Brevet FR2501395A1 — publié le 19820910

MODULE DE CLAVIER POUR TERMINAL DE TRAITEMENT D'INFORMATIONS 1 L'invention se rapporte à des modules de claviers utilisés dans les terminaux à commande manuelle pour communiquer avec des unités de traitement d'informations. Le brevet anglais n0 1 479 585 et le brevet américain n0 4 028 695 décrivent un module de clavier pour composer des messages destinés à une unité de traitement d'informations et utilisable avec un écran sur lequel s'affichent ces messages ou des messages provenant de l'unité de traitement. Comme décrit dans ces brevets, le clavier comprend un ensemble de touches de signification variable dont chacune correspond à une zone respective d'un ensemble similaire de zones sur la surface de l'écran, chaque zone affichant un message ou une partie de message correspondant à la touche associée. Quand une touche est contactée, la zone correspondante change par rapport aux autres zones (par exemple en interchangeant l'intensité lumineuse du message et du fond sur lequel il est inscrit) pour indiquer quelle touche (et quel message) a été sélectionnée de façon que l'utilisateur puisse vérifier sa sélection sans lâcher l'écran des yeux. L'ensemble de touches peut être déplacé d'un seul bloc pour actionner un mini-commutateur placé sous le bloc de façon que l'opérateur, après avoir vérifié sa sélection (c'est-à-dire qu'il a contacté la bonne touche), puisse exécuter la fonction sélectionnée en pressant simplement le bloc de touches vers le bas, actionnant ainsi le commutateur et indiquant à l'unité de traitement que la fonction sélectionnée doit être exécutée. 0 13 9 5 -2- 1 Bien que cet arrangement facilite la manipulation du clavier simultanément au contrôle de l'écran pour un utilisateur relativement peu expérimenté, il a aussi certains inconvénients. En particulier, il est coûteux à fabriquer et à assembler, et le réglage correct du montage du bloc de touches est difficile à réaliser, de façon à actionner le commutateur chaque fois que l'on appuie sur ce bloc. De plus, comme un seul commutateur effectue toutes les fonctions des touches, il y a un risque de malfonction si le doigt de l'opérateur glisse ou n'est pas correctement placé au centre d'une touche lorsque le bloc entier s'abaisse. Selon un aspect de l'invention, un module de clavier utilisable dans un terminal à commande manuelle pour communiquer avec une unité de traitement d'informations, comprend un clavier ayant des touches commandées manuellement et représentant chacune un message ou une partie de message à communiquer à l'unité de traitement, chaque touche ayant une première et une deuxième borne et pouvant être actionnée pour établir le contact entre ces bornes. Le module comprend aussi un circuit pour produire, en réponse à une sélection manuelle par contact sans actionnement de touche, un premier signal de sortie indiquant quelle touche est sélectionnée et pour produire un deuxième signal de sortie en réponse au contact établi entre les bornes d'une touche actionnée. Le premier signal de sortie peut être utilisé pour vérifier qu'une touche a été correctement sélectionnée et le deuxième signal de sortie peut être utilisé pour permettre au message (ou partie de message) représenté par la touche sélectionnée d'être communiqué à l'unité de traitement. Un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est un diagramme du circuit d'un module selon l'invention; Les figures 2a et 2b sont une coupe transversale et une vue de dessus d'une partie du clavier du module;-et - La figure 3 est un diagramme représentant la forme d'onde des signaux en différents points du circuit. -3- 1 Le module décrit ci-dessous est destiné à être utilisé dans un terminal pour communiquer avec une unité de traitement d'informations comme mentionné précédemment. D'autres détails sur l'utilisation du module et sur le fonctionnement de l'unité de traitement associée sont contenus dans les brevets anglais n0 1 479 585 et américain n0 4 028 695 et ne seront pas répétés ici. En référence à la figure 1, le module a une pluralité de touches, par exemple soixante-quatre en huit rangées de huit dont seulement quatre 64, 66, 68 et 70 sont représentées pour raison de simplicité. Comme mentionné précédemment, la fonction de chaque touche à un instant donné est indiquée par une zone dans une grille de huit fois huit zones sur un écran faisant partie du terminal dans lequel est disposé le module. Les touches sont du type à sensibilité tactile qui, bien que ne nécessitant qu'une faible pression du doigt pour leur actionnement, présentent une brusque dépression du centre fournissant en retour à l'opérateur une impression tactile positive lors de l'opération de commutation. La forme des touches 64 à 70 est représentée sur les figures 2a et 2b. En référence aux figures 2a et 2b, le clavier a pour base une carte rectoverso de circuits imprimés. La face supérieure 74 de la carte 72 est gravée pour donner une grille de 8 x 8 anneaux 76 entourant concentriquement des points 78. La face inférieure 80 de la carte 72 est gravée de façon à réaliser des connexions reliées aux anneaux 76 et aux points 78 par des trous métallisés 82 convenablement placés pour que tous les points 78 soient reliés par une connexion commune 84, et que chaque anneau 76 ait une connexion individuelle 86. Les connexions 84 et 86 se terminent au bord de la carte par des connecteurs (non représentés). Un disque mince d'acier inoxydable 88 en forme de d8me, est disposé sur chaque anneau 76, sa périphérie étant en contact avec l'anneau 76 et son centre situé au-dessus du point associé 78. Les disques 88 sont maintenus en position par une feuille 90 de polyester comme par exemple du polyéthylène terephtalate étiré, collé fermement à la face supérieure 74 de la carte 72 (cette feuille n'étant pas représentée sur la figure 2b par souci de clarté). Cette disposition est telle qu'une pression légère mais positive du doigt 25013 95 --4- 1 sur la feuille 90 au-dessus d'un disque 88 aplatit élastiquement ce disque qui vient contacter le point 78, établissant une liaison électrique entre le point 78 et l'anneau 76. Si l'on relâche la pression, le disque 88 retrouve sa forme normale ouvrant de nouveau le circuit. Le matériau, les dimensions et la forme des disques 88 sont choisis pour minimiser la pression nécessaire pour actionner les touches tout en imposant une pression positive de préférence à un simple effleurement, pour déformer les disques 88 et fermer le contact. En référence de nouveau à la figure 1, le module de clavier comprend un dispositif de balayage qui passe en permanence de l'une à l'autre des touches 64, 66, 68 et 70-et fournit sur des sorties 157/159 des signaux identifiant une touche contactée plus, sur des sorties 149 et 179, des signaux indiquant respectivement qu'une touche a été contactée ou actionnée. Le dispositif de balayage comprend un commutateur de multiplexage 100 à quatre entrées lOla, 10ib, 101c et lOld, une sortie 102 et deux entrées d'adresse 103 et 104. La liaison peut être établie entre n'importe quelle entrée 101 et la sortie 102 en appliquant aux entrées d'adresse 103 et 104 un signal approprié choisi parmi quatre signaux codés. Deux résistances 105a et 106a et un trigger de Schmitt 108a sont connectés en série entre l'entrée lOla et la sortie 110 d'un circuit de commande 111. La sortie 110 est aussi reliée, par une résistance 112, à une source de tension de référence Vref. Le disque 88 de la touche 64 est connecté, par l'anneau 76 et la connexion 86, au point de jonction des résistances 105a et 106a, tandis que le point associé 78 est relié au potentiel commun de retour par la connexion commune 84. Les entrées lOlb, llc, et lOld sont connectées de la même façon, par des paires de résistances en série et des triggers de Schmitt 105b-106b-108b, 105c-106c-108c, et 105d-106d-108d, à la sortie de la commande 111, en ce qui concerne les touches 66, 68 et 70. Le circuit de commande 111 reçoit, sur son entrée 113, des impulsions provenant d'un générateur d'impulsions comprenant un trigger 114 ayant une résistance 115 connectée entre sa sortie 116 et son entrée 117 et un condensateur 118 entre son entrée 117 et la masse. -5- 1 La sortie 116 du générateur d'impulsions est connecté, par une résistance 120, à l'entrée 121 d'un autre trigger 122 qui a une sortie 124. Un condensateur 125 est connecté entre l'entrée 121 et la masse. La sortie 124 est connectée, par un inverseur 126, à une entrée 130 d'une porte NAND 132 à deux entrées dont la deuxième entrée 134 reçoit, par un inverseur 138, les impulsions provenant de la sortie 116 du générateur d'impulsions. La sortie 127 de l'inverseur 126 est aussi connectée à l'entrée d'horloge CK 140 d'une bascule 142 de type D. En plus de l'entrée 140, cette bascule a une entrée D 144 et une sortie 148. En fonctionnement, lorsque le signal de l'entrée d'horloge passe du niveau logique 1 au niveau 0, le signal logique de l'entrée 144 est transféré sur la sortie 148. La sortie 102 du commutateur de multiplexage 100 est connectée par un inverseur 146 à l'entrée 144, tandis que la sortie 148 est connectée à l'entrée de déblocage 150 d'un compteur 152 à quatre bits. Le compteur 152 a une entrée d'horloge 154 adaptée à recevoir des impulsions de la sortie 136 de la porte NAND 132, et fournit un signal de sortie représentatif de son contenu sur des sorties 156 et 158 respectivement connectées aux entrées d'adresse 103 et 104 du commutateur de multiplexage 100. Les sorties 157/159 du dispositif de balayage sont reliées aux sorties 156 et 158 du compteur et la sortie 149 de ce dispositif est reliée à la bascule 142. La sortie 102 du commutateur de multiplexage 100 est aussi connectée, par l'inverseur 146, à l'entrée 174 d'une deuxième bascule de type D 172, dont l'entrée d'horloge CK 170 reçoit des impulsions d'horloge provenant de la sortie 116 du générateur d'impulsions par l'intermédiaire d'une résistance 160, d'un trigger 162 et d'un inverseur 166. Ces trois composants sont disposés de la même f açon que les éléments correspondants 120, 122 et 126 déjà décrits, le trigger 162 ayant un condensateur 165 connecté entre son entrée et la masse, et de valeur quelque peu supérieure à celle du condensateur 125. La sortie 178 de la bascule 172 est reliée à la sortie 179 du dispositif de balayage. Le principe général de fonctionnement du clavier et du dispositif de balayage de la figure 1 est que les impulsions apparaissant à la sortie 116 du générateur d'impulsions sont comptées par le compteur 123 dont la sortie avance de façon cyclique 250 1395 -6- 1 le commutateur de multiplexage 100 d'une entrée 101 à la suivante jusqu'à ce que l'une des touches 64, 66, 68 et 70 soit contactée. Lorsque, immédiatement après, le commutateur de multiplexage 100 connecte à sa sortie l'entrée 101 correspondant à la touche contactée, le signal de déblocage provenant de la bascule 142 et appliqué au compteur 152 est supprimé et le commutateur de multiplexage s'arrête à la touche contactée. L'adresse de sortie du compteur 152 (c'est-à-dire son contenu) désigne ainsi la touche contactée. Si la touche est alors effectivement enfoncée pour établir le contact entre ses bornes, un signal supplémentaire, correspondant à cet actionnement est fourni par la bascule 172. Le fonctionnement détaillé des circuits de la figure 1 va maintenant être expliqué en référence à la figure 3 qui représente la forme des signaux en différents points de ces circuits lorsqu'aucune touche n'est contactée, lorsqu'une touche est contactée et lorsqu'une touche est actionnée ou enfoncée. La figure 3a représente une impulsion à la sortie 116 du générateur d'impulsions 114. Cette impulsion est retardée par la combinaison de la résistance 120 et du condensateur 125 qui constituent ensemble un filtre passe-bas. L'impulsion retardée qui apparaît sur les sorties 130 et 140 est représentée sur la figure 3b. La figure 3c représente l'impulsion de la figure 3a, après inversion par les inverseurs respectifs 119 et 138, telle qu'elle apparaît aux points 110 et 134. La figure 3d représente l'impulsion apparaissant à l'entrée d'horloge 154 du compteur 152 et correspond à la coïncidence de l'état logique 1 sur les entrées 130 et 134 de la porte NAND 132. Les figures 3e et 3f représentent les formes respectives aux entrées 101 du commutateur de balayage 100 et aux entrées 144 et 174 des bascules 142 et 172. On peut voir sur la première colonne que, lorsqu'une touche n'a pas, en surcharge, la capacité introduite par le contact d'un doigt, lefront avant de l'impulsion provenant du circuit de commande 111 est seulement légèrement retardé par la capacité limitée existant entre le disque 88 et le point 78 d'une touche. Par conséquent, le front avant de l'impulsion d'entrée des bascules 142 et 172 se produit avant l'arrivée du front actif de l'impulsion d'horloge sur la bascule 142- de sorte qu'un niveau logique 1 est maintenu sur sa sortie 148 (figure 3g). -7- 1 La figure 3h représente l'impulsion d'horloge pour la bascule 172, laquelle impulsion est davantage retardée que celle appliquée à la bascule 142 du fait de la valeur plus élevée du condensateur 165. Ainsi, lorsqu'aucune touche n'est contactée, le front avant de l'impulsion d'entrée appliquée à la bascule 172 se produit aussi avant le front avant de l'impulsion d'horloge appliquée à cette bascule et le niveau logique 1 est maintenu sur sa sortie 178 (figure 3i). Si l'on contacte une touche, une capacité additionnelle est effectivement introduite entre le point de jonction des résistances et 106 et la masse. Les armatures de ce condensateur additionnel, indiquées en pointillé sur la figure 1 pour la touche 64, sont le disque 88 et le doigt de l'opérateur en contact avec la touche, le diélectrique étant formé par le film 90 de polyester qui recouvre le disque 88. Ce condensateur additionnel augmente le retard de l'impulsion appliquée à l'entrée 101 correspondant à la touche sélectionnée, comme représenté dans la deuxième colonne de la figure 3 à la ligne e. Ainsi, le front avant de l'impulsion d'entrée des bascules 142 et 172 (figure 3f) se produit maintenant après le front actif de l'impulsion d'horloge appliquée à la bascule 142 (figure 3b) mais avant celui de l'impulsion d'horloge appliquée à la bascule 172 (figure 3h). Par conséquent, la sortie 148 de la bascule 142 passe au niveau logique 0 (figure 3g) tandis que la sortie 178 de la bascule 172 reste au niveau 1 (figure 3i). Si maintenant on appuie sur la touche sélectionnée pour l'actionner et établir le contact entre ses bornes, l'entrée associée 101 du commutateur de multiplexage 100 est court-circuitée à la masse (voir la troisième colonne de la figure 3, notamment la figure 3e). Ainsi les entrées 144, 174 des bascules 142 et 172 sont toutes deux au niveau logique 0 (figure 3f) lorsque les fronts actifs des impulsions d'horloge (figures 3b, 3h) apparaissent, de sorte que les sorties 148, 178 des deux bascules fournissent un signal logique 0 (figures 3g, 3i). È 1395 -8- 1 Par conséquent, la sortie 148 reste au niveau logique 1, ce qui débloque le compteur 152 seulement tant qu'aucune touche n'est contactée. Le contact du doigt avec une touche remet à l'état passif la bascule 142, indiquant qu'une touche a été contactée, bloque le compteur 152 dont le contenu' se fige et identifie la touche contactée, et peut servir de plus comme un signal d'interruption sur la sortie 149 vers l'unité de traitement d'informations, pour introduire l'adresse de la touche sélectionnée qui apparaît sur les sorties 157/159. L'action d'appuyer sur la touche remet à l'état passif la bascule 172 indiquant à l'unité de traitement sur la sortie 179 que la fonction précédemment identifiée par contact-avec la touche doit être effectuée et que l'étape suivante du processus est à exécuter. La solution qui vient d'être décrite a l'avantage d'être moins coûteuse et de simplifier les parties mobiles de l'appareil notamment en supprimant la nécessité d'une suspension mobile à réglage difficile pour le bloc-clavier. De plus, le risque d'erreur de manipulation est réduit car la deuxième étape d'actionnement des touches ne peut avoir lieu que si le doigt de l'opérateur est placé convenablement de façon plus ou moins centrée sur le disque 88 de la touche. 250 1395 -9- 1 REVENDICATIONS 1. Module de clavier utilisable dans un terminal à commande manuelle pour communiquer avec une unité de traitement d'informations, caractérisé en ce qu'il comprend: - un clavier ayant une pluralité de touches à commande manuelle et représentant chacune un message ou partie de message à communiquer à l'unité de traitement, chaque touche ayant une première et une deuxième borne et pouvant être actionnée pour établir le contact électrique entre ces bornes; et - un circuit associé pour produire, en réponse à une sélection manuelle par contact, sans actionnement d'aucune touche, un premier signal de sortie indiquant quelle touche est sélectionnée et pour produire un deuxième signal de sortie, en réponse au contact électrique établi entre les bornes d'une touche ainsi actionnée, le premier signal de sortie pouvant être utilisé pour vérifier que la touche que l'on voulait a été correctement sélectionnée, et le deuxième signal de sortie pouvant être utilisé pour permettre la communication à l'unité de traitement du message ou partie de message représenté par la touche sélectionnée. 2. Module de clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premières bornes des touches sont interconnectées et les deuxièmes bornes des touches recouvrent les premières bornes. 3. Module de clavier selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deuxièmes bornes sont recouvertes par une couche isolante. 4. Module de clavier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premières bornes sont reliées à la masse. 250 1395 -10- 1 5. Module de clavier selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend: - un générateur d'impulsions pour fournir un premier train d'impulsions - une pluralité de premiers circuits à retard comprenant chacun une desdites touches et adaptés à recevoir et à retarder le premier train d'impulsions; - un deuxième et un troisième circuit à retard, adaptés à recevoir et à retarder le premier train d'impulsions pour produire respectivement un deuxième et un troisième train d'impulsions retardés d'intervalles de temps différents par rapport au premier train, le deuxième train étant retardé d'un intervalle de temps intermédiaire compris entre les deux retards introduits par l'un quelconque des premiers circuits à retard lorsque sa touche est, ou n'est pas, contactée, et le troisième train étant retardé d'un intervalle de temps supérieur auxdits deux retards; - ledit circuit associé étant adapté à recevoir le premier train d'impulsions par l'intermédiaire des premiers circuits à retard; et lesdits deuxième et troisième trains d'impulsions pour fournir lesdits premier et deuxième signaux de sortie lorsqu'il reçoit respectivement une impulsion du deuxième et du troisième train sans avoir reçu au préalable l'impulsion correspondante du premier train. 6. Module de clavier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit circuit associé comprend des moyens de balayage pour adresser séquentiellement les touches, et des moyens pour arrêter les moyens de balayage quand ils adressent une touche contactée, de façon que l'adresse contenue dans les moyens de balayage arrêtés identifie la touche contactée. 250 1 3 95 -11- 1 7. Module de clavier selon les revendications 5 et 6 prises en combinaison, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt sont adaptés à recevoir le deuxième train d'impulsions, et les moyens de balayage comprennent un compteur pour compter les impulsions d'un des trains et un commutateur de multiplexage sensible au contenu du compteur pour connecter séquentiellement les moyens d'arrêt pour recevoir le premier train par l'intermédiaire de chacun des premiers circuits à retard pris à tour de rôle, les moyens d'arrêt étant adaptés à bloquer le compteur lorsqu'ils reçoivent une impulsion du deuxième train sans avoir reçu l'impulsion correspondante du premier train. 8. Module de clavier selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt comprennent: - une bascule ayant une entrée adaptée à recevoir le premier train par l'intermédiaire du commutateur-de multiplexage et une entrée d'horloge adaptée à recevoir le deuxième train; et - une autre bascule pour produire ledit deuxième signal de sortie, ayant une entrée adaptée à recevoir ledit premier train par l'intermédiaire du commutateur de multiplexage, et une entrée d'horloge adaptée à recevoir le troisième train. 9. Module de clavier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites touches sont des touches à sensibilité tactile. 10. Terminal à commande manuelle pour communiquer avec une unité de traitement d'informations, caractérisé en ce qu'il comprend un module de clavier selon l'une des revendications précédentes. 11. Unité de traitement d'informations, caractérisée en ce qu'elle comprend un terminal à commande manuelle selon la revendication 10.