Brevet FR2528194A1 — publié le 19831209

- CIRCUIT DE CLAVIER A BALAYAGE AVEC MICROPROCESSEUR L'invention se rapporte à un circuit servant à identifier une par une des touches manuelles et à détecter leur état de fonctionnement Elle concerne un circuit de clavier qui explore une rangée de commutateurs de touches, pour identi- fier la touche actionnée en comparant une tension d'identi- fication de touche à une référence variable, représentée par une donnée emmaganisée en mémoire En particulier, le cir- cuit élimine les inconvénients provenant de tensions d'iden- tification de touches ayant des amplitudes indéfinies qui sont engendrées par la résistance de contact progressivement croissante à l'instant o le commutateur de touche est libéré au cours d'une coupure. Un circuit de clavier connu avec micro-processeur comprend un diviseur de tension comportant une pluralité de résis- tances connectées en série, avec des prises entre les résis- tances successives Un réseau de commutateurs de touches non verrouillés actionnés manuellement sont connectés aux prises respectives pour produire une pluralité de tensions graduées identifiant respectivement les fonctions particu- lières des commutateurs de touchfs Quand l'un quelconque des commutateurs est actionné, une tension d'identification de touche correspondante est appliquée à l'entrée non inver- seuse d'un comparateur, dont l'entrée inverseuse reçoit une 2 - tension de référence ayant une forme d'onde en escalier, qui est régénérée cycliquement sous la commande d'un microcal- culateur Lorsque les deux tensions d'entrée sont compara- bles, le comparateur engendre un signal de coïncidence et autorise le microcalculateur à stocker en mémoire une donnée représentant la valeur instantanée de la tension en escalier de référence qui s'est produite à l'instant de la coinci- dence Le même processus est répété pour compter le nombre des coïncidences entre les deux tensions d'entrée Lorsque la valeur ainsi comptée atteint un chiffre prédéterminé, le microcalculateur la vérifie comme indication valable qu'une touche à été actionnée à l'état de fonctionnement et fournit un signal de sélection de mode correspondant à un enregis- treur vidéo ou analogue, pour le faire fonctionner suivant un mode spécifié par la touche en question. Le circuit de clavier de ce type est connu sous le nom de discriminateur à balayage, du fait que la tension de réfé- rence variable dans le temps sert à explorer séquentiel- lement le niveau de tension du signal donné par la touche actionnée L'opération de balayage de touche se poursuit au cours de périodes d'enclenchement, de manière qu'à l'instant o la touche est libérée, le microcalculateur détecte une modification de la tension fournie par le réseau de touches. Ce type de circuit de clavier est intéressant pour des applications o le réseau de touches est monté sous forme d'une unité séparée en un emplacement éloigné du circuit qui identifie les fonctions de touches, du fait qu'il exige un petit nombre de fils interconnectant les unités séparées. Toutefois, un inconvénient se présente du fait qu'une tension d'amplitude indéfinie peut prendre naissance aux bornes de la résistance de contact de la touche que l'on coupe si elle reste dans une position ambig e entre l'état enclenché et l'état de coupure Il est, par conséquent, hautement probable que le microcalculateur identifiera de manière erronée la tension indéfinie comme une indication du fonctionnement d'une touche différente et engendrera un faux signal de sélection de mode. 3 - L'invention se propose d'indentifier un niveau de tension indéfini comme une indication d'un état de coupure, en détectant le moment o la valeur instantanée la plus récente de la tension de référence variable dans le temps devient supérieure à la valeur instantanée précédente. Suivant l'invention, le circuit de clavier comprend un divi- seur de tension ayant une pluralité de résistances connec- tées en série avec des prises entre elles, pour donner nais- sance à une pluralité de tensions graduées au niveau des prises, et un comparateur ayant une première et une seconde bornes d'entrée engendrant un signal lorsqu'une coïncidence intervient entre les deux tensions appliquées respective- ment à ses deux bornes d'entrée Une pluralité de commuta- teurs de touches manuels sont connectés aux prises, pour appliquer sélectivement les tensions graduées à la première borne d'entrée du comparateur, en réponse au fonctionnement de l'un desdits commutateurs de touches Un circuit de com- mande engendre une série de forme d'ondes cycliques de tension de référence variables dans le temps, qu'il applique à la seconde borne d'entrée du comparateur et, en réponse à l'intervention du signal de coïncidence, stocke dans la mémoire une donnée représentant la valeur instantanée de la tension de référence variable dans le temps Le circuit de commande détecte une coïncidence entre la donnée qui repré- sente la valeur instantanée d'une tension de référence variable dans le temps engendrée ultérieurement et la donnée qui est stockée dans la mémoire et vérifie que l'un des commutateurs de touches à été actionné Le processus ci- dessus se poursuit pour surveiller un changement de tension à la première borne d'entrée du comparateur, pour détecter l'instant o la touche est coupée Le circuit de commande vérifie cet état de coupure en détectant le moment o la donnée la plus récente devient supérieure à la donnée précé- demment stockée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de description ci- après. 4- Au dessin annexé: La figure 1 représente schématiquement un circuit de clavier conforme à l'invention; La figure 2 représente les formes d'ondes d'une plu- ralité de trains d'impulsions et d'une tension de référence en escalier issue de ces trains d'impul- sions; La figure 3 est un ordinogramme illustrant les ins- tructions programmées exécutées par le microcal- culateur de la figure 1, conformément à un mode d'exé- cution de l'invention; La figure 4 représente les formes d'ondes destinées à illustrer le fonctionnement de l'invention; et La figure 5 est un ordinogramme présentant les ins- tructions programmées du microcalculateur, confor- mément à une variante. En se référant à la figure 1, on a représenté un circuit de clavier à balayage avec microprocesseur, dans lequel un réseau de touches manuelles Sl à 57 du type non verrouillé sont respectivement connectées, à leurs premières bornes, à des prises d'un diviseur de tension comportant une série de résistances R 3 à R 9 connectées à la masse par l'une de leurs extrémités Plus précisément, le réseau de touches est des- tiné à être utilisé dans un enregistreur à bande vidéo dans lequel les touches Sl et 52 ont leurs secondes bornes reliées entre elles et à la première borne de la touche 53, tandis que les secondes bornes des touches 53 à 57 sont couplées entre elles à un point de jonction 5 entre les résistances Rl et R 2 Les touches Sl et 52 ont des fonctions spéciales qui servent seulement lorsque la touche 53 est enclenchée. - Un comparateur de tension 1 comporte une entrée non inver- seuse couplée, à travers la résistance R 2, au point de jonction 5 Quand toutes les touches restent à l'état coupé, la tension qui prend naissance au point de jonction 5 est déterminée par une tension transmise à travers la résistance Rl à partir d'une alimentation Vcc A l'entrée inverseuse du comparateur 1 est appliquée une tension de référence composée d'une série de formes d'ondes en escalier, prove- nant d'un convertisseur numérique analogique 4 du type à échelle Lorsque les deux entrées du comparateur 1 sont en coïncidence, un signal est appliqué à un microcalculateur 2. Celui-ci est d'un type traditionnel quelconque et comporte un microprocesseur, une mémoire morte, une mémoire vive et un certain nombre de compteurs et de registres qui ont tous été omis, pour simplifier, du fait que l'invention ne concerne pas la structure matérielle du microcalculateur. Comme on le décrira dans la suite avec plus de détails, le microcalculateur 2 exécute des instructions programmées pour engendrer une série de données de référence qui sont traduites en une pluralité de trains d'impulsions de fré- quences différentes, comme l'indiquent les formes d'ondes a, b, c et d, à la figure 2 Elles sont appliquées aux bornes 3 a à 3 d et, de là, aux prises respectives du réseau de résis- tances en échelle 4, o les impulsions sont combinées pour engendrer une tension en escalier représentée en e à la figure 2 La valeur la plus élevée de cette tension emax est légèrement inférieure à la tension d'alimentation Vcc, mais légèrement supérieure à la tension qui serait engendrée en réponse au fonctionnement du commutateur de touche 57. Quand l'une quelconque des touches 51, 57 est actionnée, une tension d'identification de cette touche est appliquée à l'entrée non inverseuse du comparateur 1 et comparée succes- sivement à chacune des tensions variables par échelons. Lorsque les tensions comparées coïncident, le comparateur 1 envoie une impulsion au microcalculateur 2, pour l'autoriser à emmagasiner la donnée de référence qui s'est produite à l'instant de la comparaison. 6 - Une description plus précise du fonctionnement du microcal- culateur 2 est donnée en se référant à l'ordinogramme de la figure 3. A la figure 3, on voit que l'exécution du programme commence par une opération illustrée par le bloc 10 et dans laquelle le microcalculateur applique des impulsions aux bornes 3 a à 3 d qui correspondent avec la valeur la plus élevée e max de la tension en escalier, pour vérifier si toutes les touches sont bien à l'état coupé S'il en est ainsi, le comparateur 1 engendre une tension de bas niveau et le microprocesseur détecte celle-ci comme indiquant un état "toutes touches coupées' et progresse jusqu'à l'opération 11; s'il n'en est pas ainsi, il va à l'opération 12 Dans l'opération 11, un emplacement de mémoire est adressé pour emmagasiner une donnée représentant une tension donnée, qui est supérieure à l'une quelconque des tensions d'identification de touches. Dans l'opération 12, le microprocesseur engendre une donnée R correspondant à un échelon de tension e de la référence en escalier, qui est appliqué, sous la forme des impulsions mentionnées ci-dessus, au convertisseur numérique-analo- gique 4, et va jusqu'à une opération 13 pour vérifier si un signal de coincidence est engendré par le comparateur 1 Si aucune coïncidence n'intervient, une opération 14 sera exé- cutée de manière à incrémenter un compteur d'échelons de référence a d'une unité, pour revenir à l'opération 12 et incrémenter la tension de référence en échelons d'une unité Si la coincidence est détectée, le microprocesseur stocke la valeur a de l'échelon de référence en un nouvel emplacement de mémoire Mnew pendant l'opération 15. Dans une opération 16 est effectuée une comparaison entre la valeur A et la valeur A précédente maintenant stockée dans l'ancien emplacement de mémoire Mold Si la touche reste actionnée, on effectue une vérification, au cours d'une opération 17, pour voir si la coïncidence s'est produite dix fois de suite et, s'il n'en est pas ainsi, un compteur de coïncidences C est incrémenté d'une unité dans une opération 18 et l'exécution du programme revient à l'opération 12 pour reproduire le processus ci-dessus Si la coïncidence se 7 - produit dix fois, le microprocesseur le reconnaît comme une indication valable qu'une touche a été actionnée à l'état enclenché et délivre un signal de sélection de mode à un circuit spécifié par la valeur A qui représente la fonction particulière de la touche actionnée (opération 19). Si aucune coïncidence n'intervient au cours de l'opération 16, le microprocesseur sort jusqu'à une opération 20 pour vérifier si la valeur A est plus petite que la valeur A pré- cédente et, s'il en est ainsi, la mémoire Mnew est mise à jour avec la valeur A dans l'opération 21 et le compteur de coïncidences C est rappelé à l'étape 22 avant le retour à l'étape 12 Si la valeur A est supérieure à la valeur précé- dente, une opération 23 est exécutée pour délivrer un signal de coupure ou supprimer le signal de sélection de mode. On a visualisé, à la figure 4, le fonctionnement du dispo- sitif sous la forme d'un diagramme des temps. En supposant que la touche 53 soit actionnée à l'instant t 1, ce qui provoque la chute rapide de la tension à l'entrée non inverseuse du comparateur 1, à partir de la tension de source Vcc jusqu'à une fraction de Vcc déterminée par le rapport (R 3 + R 4 + R 5)/(Rl + R 4 + R 5) Par suite de la résis- tance de contact propre de la touche 53, la tension ne décrolt pas rapidement jusqu'au niveau calculé indiqué par une ligne en pointillés 25 et suit une forme d'onde 26 représentée par une ligne en trait plein, si bien qu'elle séjourne brièvement à un niveau correspondant à la valeur qui serait donnée par la touche 54 Par conséquent, une première impulsion de coïncidence 27 se produit à l'instant o une tension de référence 28 atteint un niveau discret 6. La tension décroît progressivement et atteint la valeur calculée Une seconde impulsion de coincidence 29 se produit quand une tension de référence ultérieure 30 atteint un niveau 5 Si la tension reste à la valeur calculée, la valeur maximum des tensions de référence qui interviennent au cours de l'intervalle suivant stationne au niveau 5 et le compteur de coïncidences C peut être incrémenté jusqu'à une valeur 10 qui autorise le microprocesseur à engendrer un signal d'enclenchement à l'étape 19. 8 - Si le commutateur de touche 53 est libéré à l'instant t 2, la tension à l'entrée non inverseuse du comparateur 1 devrait normalement croître rapidement jusqu'au niveau élevé de coupure, comme on l'a indiqué en 31 a Toutefois, si le doigt reste brièvement sur la touche 53, si bien que celle-ci prend une position intermédiaire entre l'enclenchement et la coupure, la résistance de contact de 53 croit et, par suite, une tension d'amplitude indéfinie, comme indiqué en 31, est engendrée à l'entrée non inverseuse du comparateur 1 Cette tension 31 correspondrait à un niveau qui serait-atteint si une touche 54 était actionnée Une tension de référence 32 ayant un niveau d'échelon 6 est ainsi engendrée en réponse à une impulsion de coïncidence 33 et le microprocesseur sort de l'étape 16 pour aller à l'étape 20. Suivant le circuit de clavier de l'art antérieur, le micro- processeur sortirait de l'étape 16 pour aller directement à l'étape 21 et mettrait à jour la mémoire au moyen d'une donnée correspondant à la valeur de la tension indéfinie, pour exécuter une boucle passant par les étapes 12 à 18 et reconnaître le nouvel état comme une indication que la touche 54 a été actionnée et délivrer ainsi un faux signal de commande. Toutefois, par suite de l'existence des étapes 20 et 23, le changement de tension du niveau minimum 25 au niveau indé- fini 31 autorise le microprocesseur à s'écarter de la boucle d'exploration de touche pour autoriser la production d'un signal de coupure valable. La figure 5 est une variante de l'ordinogramme de la figure 3, comprenant en plus les opérations 40 et 42, pour repro- duire l'opération 20 de façon à s'assurer que la tension indéfinie est présente pendant une certaine durée Plus pré- cisément, après avoir pris une décision 'NON" à l'opération , le microcalculateur franchit les étapes 40 et 41 en vérifiant la valeur du compte dans un second compteur à coïncidences D et en l'incrémentant d'une unité pour revenir à l'étape 12 Si la tension indéfinie se poursuit, l'exécution du programme arrive de nouveau à l'étape 20 et 9 - reproduit les opérations 40 et 41 Quand D = O est détecté dans l'opération 40, le compteur de coïncidences D est rappelé à zéro dans l'opération 42 avant l'exécution de l'opération 23. - Revendications de brevet 1 Circuit de clavier comportant un diviseur de tension ayant une pluralité de résistances (R 3 R 9) connectées en série, avec des prises entre elles, pour engendrer une pluralité de tensions graduées au niveau desdites prises; un comparateur ( 1) ayant une première et une seconde bornes d'entrée, servant à engendrer un signal lorsqu'une coïncidence intervient entre les tensions appliquées respectivement à sa première et à sa seconde bornes d'entrée. une pluralité de commutateurs de touches (SI 57) actionnés manuellement, reliés auxdites prises pour appli- quer sélectivement lesdites tensions graduées à ladite borne d'entrée en réponse au fonctionnement d'un commutateur de touche; et des moyens de commande ( 4) servant à engendrer et à appli- quer une série de forme d'ondes de recyclage d'une tension de référence variable dans le temps à ladite seconde borne d'entrée et répondant à l'arrivée dudit signal de coinci- dence, pour stocker dans une mémoire une donnée représentant la valeur instantanée de ladite tension de référence varia- ble dans le temps, détectent de manière répétitive une coin- cidence entre la donnée qui représente la valeur instantanée d'une tension de référence variable dans le temps engendrée ultérieurement et la donnée stockée dans ladite mémoire, pour vérifier que l'un des commutateurs de touches a été actionné et détectant le moment o la valeur instantanée mentionnée en dernier lieu est supérieure à la donnée stockée mentionnée en dernier lieu pour vérifier que le commutateur de touche actionné à été coupé. 2 Circuit de clavi er suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tension de référence variable dans le temps est constituée par une série de forme d'ondes en escalier. il - 3 Circuit de clavier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande comprend un convertisseur numérique-analogique ( 4) ayant une sortie connectée à la seconde borne d'entrée du comparateur ( 1) et un microcalculateur ( 2) programmé pour exécuter les opéra- tions suivantes: a) Production d'une donnée de référence représentant la valeur instantanée d'une tension en escalier et appli- cation de cette donnée à l'entrée du moyen de conver- sion pour faire que ce dernier engendre l'une desdites valeurs' instantanées; b) Détection de la sortie de coïncidence du comparateur; c) Si la sortie de coïncidence n'est pas détectée, repro- duction des opératon (a) et (b); d) Si la sortie de coïncidence est détéctée, stockage d'une donnée représentant ladite valeur instantanée dans un emplacement différent de ladite mémoire; e) Détection d'une coïncidence entre la donnée stockée en dernier lieu dans la mémoire et la donnée préalable- ment stockée; f) Si cette coïncidence est détectée, détection du fait que le nombre d'interventions de ladite coïncidence atteint une valeur prédéterminée, pour vérifier que l'un des commutateurs de touches a été enclenché et détection du fait que ladite valeur prédéterminée n'a pas été atteinte pour revenir à l'opération (a); et g) Si ladite coïncidence n'est pas détectée, détection du moment o la donnée emmagasinée le plus récemment est supérieure à la donnée stockée précédemment, pour vérifier que la touche actionnée à été coupée et détection du moment o la donnée stockée le plus récemment est inférieure à la donnée stockée précédem- ment pour revenir à l'opération (a). 12 - 4 Circuit de clavier suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération g, comprend en outre: si la donnée stockée la plus récemment est supérieure à la donnée stockée précédemment, la détection du moment o le nombre d'interventions de cette condition atteint une valeur prédéterminée pour vérifier que la touche actionnée à été coupée.