Материал: Применение интегральных схем (1984)

Расходуемая мощность в этой электронной игре доволь­но высока, поэтому в спецификации рекомендовано исполь­зование четырех батарей типа С. Но даже при использо­вании такого источника питания не следует играть в нее слишком долго, во избежание разряда батарей. Целесооб­разно использовать в игре стабилизированный источник пи­тания напряжением 5 В, например показанный на рис. 2.1.

11.5. Три электронные игры на быстроту реакции

Рис. 11.5. Электронная игра «Салки».

Д₁ — Д₈ — светодиод с красным свечением; ИС₁, ИС₆ — двойной J — К-триггер типа 556; ИС₂, ИС₃, ИС₇, ИС₈ — 4-разрядный двоичный счетчик типа 74191- ИС₄ ИС₅ — четыре логических вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ типа 7486, R₁, R₄, R₁₇, R₂₀ — потенциометр 1 МОм; R₂, R₅, R₁₈, R₂₁ — резистор 100 кОм 0,25 Вт; Р₃ R₆, R₁₉, R₂₂ — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; R₇, R₈, R₂₃, R₂₄ — 22 кОм, 0,25 Вт; R₉ — R16 - рези£тор 150 Ом, 0,25 Вт; C₁ — С₄ — танталовый конденсатор 1 мкФ, 35 В.

В данном разделе представлены на выбор три электрон­ные игры, в основу Которых заложен один и тот же смысл — сравнить быстроту реакции двух игроков. Во всех трех устройствах используется одинаковый индикатор счета, показанный на рис. 11.6. Различие между играми заключается лишь в способе управления этим индикатором.

Рис. 11.5 (продолжение).

Рис. 11.6. Принципиальная схема индикатора счета.

ИC₁ — двойной таймер типа 556; ИС₂ — три трехвходовых логических вентиля И-НЕ типа 74LS10: ИС₃ — ИС₅ — четыре двухвходовых логических вентиля И-НЕ типа 74LSOO; ИС₆ — шесть инверторов типа 7401; Д₁, Д₂ — светодиод с красным свечением; R₁, R₂ — резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; R₃, R₄, R₇ — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; R₅, R₆ — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; R₈ — R₉ — резистор 150 Ом, 0,25 Вт; С₁ — С₄ — конденсатор 0,01 мкФ; Дз, Дь — маломощный выпрямительный диод; Кл₂-Кл₄ — нормально разомкнутый кнопочный переключатель.

Индикатор счета сам по себе не представляет особого интереса, и для получения какого-либо полезного устрой­ства вы должны добавить к нему одну из трех приведенных схем управления (рис. 11.7 — 11.9).

Чтобы представить себе, как работает индикатор счета, следует для начала отметить, что в нем используются две кнопки, обозначенные как «Попадание А» и «Попадание Б». В ходе игры игрок А стремится выиграть, нажав кнопку «Попадание А», а игрок Б — аналогичным образом, нажи­мая кнопку «Попадание Б».

Не нужно быть большим знатоком в электронной тех­нике, чтобы представить себе, что в индикаторе имеется большое количество логических схем. Это довольно сложное устройство.

Назначением всех этих логических схем является обес­печение честной игры со стороны участников. Например, часть логических схем способна выявить положение, при ко­тором один из игроков нажимает кнопку «Попадание» прежде, чем в действительности он успевает среагировать на какое-то событие. В любом случае, когда он слишком рано нажимает кнопку, устройство автоматически присваи­вает победу другому игроку.

Некоторые другие логические схемы обеспечивают раз­решение спорной ситуации, когда возникает вопрос о том, кто из игроков первым нажал кнопку. Устройство не остав­ляет абсолютно никаких сомнений в этом вопросе. В мо­мент, когда один из игроков нажимает свою кнопку, кнопка другого игрока просто блокируется.

А что происходит, если оба игрока нажимают свои кноп­ки «Попадание» одновременно? На это можно ответить, что схема способна определить разницу по времени нажатия до 100 не (т. е. до 0,0000001 с). Одновременность нажатия кнопок с такой астрономической точностью практически не­возможна.

Остальные логические схемы служат для выполнения сброса, т. е. перевода всех логических схем в исходное со­стояние, из которого они переходят в другие состояния в ходе игры.

Итак, в схеме имеются две кнопки «Попадание». После изучения вышеописанного нет ничего удивительного в том, что в схему вводятся также два светодиода, обозначенных как «Победа А» и «Победа Б». Тот, кто первым нажмет свою кнопку при условии, что он среагировал на событие вовремя, увидит включение своего светодиода «Победа». По­скольку весьма маловероятно, чтобы обе кнопки были на­жаты одновременно, так же маловероятно, чтобы сразу когда-либо включились оба светодиода.

При внимательном изучении схемы можно заметить в ней четыре линии, заканчивающиеся стрелками и обозначенные как «Пуск», «Е_п», «Земля» и «Сброс». Эти выходы необ­ходимы для подключения схем одной из трех игр. При этом следует помнить, что индикатор счета не является самостоя­тельным устройством.

Вывод «Пуск» служит для сигнализации индикатору и игрокам о том, что пора нажать кнопку «Попадание». Этот сигнал вырабатывается схемой управления, которая выбрана радиолюбителем и подключена к индикатору, счета.

Рис. 11.7. Схема управления.

Дз — светодиод с красным свечением; ИС_6-В — один из шести инверторов микросхемы типа 7404; R₁₀ — резистор 470 Ом, 0,25 Вт; R₁₁ — резистор 150 Ом, 0,25 Вт.

Сигнал «Сброс» ис« пользуется для перевода в исходное состояние от­дельных узлов схемы уп­равления. Таким обра­зом, в момент нажатия кнопки «Сброс» этот сиг­нал по соответствующей линии сброса поступает на схему управления.

Схема управления, по­казанная на рис. 11.7, яв­ляется простейшей из трех. Фактически она представляет собой хоро­шую схему проверки ин­дикатора счета. Именно для этой цели можно со­брать простую схему. Все ручные схемы управления в играх на быстроту реак­ции практически вырабатывают лишь сигнал «Пуск» для индикатора счета. Для этих схем необходимо иметь несколь­ко дополнительных радиодеталей. В частности, логический инвертор ИСе-в входит в состав 6-канального инвертора типа 7404, уже имеющегося в индикаторе счета.

После сборки схемы (рис. 11.7) ее подключают к инди­катору счета (рис. 11.6) через выводы «Е_п», «Земля» и «Пуск». Далее переключатель «Готов/Пуск» переводится в положение «Готов», включается индикатор счета, в кото­ром нажимается кнопка «Сброс». При этом ни один из трех светодиодов не должен загореться.

При переводе переключателя «Готов/Пуск» в положение «Пуск» сразу должен включиться светодиод «Пуск». В ходе игры на быстроту реакции включение этого светодиода слу­жит сигналом для нажатия кнопки «Попадание».

При нажатии кнопки «Попадание А» происходит вклю­чение светодиода «Победа А», при последующем нажатии кнопки «Попадание Б» зажигание светодиода «Победа Б» не происходит.

Теперь для проверки цепей схемы для второго игрока (Б) следует перевести переключатель «Готов/Пуск» в по­ложение «Готов». При этом светодиод «Пуск» должен вклю­читься. Нажатием кнопки «Сброс» выключается светодиод «Победа А», после чего схема готова к возобновлению игры. При переводе переключателя «Готов/Пуск» в положение «Пуск» должен зажечься светодиод «Пуск», а при дальней­шем нажатии кнопки «Попадание Б» должен включиться светодиод «Победа Б». Далее вся схема переводится в ис­ходное состояние в описанном выше порядке.

Для окончательной проверки следует нажать кнопки «Попадание» при нахождении переключателя «Готов/Пуск» в положении «Готов». При нажатии кнопки «Попадание А» должен включаться светодиод «Победа Б». Это происходит вследствие того, что игрок нажимает свою кнопку раньше, чем зажигается светодиод «Пуск». Для выключения свето­диода «Победа Б» следует нажать кнопку «Сброс», затем нажимается кнопка «Попадание Б» и включается светодиод «Победа А».

Такую схему можно использовать в качестве игры на быстроту реакции втроем. В этом случае два игрода рабо­тают с кнопками «Попадание», а третий игрок — с переклю­чателем «Готов/Пуск».

Подобная игра весьма забавна, поскольку игроки, рабо­тающие с кнопками «Попадание», будут внимательно сле­дить за пальцем третьего участника на переключателе «Го­тов/Пуск». В момент, когда он переводит переключатель, включается светодиод «Пуск», и тогда оба других игрока увидят, кто первый смог нажать свою кнопку «Попадание». Такая схема действует без обмана, всегда кто-то один выигрывает, а другой проигрывает. Третий игрок, рабо­тающий с переключателем «Готов/Пуск», может подшутить над двумя другими, например, сделав вид, будто он пере­водит переключатель в положение «Пуск». Игрок, попав­ший на эту уловку, нажмет свою кнопку «Попадание» и тогда победа достается другому игроку. Играющие полу­чат массу удовольствия, при условии что ни один из игроков не является слишком вспыльчивым.

Схема управления на рис. 11.8 исключает из игры третьего участника. В ней задержка по времени между сбросом и выработкой сигнала «Пуск» определяется авто­матически.

Естественно, что такая схема управления является более сложной, чем работающая с ручным управлением (рис. 11.7). В ней имеются несколько дополнительных микросхем и дру­гих радиодеталей, которые выполняют функции третьего иг­рока.

Рис. 11.8. Схема управления для автоматической игры на быстроту реакции.

Дз — светодиод с красщым свечением; ИСе — инвертор из микросхемы типа 7404; ИС₇ — таймер типа 555; ИС₈, ИС₉ — двоичный счетчик типа 74LS191; R₁₀ — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; R₁₁ — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; С_в — электролитический конденсатор 100 мкФ, 35 В; C_s — танталовый конденсатор 1 мкФ, 35 В.,

Для подключения этой схемы управления к индикатору счета (рис. 11.6) используются выводы «Е_п», «Земля», «Сброс» и «Пуск». В данной схеме применяются логические инверторы ИСб-в, ИС₆-г, ИС₆-д и ИС₆-_Е, уже имеющиеся в индикаторе счета, а другие радиодетали вводятся при монтаже.

После этого при нажатии кнопки «Сброс» в индикаторе счета включается схема произвольного времени задержки. Через некоторое время в пределах 1 — 16 с после отпускания кнопки «Сброс» эта контрольная схема включит светодиод «Пуск». Как только этот светодиод загорится, для обоих игро­ков наступает момент, когда они могут нажать свои кнопки «Попадание». Первый, нажавший кнопку «Попадание», и станет победителем, что покажет соответствующий светодиод «Победа».

Однако, если один из игроков проявит нетерпение и нажмет свою кнопку «Попадание» слишком рано, т. е. преж­де, чем загорится светодиод «Пуск», победа присуждается его противнику, о чем свидетельствует включение соответ­ствующего светодиода «Победа».

Как и прежде, схема переводится в исходное состояние и игра возобновляется после нажатия и отпускания кнопки «Сброс» в индикаторе счета.

Если радиолюбитель действительно хочет заняться иг­рами на быстроту реакции, то ему следует попробовать соб­рать схему управления игры «Салки», приведенную на рис. 11.9. Это совсем непростая схема, особенно если учесть, что она должна работать вместе со схемой на рис. 11.6. Од­нако если радиолюбителю удастся ее собрать и добиться нормальной работы, то можно с уверенностью сказать, что он уже больше не новичок в деле изготовления устройств на интегральных схемах.

Рис. 11.9. Принципиальная схема управления для электронной игры «Салки» (используется совместно со схемой на рис. 11.6).

Дз — Д₁₈ — светодиод с красным свечением; ИС₇ — двойной таймер типа 556; ИСв, ИС₉ — двоичный счетчик типа 74LS93; ИС₁₀, ИС₁₁ — четыре ло­гических вентиля ИСКЛЮЧАЮЩИЕ ИЛИ типа 74LS86; ИС₁₂ — 4-разрядная схема сравнения типа 74LS85; ИС₁₃, ИС₁₄ — двойной дешифратор из 2 в 4 типа 74155; R₁₀, R₁₁ — потенциометр 1 МОм; R₁₂, R₁₃ — резистор 100 кОм, 0,25 Вт; R_t4, R₁₅ — резистор 1 кОм, 0,25 Вт; С₅, С₆ — танталовый конденсатор 1 мкФ, 35 В; R₁₆, R₁₇ — резистор 150 Ом, 0,25 Вт.

Прежде чем более подробно рассмотреть принцип работы этой схемы управления, важно усвоить, для чего служит эта схема. Для начала рассмотрим предлагаемую лицевую па­нель игры на рис. 11.10. Заметим, что панель для игры «Сал­ки» содержит два параллельных ряда светодиодов, по восемь светодиодов в каждом. Здесь есть также две шкалы, обозна­ченные как «Скорость А» и «Скорость Б». Эти 16 светодиодов и два переключателя, осуществляющих управление, относятся к схеме управления для игры «Салки», показанной на рис. 11.9. Остальные светодиоды и переключатели входят в индикатор счета.

При включении питания переключателем Кл1 и нажатии кнопки «Сброс» на индикаторах игроков А и Б включается по одному светодиоду. Более того, в обоих рядах световые сигналы как бы бегают вперед и назад. С помощью регуля­тора «Скорость А» можно изменить скорость «бега» световых сигналов на индикаторе игрока А. Аналогичные возможности на индикаторе игрока Б обеспечивает регулятор «Ско­рость Б».

Итак, имеются два световых сигнала, по одному в каждом из двух основных индикаторов на светодиодах, бегающих вперед и назад со скоростью, регулируемой двумя переклю­чателями. Идея игры заключается в том, чтобы, используя эти переключатели, добиться точного совпадения включенных один над другим светодиодов обоих игроков. В этот момент оба игрока нажимают свои кнопки «Попадание». Первый, успевший сделать это, выигрывает. После этого игра возоб­новляется при нажатии кнопки «Сброс».

Рис. 11.10. Вариант лицевой панели электронной игры «Салки».

Если один из игроков нажимает кнопку «Попадание» раньше, чем совпадают оба ряда включенных светодиодов, выигрывает его противник. Если ни один из игроков не нажал свою кнопку «Попадание» при совпадении включенных свето­диодов, то игра продолжается без перерыва.

Игру можно сделать довольно сложной и запутанной, ис­пользуя возможности введения ловушек и увертывания от них при помощи регуляторов скорости. В нее можно часами увле­ченно играть. Несомненно, это довольно трудное устройство для начинающих радиолюбителей может служить показате­лем оценки уровня их способностей.