SU1203503A2 - Устройство дл ввода информации - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике, предназначено дл  ввода информации и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт.св. № 1030790.

Цель изобретени  повьпиение быстродействи  устройства.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  ввода информации; на фиг. 2 - функциональна  схема блока управлени , на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 4 и 5 - схема сенсорного ключа, варианты исполнени , на фиг. 6 - схемы начальной установки .

Устройство (фиг. 1) содержит сенсорные ключи 1 первой группы, сенсорные ключи 2 второй группы, пер-  ьм коммутатор 3, второй коммутатор 4, дешифратор 5, блок 6 управлени , первьм элемент И 7, элемент И 8, певый счетчик 9, второй счетчик 10, регистр 11, формирователь 12 импульсов , триггер 13, трет ий элемент И 1 первьм элемент КПИ 15, второй элеме ИЛИ 16, схему 17 начальной установк диагностический вход 18 устройства, тактовый вход 19 устройства, управл ющий вход 20, информационньш вход 21 устройства.

Блок 6 управлени  (фиг. 2) содержит генератор 22 импульсов, элемент НЕ 23, триггер 24, элементы И 25-29, элемент ИЛИ 30, триггеры 31 и 32, регистр 33 сдвига, дифференцирующую цепь 34, элементы ИЛИ 35 и 36, элементы И 37-40, триггеры 41-43, входы 44-47 блока управлени , выходы 48-56, выходы 57-59 регистра 33 сдвга .

Сенсорный ключ (фиг. 4) содержит полупроводниковый диод 60, конденсатор 61, повторитель 62 напр жени  с большим входным сопротивлением, например КМЛП-ключ, резистор 63, входы 64-66 сенсорного.ключа, выход 67.

Другой вариант сенсорного ключа (фиг. 5) содержит полупроводниковый диод 68, конденсатор 69, повторител 70 с большим входным сопротивлением резистор 71, входы 72-75, выход 76 сенсорного ключа.

Схема начальной установки (фиг.6 содержит полупроводниковьй диод 77, резистор 78, конденсатор 79, пороговый элемент 80, например триггер

Шмитта, вход 81 напр жени  питани , выход 82 схемы начальной установки.

Устройство работает следующим образом.

При включении напр жени -питани  схема 17 начальной установки выраба- тьтает импульс, которьш через элемент ИЛИ 16 поступает на вход 46 и далее на установочные входы регистра 33

сдвига, триггера 32 и триггера 31 и через элемент ИЛИ 36 на вход триггера 43.

Триггеры 31, 32 и 43 устанавливаютс  (или подтверждаютс ) в нулевые

состо ни . Регистр 33 сдвига устанавливаетс  в следующее состо ние: на выходе 57 по вл етс  логическа  единица, а на выходах 58 и 59 - логические нули. Это можно осуществить,

подкотючив выход 57 к инверсному вь ходу первого -триггера, вход щего в состав регистра 33 сдвига, или подава  сигнал установки его в исходное состо ние на другой вход, по сравнению с остальными триггерами из состава регистра 33 сдвига. Дру- гой вход регистра 33 сдвига  вл етс  его тактовым (сдвигающим) входом, причем срабатывание происходит по

заднему фронту входных импульсов. На информационный вход дл  ввода последовательной информации (не показам ) подан посто нно уровень логического нул , поэтому после каждого входного сигнала на вьпсоде 57

будет уровень логического нул . I

Нулевой уровень на пр мом выходе триггера 31 запрещает прохождение импульсов через элемент И 28 и устанавливает на его выходе и на вьрсоде 48 уровень логического нул , а единичный уровень на инверсном выходе триггера 31 устанавливает на выходе элемента ИЛИ 30 уровень логической единицы, запреща  тем самым прохождение через него импульсов с выхода элемента И 26. Первые два входа триггеров 31 и 32  вл ютс  динамическими .1-, К входами, а третий их

вход - статическим R-входом. На

остальные, неиспользуемые, входы (при их наличии) триггеров, а также других элементов поданы нейтральные ур-овни, например уровень логической

единицы, которые не вли ют на работу этих элементов.

Триггер 24 работает в счетном режиме, т.е. каждый Импульс с вы

3

хода элемента НЕ 23 мен ет состо ни триггера 24 на противоположное (фиг Положительные потенциалы с пр мого и инверсного выходов тригрера 24 дают попеременное разрешение на прохождение сигналов соответственно через элементы И 25 и 26. Сигнал на выходе элемента И 27 по вл етс  со сдвигом по отношению к сигналу на входе элемента И 26 на величину длительности импульса. На выходах элементов И 25-27 формируютс  непересекающиес  последовательности импульсов , длительность которых равна длительности сигналов с выхода генератора 22.

Высокий уровень с первого выхода (шина 57) регистра 33 сдвига через элемент ИЛИ 35 поступает на выход 52 и на выход элемента И 37, разреша  прохождение импульсов с выхода элемента И 27 через элемент И 37 и далее, через элемент И 38 на выхо 53, при условии, что триггер 41 находитс  в единичном (разрешающем) состо нии. Если триггер 41 находитс в нулевом (запрещающем) состо нии, первый импульс с выхода элемента И 37 не проводит на выход элемента И 38, но своим задним фронтом переводит триггер 41 в единичное состо ние . Все остальные импульсы проход  на выход элемента И 38, так как они подтверждают единичное состо ние триггера 41.

В качестве триггеров 41 и 42, а также триггеров 31 и 32 можно примен ть асинхронные СГК-триггеры. Первы входы триггеров 41 и 42 будут Л-вхо дами, а входы, соединенные с выходо дифференцирующей цепи 34, могут быт как К-входами, так и R-входами, т.е статическими. На остальные, неисползуемые , входы (при их наличии) поданы нейтральные уровни, не вли ющие на работу, Нзшевой потенциал на выходе 59 запрещает прохождение импульсов через элемент И 39 на вход элемента И 40 и далее на выход 55.

Таким образом, в исходном состо нии , после включени  напр жени  питани , на первом выходе 55 блока 6 управлени  отсутствуют импульсы,на втором выходе 53 присутствует последовательность импульсов, на третьем выходе 51 - нейтральный (например, уровень логического нул ) уровень, на четвертом выходе 49 - уровень

логической единицы, на п том выходе 48 - уровень логического нул , на шестом выходе 64 - уровень логической единицы, на седьмом выходе 52 - уровень логического нул , на восьмом выходе 56 - уровень логического нул  и на дев том выходе 50 блока 6 управлени  отсутствуют импульсы.

На вход 19 устройства поступают тактовые импульсы (ТИ) и воздей- ствутот на вход формировател  12 импульсов , с выхода которого достаточно узкие импульсы поступают на первьй вход триггера 13 и первый вход эле- мента И 14. Длительность импульсов с выхода формировател  12 выбираетс  минимально возможной с учетом стабильной работы примен емой элементной базы (типов микросхем), При нахождении триггера I3 в единичном (разрешающем) состо нии импульсы с выхода формировател .12 проход т через элемент И 14 и далее через элемент КШ 16 на третий вход блока 6 управлени  (вход 46). Эта последовательность импульсов подтверждает исзчодные состо ни  регистра 33 сдвига; триггеров 31 и 32 и через элемент ИЛИ 36 состо ние триггера 43,

При поступлении импульса с выхода элемента ИЛИ 15 на второй (потенциальный ) вход триггера 13 последний переходит в запрещающее (нулевое) состо ние. Следующий по времени им- пульс с выхода формировател  12 не проходит на выход элемента И 14, но своим задним фронтом, воздейству  на первый (динамический) вход триггера 13, переводит его в разрешающее состо ние, В качестве первого входа можно использовать J-вход асинхронного JK-триггера, а в качестве входа - R-вход, На остальные, неиспользуемые, входы должны быть поданы нейтральные потенциалы, не измен ющие состо ни  триггера. Последовательность импульсов с второго выхода блока 6 управлени  (выход 53) поступает на счетньпЧ вход счетчика

50 10, последовательно измен   его состо ние . Выходной код счетчика 10 поступает на адресные входы татора 4, который производит последовательное подключение выходов сен55 сорных ключей 2 к своему выходу, соединенному с входом элемента И 8, Чтобы исключить вли ние выходного кода регистра 11 на код счетчика 10j

выходы которых объединены, можно, например, в качестве выходных элементов счетчика 10 и регистра 11 применить ключи с открытым коллекторным выходом или использовать шинные усилители с трем  состо ни ми (Ноль, Единица, Обрыв). Тогда с помощью потендиалов с выходов 48 и 49 блока 6 управлени , -которые будут подаватьс  соответственно на разрешающие входы выходных элементов счет- чика 10 и регистра 11, можно управл ть вьщачей информации в магистральные шины, раздел   ее во времени.

Матрична  структура подключени  первых входов сенсорных ключей 1 и 2 позвол ет оператору при обращении к устройству воздействовать на два сенсорных ключа, принадлежапщх двум группам. Сначала определ етс  номер сенсорного ключа 2 во второй группе. В момент равенства кода счетчика 10 номеру сработавшего сенсорного ключа 2 его выход через коммутатор 4 оказываетс  подключенным к входу элемента И 8, на другой вход которого подаетс  разрешающий потендиал с выхода 52 Поэтому сигнал с выхода элемента И 8 поступает на первый вхо блока 6 управлени . Объединение выходов элементов И 8 и 7 можно допускать также при использовании ключей с открытым коллекторным выходом или шинным усилителем с трем  состо ни-  ми.

На элементе И 29 происходит совпадение сигнала с выхода элемента1 И 8 с выходными импульсами элемента И 26. В зависимости от того, в какой момент времени срабатывает сенсорный ключ 2, длительность импульса на выходе элемента И 29 может мен тьс , не превьша  длительности импульса с выхода элемента И 26. Если, напри- мер, сенсорный ключ 2 срабатьшает в момент времени вблизи окончани  очередного импульса с выхода элемента И 26, то результирующий импуль на выходе элемента И 29 оказываетс  предельно коротким. В св зи с этим, если соединить выход элемента И 29 с входом регистра 33 сд;вига5 который , в сущности, подкл(54ен сразу к всем входам триггеров, вход щих в со став регистра сдвига, возможно сра- батьгеание только некоторых триггеров и несрабатьгеание триггеров из соста

g 0 5

0 5 о 5

5

0

ва регистра 33 сдвига ввиду большого допускаемого разброса частотных (импульсных ) параметров отдельных элементов . Это привело бы к снижению надежности работы устройства. Если применить обычные синхронизаторы, выполненные на триггерах и элементах И, то дл  них характерно то, что выходной импульс смещен по отношению к входному на величину, большую периода тактовой частоты. Поэтому возможна така  ситуаци , что в момент по влени  импульса с выхода синхронизатора счетчик 10 или 9 уже измен - ет свое состо ние, т.е. и в этом случае надежность работы устройства невысока.

Импульс с выхода элемента И 29 измен ет состо ние триггера 32, который возвращаетс  в сходное состо ние по следующему импульсу с, выхода генератора 22 (фиг. 3). Если импульс с выхода элемента И 29 оказываетс  очень коротким, то триггер 32 не измен ет своего состо ни  и ситуаци  повтор етс  через врем , необходимое счетчику 10 дл  возврата в прежнее состо ние , так как сенсорный ключ 2 находитс  в активном состо нии достаточно длительное врем .

Разделение во времени импульсов с выходов элементов И 26 и 27 дает }зозможность исключить вли ние собственных задержек счетчиков и коммутаторов , а также вли ние переходных процессов в них, в момент действи  которых возможны ложные пере- ключ.ени , что позволит повысить тактовую частоту устройства, а значит, и его быстродействие, а также повысить помехоустойчивость устройства к вли нию переходных процессов, т.е. повысить надежность работы.

Выходной импульс триггера 32, который формируетс  непосредственно за выходным импульсом элемента И 29, измен ет состо ние регистра 33 сдвига . На выходе 57 по вл етс  нулевой уровень, на выходе 58 - единичный, на выходе 39 - нулевой уровень, в момент смены уровн  на выходе 57 дифференцирующа  цепь 34 формирует импульс, который устанавливает счетчики 9 и 10 и триггеры 41 и 42 в нулевое состо ние. Далее процесс повтор етс . Если первый сигнал обусловлен вли нием помех, то второго сигнала не будет и импульсы с выхода формировател  12 приведут устройство в исходное состо ние.

Одновременно импульс с выхода элемента И 29 через элемент ИЛИ 15 поступает на второй вход триггера 13 и переводит его в запрещающее состо ние , поэтому следующий импульс с выхода формировател  12 не проходит через элементы И 14 и ИЛИ 16 на установочный вход регистра, 33 сдвига.

Второй импульс, поступающий на вход регистра 33 сдвигаj снова измен ет его состо ние. Единичньй уровень находитс  только на выходе 59, и счеткые импульсы поступают на вход счетчика 9., Если и второй импульс вызван действием помехи, то не должно быть третьего импульса, и устройство импульсом с выхода элемента ИЛИ 16 снова переходит в исходное . состо ние.

Определение номера сенсорного ключа во второй группе заканчиваетс  при по влени  второго импульса на входе регистра 33 сдвига. Единичный уровень находитс  только на выходе 59 и тактовые импульсы поступают на вход счетчика 9. Таким образом, определение номера сенсорного ключа в первой группе происходит во врем  работы счетчика 9, выходы которого подключены к адресным входам коммутатора 3. Последний последовательно подключает выходы сенсорных ключей 1 к входу элемента И 7, на второй выход которого подан разрешаю- щий потенциал.

При совпадении кода счетчика 9 с номером сработавщего сенсорного ключа на первом входе блока 6 управлени по вл етс  импульс, вследствие чего регистр 33 сдвига снова измен ет сво состо ние. На всех выходах регистра 33 сдвига - нулевые потенциалы. При смене потенциала на выходе 59 триггер 43 переходит в единичное состо ние , что сигнализирует об окончании формировани  кода в счетчиках 9 и 10. Единичный уровень с выхода триггера 43, нар ду с поступлением его на вход 20, поступает через элемент ИЛИ 15 на вход триггера 13, Поскольку статический вход триггера 13 должен иметь преимущество по сравнению с первым динамическим входом, то триггер 13 будет находитьс  в запрещающем состо нии все врем , по (3

ка j pHrrep 43 находитс  в единичном состо нии.

При считывании кода с выхода счетчиков 9 и 10 внешним устройством, на- пример ЭВМ, последнее подает импульс на третий дополнительньй вход устройства Ввод информации (вход 21), который, поступа  на вход 47, через элемент ИЛИ 36 переводит триггер 43

в исходное нулевое состо ние, которое снимает свой запрет с триггера 13. Если процесс ввода информации в ЭВМ произошел достаточно быстро и оператор все еще касаетс  входов

сенсорных ключей 1 и 2, то на выходе элемента И 29 присутст вует последовательность импульсов, котора , с одной стороны, через триггер 32 подтверждает состо ние регистра 33

сдвига, другой - через элемент ИЛИ 15 воздействует на вход триггера 13, систематически перевод  его (или додтвер эда ) в запрещающее состо ние . При сн тии обращени  опера-,

тором к сенсорным ключам 1 и 2 импульсы с вькода элемента И 29 перестают поступать, на вход триггера 13, следующий за этим импульс с выхода формировател  12 своим задним фронтом

переводит триггер 13 в разрещающее

(единичное)состо ние,пропуска  остальные импульсы через элементы И 14 и ИЛИ 16 на третий вход блока 6 управлени  (вход 46). Устройство переходит в исходное состо ние и готово к формировангао кодов новых сработавших сенсорных ключей.

Необходимость введени  триггеров 41 и 42 и элементов И 38 и 40 обусловено следующими причинами. Допустим, срабатывают сенсорные ключи 1 и 2, номера которых должны соответствовать нулевым кодам счетчиков 9 и 10, Эта ситуаци  изображена на временных

диаграммах (фиг, 3), После выхода- первого импульса на вход регистра 33 сдвига (или на вход триггера 32) триггеры 41 и 42 и счетчики 5 и 6 наход тс  в нулевом состо нии. Следующий за

этик импульс с выхода элемента И 27 должен проходить через элемент И 37. В сл5гчае отсутстви  триггера 41 элеент И 38.этот импульс пропустил бы на вход с етчика 10 и изменил бы его

состо ние, т,е, код счетчика 10 стал бы неправильным. Реально этот, импульс е проходит через элемент И 38, а своим задним фронтом возвращает триг

rep 41 в единичное состо ние, т.е. код в счетчике 10 остаетс  нулевым.

Далее поступает второй импульс на вход регистра 33 сдвига и дает разрешение на вьсход 59, В случае отсутстви  триггера 42 и элемента И 40 следующий за этим импульс с вьпсода элемента И 27 прошел бы на вход счетчика 9 и изменил бы его состо ние, И Е этом случае результирующий код был бы неправильным. Поглощение одного импульса триггером 42 и элементом И 40 приводит к тому, что код в счетчике 9 остаетс  нулевым,

Поглощение импульсов указанными элементами при кодах, отличных от нул 5 не приводит к существенны отличи м в работе устройства.

В предлагаемом устройстве также реализован дополнительньш режим ра- боты дл  контрол  его работоспособности . Дл  перевода устройства в этот режим на вход 18 подаетс  импульс (фиг« 3) и одновременно в регистр 11 по его информационным вхо- дам записываетс  первый провер емый код. Импульс,, подаваемьй на вход 18, через элемент ИЛИ 16 приводит устройство (или подтверж;дает) в исходное состо ние, через элемент ИЛИ 15 он нёреводит триггер 13 в запрещающее Состо ние и, поступа  на второй вход блока 6 управлени , переводит тригге 31 в единичное состо ние, снима  запреты с входов элементов И 28 и ИЛИ 30.

В такт с импульсами с п того выхода блока 6 управлени  код с выхода регистра 11 поступает на адресные входы дешифратора 5, Строби- рор.ание дешифратора 5 также происходит этими сигналами. Поэтому на со ответствующем выходе дешифратора 5 по вл етс  последовательность импульсов , подаваема  на вторые входы двуу

сенсорных ключей из первой и из второй группы3 номера которых равны код :з регистре 11 , Происходит имитаци  сасани  определенного контакта,

Импульсы, поступающие на вход 65 сенсорного ключа 1j через полупроводниковый диод 60 зар жают конденсатор 61 до напр жени , необходимого дл  срабатывани  повторител  62 напр жени . Параметры цепи зар да кон- денсатора 62 выбираютс  таким обра- soMj, чтобы он не успевал разр дитьс  ме;кду импульсами зар да. Полупровод

10

0350310

никовый диод 60 необходим дл  предотвращени  разр да конденсатора че- рез выходные элементы дешифратора 5, Резистор 63 обеспечивает подачу необходимого напр жени  дл  фиксации положени  рабочей точки повторител  62 напр жени .

Код с выхода счетчика 10 поступает на адресные входь коммутатора 4 в такт с сигналами с четвертого выхода блока 6 управлени , которые не пересекаютс  во времени с другой последовательностью импульсов. Поэтому в счетчиках 10 и 9 формируетс  код

енсорных элементов 1 и 2,, на котос

рые подавалась последовательность импульсов с выхода дешифратора 5, Переход триггера 43 в единичное состо ние вызывает переход триггера 31 в нулевое (запрещающее) состо ние, прекраща  тем- самым формирование импульсов на выходах элементов И 28 и ИЛИ 30.

Далее записываетс  новьй код в регистр 11 и подаетс  новыГ; импульс на вход 18. Количество записей новых кодов в регистр 11 не превышает количества сенсорных элементов в одной из групп. Процесс заканчиваетс  при полном контроле всего устройства, Срав- нение принимаемого и выдаваемых кодов и прин тие решени  о исправности или неисправности устройства происходит в отдельном устройстве.

Отличие работы сенсорного ключа, изображенного на фиг, 4, от сенсорного ключа, изображенного на фиг. 5, состоит в следующем, Первьй ключ ера- батывает за счет наводок сетевого напр жени  в операторе, который касаетс  входа этого ключа. Поэтому на выходе этого ключа будут формироватьс  импульсы с частотой 50 Гц, Длительность каждого импульса пример но 10 мс, что вполне достаточно дл  формировани  выходного кода. Второй вариант ключа срабатывает при замьжании оператором входов 72 и 75, вследствие чего через оператора напр жение смещени  UfH поступит на вход повторител  70 напр жени , В остальном работа этих ключей эквивалентна,

Сенсорные ключи должны срабатывать при подаче на их входы сигналов с положительным уровнем. При работе с сигналами другого уровн  пол рность включени  полупроводниковых диодов

и

и пол рность напр жений смещени  мен ютс  на противоположные.

Схема 17 начальной установки работает следующим образом. При включении напр жени  питани  конденсатор 79 начинает медленно зар жатьс  через резистор 78 до порога срабатьгеани  порогового элемента, на выходе которого пока присутствует единичньцЧ уровень , которьм через элемент ИЛИ 16 устанавливает устройство в исходное состо ние. При срабатывании порогового элемента потенциал на его выходе

0350J12

становитс  нулевым и не вли ет больше на работу устройства. Полупровод- никовьй диод 77 необходим дл  быстрого разр да конденсатора при включении 5 напр жени  питани .

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным  вл етс  повьш ение удобства работы опера- 10 тора и оперативность ввода информации за счет отсутстви  специальной кнопки дл  установки его в исходное состо ние.

19

Фиг. /

/5 гв

.i

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ по авт.св. № 1030790, отличающееся тем, что, с целью повышения его быстродействия, в него введены формирователь импульсов, триггер, третий элемент И, первый и второй элементы ИЛИ, первый дополнительный вход блока управления является информационным входом устройства,: второй дополнительный вход соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ и является диагностическим входом устройства, третий дополнительный вход блока управ- ’ ления подключен к выходу вто-: рого элемента ИЛИ, восьмой выход блока управления подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, девятый выход - к третьему входу первого элемента ИЛИ и является управляющим выходом устройства, вход формирователя импульсов является тактовым входом устройства, а выход подключен к первому входу триггера и к первому входу третьего элемента И, второй _β вход которого соединен с выходом © триггера, второй вход триггера подсоединен к выходу элемента ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, третий вход которого является входом сброса устройства.

   SU _п,>1203503