Устройство для ввода информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода информации с клавиатуры в различных цифровых приборах и устройствах. Устройство обеспечивает более высокое быстродействие за счет сокращения времени формирования кода замкнутого коммутационного элемента и времени задержки формирования положительного (отрицательного) фронта стробирующего сигнала относительно момента замыкания (размыкания) коммутационного элемента. Опрос матрицы 4 коммутационных элементов в устройстве осуществляется целыми строками и столбцами. В течение каждого периода следования импульсов с генератора 1 импульсов (для каждого состояния счетчика 2) осуществляется проверка наличия замкнутого коммутационного элемента в I-м столбце и I-й строке матрицы 4. В течение первого полупериода на все горизонтальные шины матрицы 4 поступают уровни ЛОГ "1" с группы ключей 14 и на выход мультиплексора 5 подключается I-я вертикальная шина матрицы 4. Если на I-й вертикальной шине находится замкнутый коммутационный элемент, то на выходе мультиплексора 5 возникает сигнал ЛОГ "1", срабатывает триггер 9 и в регистр 11 записывается код номера вертикальной шины, на которой находится замкнутый коммутационный элемент. Аналогично во втором полупериоде на все вертикальные шины матрицы 4 поступают сигналы ЛОГ "1" с группы ключей 13 и на выход мультиплексора 3 подключается I-я горизонтальная шина матрицы 4. Если на I-й горизонтальной шине находится замкнутый коммутационный элемент, то на выходе мультиплексора 3 возникает сигнал ЛОГ "1", срабатывает триггер 6 и в регистр 12 записывает код номера горизонтальной шины. Срабатывание триггера 10 и соответственно появление на выходе устройства стробирующего сигнала происходит по положительному перепаду сигнала с инверсного выхода старшего разряда счетчика 2 после того, как срабатывают оба триггера 9 и 6, т.е. когда будут определены и записаны в регистр 11 и 12 коды номеров вертикальной и горизонтальной шин, на пересечении которых находится замкнутый коммутационный элемент. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСА БЛЙН

0 А1 (19) (!1) (g1)5 G 06 F 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ улла

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И СЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4482167/24-24 (22) !2.09.88 (46) 15.08.90. Вюл. - 30 (71} Воронежский политехнический институт (72) В.Н. Калитурин (53} 681.327.11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1280603, кл. G 06 F 3/02, 1985.

Авторское. свидетельство СССР

В 1322248, кл. С 06 F 3/02, 1986.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода информации с клавиатуры в различных цифровых приборах и устройствах. Устройство обеспечивает более высокое быстродей— ствие за счет сокращения времени формирования кода замкнутого коммутационного элемента и времени задержки формирования положительного (отрица3 .1585790 4 тельного) фронта стробируюшего сигнала относительно момента замыкания (размыкания) коммутационного элемента, Опрос матрицы 4 коммутационных элементов в устройстве осуществляется целыми строками .и столбцами. В течение каждого периода следования импульсов с генератора 1 импульсов (для каждого состояния счетчика 2) осуществляется проверка наличия замкнутого коммутационного элемента в. i-м столбце и i-й строке матрицы 4, В течение первого полупериода на все горизонтальные шины матрицы 4 поступают уров-15 ни лог. "1" с группы ключей 14 и на выход мультиплексора 5 подключается .

i-я вертикальная шина..матрицы 4. Если на i-й вертикальной шине находится замкнутый коммутационный элемент, то на выходе мультиплексора 5 возникает сигнал лог, "1", срабатывает триггер

9 и в регистр 11 записывается код номера вертикальной шины, на которой находится замкнутый коммутационный

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода информации с клавиатуры в различных цифровых приборах и устройствах.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 представлена функциональ ная схема устройства; на фиг. 2-4 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, второй мультиплексор 3, матрицу 4 коммутационных элементов„ первый мультиплексор 5, третий триггер 6, элемент НЕ 7, элемент И 8, первый 9 и второ" 10 триггеры. первый 11 и второй 12 регистры, первую 13 и вторую 14 группы ключей и резисторы 15.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания на вход сброса устройства подается импульс, устанавливающий триггеры 6, 9 и 10 и регистры 11 и 12 в исходное состояние. Таким образом, вплоть до первого замыкания коммутационного элемента в матрице 4 информационные

4О

55 элемент, Аналогично во втором полупериоде на все вертикальные шины матрицы 4 поступают сигналы лог. "1" с группы ключей 13 и на выход мульти-. плексора 3 подключается i-я горизонтальная шина матрицы 4. Если íà i — é горизонтальной шине находится замкнутый коммутационный элемент, то на выходе мультиплексора 3 возникает сиг-.. нал лог. "1", срабатывает триггер 6 и в регистр 12 записывает код номера горизонтальной шины. Срабатывание триггера 10 и соответственно появление на выходе устройства стробируюшего сигнала происходит по положительному перепаду сигнала с инверсного выхода старшего разряда счетчика 2 после того, как срабатывают оба триггера 9 и 6, т.е. когда будут определены и записаны в регистр 11 и

12 коды номеров вертикальной и горизонтальной шин, на пересечении которых находится замкнутый коммутационный элемент. 4 ил. и стробирующие выходы устройства находятся в нулевом состоянии.

По каждому отрицательному перепаду на выходе генератора 1 импульсов (фиг. 2С ) происходит переключение состояния счетчика 2 (на фиг. 26 показано изменение состояния младшего разряда счетчика 2). Кодовая комбинация, снимаемая с выходов группы счетчика 2, управляет работой мультиплексоров 3 и 5. Работа мультиплексора 5 происходит таким образом, что если на его управляющем входе присутствует уровень логического нуля, то в зависимости от двоичного кода, поступающего с выхода группы счетчика

2 на его адресные входы, сигнал (логическая "1" или логический "0") с одного из информационных входов мультиплексора коммутируется на его выход. Если на управляющем входе мультиплексора присутствует уровень логической "1", то работа мультиплексора в этом случае запрещена и его выход находится в третьем (отключенном) состоянии. Аналогично работает и мультиплексор 3.

Рассмотрим работу устройства при разомкнутых контактах в матрице 4 в

5 15 течение одного периода следования импульсов с генератора 1 (например, в интервале времени t, — C> на фиг.2), считая, что в последующие периоды работа устройства (при разомкнутых контактах матрицы 4) происходит arraлогично °

В течение времени t — t (первый

1 2 полупериод) сигнал логической "1" с выхода элемента НЕ 7 (фиг.26), инверс ный по отношению к сигналу с выхода генератора 1 импульсов (фиг. 2а), поступает на управляющие входы второй группы 14 ключей, в результате чего все ключи 14 группы находятся в замкнутом состоянии и на их выходах присутствуют уровни логической "1" (нагряжение питания Е). Указанные сигналы логических "1" поступают одновременно на все горизонтальные шины матрицы 4 коммутационных элементов и соответственно на все входы мультиплексора 3.

Так как в течение времени ts — t на управляющем входе мультиплексора 3 (фиг. 25) присутствует сигнал логической "1", то его работа запрещена, и несмотря на то, что на всех его информационных входах находятся уровни логической "1", выход указанного мультиплексора находится в отключенном" состоянии. Для того, чтобы триггер 6 в данном случае при отключенном выходе мультиплексора 3 не возбуждался из-за всевозможных ".наводок по неподключенному установочному входу, выход мультиплексора 3 и установочный вход триггера 6 через резистор подключены к шине нулевого потенциала устройства. В результате этого в течение времени t — t на установочном входе триггера 6 находится уровень логического "0" и его состояние не изменяется.

Одновременно в течение времени — t сигнал логического О" с выхода генератора 1 импульсов поступает на управляющие входы первой группы 13 ключей1, в результате чего все ключи 13 группы разомкнуты и их выходы находятся в отключенном" состоянии. B это же время разрешена работа мультиплексора 5 и один из его информационных входов подключается к выходу. Однако, поскольку выходы группы 13 ключей "отключены и ни один из коммутационных элементов матрицы 4 не замкнут, то в рассматриваемом интервале времени ни на одну из

l (напряжение питания Е). Указанные уровни логической "1" поступают одновременно на все вертикальные шины матрицы 4 коммутационных элементов и соответственно на все входы мультиплексора 5, Так как в течение времени на управляющий вход мультиплексора 5 подается сигнал логической "1", то его работа запрещена, и несмотря на то, что на всех его информационных

2»

30 входах находятся уровни логической

"1", выход указанного мультиплексора находится в "отключенном состоянии.

Подключение установочного входа триггера 9 через резистор R к шине нулевого потенциала устройства обеспечи35 вает ему устойчивое исходное нулевое состояние при отключенном" выходе мультиплексора 5.

Одновременно в течение времени

t з сигнал логического "О с выхода элемента ИЕ 7 (фиг. 2 6) поступает на управляющие входы второй группы 14 ключей, в результате чего все ключи группы 14 разомкнуты и их

45 выходы находятся в отключенном сосII а1 тоянии. В это же время разрешена работа мультиплексора 3 и один из его информационных входов подключен к выходу. Однако, поскольку выходы группы 14 ключей "отключены" и ни один из коммутационных элементов блока 4 не замкнут,,то в рассматриваемом интервале времени ни на одну из его горизонтальных шин сигнал логического

"0 или логической "1" не подается .и входы мультиплексора 3 и его выход находится в "отключенном состоянии.

Так как выход мультиплексора 3 через

85790 6 его. вертикальных шин сигналы логического "0" или логической "1" не подаются и входы мультиплексора 5 и его выход находятся в отключенном

5 состоянии. Так как выход мультиплексора 5 через резистор R соединен с шиной нулевого потенциала устройства, то в течение времени t — t на ! 2

10 установочном входе триггера 9 присутствует уровень логического "0" и его состояние не изменяется.

В течение времени t > — t> (второй полупериод) сигнал логической 1" е

l5 выхода генератора 1 импульсов (фиг. 2а) поступает на управляющие входы группы 13 ключей, в результате чего все ключи 13 группы находятся в замкнутом состоянии и на их выходах присутствуют уровни логической "1

1585790 резистор К соединен с шиной нулевого потенциала устройства, то в течение времени t, — t> на установочном входе триггера 6 присутствует уровень

I1 f I 5 логического 0 и он продолжает находиться в исходном нулевом состоянии.

В последующие периоды следования импульсов с генератора 1 при разомкнутых контактах блока 4 работа рассмотренных функциональных узлов происходит аналогично.

По каждому положительному перепаду на инверсном выходе (фиг.2 .) старше1 го разряда счетчика 2 (выход счетчи15 ка) триггеры 6, 9 и 10 не меняют своего исходного нулевого состояния; так как на информационных входах этих триггеров присутствуют логические

"01 (на информационный вход триггера

10 сигнал логического "0" подается с выхода элемента И 8, что, в свою очередь, обусловлено нулевым состоянием триггеров б и 9).

Рассмотрим работу устройства при 25 замыкании одного из контактов в матрице 4. Ва чертеже (фиг.2 ) условно показаны моменты замыкания и размыкания одного из коммутационных элементов, расположенного в общем случае на i è вертикальной и j-й горизонтальной шинах. Предположим, что замыкание коммутационного элемента произошло в интервале времени когда счетчик 2 находился в 1-м состоянии (фиг.2). Кроме этого, будем считать, что при замыкании и размыкании коммутационного элемента возникает "дребезг".

В момент времени ь по заднему

40 фронту импульса с выхода генератора

1 импульсов счетчик 2 переходит в -е состояние. Из приведенного описания работы устройства следует, что в течение врем,=ни с — t> на всех гори- 4 зонтальных.шинах матрицы 4 коммутационных элементов присутствуют уровни логической "1", а на выход мультиплексора 5 коммутируется его i-й вход (1-я вертикальная шина матрицы 4).

Следовательно. если в указанном интервале времени происходит замыкание какого-либо коммутационного элемента, расположенного на 1-й вертикалькой шине матрицы 4, на выходе

55 мультиплексора 5 возникает сигнал логической 1" (фиг,2е), под действи- ем которого триггер 9 переходит в единичное состояние (фиг.2 ). Положительный перепад логических уровней, возникающий на выходе триггера 9, поступает на синхровход регистра 11, в результате чего в регистр 11 записывается двоичный .код номера вертикальной шины (в данном случае i-й), на которой расположен замкнутый коммутационный элемент.

В течение времени t — t уровень логической "1" присутствует на всех вертикальных шинах матрицы 4 коммутационных элементов, а на выход мультиплексора 3 коммутируется 1-я горизонтальная шина матрицы 4. Поскольку замкнутый коммутационный элемент находится на j-й горизонтальной шине (j не равно i), то на выходе мультиплексора 3 сигнал логической "1н не возникает и триггер 6 продолжает находиться в исходном нулевом состоянии.

В течение времени t — tz работа устройства не отличается от описанной для интервала времени

При этом триггер 9 продолжает находиться в единичном состоянии, свидетельствующем о том, что код номера вертикальной шины матрицы 4, на котором находится замкнутый коммутационный элемент, определен и хранится в регистре 11.

В течение времени t „ — t, когда счетчик 2 находится в j-и состоянии, на все вертикальные шины матрицы 4 снова подаются уровни логических "1" с выходов группы ключей 13, а на выход мультиплексора 3 коммутируется

его j-й вход (j ÿ горизонтальная шина матрицы 4). Так как замкнутый коммутационный элемент находится на 1-й горизонтальной шине, то в данном случае на выходе мультиплексора 3 (фиг.2н, момент времени t7) возникает сигнал логической "1", под действием которого триггер 6 переходит в единичное состояние (фиг.2 к), свидетельствующее о том, что код номера горизонтальной шины, на которой находится замкнутый коммутационный элемент, определен. Положительный перепад логических уровней, возникающий на выходе триггера 6 (фиг.2 ), поступает на синхровход регистра 12, в результате чего в указанный регистр записывается двоичный код номера горизонтальной шины (в данном случае З-й), на которой находится замкнутый коммутационный элемент.

10

С момента времени t триггеры 6

7 и 9 находятся в единичном состоянии и на выходе элемента И 8 возникает сигнал логической "1" (фиг.2A) поступающий на информационный вход триггера 10.

В момент времени t по положительному перепаду логических уровней на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2 (фиг.2 t) триггер 10 переходит в единичное состояние (фиг.2м) и на стробирующем выходе устройства появляется сигнал логической "1", свидетельствующий о там, что коды номеров горизонтальной и вертикальной шин, на пересечении которых находится замкнутый коммутационный элемент, определены и записаны в регистры 11 и 12, т.е. кад замкнутого коммутационного элемента сформирован и находится на информационных входах устройства. Одновременна триггеры 6 и 9 переходят в исходное нулевое состояние.

В дальнейшем процесс определения кода замкнутого коммутационного элемента повторяется. Все время, пока замкнут коммутационный элемент в мат-! рице 4, на синхровхсды регистров

11 и 12 в соответствующие моменты времени поступают импульсы с триггеров 9 и б (фиг,2ж и 7 к соответственно), но информация на выходах указанных регистров (информацианных выходах устройства) не изменяется, так как занесение информации в регистры

11 и 12 производится при одних и тех же устойчивых состояниях счетчика 2.

В момент времени t после размысо кания контакта в матрице 4 триггеры

9 и 5 возвращаются в исходное состояние (фиг,2х, к) по первому же положительному перепаду на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2 (фиг. 2 ъ), а по следующему перепацу в момент времени t происходит установка в исходное состояние триггера 10 (фиг.2м). На стробирующем выходе уст— ройства будет непрерывный "бездребезгавый" сигнал, который используется дпя дальнейшей обработки информации.

При других возможных ситуациях работы устройства изменяется только последовательность появления импульсов с выходов мультиплексоров 5 3 и срабатывания триггеров 6 и 9, а остальная часть схемы работает аналогично.

В общем случае матрица 4 коммутационных элементов представляет собой

hl матрицу, состоящую из M 2 строк и Ь = 2 столбцов, в узлах пересечения которых находятся коммутационные элементы, где m - число разрядов счетчика 2, необходимое для формирования двоичных кодов номеров строк матрицы

4; 1 — число разрядов счетчика 2, необходимое для формирования двоичных кодов номеров столбцов блока 4.Следовательно, разрядность счетчика 2 определяется максимальным из чисел m и 1 (для квадратной матрицы, в которой число строк и число столбцов одинаково, m = 1). Работа устройства (как это следует из приведенного описания) происходит таким образом, чта опрос коммутационных элементов осуществляется целыми строками и столбцами.

На фиг. 3 и 4 представлены случаи, когда время задержки появления положительного (отрицательного) фронта стробирующего импульса относительно момента замыкания (размыкания) коммутационного элемента максимально. На фиг. 3 м (4!!) показан сигнал на выходе генератора 1 импульсов; на фиг.36(46)— сигнал на выходе элемента НЕ 7; на фиг. 3 В(46) — сигнал на выходе младшего разряда счетчика 2; на фиг.Э (чъ) — сигнал на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2; на фиг.3v, Д (4 a) — сигнал условно показываюший

ll

Э моменты замыкания и размыкания ком мутационного элемента; на фиг.. 3 е (4 e) — сигнал на выходе мультиплексора 5; на фиг. 3 (4ж) — сигнал на выходе триггера 9; на фиг. 3 ц(4 и) сигнал на выходе куль типлексора 3; на фиг. 3 к(4 к) — сигнал на выходе триггера б; на фиг, 3 n(4 n) — сигнал на выходе элемента И 8; на фиг. З м(4м) сигнал на выходе триггера 10.

На фиг. 3 в течение времени счетчик 2 находится в первом (исходном) состоянии. В момент времени с, счетчик 2 переходит в следующее состояние и практически с этого же момента времени осуществляется замыкание коммутационного элемента, местоположение котарогс в матрице 4 определяется предыдущим (в течение времени t,-t z) состоянием счетчика 2, т.е. коммутационный элемент находится на первом столбце матрицы и замыкание его происходит сразу после того, как счетчик 2 переходит во второе состояние, on1585790

12 ределяющее опрос второго столбца матрицы. Следовательно, на выходе мультиплексора 5 сигнал логической "1" появится лишь в момент времени t+ (фиг.Зп). В момент времени t3, пред5 шествующий моменту времени t+, сигнал логической "1" появится на выходе мультиплексора 3. В данном случае предполагается, что замкнутый комму10 тационный элемент находится на какойлибо из одной строк, например j-й.

Сигнал логической "1" на выходе элемента И 8 появится в момент времени когда триггеры 6 и 9 находятся в единичном состоянии, а срабатывание триггера 10 (появление стробирующего сигнала на выходе устройства) произойдет в момент времени

На фиг. 4 рассмотрен случай, при

20 котором замкнутый коммутационный элемент находится на первой строке и первом столбце матрицы и размыкание его происходит, когда счетчик 2 находится в исходном состоянии, определя- 25 ющем опрос первого столбца и первой строки матрицы 4. коммутационных элементов. В данном случае в момент времени t появляется сигнал логической

ll tf

1 на выходе мультиплексора 5 (фиг . 4 e ) и срабатывает триггер 9 (фиг . 4 ) . Фактически с момента времени г. ) си г н ал логической " 1 " появляется н а выходе мультиплексора 3 (фи г . 4я) и срабатывает триггер 6 (фиг. 4 к), в течение времени t — t на выходе элемента И 8 (фиг.4n) присутствует сигнал логической "1", так »что в момент времени „ положительньпй перепад логических уровней на инверсном выходе старшего разряда счетчика 2

40 (фиг.41) подтверждает единичное состояние триггера 10 (фиг. 4м). В момент времени t триггеры 6 и 9 возвращаются в исходное нулевое состояние, а затем в момент времени t4 в исходное состояние возвращается триггер 10.

В обоих случаях максимальное время задержки появления положительного .(отрицательного) фронта стробирующего сигнала относительно момента замыкания (размыкания) коммутационного элемента приблизительно одинаково и составляет

Т = (Т -,}+Т, (1) где Т вЂ” период следования импульсов

1 с инверсного выхода старшего разряда счетчика 2; сг- период следования импульсов с генератора

Считая, что Т1 намного больше Г, (1) можно представить в виде

-eeoc jr,Å .-) у

Т 2Т =2 .c 2 .» макс

"г где макс(в,11 — максимальное из чисел ш и 1, определяющее число разрядов счетчика 2;

»и — необходимое число разрядов счетчика 2, для формирования двоичных кодов номеров строк матрицы 4;

1 — необходимое число разрядов счетчика 2 для формирования двоичных кодов номеров столбцов матрицы 4.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высоким быстродействием, чем устройство по прото- . типу.

Ф о р м у л а и з обретения

Устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, счетчик, первый мультиплексор, матрицу коммутационных элементов, первьп» регистр, первый и второй триггеры, элемент И, элемент НЕ, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, выходы группы которого соединены с информационными входами первого регистра и адресными входами первого мультиплексора информационные входы кото) рого подключены к вертикальным шинам матрицы коммутационных элементов, выход счетчика соединен с синхровходами первого и второго триггеров, информационный вход первого триггера подключен К шине нулевого потенциала, а выход соединен с первым входом элемента И, входы сброса первого, второго триггера и первого регистра являются входом сброса устройства, выход второго триггера является стробирующим выходом устройства, выходы первого регистра являются информационными выходами первой группы устройства, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия устройства, в него введены второй мультиплексор, третий триггер, второй регистр, первая и вторая группы ключей, информационные входы которых подклю1585790

14 t 4

0 чены к шине питания устройства, выход генератора импульсов соединен с управляющими входами ключей первой группы и первого мультиплексора и через элемент НŠ— с управляюцими вхо5 дами ключей второй группы и второго мультиплексора, выходы ключей первой группы соединены с информационными входами первого мультиплексора, выхо- !О ды ключей вторей группы объединены с горизонтальными шинами матрицы коммутационных элементов и соединены с информационными входами второго мультиплексора адресные входы которого соЭ f5 единены с информационными входами второго регистра и выходами группы счетчика, выходы второго регистра являются информационными выходами второй группы устройства, выход первого мультиплексора соединен с входом установи н ки в 1 первого триггера, выход которого соединен с синхровходом первого регистра, выход второго мультиплексора соединен с входом установки в "1" третьего триггера, информационный вход которого подключен к шине нулевого потенциала, синхровход третьего триггера соединен с выходом счетчика, входы сброса третьего триггера и второго регистра соединены с входом сброса первого регистра, выход третьего триггера соединен.,с синхровходом второго регистра и вторым входом элемента И, выход которого соединен с информационным входом второго триггера.

1585790

Составитель И. Карнова

Техред Л.Сердюкова Корректор В. Гирняк

Редактор Е. Копча

Заказ 2327

Тираж 571

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушекая наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101