Игра «Защити ниву» — I

Игра «Защити ниву» (ее панель уп­равления показана на рис. 1) представляет собой тренажер, разви­вающий скорость реакции на предъ­являемый раздражитель. На панели имеется индикатор в виде вертикально­го столбика, состоящего из восьми све- тодиодов (семи — белого цвета свече­ния и одного, расположенного в самом низу красного) и имитирующего (по­следовательным зажиганием светодиодов) градину, падающую с неба на сель­скохозяйственное поле (ниву). Задача игрока — нажать на кнопку «Защита» в момент достижения градиной поверхно­сти поля (она при этом становится крас­ной). Если кнопка нажата вовремя, паде­ние градин прекращается и подается сигнал «Отражение града» — загорается зеленый светодиод «Защита», указы­вающий на успешное отражение и зву­чит тональный сигнал. Светозвуковая сигнализация продолжается все время пока кнопка остается нажатой. Если же она нажата не вовремя падение градин прекращается но сигнал «Отражение града» не подается. После отпускания кнопки начинается полет очередной льдинки и игра продолжается.

Панель управления

В момент включения питания на ко­роткое время (примерно на 1 с) включа­ется светозвуковая сигнализация, ана­логичная подаваемой при успешном отражении града, после чего начинает­ся падение первой градинки. В начале игры скорость полета льдинок мини­мальна и их нетрудно отразить, свое­временно нажав на кнопку «Защита». После каждых четырех успешных отра­жений скорость падения льдинок авто­матически увеличивается, делая игру, с одной стороны, интереснее, а с дру­гой — усложняя ее, защитить ниву с каждым разом становится все труднее. Всего за игровой цикл скорость уве­личивается семь раз. После 32-го удач­ного отражения устройство переходит в режим блокировки и включается сигна­лизация окончания игры — непрерывно звучит тональный сигнал и светит зеле­ный светодиод. На нажатие кнопки устройство больше не реагирует Чтобы начать новый гейм, необходимо выклю­чить, а затем снова включить питание.

Недостаток устройства — отсутст­вие таймера фиксирующего интервал времени затраченного на игру однако это оправдывается относительной простотой устройства, а для точного отсче­та времени можно использовать циф­ровые часы, которые, как правило, могут работать в режиме секундомера.

Устройство (его схема изображена на рис. 2) содержит тактовый генера­тор на элементах DD1.1 и DO г 2 с цепью R3R4VT1 автоматического управления частотой его колебаний, десятичным счетчик-дешифратор DD3, сдвоенный синхронный двоичный счетчик DD4 RS- триггер на элементах DDI 3. DD1 4 логический элемент 2И (DD2.3), три логических элемента 2И/1И (DD2 1. DD2 2 и на элементах VD1 VD2. R9), резисторную матрицу RIO—R15, элек­тронный ключ на полевом транзисторе VT2. светозвуковой сигнализатор (светодиод HL9 и звукоизлучатель с встро­енным генератором НА1) и линейку светодиодов HLi—HL8.

Схема устройства

Прежде чем переити к детальному описанию работы устройства напом­ним принцип действия так называемого мажоритарного логического элемента (три таких элемента входят в состав микросхемы К561ЛП13). Уровень его выходного напряжения соответствует уровню сигналов на большинстве вхо­дов. Например, если на два или три входа подан сигнал с уровнем лог 1. выходное напряжение имеет высокий уровень. При сигнале с уровнем лог 1 только на одном входе (на двух осталь­ных — лог 0), а также в случае когда уровень лог 0 подан на все три входа, уровень выходного напряжения низкий Соединение одного из входов с общим проводом (лог. 0) превращает мажори­тарный элемент в обычный двухвходовый 2И. а с цепью, находящейся под напряжением с уровнем лог. 1.-е эле­мент 2ИЛИ.

А теперь вернемся к игре С включе­нием питания конденсатор С4 быстро заряжается через резистор R7. При этом на нем формируется импульс с уровнем лог. 1, который поступает на входы R счетчиков DD3 и DD4 (соответ­ственно выводы 15 и 7, 15) и устанавли­вает их в нулевое состояние. На выходе 0 счетчика DD3 (на схеме не показан так как не используется) устанавлива­ется уровень лог. 1 а на всех остальных выходах — лог. 0, поэтому ни один из светодиодов HL1—HL8 не светится.

Во время зарядки конденсатора С4 открыт диод VD1, поэтому на соединен­ном с ним входе (вывод 9) мажоритар­ного элемента DD2.2 устанавливается уровень лог. 1. Поскольку на его втором входе постоянно поддерживается вы­сокий уровень (вывод 6 соединен с цепью питания), на выходе элемента (вывод 8) возникает напряжение такого же уровня, транзистор VT2 открывается и на 1 1.5 с подключает к источнику питания звукоизлучатель НА1 и светодиод HL9 зеленого цвета свечения, сиг­нализирующие о начале игры.

После включения питания начинает работать тактовый генератор на эле­ментах DDI 1, DDI 2. Частота следова­ния формируемых им прямоугольных импульсов зависит от емкости конден­сатора С2, сопротивления резистора R1 и цепи, состоящей из резистора R2 и канала полевого фанзистора VT1. При закрытом канале частота следования импульсов минимальна (около 2 Гц), при открытом — максимальна (примерно 30 Гц) .Сопротивлением канала уп­равляет напряжение, которое снимает­ся с движка подстроенного резистора R4 и через резистор R3 поступает на затвор транзистора.

С выхода генератора (вывод 4 эле­мента DDI 2) импульсы поступают на счетный вход CP (вывод 13) счетчика DD3. С каждым отрицательным перепа­дом напряжения на этом входе содер­жимое счетчика увеличивается на еди­ницу. что приводит к поочередному появлению уровня лог. 1 на его выходах 2—-9 (соответственно выводы 4, 7. 10. 1. 5, 6. 9. 11) и последовательному зажи­ганию светодиодов HL1 HL8 Необхо­димое условие работы счетчика — на­личие на входе CN (вывод 14) уровня лог 1. Он устанавливается на выходе (вывод 12) элемента DD2 1 при наличии на его входе (вывод 2) лог 1 поступаю­щей с выхода элемента DDI 4 в исход­ном состоянии RS-триггера, когда замкнуты контакты 1 и 3 кнопки SB1 При нажатии на нее они размыкаются, а контакты 1 и 2 замыкаются и на вход (вывод 8) элемента DDI 4 поступает лог. 1, которая переводит его в нулевое состояние (лог 0 на выводе 10) Таким образом, на обоих входах элемента DD1.3 устанавливается уровень лог 0. низкии уровень на его выходе и соеди­ненном с ним входе элемента DD1 4 сменяется уровнем лог 1, а на выходе DD1 4 остается уровень лог О. В резуль­тате на выходе элемента DD2 1 по­является низкий уровень и счетчик 0D3 останавливается на все время, пока на­жата кнопка S81.

Если кнопка нажата в момент, когда на выходе 9 (вывод 11) счетчика DD3 присутствует уровень лог 1 (светится красный свртодиод HL8) то на входах (выводы 3 и 11) элемента DD2.3 появ­ляются уровни лог 1 и таким же становится напряжение на его выходе Оно поступает на вход CP счетчика DD4.1, и в момент отпускания кнопки его содер­жимое увеличивается на 1. Одновре­менно это напряжение через диод VD2 поступает на вывод 9 элемента DD2.2 и переводит его в единичное состояние . Напряжение высокого уровня с его выхода поступает на затвор транзистора VT2. он открывается и включает зву­ковую (НА1) и световую (HL9) сигнали­зации отражения градины.

Если же кнопка нажата до момента включения светодиода HL8. счетчик DD3 останавливается, но высокий уро­вень на выходе элемента DD2 3 не появляется, поэтому диод VD2 закрыт, на выходе DD2 2 присутствует низкий уровень и транзистор VT2 остается закрытым (сигнализация успешного от­ражения града отсутствует). Содержи­мое счетчиков микросхемы DD4 оста­ется неизменным, поэтому после от­пускания кнопки скорость падения гра­дин не повышается и игра продолжает­ся в прежнем темпе.

При нажатии кнопки на один или два такта позже (красный светодиод HL9 погас) подсчет импульсов также пре­кращается. ни один из светодиодов НИ—HL8 не горит (лог. 1 присутствует на незадеистеоеанных выходах 0 или 1 0D3), содержимое счетчиков микросхе­мы DD4 не изменяется, и игра после отпускания кнопки возобновляется с прежней скоростью падения градин.

После четырех своевременных (по­бедных) нажатий кнопки на выходи 2 (вывод 4) счетчика DD4 I формируется отрицательный перепад напряжения. Он поступает на вход CP (вывод 10) счетчика DD4 2 и увеличивает его содержимое на единицу. Так как выходы 1, 2. 4 (соответственно выводы 11. 12. 13) этого счетчика подключены к резисторной матрице RIO—R15. напряжение, снимаемое с движка ее нагрузки — под­строчного резистора R4 каждый раз возрастает на одну ступеньку. Поступая через резистор R3 на затвор транзисто­ра VT1. увеличившееся напряжение приоткрывает его в большей мере, со­противление канала становится мень­ше, поэтому частота следования им­пульсов задающего генератора и ско­рость появления уровня лог t на выхо­дах счетчика DD3 (а значит, и падения градин) повышаются на одну ступеньку.

После очередных четырех удачных нажатии кнопки содержимое счетчика DD4 2 вновь увеличивается на единицу, а скорость падения градин возрастает еще на одну ступеньку и т. д Таким об­разом. после 28-го победного нажатия кнопки происходит седьмое увеличение скорости. Причем если в начале игры ее прирост наибольший, то к концу он плавно уменьшается, что оптимально соответствует накоплению игрового опыта. После 28 победных нажатии на выходах 1 2 и 4 счетчика DD4.2 присут­ствует лог. 1, на выходе 8 — лог 0, на затворе транзистора VT1 положитель­ное напряжение, близкое к напряжению питания, и скорость игры максимальна Последнее. 32-е победное нажатие кнопки приводит (после ее отпускания) к погасанию светодиода HL8 и установ­ке счетчика 0D4 2 в состояние, в котором на его выходе 8 присутствует уровень 1. а на всех остальных — лог О. Появление высокого уровня на выходе 8 переводит устройство в режим окон­чания игры. Происходит это так Воз­действуя на вход (вывод 6) элемента DD1.2 высокий уровень останавливает задающии генератор и на его выходе (вывод 4 001 2) устанавливается лог О.

Появление высокого уровня на входе (вывод 1) DD2 1 приводит к тому, что напряжение на его выходе (а следова­тельно. и на соединенном с ним входе CN сметчика DD3) перестает зависеть от положения контактов кнопки SB1 т. е. в любом ее состоянии имеет уро­вень лог. 1. Высокий уровень на входах CN счетчиков микросхемы DD4 запре­щает их дальнейшую работу а подача этого же уровня на вход (вывод 5) эле­мента 002.2 переводит его в единичное состояние (лог. 1 на выводе 8) В ре­зультате открывается транзистор VT2 и включается сигнализация об окончании игры, которая продолжается до тех пор. пока не будет выключено питание. Включив его снова, можно начинать новый цикл игры.

Детали устройства монтируют на печатной плате, чертеж которой изоб­ражен на рис. 3. Все постоянные рези­сторы кроме R10—R15. — МЯТ С2-23. С2-33 подстроечный — СПЗ-Зва или СПЗ- 19а В резисторной матрице R10— R15 желательно применить резисторы ОМЯТ С2-14 или С2-29 с допускаемым отклонением от номинала не более ±1.. 2 %.

Печатная плата

В крайнем случае допустимо использовать резисторы и более рас­пространенных типов, отобрав экзем­пляры с требуемым сопротивлением (в пределах указанного допуска) с помо­щью цифрового омметра. Конденсато­ры CI. С2 — керамические КМ. К10-7. К10-17. остальные — оксидные К50-35 или импортные, например серии ТК фирмы Jamicon Транзистор КП501А можно заменить любым серий КП501 — КП505 (с учетом цоколееки) импортны­ми BS170 или IRF840 Зарубежный ана­лог микрос»емы К561ЛЕ5 — С04001А, а микросхем К561ИЕ8 и К561ИЕ10 — со­ответственно CD4017AE и МС14520АР Микросхему К561 ЯП 13 можно заменить ее аналогом 564ЛП13, но поскольку она выполнена в миниатюрном корпусе с пленарными выводами последние при­дется нарастить отрезками тонкого (диаметром 0.2. 0.3 мм) луженого про­вода и уже их впаивать в плату.

Вместо светодиодов белого цвета свечения 13W25C-B (HL1 —HL7) можно использовать белые 13W25C-A или си­ние 13В20С-А а вместо 13R20C-B крас­ного цвета свечения (HL8) — оранжевый 13А20С-В. Допустимо, конечно, приме­нение других сверхьярких светодиодов Диаметром 3 мм. Светодиод ARL-5213РGС зеленого цвета свечения (HL9) эаменим на OSBG5111A-VW или АЛ307НМ.

Метки: , , , , , .


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic