; then the sequence goes to Block 116 over. With KEY = 0 (error message), the test in block 122 shows that no key has been registered, so that no output signal is given either; instead the system loops back to block 129 and examines those of the next Detectors assigned to the LED group. So it will be the whole

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Tastatur abgefragt, um ffestzustellen, ob eine oder mehrere Tasten gedruckt worden sind; ist mehr als eine Taste gedrückt worden, werden TRIGGER = 1 und KEY = 0 gesetzt. Das System tastet dann die Tastatur weiter ab, indem es nacheinander sämtliche LED-Gruppen anschaltet, die Detektoren abfragt und die Register 32-39 auf jede danach gedrückte Taste durch Aufwerten im Block 11o abfragt, aber nicht zum Block 112 übergeht, infolge des Zustands von TRIGGER, wie er sich im Block 111 ergibt. Wegen des Zustands von TRIGGER erfolgt jedoch die Prüfung auf freigegebene Tasten bis zu den Blöcken 125, 126. Ergibt die Prüfung im Block 127 eine Differenz zwischen dem Zwischenspeicherregister und MAP(G), wird aus der Nachschlagetabelle erneut die freigegebene Taste bestimmt und diese Taste im Register KEY identifiziert, wonach das System zürn Block 1o3 zurückkehrt, schließlich die gesamte Ausgangssequenz durchläuft und die erste freigegebene Taste über den Block 123 ausgibt. Werden also zwei oder mehr Tasten gleichzeitig gedrückt oder werden zwei Tasten und dann zusätzliche Tasten gedrückt, bevor die zwei ersten freigegeben worden sind, hält das System nicht die Reihenfolge, in der die Tasten gedrückt worden sind, fest, sondern die Reihenfolge, in der sie freigegeben werden.The keyboard is queried to determine whether one or more Buttons have been printed; if more than one key has been pressed, TRIGGER = 1 and KEY = 0 are set. The system then scans the keyboard further by switching on all the LED groups one after the other, interrogating the detectors and interrogates registers 32-39 for each key pressed thereafter by upgrading in block 11o, but does not go to block 112, as a result of the state of TRIGGER, as it results in block 111. Because of the status of TRIGGER, however, the check for released keys is carried out up to blocks 125, 126. If the Checking in block 127 a difference between the buffer register and MAP (G) is again made from the look-up table determines the released key and identifies this key in the KEY register, after which the system returns to block 1o3, finally runs through the entire output sequence and outputs the first released key via block 123. So are two or more keys pressed at the same time or two keys and then additional keys are pressed before the first two have been released, the system does not keep the order in which the keys were pressed, but the order in which they are released.

Es ist bis hierher eine beispielhafte Ausführungsform einer neuartigen Tastatur sowie beispielhafte Hard- und Software zur Abtastung von Tastaturen beschrieben worden, um die Reihenfolge zu bestimmen, in der die Ausgangssignale das Drücken und/oder Freigeben von Tasten kennzeichnen. Die bevorzugten Ausführungsformen haben den Vorteil, daß keine individuellen Lichtkanäle erforderlich sind; stattdessen ordnet man eine Vielzahl von Lichtquellen und Lichtdetektoren so an und einander elektrisch zu, daß das Drücken einer Taste daran festgestellt wird, daß die Lichtbrücke zwischen einer Lichtquelle und einem Detektor unterbrochen wird. Die Anordnung erlaubt, eine einzige Lichtquelle für mehrere Detektoren und entsprechend einen DetektorSo far it is an exemplary embodiment of one novel keyboard as well as exemplary hardware and software for Scanning of keyboards has been described to determine the order in which the outputs are pressed and / or Identify key release. The preferred embodiments have the advantage that no individual light channels required are; instead, one arranges a multitude of light sources and light detectors in such a way and one another electrically to that the pressing of a key is determined by the fact that the light bridge between a light source and a detector is interrupted. The arrangement allows a single light source for several detectors and, accordingly, one detector

für mehrere Lichtquellen zu nutzen, so daß die für eine gegebene Tastatur erforderliche Anzahl der Lichtquellen und -detektoren minimal gehalten werden kann. Da das Erkennungssignal aus der Unterbrechung eines Lichtpfads, nicht durch Reflexion oder Transmission von Licht ermittelt wird, erhält man im Vergleich zu mit Lichtreflexion arbeitenden Konstruktionen, in denen die Genauigkeit der Justage und die Sauberkeit der reflektierenden Oberflächen für den praktischen Einsatz; kritische Faktoren darstellen, eine zwangsweise einwandfreie Funktion. Weiterhin bietet das mikroprozessorgesteuerte Abtastsystem, wie es hier offenbart ist, selbsttätig eine Schalthysterese, mit der sich Doppelschaltungen (wie beim Prellen mechanischer Schalter) verhindern lassen; man erhält so ein System, das sich auch in Umgebungen mit starken mechanischen Schwingungen einsetzen läßt. Da der mechanische Teil der Tastatur sehr einfach aufgebaut ist, hängen die Schaltvorgänge nicht vom Schließen mechanischer Schalter ab. Die Sensor- und die Mikroprozessorplatine lassen sich auf Feuchtigkeitsfestigkeit tauchbehandeln; die Tastatur bleibt daher auch dann betriebsfähig, wenn sie benetzt, d.h. beispielsweise Kaffee über sie verschüttet wird. Während in der bevorzugten Ausfuhrungsform die Schalthysterese mittels des Zeitverhaltens des photoelektrischen Teils der Tastatur erzeugt wird, lassen sich hier auch andere Möglichkeiten verwenden - beispielsweise eine elektrische oder mechanische Hysterese. Auch lassen sich die Lichtquellen und die Lichtdetektoren in Form von Phototransistoren, Photoleitern oder Photozellen in unterschiedlichen Anordnungen und Matrizen anordnen; vorzugsweise erfolgt dies so, daß die Zustände jeder Taste mit nur einer einzigen Abtastung eindeutig festgestellt werden können. Eine naheliegende Alternative in dieser Hinsicht ist eine Lichtwegsperrung bei der Tastenfreigabe und eine Lichtwegöffnung bei gedrückter Taste.for multiple light sources so that the number of light sources and detectors required for a given keyboard can be kept to a minimum. Since the detection signal is determined from the interruption of a light path, not by reflection or transmission of light, one obtains in comparison to constructions working with light reflection in which the accuracy of the adjustment and the cleanliness of the reflective surfaces for practical use ; represent critical factors, a necessarily flawless function. Furthermore, the microprocessor-controlled scanning system, as disclosed here, automatically offers a switching hysteresis with which double switching (such as when bouncing mechanical switches) can be prevented; the result is a system that can also be used in environments with strong mechanical vibrations. Since the mechanical part of the keyboard has a very simple structure, the switching processes do not depend on the closing of mechanical switches. The sensor and the microprocessor board can be immersed to ensure moisture resistance; the keyboard therefore remains operational even if it is wetted, ie, for example, coffee is spilled over it. While in the preferred embodiment the switching hysteresis is generated by means of the time behavior of the photoelectric part of the keyboard, other possibilities can also be used here - for example an electrical or mechanical hysteresis. The light sources and the light detectors in the form of phototransistors, photoconductors or photocells can also be arranged in different arrangements and matrices; this is preferably done so that the states of each key can be clearly identified with just a single scan. An obvious alternative in this regard is to block the light path when the key is released and to open the light path when the key is pressed.

Als weitere Alternative kann man jeden Tastenschaft, jeden Adap-As a further alternative, you can use any key shaft, any adapter

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ter und jede Kappe mindestens halbtransparent ausführen, wobei das untere Ende 80 des Schafts (vergl. Fig. 1o) den Leuchtdioden zugewandt winklig ist. Solange daher nicht mindestens die den Phototransistoren zugewandte Schaftfläche 82 im wesentlichen transparent ist, arbeitet die Tastatur, wie oben beschrieben; zusätzlich dazu erscheint jede Taste infolge des durch die Tastenkappe austretende Licht der 'Leuchtdioden (vorzugsweise diffus) erleuchtet. Zwar kann Licht dann auch in das Tastaturgehäuse eindringen; es wird jedoch auf die Leuchtdioden gerichtet, nicht auf die Phototransxstoren und kann daher deren Funktion nicht stören.ter and each cap run at least semi-transparent, the lower end 80 of the shaft (see. Fig. 1o) the light-emitting diodes facing is angled. As long as not at least the shaft surface 82 facing the phototransistors essentially is transparent, the keyboard operates as described above; in addition, each key appears as a result of the Key cap emitting light from the 'light-emitting diodes (preferably diffuse) is illuminated. It is true that light can then also enter the keyboard housing penetration; however, it is directed at the light-emitting diodes, not at the phototransxstors and can therefore be their Do not disturb function.

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Claims (1)

-3 U : -3 U : BERLIN 33 *° ' 8 MÜNCHENBERLIN 33 * ° '8 MUNICH AugiMte-Vilctorlt-StraS« SS p. DIICOUI/C Λ DADXMCD PIemen«uer«tr«Be2AugiMte-Vilctorlt-StraS «SS p. DIICOUI / C Λ DADXMCD PIemen «uer« tr «Be2 P.t.-Anw. OrInB-RuSChK. Dr. RUSCHKE & PARTNER P.«,Anw.Olpl,lng.Pt app. OrInB-RuSChK. Dr. RUSCHKE & PARTNER P. «, Anw.Olpl, lng. XA1ST1* PATENTANWÄLTE HE-Rutchk# M03M XA 1 ST 1 * PATENTANWÄLTE HE - Rutchk # M03M BERLIN -MÖNCHEN ^'''""^!fBERLIN -MONCHEN ^ '' '"" ^! F Telegramm-Adreese:Telegram address: Quadratur B.Hin TeUgmmm-A*.··.:Quadrature B. To TeUgmmm-A *. ·· .: T e ι cv. λ at 7οβ Quadratur München T e ι cv. λ at 7οβ quadrature Munich TELEX. 183786 TELEX: 522767TELEX. 183786 TELEX: 522767 München, den 15. Juli 198oMunich, July 15, 198o O 459 HO 459 H. OPTICAL TECHNIQUES INTERNATIONAL, Inc., 145o West 228th StreetOPTICAL TECHNIQUES INTERNATIONAL, Inc., 145o West 228th Street Suite 13, Torrance, Calif.,/USASuite 13, Torrance, Calif., / USA PatentansprücheClaims 1. Photooptische Tastatur, gekennz eichnet durch eine Tastenanordnung mit einer ersten Vielzahl einzelner Tasten, die jeweils zwischen einer freigegebenen und einer gedrückten Lage bewegbar sind und Mittel enthalten, die die Taste in die Freigabelage elastisch vorspannt, eine zweite Vielzahl von Lichtquellen, wobei die zweite Vielzahl kleiner als die erste Vielzahl ist, eine dritte Vielzahl von Lichtfühlern, wobei die dritte Vielzahl kleiner als die erste Vielzahl ist, und mindestens einige der Lichtquellen so angeordnet sind, daß sie verschiedene Teile des von Ihnen abgegebenen Lichts auf unterschiedliche der Lichtfühler richten, und die letztgenannten Lichtquellen und Lichtfühler bestimmten der Tasten zugeordnet sind, so daß jede der letztgenannten Tasten den Lichtdurchgang von einer .Lichtquelle zu einem Lichtfühler im wesentlichen sperren kann, wenn sie sich in der freigegebenen oder der gedrückten Stellung befindet, und den Lichtdurchgang im wesent-1. Photo-optical keyboard, marked by a key arrangement with a first plurality of individual keys Keys, each between a shared and are movable in a pressed position and contain means which elastically bias the button into the release position, a second plurality of light sources, the second plurality being smaller than the first plurality, a third A plurality of light sensors, the third plurality being smaller than the first plurality, and at least some of the light sources are arranged so that they focus on different parts of the light you emit Set up light sensors, and the latter light sources and light sensors are assigned to certain of the buttons, so that each of the last-mentioned keys block the passage of light from a .Lichtquelle to a light sensor substantially when it is in the released or the depressed position, and the passage of light is essentially 030601/0059030601/0059 lichen nicht sperrt, wenn sie sich in der jeweils anderen, d.h. gedrückten bzw. freigegebenen Lage befindet, wodurch das Drücken einer Taste ermittelt werden kann, indem man die zugeordnete Lichtquelle anschaltet und den Zustand der zugeordneten Lichtfühler ermittelt.lichen does not lock if it is in the other, i.e. pressed or released position, whereby the pressing of a button can be determined by turning on the associated light source and checking the status of the assigned light sensor determined. 2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Tasten, wenn gedrückt, den Lichtdurchgang zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtfühler im wesentlichen sperrt.2. Keyboard according to claim 1, characterized in that that each of the keys, when pressed, the passage of light between a light source and a light sensor in the essential locks. 3. Tastatur nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abtasteinrichtung, die die Lichtquellen der zweiten Vielzahl nacheinander anschaltet und den Zustand der zugeordneten Lichtfühler ermittelt.3. Keyboard according to claim 1, characterized by a scanning device, the light sources of the second plurality turns on one after the other and the state of the associated light sensor is determined. 4. Tastatur nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die mindestens einige der nicht einer der angeschalteten Lichtquellen zugeordneten Lichtfühler abschaltet.4. Keyboard according to claim 3, characterized by means that at least some of the not one of the light sensors assigned to the switched on light sources switches off. 5. Tastatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Vielzahl von Lichtquellen zu einer geringeren Anzahl von Lichtquellengruppen gruppiert ist und daß die Abtasteinrichtung nacheinander jede der Lichtquellengruppen anschaltet und den Zustand der diesen zugeordneten Lichtfühler ermittelt.5. Keyboard according to claim 3, characterized in that the second plurality of light sources is grouped into a smaller number of light source groups and that the scanning device successively each of the Turns on light source groups and determines the status of the light sensors assigned to them. 6. Tastatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Lichtfühlern zu einer 6. Keyboard according to claim 3, characterized in that the plurality of light sensors to one 0 3 0601/00590 3 0601/0059 23533232353323 -X--X- kleineren Vielzahl von Lichtfühlergruppen aufgeteilt ist, jede der Lichtfühlergruppen mindestens einer der Lichtquellen zugeordnet ist, die Lichtfühler in jeder Lichtfühlergruppe parallel zu den Lichtfühlern in jeder anderen Lichtfühlergruppe liegen, so daß der Zustand der Lichtfühler in jeder Lichtfühlergruppe auf der gleichen Vielzahl von Ausgangsleitungen ermittelt werden kann.is divided smaller plurality of light sensor groups, each of the light sensor groups at least one of the light sources is assigned, the light sensors in each light sensor group parallel to the light sensors in each other Light sensor group are so that the state of the light sensor in each light sensor group on the same plurality can be determined from output lines. 7. Tastatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vielzahl von Lichtquellen zu einer geringeren Anzahl von Lichtquellengruppen aufgeteilt ist, daß die Abtasteinrichtung nacheinander jede der Lichtquellengruppen anschaltet und den Zustand der zu dieser gehörigen Detektoren ermittelt, daß die Vielzahl von Lichtfühlern weiterhin zu einer geringeren Vielzahl von Lichtfühlergruppen aufgeteilt ist und jede der Lichtfühlergruppen einer der Lichtquellengruppen zugeordnet ist, daß die Lichtfühler in jeder der Lichtfühlergruppen parallel zu den Lichtfühlern in jeder anderen Lichtfühlergruppe liegen, so daß der Zustand der Lichtfühler in einer beliebigen Lichtfühlergruppe auf der gleichen Vielzahl von Ausgangsleitungen ermittelt werden kann unabhängig davon, welche Lichtquellengruppe gerade angeschaltet ist.7. Keyboard according to claim 3, characterized in that the second plurality of light sources is divided into a smaller number of light source groups that the scanning device successively each of the Turns on light source groups and the state of the detectors belonging to this determined that the plurality of Light sensors continue to be divided into a smaller number of light sensor groups and each of the light sensor groups one of the light source groups is assigned that the light sensors in each of the light sensor groups in parallel to the light sensors in every other light sensor group, so that the state of the light sensor in any Light sensor group on the same multitude of output lines can be determined regardless of which one Light source group is currently switched on. 8. Tastatur nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die ermittelt, welche Taste gedrückt worden ist, und eine entsprechende Ausgangsmeldung liefert.8. Keyboard according to claim 3, characterized by a device which determines which key has been pressed and provides a corresponding output message. 9. Tastatur nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch <nine Einrichtung, die das gleichzeitige Drücken einer Vielzahl von Tasten ermittelt und auf das Freigeben der Tasten ansprechend eine Ausgangsmeldung der Tasten in der9. Keyboard according to claim 8, characterized by <nine means that the simultaneous pressing of a A large number of keys are determined and, in response to the release of the keys, an output message from the keys in the 030601/0059030601/0059 Reihenfolge abgibt, in der sie freigegeben worden sind.Order in which they were released. 1o. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Lichtquellen Licht zu den Lichtfühlern ohne speziell angelegte Lichtkanäle zwischen ihnen1o. Keyboard according to claim 1, characterized in that g e k e η η that the light sources light to the light sensors without specially created light channels between them 1 ■1 ■ richten.judge. 11. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil jeder Taste im wesentlichen transparent ist und daß dieser im wesentlichen transparente Teil so liegt, daß er Licht aus den Lichtquellen aufnehmen kann, um die Tastatur zu beleuchten.11. Keyboard according to claim 1, characterized in that a portion of each key is substantially is transparent and that this substantially transparent part is so that it receives light from the light sources can to illuminate the keyboard. 12. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtfühler bei Lichteinfall· leitfähig werden und so verschaltet sind, daß sie eine elektrische Leitung aus einem ersten elektrischen Zustand in einen zweiten elektrischen Zustand bringen, und daß die Tastatur weiterhin Mittel aufweist, um die elektrische Leitung in den ersten Zustand zu laden, um nacheinander die Lichtquellen der zweiten Vielzahl anzuschalten und den übergang der Leitungen in den zweiten Zustand, der anzeigt, daß eine der zugehörigen Tasten gedrückt worden ist, innerhalb einer ersten vorbestimmten Zeit zu ermitteln.12. Keyboard according to claim 1, characterized in that the light sensors are conductive when exposed to light and are connected in such a way that they switch an electrical line from a first electrical state to a second bring electrical state, and that the keyboard continues to have means to the electrical line in the first Load state in order to switch on the light sources of the second plurality one after the other and the transition of the lines to the second state, which indicates that one of the associated keys has been pressed, within a first predetermined Time to determine. 13. Tastatur nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die den Übergang der Leitungen in den zweiten Zustand, der anzeigt, daß eine der zugehörigen Tasten freigegeben worden ist, innerhalb einer zweiten vorbestimmten Zeitspanne ermittelt, wobei die erste und die zweite vorbestimmte Zeitspanne ungleich sind, so daß eine Hysterese13. Keyboard according to claim 12, characterized by means that the transition of the lines in the second state, which indicates that one of the associated keys has been released, within a second predetermined Time span determined, wherein the first and the second predetermined time span are unequal, so that a hysteresis 030601/0059030601/0059 29533.2a29533.2a IS-IS- -χ--χ- zwischen der gedrückten und der freigegebenen Lage entsteht. between the pressed and the released position arises. 14. Photooptische Tastatur, g e k e η η zeichnet durch eine Tastenanordnung mit einer ersten Vielzahl einzelner Tasten, die jeweils zwischen einer freigegebenen und einer gedrückten Lage hin- und herbewegbar sind und Mittel aufweisen, die jede Taste elastisch in die Freigabelage vorspan- [ nen, durch eine zweite Vielzahl von Lichtquellen, die kleiner als die erste Vielzahl ist, eine dritte Vielzahl von Lichtfühlern, wobei die dritte Vielzahl kleiner als die erste Vielzahl ist und mindestens einige der Lichtfühler so angeordnet sind, daß sie von unterschiedlichen der Lichtquellen auf sie gerichtetes Licht empfangen können, wobei die letztgenannten Lichtquellen und Lichtfühler bezüglich bestimmter Tasten derart angeordnet sind, daß jede der letztgenannten Tasten den Lichtdurchgang zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtfühler im wesentlichen sperren kann, wenn sie sich in der freigegebenen oder der gedrückten Lage befindet, und den Lichtdurchgang im wesentlichen freigibt, wenn sie sich in der jeweils anderen, d.h. gedrückten bzw. freigegebenen Lage befindet, so daß man das Drücken einer Taste erfassen kann, indem man die zugeordnete Lichtquelle anschaltet und den Zustand der zugehörigen Lichtfühler ermittelt.14. Photo-optical keyboard, geke η η is characterized by a key assembly having a first plurality of individual keys that departures in each case between a released and a depressed position and are movable back and have means which each key preload elastically to the release position [NEN, by a second plurality of light sources smaller than the first plurality, a third plurality of light sensors, the third plurality being smaller than the first plurality and at least some of the light sensors being arranged to receive light directed thereto from different ones of the light sources The last-mentioned light sources and light sensors are arranged with respect to certain keys such that each of the last-mentioned keys can substantially block the passage of light between a light source and a light sensor when it is in the released or the depressed position, and the passage of light substantially releases when i n is in the other, ie pressed or released position, so that the pressing of a key can be detected by switching on the associated light source and determining the state of the associated light sensor. 15. Vorrichtung, die auf die Lage eines bewegbaren Elements anspricht, gekennzeichnet durch eine Lichtfühleinrichtung, die bei Lichteinfall elektrisch leitfähig wird, wobei die Lichtfühleinrichtung so verschaltet ist, daß sie eine elektrische Leitung aus einem ersten in einen zweiten elektrischen Zustand bringen kann, durch eine Lichtquelleneinriclitung, die Licht auf die Lichtfühleinrichtung so15. Device which responds to the position of a movable element, characterized by a light sensing device, which becomes electrically conductive when exposed to light, the light sensing device being connected in such a way that it can bring an electrical line from a first to a second electrical state by means of a light source device, the light on the light sensing device so 030601/0059030601/0059 richtet, daß der Lichtdurchgang abhängig von der Lage des bewegbaren Elements unterbrochen werden kann, durch eine Einrichtung, um nacheinander die elektrische Leitung in den ersten Zustand zu laden, die Lichtquelle anzuschalten und auf die Zeitspanne als Maß für die Lage des bewegbaren Elements anzusprechen, die die elektrische Leitung braucht, um in den zweiten Zustand überzugehen.directs that the passage of light can be interrupted depending on the position of the movable element, by a Device to successively charge the electrical line in the first state, to switch on the light source and to address the period of time as a measure of the position of the movable element that the electrical line needs to go to the second state. 03060 1 /005903060 1/0059
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3611988A1 (en) * 1985-04-16 1986-10-16 Ncr Corp., Dayton, Ohio DATA INPUT SYSTEM WITH A KEYPAD WITHOUT MOVING PARTS
DE3700856A1 (en) * 1987-01-14 1988-07-28 Telefunken Electronic Gmbh OPTOELECTRONIC KEYBOARD

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