Brevet FR2711434A1 — publié le 19950428

TERMINAL ELECTRONIQUE A CLAVIER D'INTRODUCTION DE DONNEES L'invention concerne les terminaux électroniques à clavier d'introduction de données permettant à un opérateur d'introduire, dans un système, une information sous forme d'un mot, ce dernier terme devant être interprété de façon large et comme couvrant non seulement un ensemble de caractères alphanumériques, mais aussi éventuellement un ensemble incorporant des fonctions représentables par des symboles. L'invention trouve de très nombreuses applications dans le domaine de l'industrie. Une application particulièrement importante, bien que non-exclusive, est constituée par les terminaux à clavier permettant d'introduire un code d'accès dans un système ou sur un lieu. Le clavier de la plupart des terminaux existants est équipé de touches affectées chacune à l'introduction d'un symbole donné et portant chacune une représentation du symbole. De tels claviers permettent aisément à un intrus de repérer les touches utilisées pour composer un code d'accès, du fait de leur usure prématurée (sauf dans le cas où le code est changé à intervalles courts ce qui exige une diffusion fréquente de l'information aux différents utilisateurs), soit en pulvérisant sur le clavier un produit qui conservera la trace du doigt. On connaît également un terminal de communication ayant un clavier muni d'une plage d'affichage et d'une plage tactile qui peuvent être simultanément modifiées par introduction d'une grille de conformation (FR-A-2 629 228). Mais la substitution d'une grille à une autre ne peut être faite qu'à intervalles importants, de sorte qu'il est possible à un tiers d'identifier les symboles comportant un code d'accès dans l'intervalle entre deux substitutions. La présente invention vise notamment à fournir un terminal qui est dans une large mesure exempt d'un tel défaut. Elle propose en particulier, dans ce but, un terminal comprenant - un clavier ayant plusieurs touches munies chacune d'un moyen pour afficher un symbole différent sélectionné par actionnement de la touche et - des moyens électroniques reliés au clavier, destinés d'une part à afficher le symbole représenté par chaque touche, d'autre part à traiter l'information représentée par activation de la touche, caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques sont prévus pour affecter de façon aléatoire les symboles en modifiant simultanément le symbole affecté à une touche et le symbole affiché, de façon à maintenir leur concordance. La ré-affectation de symboles s ' effectuera habituellement après chaque composition correcte d'un code d'accès. Elle peut avoir lieu immédiatement après cette composition ; elle peut également s'effectuer en réponse à une initialisation, par exemple par appui sur une touche spéciale du clavier, appui sur une touche quelconque alors que le terminal est au repos et/ou appui sur une touche d'erreur lorsque l'utilisateur constate qu'il a commencé à introduire le code de façon erronée, la touche d'erreur pouvant être aussi la touche spéciale. Le terminal peut être prévu pour afficher des indications autres que les symboles, par exemple la date et/ou l'heure, lorsqu'il est au repos. L'appui sur une touche quelconque ou une touche d'initialisation substituera alors les symboles aux indications au repos et les maintiendra en attente de composition de la fonction pendant une durée déterminée, généralement de quelques secondes et au plus de quelques dizaines de secondes. Le terminal peut aisément être prévu de façon à pallier les conséquences d'une défectuosité d'une touche. Dans le cas d'un terminal destiné à l'introduction d'un code d'accès, il peut en particulier écarter de l'affichage des caractères ou des symboles qui n'appartiennent pas au code d'accès, de façon que le nombre de touches restantes soit suffisant pour composer le code, et mettre hors fonction la touche défectueuse. Le terminal peut par ailleurs être prévu pour autoriser le changement de code d'accès, par composition antérieure d'un code de transfert secret. L'invention consiste également en d'autres dispositions, avantageusement utilisables en liaison avec les précédentes, mais pouvant l'être indépendamment. L'invention propose en effet aussi un clavier utilisable dans un terminal du genre ci-dessus défini, ayant des touches sans pièce mobile, formées chacune par une cuvette destinée à recevoir le doigt de l'utilisateur, dont le fond transparent est placé audessus d'un panneau de visualisation autorisant la lecture d'un symbole à travers le fond et dont la paroi latérale transparente est encadrée par un émetteur et un récepteur infrarouge, placés de façon que le trajet optique entre eux soit interrompu par l'action du doigt sur la touche. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non-limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un synoptique fonctionnel du terminal - les figures 2, 3 et 4 montrent trois exemples d'affichage sur le clavier d'un terminal - la figure 5 est un schéma synoptique organique d'un terminal suivant un mode particulier de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est un schéma synoptique montrant une séquence possible de passages entre les états de veille et de fonctionnement - la figure 7 montre schématiquement, en coupe suivant un plan passant par l'axe d'une touche, une constitution possible de touche sans élément mobile. ; et - la figure 8 est un shéma de montage électrique de détection. On décrira tout d'abord, en faisant référence aux figures 1 à 4, une constitution possible d'un terminal électronique utilisable dans un système d'accès conditionnel subordonné à la composition correcte d'un code d'accès sur un clavier. Le terminal peut être regardé comme ayant un clavier 10 comportant des touches 12, au nombre de seize dans le cas représenté sur les figures 2 à 4, prévues pour être activées par l'action du doigt ou de tout autre objet pouvant le remplacer. Le clavier comporte également des moyens 11 d'affichage d'un symbole, tel qu'un caractère alphanumérique quelconque parmi un jeu déterminé de symboles. Dans le cas illustré sur les figures 2 à 4, l'affichage est effectué par un afficheur à sept segments et les symboles possibles sont les caractères alphanumériques 0 à 9, A, C, E, F et H. Ce nombre et cette nature de caractère ne sont pas impératifs. Au surplus, l'affichage des caractères alphanumériques peut s'effectuer à côté ou au-dessus de chaque touche, et non pas sur celle-ci. Le clavier 10 est associé à des moyens électroniques dont les fonctions apparaissent sur la figure 1. Une partie des moyens peut être déportée dans un calculateur relié à la partie de l'électronique solidaire du clavier par une liaison de type classique, telle qu'une liaison série RS232 qui est avantageusement cryptée. Le terminal représenté est prévu pour afficher une information autre que l'ensemble du jeu de symboles lorsqu'vil est au repos. Sur la figure 4, les affichages de cinq touches sont affectées à cet usage supplémentaire et donnent l'heure. I1 serait également possible de donner la date, voire même une autre information. Pour assurer la dualité de fonctions du clavier 10, le terminal comporte un multiplexeur 18 permettant d'adresser un circuit 20 d'attaque de l'afficheur 11 soit par une information d'affichage de l'heure fournie par un générateur 21 recevant un signal d'horloge câblée (lorsque le clavier est au repos), soit par l'indication du caractère alphanumérique affecté à la touche. Cette affectation s'effectue, en l'absence de défectuosité, entre toutes les touches et de façon aléatoire. Ainsi, la configuration montrée en figure 2, qui est celle normalement rencontrée sur un clavier de système d'accès conditionnel courant, n'intervient qu'avec une probabilité extrêmement faible. On pourra rencontrer toute autre configuration, par exemple celle montrée en figure 3. L'affectation est commandée par un générateur 22, qui alimente à la fois le multiplexeur 18 et un circuit d'acquisition 16. Chaque fois qu'une touche 12 est activée, elle fournit un signal respectif qui peut être fixe pour une touche donnée au circuit 16. Celui-ci réalise alors un transcodage, et substitue, au signal caractéristique de la touche, le signal numérique qui lui a été affecté de façon aléatoire et correspond au caractère alphanumérique affiché sur la touche. Les signaux représentatifs des caractères successifs formés à l'aide des touches sont communiqués à au moins un comparateur 24. Une fois que le nombre de caractères qui composent le code confidentiel d'accès est atteint, le comparateur 24 fournit une sortie qui provoque une commande appropriée 26 en cas de composition exacte du code. En particulier, la commande peut être dirigée vers un relais d'ouverture de porte. Il peut y avoir en même temps allumage d'un voyant lumineux sur le clavier, pour indiquer que l'accès est possible ou autorisé. Le code secret à composer est stocké dans une mémoire sauvegardée 28 à lecture-écriture. Dans une réalisation avantageuse, le terminal est prévu pour que le code secret soit modifiable à l'aide du clavier. Pour cela, il suffit de prévoir un second comparateur 30 qui, à réception d'un code de fonction secret et différent du code d'accès, contenu dans une mémoire sauvegardée 34, autorise le paramétrage du code secret d'utilisateur ou d'accès 36 ; un nouveau code est alors composé au clavier en tant que nouveau code secret d'utilisateur. Pour augmenter la sécurité, il peut être prévu de n'autoriser la modification du code d'accès qu'après composition correcte du code de fonction et du code d'accès à modifier. Une séquence type de paramétrage peut alors être la suivante - saisie et vérification du code de fonction - saisie et vérification du code d'accès en cours - sélection et validation du nouveau code d'accord suivi dune confirmation par appui sur une touche spéciale, indiquant la fin de la profondeur du code - réitération de la dernière opération afin d'éviter une erreur dans le nouveau code - si les deux codes sont identiques, prise en compte du nouveau code et retour en mode veille. Le terminal peut être prévu pour revenir en mode veille en cas de discordance entre les deux "nouveaux" codes, émettre un signal d'avertissement et garder l'ancien code. Lorsque le clavier est également prévu pour afficher l'heure, un comparateur 37 et une mémoire sauvegardée 38 de stockage d'un autre code de fonction (code de modification de l'heure), ainsi qu'un circuit de mise à l'heure 40, respectivement similaires aux éléments 30, 34 et 37 déjà décrits, permettent d'assurer les fonctions souhaitées. La séquence de modification de l'heure peut alors être - saisie du code de fonction "mise à l'heure", - saisie du code d'accès secret, - acquisition des heures (dizaine, unité) puis des minutes (dizaine, unité), - validation en appuyant sur la touche spéciale (par exemple en bas et à droite sur les figures 2-4), - retour au mode veille. Les fonctions qui ont été décrites peuvent être remplies, pour la plupart, soit par voie matérielle, soit par voie logicielle. On décrira maintenant, à titre de simple exemple, une constitution possible à partir de composants discrets, en faisant référence à la figure 5. Les fonctions de comparaison et de génération aléatoire de répartition sont remplies par un microcontrôleur 42 muni d'une horloge 44, d'une mémoire morte électriquement programmable 46 destinée à conserver le programme d'application et d'une mémoire vive de travail 48. Le microcontrôleur représenté est muni d'une sortie série 50, suivant la recommandation RS232, permettant une liaison avec un ordinateur central, chiffrée pour en superviser l'activité et améliorer la sécurité contre le piratage. Les caractères alphanumériques affectés de façon aléatoire par le microcontrôleur et fournis à un réseau programmable 52 commandent un décodeur sept segments 54 par l'intermédiaire d'un jeu de bascules de verrouillage 56. L'affichage s'effectue par l'intermédiaire d'une mémoire tampon 58. Toujours dans le cas illustré sur la figure 5, le signal provoqué par l'activation d'une touche et correspondant au caractère affiché est défini à partir du microcontrôleur 42 par un jeu de bascules de verrouillage 60, un décodeur 72 et un tampon 64. Si l'activation d'une touche est matérialisée par l'interruption d'un couplage optique entre un phtoémetteur 66 et un récepteur respectif 68, le signal transcodé attaque le comparateur 24. Les états possibles pris par le terminal peuvent être ceux schématisés sur la figure 6. Au repos, le clavier est dans un mode veille. Par exemple, il affiche alors l'heure. A réception d'un signal de détection de présence d'un utilisateur, qui peut être par exemple l'appui sur une touche quelconque ou sur une touche spéciale, une configuration, différente des précédentes et affectant les caractères alphanumériques aux touches de façon aléatoire, est visualisée. Si, à l'issue d'une temporisation proche généralement d'une dizaine de secondes, il n'y a pas activation d'une nouvelle touche, le terminal revient en mode veille. Si un code d'accès est composé, il y a acceptation du code et validation d'une fonction dans le cas où le code est reconnu correct. Dans le cas contraire, il y a retour à l'affichage d'une configuration alphanumérique différente de la précé dente. Après exécution de l'opération provoquée par un code correct, le terminal revient en mode veille. Tous les composants du terminal qui viennent d'être décrits, exception faite du clavier, peuvent être réalisés directement à partir de composants disponibles commercialement. Le clavier lui-même peut comporter des touches électromécaniques ou à contact traditionnel et un affichage par des composants également classiques. Toutefois, il est avantageux d'utiliser un clavier ayant des touches sans contact mécanique, activées par coupure d'un faisceau de lumière. On décrira maintenant une telle constitution de touches, donnant au clavier une isolation galvanique élevée, un caractère étanche, adaptable à une identification des touches par affichage d'un caractère alphanumérique modifié à volonté. Il faut une fois de plus noter qu'un tel clavier, bien que particulièrement intéressant dans le cas d'un terminal du genre décrit plus haut, est également applicable à d'autres appareils, en particulier chaque fois que l'on souhaite affecter à volonté l'une ou l'autre de plusieurs fonctions à chaque touche, en faisant apparaître sur la touche elle-même un symbole (caractère alphanumérique, icône, pictogramme) indiquant la fonction remplie temporairement par la touche. La touche montrée en figure 7 appartient à un clavier 10 ayant un support rigide plat 70, généralement constitué par une plaque isolante. Le support est percé de trous placés aux noeuds de répartition des touches. Chaque trou contient une touche respective, que l'on peut considérer comme constituée d'une cuvette 72 et d'au moins un couple photoémetteur 74-photorécepteur 76 diamétralement opposés. L'un et l'autre sont placés dans un logement annulaire ménagé dans la paroi cylindrique de la cuvette ou dans des trous borgnes diamétralement opposés. Ils sont l'un et l'autre reliés à un circuit imprimé 78 recouvrant la face arrière du support 70. La paroi latérale au moins de la cuvette est en un matériau transparent au rayonnement transmis, qui sera généralement dans l'infrarouge. Lorsque le clavier est utilisé dans un terminal du genre mentionné plus haut, le fond de la cuvette est avantageusement en un matériau transparent dans le spectre visible, ce qui permet de disposer directement le circuit imprimé 78 sur l'afficheur, en ménageant des trous appropriés dans le circuit imprimé. Chaque photoémetteur (diode électroluminescente en général) peut être couplé au photorécepteur correspondant par un circuit du genre montré en figure 8. Bien que le fonctionnement puisse être pulsé, il est avantageusement permanent. Le photoémetteur 74 fournit alors en permanence un signal infrarouge et le récepteur (phototransistor par exemple) fournit alors un niveau de sortie Vs pratiquement égal à un niveau de référence Vref. Un tel montage fonctionne même en présence d'un éclairage ambiant élevé car c'est la coupure du faisceau infrarouge qui provoque le blocage du photorécepteur 76. Par sécurité, deux couples émetteur-récepteur peuvent être prévus, ayant des faisceaux à 900 l'un de l'autre. On voit que le fonctionnement peut intervenir alors même que le doigt n'est pas en contact avec le fond de la cuvette, ce qui réduit l'usure des inscriptions, lorsqu'elles sont portées directement sur la touche. Par ailleurs, le fonctionnement de la touche ne dépend pas des conditions ambiantes, contrairement à la plupart des autres touches sans mouvement mécanique, utilisant une variation de capacité. REVENDICATIONS 1. Terminal électronique à clavier d'introduction de données, comprenant - un clavier (10) ayant plusieurs touches (12) affectées chacune d'un moyen d'affichage d'un symbole différent sélectionné par activation de la touche et, - des moyens électroniques reliés au clavier et destinés d'une part à traiter l'information représentée par activation d'une touche et d'autre part à commander le moyen d'affichage pour afficher le symbole représenté par chaque touche, caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques sont prévus pour affecter de façon aléatoire les symboles représentés aux touches en modifiant simultanément le symbole affecté à une touche et le symbole affiché, de façon à maintenir leur concordance. 2. Terminal selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électroniques sont prévus pour réaffecter les symboles aux touches après chaque composition correcte d'un code, immédiatement après ladite composition ou en réponse à une initialisation. 3. Terminal selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'initialisation s'effectue par appui sur une touche spéciale du clavier, par appui sur une touche quelconque alors que le terminal est au repos ou par appui sur une touche d'erreur lors de la saisie du code. 4. Terminal selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens électroniques sont prévus pour commander l'affichage d'indications autres que les symboles jusqu'à initialisation. 5. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à l'introduction d'un code secret d'accès, caractérisé en ce que les moyens électroniques sont prévus pour écarter de l'affichage un des symboles qui n'appartient pas au code d'accès lorsqu'une touche est défectueuse. 6. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens électroniques sont prévus pour permettre la modification du code d'accès après composition d'un code de fonction secret sur le clavier. 7. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clavier (10) a des touches formées chacune par une cuvette (72) destinée à recevoir le doigt de l'utilisateur ou un autre objet, dont la paroi latérale transparente est encadrée par un émetteur (74)et un récepteur de lumière (76), placés de façon que le trajet optique entre eux soit interrompu par l'engagement du doigt dans la cuvette. 8. Terminal selon la revendicatin 7, caractérisé en ce que la cuvette a un fond transparent placé au-dessus d'un panneau de visualisation autorisant la lecture d'un symbole à travers le fond.