В предыдущей части цикла мы рассмотрели переключатели, собранные на цифровых микросхемах серий 155, 133, 555 и 1533. Сегодня я хочу вас познакомить с электронной игрой «Кто быстрее». Она интересна в первую очередь построением схемы, благодаря которой при помощи всего двух микросхем реализован достаточно сложный алгоритм. Итак, начнем.
Что это за игра
Прибор позволяет провести соревнование в скорости реакции между двумя игроками. Запускает игру и контролирует соблюдение правил арбитр. Суть самой игры состоит в следующем. Каждый из игроков получает по пульту с кнопкой, пульт арбитра имеет две кнопки.
После того, как участники соревнования объявили о готовности, арбитр без специального предупреждения нажимает кнопку «Старт», которая зажигает красный светодиод на основном блоке устройства. Соревнование сводится к тому, чтобы успеть нажать на кнопку своего пульта раньше соперника.
Важно! Нажать на кнопку игроки могут только после того, как загорится светодиод «Старт». В противном случае игроку, нажавшем кнопку раньше, будет засчитан фальстарт.
Схема и принцип работы
А теперь перейдем к принципиальной схеме игрового автомата и рассмотрению принципа ее работы.
Прибор состоит из четырех RS триггеров — DD1.1, DD1.2 и DD2.1, DD2.2. Первый отвечает за кнопки игроков, оставшиеся три служат для управления процессом игры. После включения питания арбитр нажимает на кнопку «Сброс», сбрасывая триггеры DD1.2 и DD2.2. При этом на входах R и S остальных двух появляются логические нули.
Важно! Такое состояние входом является для триггеров этой микросхемы запрещенным, а потому на обоих выходах DD1.1 и DD2.1 появляется логическая единица – ни один из светодиодов не светится.
При нажатии на кнопку «Старт» на R и S входах микросхем DD2.1 и DD2.2 появляются сигналы «1» и «0» соответственно, оба триггера переключаются, загорается светодиод «Старт». При отпускании кнопки ничего не изменится, поскольку на R входе DD2.1 так и останется логическая единица, которая появилась на выходе DD2.2 после его переключения.
Предположим, первой была нажата кнопка SB2 «Игрок 2». На R входе DD1.1 появляется «1», триггер переключается, на его инверсном выходе появляется «0», светодиод HL2 «Игрок 2» загорается. Одновременно через эту же кнопку логический «0» с выхода DD2.1 подается на его же вход S, заставляя переключиться и его.
Теперь на его выходе, а значит, и на левых по схеме выводах кнопок SB1 и SB2 появляется «1», поэтому нажатие на SB1, равно как и отпускание SB2 уже ничего не изменит. Горят светодиоды «Старт» и «Игрок 2» — игрок 2 победил. После фиксации результата арбитр вновь нажимает кнопку «Сброс» и автомат снова готов к поединку.
Что произойдет, если кто-то из игроков нажмет свою кнопку до зажигания светодиода «Старт»? Вспоминаем, что после нажатия на «Сброс» и до нажатия на «Старт» DD1.2 DD2.2 сброшены (на выходах «0»), а DD1.1 и DD2.1 находятся в запрещенном состоянии (на всех выходах «1»). Если сейчас нажать на кнопку игрока, то триггер DD1.1 из запрещенного состояния переедет в активное и либо сбросится (кнопка SB1), либо перейдет в «1» (кнопка SB2), зажигая соответствующий светодиод – HL1 или HL2.
Одновременно нажатая кнопка переключит триггер DD1.2, на его выходе появится «1». В результате DD2.1 тоже выйдет из запрещенного состояния и сбросится, зажигая светодиод HL3 «Фальстарт». Оба пульта игроков при этом заблокируются сигналом с выхода DD1.2 до нажатия арбитром на кнопку «Сброс».
О деталях
В конструкции можно использовать любые индикаторные светодиоды. Кнопки тоже любые без фиксации. SB1, SB2, SB4 — на переключение, SB3 — на замыкание. Подойдут, к примеру, переключатели П2К без фиксации или кнопки, снятые с отжившей свой срок компьютерной «мышки».
Вместо микросхемы К555ТМ2 можно использовать эти же микросхемы серии К155 или К1533. В первом случае энергопотребление всей схемой возрастет примерно в 3 раза, во втором уменьшится втрое. Подойдут и их зарубежные аналоги - SN74LS74 (аналог К555ТМ2), 7474PC, (аналог К155ТМ2) или 74НС74 (аналог К1533ТМ2).
Питать автомат можно от любого источника постоянного тока напряжением 4.5 – 5 В — как от сетевого, так и от аккумуляторов или гальванических элементов, набранных в кассету.
На сегодня все, а в следующей части мы продолжим использование цифровых микросхем как ТТЛ, так и КМОП для сборки интересных, поучительных и полезных конструкций.