Компютерна техніка міцно увійшла в наш побут, сферу дозвілля, розваг На прилавках магазинів зявилися цікаві електрифіковані гри і електронні іграшки, цікаві ігрові приставки до побутових телевізорів, незмінно викликають захват хлопців, готових, забувши про все на світі, захоплено змагатися в ігровому єдиноборстві Гра завжди була одним з ефективних і важнейщих коштів не тільки розваги, але й навчання, виховання

Електронні ігри та автомати збагачують підростаюче покоління елементарними технічними знаннями, впливають на становлення тих якостей особистості, які так необхідні для майбутньої трудової діяльності У багатьох хлопців зявляється бажання пізнати вподобану їм «машину», а потім і самим зібрати подібну або наділити іграшку якимись новими якостями, зробити її більш досконалою Юні радіоаматори захоплено конструюють спочатку найпростіші, а потім і досить складні ігрові автомати, долучаючись до світу «великої автоматики», вивчаючи при цьому елементи цифрової та обчислювальної техніки [9, 19, 33]

Проектування ігрових автоматів стало своєрідним хобі і для багатьох підготовлених радіоаматорів Електронні ігри та електронні іграшки регулярно демонструють на виставках технічної творчості Їх описи публікують в численній науково-популярній літературі, наводять рекомендації по їх виготовленню та налагодженню У цьому розділі описані цікаві електронні ігри, прості і складні светодинамические пристрою, музичні автомати, електронні отгадчікі

Ці пристрої доступні для повторення радіоаматорам, які тільки починають знайомство з цифровою технікою

Розглянемо схему ігрового автомата «Реакція» (рис 1а) Він містить автогенератор на елементах DD11-DD13, інвертор DD14 і світлодіод HL1 Якщо кнопка SB1, включена паралельно конденсатору С1, що не натиснута, то на виході автогенератора формуються прямокутні імпульси з шпаруватістю 25 .. 3 і частотою близько 1 Гц Світлодіод HL1 періодично світиться Завдання що грає натиснути кнопку SB1 в момент світіння світлодіода-подразника Після цього необхідно утримувати кнопку в натиснутому стані При натисканні кнопки SB1 автоколебания зриваються, а світлодіод залишається в тому ж стані (світиться або погашений), в якому знаходився в момент натискання кнопки «Реакція» Переможцем визнається той з граючих, якому вдасться «запалити» світлодіод більше число разів (при однаковій кількості спроб) Однак через те, що світлодіод мигає з періодом Т «1с, завдання граючого спрощується

Рис 1 Ігровий автомат «Реакція»:

а на логічних елементах б з використанням лічильника К555ІЕ5 в з використанням лічильника К555ІЕ2 г тимчасові діаграми напруг

Пристосувавшись до періодичності предявлення подразника, він може натискати кнопку з невеликим випередженням і показувати хороші результати, володіючи посередньої реакцією Для усунення зазначеного недоліку слід збільшити шпаруватість формованих імпульсів при збереженні часу світіння світлодіода-подразника Це можна зробити, підключивши до виходу тактового генератора (ГТ) формувач імпульсів, реалізований на лічильниках К155ІЕ5 або К155ІЕ2 Прй цьому частоту ГТ слід підвищити таким чином, щоб період імпульсів на його виході дорівнював би часу предявлення подразника (світіння світлодіода HL1)

Використовуючи лічильник К155ІЕ5, можна без додаткових елементів реалізувати формувачі з шпаруватістю 3, 5 і 9 Для цього світлодіод HL1 слід підключати до виходів 2, 4 або 8, відповідно, і забезпечувати установку лічильника в нульовий стан при появі на його виході кодів 011, 101 або 1001 Схема пристрою, в якому шпаруватість, що забезпечують світіння светодіодараздражітеля, дорівнює 9, зображена на рис 16

З використанням мікросхеми К155ІЕ2 можна без додаткових елементів реалізувати формування імпульсів з шпаруватістю q = 3 .. 7, 9, виконавши наступні рекомендації

Вихідний сигнал необхідно знімати з виходу старшого розряду (8) При коді на виході лічильника, десятковий еквівалент якого дорівнює q-1, слід здійснювати попереднє лічильника в девятий стан Принципова схема ігрового автомата і тимчасові діаграми напруг на вході і виходах лічильника зображені на рис 1в, м У розглянутому варіанті схеми реалізовано формування імпульсів з шпаруватістю q = 7 При шпаруватості імпульсів з £ 5 натискати кнопку «Реакція» з необхідним випередженням практично неможливо

На рис 2 зображена схема ігрового автомата «Орел-Решка», який являє собою електронний аналог відомої гри з вгадування боку, на яку впаде кинута Монета Автомат містить автогенератор на частоту f в кілька кілогерц (DD11-DD13) і рахунковий тригер, до виходів якого підключені світлодіоди На виході тригера формуються імпульси типу «меандр» з частотою f / 2 Якщо кнопка SB1 «Кидок» Не натиснута, обидва світлодіода HL1 і HL2 світяться Після натискання кнопки (що відповідає кидання монети) равновероятно залишається включеним один з них

Рис 2 Принципова схема ігрового автомата «Орел-Решка»

На рис 3 зображена принципова схема лототрону Вона містить задаючий генератор на частоту кілька кілогерц (DD11-DD13), лічильник DD2, дешифратор DD3, до виходів якого підключений цифровий індикатор HG1 Поки кнопка SB1 натиснута, імпульси з виходу генератора, що задає подаються на лічильник DD2 і багаторазово його переповнюють В результаті світяться всі сегменти цифрового індикатора Цей режим відповідає запуску лототрону Після натискання на кнопку SB1 коливання автогенератора зриваються, і на виході лічильника DD2 формується випадковий двійковий код десяткового числа від 0 до 9 За допомогою дешифратора DD3 двійковий код перетворюється в семисегментний, і індикатор HG1 индицирует це число

Поява будь-якого з чисел від 0 до 9 равновероятно Грати з лототроном можна по-різному Наприклад, кожен з граючих намагається вгадати цифру, що видається пристроєм, виграє той, хто вгадає більшу число цифр, скажімо, з 10 або 20 спроб

Існує безліч ігор (нарди, дитяче лото та ін) в яких кидають кубик і відраховують що випало при цьому число очок Кидання кубика, як відомо, рівноцінно вибору однієї цифри з шести можливих від 1 до 6 Розглянемо схему «електронного кубика», який цю можливість реалізують (рис 4, а) Індикацію випали очок здійснюють світлодіоди HL1-HL7, розташовані на передній панелі автомата аналогічно розташуванню крапок на грані кубика (рис 4,6)

Пристрій містить автогенератор на елементах DD11-DD13, лічильник на 6 (DD2) і дешифратор, реалізований на елементах DD14, DD15, DD31-DD32, DD41-DD43 Після подачі напруги живлення мікросхем імпульси автогенератора періодично переповнюють лічильник DD2 Так як кнопка SB1 натиснута і ланцюг живлення світлодіодів HL1-HL7 розімкнута, жоден з них не світиться Момент натискання на кнопку SB1 відповідає кидання кубика При цьому коливання автогенератора DD11-DD13 зриваються, і на виході лічильника равновероятно формується двійковий код чисел від 0 до 5 Цей код перетворюється дешифратором відповідно з табл 1

Рис 4 Електронний кубик:

a принципова схема б розташування світлодіодів на гранях кубика

Код на виході лічильника

Код на виході дешифратора

Сяючі світлодіоди

десятковий

двійковий

0

ТОВ

1110

HL1

1

001

1101

HL2, HL3

2

010

1100

HL1HL2, HL3

3

011

1001

HL2, HL3, HL4, HL5

4

100

1000

HL1, HL2, HL3HL4HL5

5

101

0001

HL2,HL3,HL4,HL5,HL6,HL7

Крім того, при натисканні на кнопку SB1 на аноди світлодіодів подається напруга живлення, і на лицьовій панелі «електронного кубика» зявляється один їх шести малюнків, відповідних малюнку на гранях кубика-прототипу

Апаратні витрати можна суттєво зменшити за рахунок реалізації дешифратора з використанням постійного памяті Схема цього варіанту «електронного кубика» наведена на рис 5 Принцип роботи пристрою аналогічний описаному вище

Коди програмування ПЗУ наведено в табл 2

Таблиця 2

Пекло

рес

0

1

2

4

5

6

7

8

9

А

У

З

D

Е

F

0

FE

F9

F8

Е1

Е0

81

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

1

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

Рис 5 Принципова схема «Електронного кубика» з використанням ПЗУ

Підвищений інтерес у початківців радіоаматорів викликають автомати звукових ефектів На рис ба зображена принципова схема двутональной сирени Вона забезпечує почергове звучання двох звукових тонів Схема містить три автогенератора: задає (ЗГ) на елементах DD11, DD12 на частоту приблизно 1 Гц і два звукових на елементах DD21, DD22 (f3Bi «500Гц) і на елементах DD23, DD24 (f3B2 ~ 1 кГц)

Рис 6 Двутональная сирена:

а принципова схема б тимчасові діаграми напруг

Щоб звукові генератори працювали по черзі, керуючі імпульси на вхід блокування першого звукового генератора подані безпосередньо з виходу ЗГ, а на вхід другого звукового генератора через інвертор У цьому випадку, поки напруга на виході елемента DD12 має високий рівень, дозволяється робота першого звукового генератора на елементах

DD21, DD22 Другий звуковий генератор в цей час заблокований Коли ж на виході елемента DD12 присутній низький рівень, дозволяється робота автогенератора, зібраного на елементах DD23, DD24 Імпульси з виходів звукових генераторів через елемент DD14, що виконує операцію логічного складання, подаються на підсилювач VT1, навантаженням якого служить динамічна головка Ва1 Таким чином, в динаміці по черзі відтворюються два тони з частотами 500 Гц і 1 кГц Час звучання кожного тону близько 0,5 с Тимчасові діаграми напруг на елементах схеми наведені на рис 66

Розглянемо автомат управління сходовим освітленням багатоповерхового будинку Відомо, що в нічний час на освітлення підїздів багатоповерхових будинків витрачається велика кількість електроенергії Щоб уникнути непотрібних витрат, можна вмикати освітлення тільки в тому випадку, коли в підїзді є люди, що йдуть або з квартири в квартиру, або з квартири на вулицю, або з вулиці в квартиру Нехай у пятиповерховому будинку сходова клітка висвітлюється включеними паралельно лампами, розташованими на кожному з поверхів Крім того, на кожному поверсі встановлені тумблери SA1-SA5 Автомат повинен забезпечувати включення і виключення освітлення перемиканням будь-якого з тумблерів (незалежно від положення інших) Припустимо, все тумблери встановлені в нижнє положення, і світло на сходовій клітці не горить У підїзд зайшов мешканець четвертого поверху Він ставить у верхнє положення тумблер на першому поверсі, і світло в підїзді загоряється Дійшовши до своєї квартири на четвертому поверсі, він перемикає тумблер на цьому поверсі у верхнє положення, і світло в підїзді гасне У подальшому на сходовий майданчик виходить, наприклад, мешканець пятого поверху, який збирається вийти на вулицю Він змінює положення тумблера на своєму поверсі на протилежне (у нашому конкретному прикладі у верхнє), світло повинен запалитися Дійшовши до першого поверху, перед виходом з підїзду зміною положення тумблера на першому поверсі мешканець вимикає світло в підїзді Таким чином, при зміні положення тумблера на будь-якому поверсі стан освітлення також змінюється (або включається, або вимикається) Залежність рівня напруги на виході логічного пристрою від положення тумблерів SA1-SA5 ілюструється табл 3

У нижньому положенні тумблера на вхід мікросхеми подається низький, а у верхньому високий рівень напруги Підсилювач, до виходу якого підключені освітлювальні лампи працює таким чином, що при низькому рівні, напруги на виході логічного пристрою (У = 0) він вимикає освітлення, а при високому (У = 1) включає

З таблиці 3 видно, що при парному числі високих рівнів на вході логічного пристрою (0, 2, 4) на його виході формується низький рівень, при непарному числі високий Таким чином, логічний пристрій являє собою схему контролю парності і може бути реалізовано за схемою, зображеної на рис 7 На одному корпусі мікросхеми К555ЛП5 можна виконати автомат управління сходовим освітленням пятиповерхового будинку Однак з незначним збільшенням апаратних витрат «поверховість» обслуговується будинку може бути збільшена (при двох корпусах можна управляти освітленням девятиповерхового будинку)

Положення тумблерів

Y

Положення тумблерів

Y

SA5

SA4

SA3

SA2

SA1

SA5

SA4

SA3

SA2

SA1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

а

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

♦ 0

0

1

0

1

Λ

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

Рис 7 Принципова схема автомата управління сходовим освітленням

Джерело: Фромберг Е М, Конструкції на елементах цифрової техніки М: Гаряча лінія-Телеком, 2002 264 с: Ил (Масова радіобібліотека Вип 1249)