Brevet FR2477737A1 — publié le 19810911

La présente invention se rapporte à un clavier optoélectronique comportant un arrangement de dispositifs de désignation de carac tères alphanumériques et des circuits logiques pour fournir le code d'un caractère quelconque désigné par l'opérateur. Il existe de nonbreux types de claviers permettant par exemple l'introduction de données dans un système de traitement de données. On connaît en particulier des claviers a commande mécanique de contacts ou à touches capacitives. Mais les claviers mécaniques classiques sont sujets a l'usure, à la fatigue des ressorts de rappel des touches et sont relativement couteux dès qu'ils comportent un nombre important de touches. Par ailleurs, les claviers a touches capacitives,s'ils sont moins coûteux dans certains cas, nécessitent cependant une partie électronique associée un peu plus complexe. Un premier objet de l'invention est donc un clavier optoélectronique exempt de ces inconvénients ne néceSsitant qu'une partie électronique extremement simple et pratiquement sans élément mécanique. Il est également connu d'entrer des informations par la désignation d'un point d'une matrice dont les coordonnées représentent sous forme codée l'information. Pour la réalisation de telles matrices, on a parfois utilisé des moyens optoélectroniques, soit en réalisant la ma- tri ce sous forme d'un réseau de faisceaux lumineux orthogonaux dont on détecte l'interception, soit en utilisant une matrice de photodétecteurs qu'on éclaire en un point. Tous ces systèmes nécessitent un nombre élevé de photodétecteurs et sont donc relativement couteux. D'autre part, ces matrices ne donnent en général que les coordonnées du point sélectionné et il faut donc prévoir des circuits de codage supplémentaires si l'on veut faire correspondre a un caractère associé au point désigné un code particulier, par exemple le code ASCII du caractère. Un autre objet de l'invention est donc un clavier optoélectronique remédiant a ces inconvénients et fournissant directement le code ASCII du caractère sélectionné. Selon l'invention, il est prévu un clavier optoélectronique comportant un arrangement de dispositifs de désignation de caractères alphanumériques et des circuits logiques pour fournir le code d'un caractere quelconque désigné par l'opérateur, caractérisé en ce que ledit arrangement est constitué par une matrice de sources lumineuses s'illuminant successivement et correspondant chacune a au moins un caractère, en ce qu'il est prévu un crayon optoélectronique pour fournir un signal lorsque la source devant laquelle il a été placé par l'opérateur s'illumine et en ce que les circuits logiques comprennent des moyens de balayage pour commander l'illumination séquentielle desdites sources lumineuses et des moyens pour arrêter le balayage des sources et fournir le code du caractère correspondant à la source dési- gnée, lorsqu'ils reçoivent le signal du crayon. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront a l'aide de la description ci-après et des dessins joints où les figures 1.a et 1.b,qui doivent être assemblées l'une au-dessus de l'autre,représentent le schema d'un mode de réalisation du clavier optoélectronique selon 1 'invention. Sur les figures est représentée une matrice 1 de sources lumineuses, telle la source 10, dont les bornes sont reliées respectivement a un conducteur de ligne et a un conducteur de colonne de la matrice. Comme on peut le remarquer, tous les points de croisement de lignes et de colonnes de la matrice ne comportent pas de sources lumineuses. Par tailleurs, a chaque source correspond au moins un caractère alphanumérique indiqué a côté de chaque source.A certaines sources correspondent deux caractères car le clavier, ainsi qu'on le verra plus loin, peut fonctionner selon plusieurs modes grâce à deux sources lumineuses de commande supplémentaires CONTROL (CTRL) et SHIFT alimentées entre deux lignes supplémentaires de la matrice et la tension +V de la source d'alimentation en tension de l'ensemble du clavier. Ce fonctionnement suivant plusieurs modes qui sera expliqué ultérieurement permet de réduire le nombre de sources lumineuses a utiliser. Ces sources lumineuses peuvent être par exemple des diodes émettrices de lumière (LED). Un crayon optoélectronique 2 permet de désigner une des sources lumineuses de la matrice. Il comporte essentiellement un phototransistor 24 monté dans un tube, par exemple en deux parties coulissant l'une dans l'autre. Ce phototransistor est alimenté par des résistances 22, 23 et un potentiomètre 20, par l'intermédiaire d'un contact 21 commandé par le déplacement relatif des deux parties du tube. Lorsque l'opérateur appuie le crayon contre une source lumineuse, le contact 21 s'ouvre autorisant le fonctionnement du phototransistor. Celui-ci devient conducteur lorsque la source sur laquelle appuie le crayon s'éclaire et envoie donc sur la sortie du crayon un signal logique. L'illumination successive des sources lumineuses est commandée par des moyens de balayage comportant un oscillateur 32 qui fournit des impulsions à l'entrée d'horloge CP d'un compteur 6 a huit bits, par l'intermédiaire d'une porte OU 34. Cette porte permet de bloquer le comptage par le compteur lorsque la sortie Q d'un circuit monostable redéclenchable 33 est au niveau haut. En effet, le compteur 6 compte une unité chaque fois que le signal d'horloge passe du niveau haut au niveau bas. Les quatre premiers bits bO a b3 du compteur 6 sont décodés par un décodeur 3'un-parmi-seize"dont les seize sorties 0 à 15 alimentent les seize conducteurs de colonne de la matrice 1, la sortie marquée étant au niveau bas alors que les autres sont au niveau haut.Les trois bits suivants b4 à b6 du compteur 6 sont décodés par un décodeur 4 du type convertissant les codes BCD en décimal dont l'entrée D est reliée ra la masse et dont les huit premières sorties 0 à 7 alimentent les six conducteurs de ligne de la matrice 1 par l'intermédiaire de circuits tampons 5 (portes NON-OU ayant une entrée a la masse), ainsi que les deux conducteurs de ligne supplémentaires directement. Enfin, la sortie du dernier bit b7 est reliée a une entrée de remise a zéro du compteur de façon qu'il fonctionne en diviseur par 128. Les sources lumineuses de la matrice 1 sont disposées entre lignes et colonnes de la matrice de façon telle qu'elles s'illuminent lorsque les bits bO à b6 du compteur 6 représentent le code ASCII du caractère qui leur est attribué (caractère supérieur lorsqu'il y en a deux). On prévoit en outre des moyens pour arrêter le balayage des sources et fournir le code du caractère correspondant a la source désignée lorsqu'ils reçoivent le signal du crayon. Pour cela, le signal du crayon 2 commande par l'intermédiaire d'un amplificateur-inverseur30 et d'une porte ET 31 l'application des impulsions de l'oscillateur 32 au circuit monostable redéclenchable 33. La sortie Q de celui-ci,d'une part,bloque le comptage du compteur 6 par la porte OU 34 et,d'autre part, commande par la porte ET 41 l'envoi d'un signal de validation sur le conducteur de sortie B7. Enfin, les sept premiers bits bO a b6 du compteur sont envoyés sur les sorties BO a B6 par l'intermédiaire de portes 35 servant d'étages tampons, les bits b4 et b6 étant cependant transmis respectivement par une porte OU exclusif 36 et une porte ET 37 qui peuvent modifier leur valeur sous la commande des "touches" SHIFT et CONTROL ainsi qu'on va le voir. Les sorties 6 et 7 du décodeur de lignes 4,qui sont reliées respectivement aux sources lumineuses 12 et 13 de commande des "touches" SHIFT et CONTROL,sont également reliées respectivement aux entrées D de deux bascules de type D 38 et 39.De plus, les sorties 6 et 7 du décodeur 4 sont reliées aux entrées d'une porte ET 40 dont la sortie est connectée a l'entrez de la porte ET 41 de validation. Les entrees d'horloge CP des bascules 38 et 39 sont reliées a la sortie inversée Q du circuit monostable 33. La sortie Q de la bascule 39 commande la porte ET 37 tandis que la sortie inversée Q de la bascule 38 est appliquée a une entrée de la porte OU exclusif 36. On va maintenant préciser le fonctionnement de l'ensemble du clavier optoélectronique selon l'invention. Sous la commande des impulsions de l'oscillateur 32, le compteur 6 avance et permet l'illumination successive de toutes les sources lumineuses du clavier. On peut remarquer que les sources CONTROL et SHIFT restent illuminées plus longtemps que les autres mais ceci est sans importance pour le fonctionnement. La durée d'un cycle complet de balayage peut être par exemple de l'ordre de cent millisecondes et le balayage se reproduit périodiquement tant que l'opérateur n'utilise pas son crayon.Si l'ope- rateur appuie son crayon, en ouvrant le contact 21, sur la source lumineuse d'un caractère quelconque, par exemple la lettre T, lorsque cette source s'illumine, c'est- -dire ici lorsque le compteur fournit le code Q010 101 (colonne 4 mise au niveau bas et ligne 5 mise au niveau haut par la porte 5), le crayon fournit un niveau bas a l'amplificateurinverseur 30 qui commande alors l'application des impulsions de l'oscillateur 32 au circuit monostable 33. Celui-ci est déclenché et fournit sur sa sortie Q un niveau haut qui, appliqué en permanence à l'entreed'horloge CP ducompteur 6, bloque le comptage.Par ailleurs, cette sortie Q fournit, par la porte ET 41, un signal de validation sur la sortie B7 puisque les sorties 6 et 7 du décodeur 4, n'étant pas sélectionnées, sont au niveau haut et, par la porte ET 40, assurent la transmission d'un niveau haut par la porte ET 41. Les bascules 38 et 39 qui recopient l'état de leur entrée D lorsque leur entrée d'horloge CP passe d'un niveau bas à un niveau haut restent a l'état 1 car la sortie Q du circuit monostable passe de l'état haut à l'état bas et y reste tant que le crayon fournit son signal assurant le redéclenchement permanent du circuit monostable. La sortie Q de la bascule 39 permet à la porte ET 37 de fournir a la sortie B6 un niveau de signal identique à celui de la sortie b6 du compteur. De même, la sortie Q de la bascule 38 étant au niveau bas permet à la porte OU exclusif 36 de transmettre le bit b4 tel quel à la sortie B4.Ainsi, le code ASCII 0010 101 de la lettre T est fourni sur les sorties BO à B6 et peut être pris en compte par la machine de traitement de données connectée au clavier qui reçoit en même temps le signal de validation sur B7. Dès que l'opérateur retire son crayon, la porte ET 31 bloque les impulsions vers le circuit monostable 33. Celui-ci a une période superieure au temps de rebondissement du contact 21 du crayon. Après cette période, la sortie Q du circuit 33 repasse au niveau bas, ce qui autorise la reprise du comptage par le compteur 6 et du balayage des sources lumineuses. La"touche"CONTROL permet de forcer le dernier bit b6 du code ASCII à zéro et d'utiliser les sources lumineuses des deux lignes4 et 5 pour transmettre les valeurs de code ASCII correspondant à un certain nombre de significations bien connues (libre, début et fin de message, etc.). Ainsi, par exemple le code ASCII 1001 000 "Tabulation horizontale" est transmis en appliquant d'abord le crayon sur la source CONTROL puis sur'la source correspondant à la lettre I. Lorsqu'on appuie d'abord le crayon sur la source CONTROL, comme précédemment, le balayage s'arrête sur cette source mais aucun signal de validation n'est envoyé sur B7 puisque la sortie 7 du décodeur 4 est au niveau bas, ce qui bloque les portes ET 40 et 41. Lorsque le crayon est retiré, après la fin de la période propre du circuit monostable 33, sa sortie Q repasse du niveau bas au niveau haut, ce qui commande la recopie dans la bascule 39 de l'état 0 (niveau bas présent sur l'entrée D). Le balayage des sources lumineuses reprend tandis que la commande CONTROL reste donc mémorisée dans la bascule 39 pour la désignation du prochain caractère.Lorsque l'opérateur appuie ensuite le crayon sur la source lumineuse correspondant à la lettre I, le code ASCII de la lettre I 1001 001 est donc transmis vers les sorties BO à B6 avec un signal de validation sur la sortie B7. Nais la porte ET 37 étant bloquée, c'est un niveau bas sur la sortie B6 et donc le code 1001 000 qui est effectivement transmis. Lorsqu'on retire le crayon, la sortie Q du circuit 33 envoie un signal d'horloge sur la bascule 39 qui reprend alors son état 1 habituel. Le fonctionnement en utilisant la "touche" SHIFT est identique, mais le niveau O mémorisé dans la bascule 38 inverse la valeur du bit b4 du caractère suivant. Cette "touche" est utilisée pour transmettre le second caractère mentionné en dessous du caractère principal pour certaines sources lumineuses. Comme on le voit, les "touches" CONTROL et SHIFT ne sont pas verrouillées, c'est-à-dire qu'il faut les désigner à nouveau chaque fois que l'on veut s'en servir. Sur le connecteur comportant les sorties BO à B7, on a également représenté deux connexions pour la source d'alimentation +V et une connexion de- remise à zéro RAZ qui est commandée ici par une touche mécanique. Mais il est clair qu'on pourrait également prévoir une commande à l'aide du crayon et d'une source lumineuse ainsi que d'un circuit logique simple supplémentaire. Enfin, on a également représenté à côté de la matrice de sources lumineuses 1 une source supplémentaire 11 qui sert de témoin de la mise sous tension du clavier. Bien entendu, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention et l'on pourrait imaginer des modifications ou variantes sans sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Clavier optoélectronique comportant un arrangement de dispositifs de désignation de caractères alphanumériques et des circuits logiques pour fournir le code d'un caractère quelconque désigné par l'opérateur, caractérisé en ce que ledit arrangement est constitué par une matrice (1) comportant un certain nombre de sources lumineuses (10) s'illuminant successivement et correspondant chacune à au moins un caractère, en ce qu'il est prévu un crayon optoélectronique (2) pour fournir un signal lorsque la source devant laquelle il a été placé par l'opérateur s'illumine et en ce que les circuits logiques comprennent des moyens de balayage (3, 4, 6, 32)- pour commander l'illumination séquentielle desdites sources lumineuses et des moyens pour arrêter le balayage des sources et fournir le code du caractère corres pondantàla source désignée, lorsqu'ils reçoivent le signal du crayon. 2. Clavier optoélectronique selon la revendication 1 pour la fourniture du code ASCII du caractère désigné, caractérisé en ce que lesdits moyens de balayage comprennent un oscillateur (32) fournissant des impulsions d'horloge, un compteur (6) à sept étages pour compter ces impulsions et deux circuits de décodage (3, 4) dont les sorties alimentent respectivement les colonnes et les lignes de la matrice (1) de sources lumineuses, chaque source (10) etant connectée entre une ligne et une colonne, le premier circuit de décodage (3) étant commandé par les quatre bits de plus faible poids fournis par le compteur (6) à sept étages et le second circuit de décodage (4) étant commandé par les trois bits dé plus fort poids du compteur. 3. Clavier optoélectronique selon la revendication 2, carac térisé en ce que les moyens pour arrêter le balayage des sources et fournir le code ASCII comprennent un circuit monostable redéclenchable (33), dont l'entrée de déclenchement est reliée à l'oscilla- teur (32) par l'intermédiaire d'une porte (31) commandée par le signal fourni par le crayon (2) et dont la sortie est utilisée pour bloquer le comptage des impulsions par le compteur (6) et comme signal de validation (B7), et un étage de sortie (35 à 41) pour transmettre les sept bits du compteur aux sorties du code ASCII. 4. Clavier optoélectronique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matrice (1) de sources lumineuses comporte deux sources lumineuses (13, 12) qui correspondent respectivement à des commandes CONTROL et SHIFT permettant au clavier de fonctionner selon différents modes et dont l'illumination est commandée par les deux sorties de rang le plus élevé du second circuit de décodage (4), correspondant à des codes non utilisés habituellement par le codage ASCII, et en ce que lesdites sorties du second circuit de décodage (4) sont reliées à l1étage de sortie (35 à 41) de transmission des bits du compteur (6) aux sorties (BO à B6) du code ASCII de manière à commander sur le code transmis, pour la source désignée suivante, respectivement le forçage à zéro du bit de plus fort poids (b6) et l'inversion du bit de plus faible poids (b4) parmi les trois bits commandant le second circuit de décodage. 5. Clavier optoélectronique selon la revendication 4, carac térisé en ce que ledit étage de sortie (35 à 41) comprend des portes de sortie (35, 36, 37) reliant chacune des sorties (bO à b6) du compteur (6) à la sortie de code ASCII correspondante, deux bascules (39, 38) dont les entrées D sont reliées respectivement aux sorties du second circuit de décodage (4) commandant les sources CONTROL et SHIFT dont les entrées d'horloge (CP) sont reliées à la sortie convenable du circuit monostable (33) et dont les sorties commandent les portes de sortie (37, 36) relatives respectivement au septième et au cinquième bits (B6, B4) du code ASCII, et un circuit de validation (40, 41) fournissant le signal de validation du code ASCII. 6. Clavier optoélectronique selon la revendication 5, carac térisé en ce que le circuit de validation (40, 41) est un circuit à porte ET recevant le signal de sortie du circuit monostable et les signaux de commande des sources CONTROL et SHIFT et fournissant un signal de validation lorsque le circuit monostable (33) est déclenché -et qu'aucun des signaux de commande n'est présent. 7. Clavier optoélectronique selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la porte de sortie (37) correspondant au septième bit du code ASCII est une porte ET dont une entrée est reliée à la sortie du septième bit (b6) du compteur (6) et l'autre entrée est reliée à la sortie convenable de la première bascule (39) commandée par le signal de commande de la source CONTROL, en ce qile la porte de sortie (36) correspondant au cinquième bit du code ASCII est une porte OU exclusif dont une entrée est reliée à la sertie du cinquième bit (b4) du compteur (6) et l'autre entrée est reliée à la sortie convenable de la seconde bascule (38) commandée par le signal de commande de la source SHIFT, et en ce que les autres portes de sortie (35) sont des portes OU dont une entrée est à la masse.