Клавиатурное устройство для ввода информации

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КЛАВИАТУРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ(71) Заявитель Тепляков Сергей Егорович(72) Автор Тепляков Сергей Егорович(73) Патентообладатель Тепляков Сергей Егорович(57) Клавиатурное устройство для ввода информации, содержащее контактные площадки,генератор импульсов, мультиплексор, счетчик, отличающееся тем, что включает элемент три И (3 И), одновибратор, первый динамический триггер, второй динамический триггер,прямой выход которого соединен со вторым входом элемента 3 И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы которого являются информационными выходами устройства и соединены также с адресными входами мультиплексора, информационные входы которого соединены с выходами контактных площадок и первым выходом генератора импульсов, второй выход которого соединен с С-входами первого и второго динамических триггеров, с третьим входом элемента 3 И и со стробируемым входом мультиплексора,выход которого соединен с запускающим входом одновибратора, прямой выход которого является управляющим выходом устройства, а инверсный выход одновибратора соединен с -входом первого динамического триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента 3 И, а вход сброса одновибратора соединен с -входом второго динамического триггера и с управляемым входом устройства. 5064 1 Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к сенсорным клавиатурным устройствам ввода данных. Известно бесконтактное устройство ввода информации, содержащее генератор, элемент И, первый счетчик, ключи, мультиплексор, сенсорные датчики, формирователь временных интервалов, первый триггер, второй счетчик, третий счетчик, второй триггер,элемент ИЛИ (Авторское свидетельство СССР 1136140 А,06 3/02, 1982). Недостатками данного устройства являются сложность его схемной реализации, низкая помехозащищенность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, мультиплексор, блок коммутационных элементов (контактных площадок), первый счетчик, формирователь импульсов,второй счетчик, первый и второй триггеры, первый и второй элементы И (Авторское свидетельство СССР 1472894 А 1,06 3/02, 1987 (прототип). Однако это устройство имеет следующие недостатки сложность схемной реализации структуры невозможность посимвольного ввода информации при одновременном нажатии оператором нескольких клавиш, что является основным требованием к клавиатурам персональных ЭВМ необходимость подбора коэффициентов пересчета второго счетчика и частоты генератора импульсов снижает надежность устройства. Задача настоящего изобретения - упрощение функциональной схемы устройства, повышение надежности его работы путем исключения элементов параметрической настройки,обеспечение посимвольного ввода кодов одновременно нажатых оператором нескольких клавиш. Решение задачи состоит в том, что в клавиатурное устройство ввода информации, содержащее контактные площадки, генератор импульсов, мультиплексор, счетчик, введены элемент три И (3 И), одновибратор, первый динамический триггер, второй динамический триггер, прямой выход которого соединен со вторым входом элемента 3 И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы которого являются информационными выходами устройства и соединены также с адресными входами мультиплексора, информационные входы которого соединены с выходами контактных площадок и первым выходом генератора импульсов, второй выход которого соединен с С-входами первого и второго динамических триггеров, с третьим входом элемента 3 И и со стробируемым входом мультиплексора, выход которого соединен с запускающим входом одновибратора,прямой выход которого является управляющим выходом устройства, а инверсный выход одновибратора соединен с -входом первого динамического триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента 3 И, а вход сброса одновибратора соединен с-входом второго динамического триггера и с управляемым входом устройства. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит первый динамический триггер 1, второй динамический триггер 2,генератор 3, контактные площадки (клавиши) 4, элемент 3 И 5, мультиплексор 6, счетчик 7,одновибратор 8. Устройство работает следующим образом. Генератор импульсов 3 формирует непрерывную серию прямоугольных импульсов следующих с частотой . Устройство обеспечивает устойчивую работу в диапазоне частот от 500 Гц до 50 кГц. Импульсы генератора поступают на тактируемые входы первого и второго динамических триггеров 1 и 2, на выходах которых формируются единичные потенциалы, на третий вход элемента 3 И 5, на выходе которого формируется серия импульсов счета для счетчика 7, осуществляющего суммирование этих импульсов, на стробируемый вход и через соответствующие резисторы развязки информационные входы мультиплексора 6, на выходе которого формируется нулевой потенциал при отсутствии касания контактных площадок или серия положительных импульсов с частотойи длительностью, определяемой емкостью тела оператора при касании им контактной площадки. При отсутствии касания контактной площадки на управляющем выходе устройства формируется нулевой 2 5064 1 потенциал. При касании оператором контактной площадки 4 и установлении ее кода в счетчике 7 формируемый на выходе мультиплексора 6 первый положительный импульс своим задним фронтом производит запуск одновибратора 8, на прямом выходе которого формируется единичный сигнал строба касания клавиши (площадки). Нулевой сигнал строба касания с инверсного выхода одновибратора 8 через элементы 1 и 5 блокирует дальнейшую выработку импульсов счета и работа счетчика 7 приостанавливается, а на выходе мультиплексора 6 будет формироваться серия положительных импульсов, подзапускающих одновибратор 8. Длительность сигнала строба касания клавиши определяется длительностью касания пальца оператора, увеличенной на время Т. Время Т, определяемое как период запуска одновибратора 8, устанавливается в устройстве соответствующим 10-15 касаниям пальца оператора в одну секунду. В схеме устройства используется одновибратор с повторным запуском, что позволяет формировать на его выходе одиночный сигнал строба касания клавиши независимо от возникающих при этом микроколебаний (дребезге) пальца оператора. По окончании строба касания клавиши работа счетчика 7 восстанавливается до нажатия следующей клавиши. При нажатии оператором одновременно нескольких клавиш в счетчике 7 зафиксируется код первой из нажатых клавиш. При считывании этого кода на управляемый вход устройства подается нулевой сигнал в виде отрицательного импульса, который сбрасывает одновибратор 8 в исходное состояние и по своему окончанию посредством второго динамического триггера 2 восстанавливает работу счетчика 7, в котором зафиксируется код следующей нажатой клавиши, а одновибратором 8 выработается строб нажатия следующей клавиши и так далее. Динамические триггеры 1 и 2 при этом служат синхронизирующими элементами для выработки элементом 3 И 5 импульсов счета нормальной длительности. Таким образом, описанное клавиатурное устройство ввода информации обладает следующими достоинствами простотой реализации его функциональной схемы на интегральных микросхемах средней степени интеграции в устройстве устранена выдача ложной информации при одновременном нажатии оператором нескольких клавиш и обеспечен при этом посимвольный ввод кодов одновременно нажатых клавиш устройство обеспечивает высокую надежность в работе, так как оно не критично к емкостным характеристикам тела оператора, степени чистоты его пальцев, дребезгу контактирования пальца оператора с контактной площадкой (клавишей), имеющему место при касании и отпускании сенсорных клавиш и не предъявляет никаких требований к стабилизации частоты генератора импульсов устройство не критично к условиям эксплуатации и может работать в реальных условиях с широким диапазоном колебаний температуры, влажности и других характеристик окружающей среды сенсорная клавиатура на основе токопроводящих контактных площадок любого конструктивного исполнения, запрессованных в диэлектрический материал лицевых панелей приборов всевозможного назначения и областей применения (персональные компьютеры,программируемые контроллеры, телефоны, аппаратура связи и т.п.) позволяет исключить проникновение в токопроводящие печатные платы этих приборов металлической (и обычной) пыли и других вредных примесей (кислот, щелочей и т.п.) производственных сред приведенные затраты на одну клавишу устройства при реализации его функциональной схемы на базе современных чипов позволят снизить себестоимость его изготовления в 1,5-2,5 раза по сравнению с широко используемой в настоящее время герконовой клавиатурой. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.