Игровой автомат «Падающая звезда»

September 9, 2012 by admin Комментировать »

Хорошая ли у Вас реакция на световой раздражитель? Это можно проверить с помощью игрового автомата «Падающая звезда». На передней панели автомата (рис. 35) расположены вертикальная линейка из семи светодиодов, световые индикаторы «Старт» и «Нарушение правил», регулятор «Такты», разъемы для подключения пультов игрока и судьи. На передней панели может быть установлен цифровой индикатор «Оценка». На пульте играющего находится кнопка «Реакция», на пульте судьи две кнопки: «Сброс» и «Старт».

Суть игры заключается в следующем. После нажатия на кнопку «Сброс» все светодиоды на передней панели гаснут. После нажатия судьей на кнопку «Старт» на передней панели загорается одноименный светодиод, затем поочередно включаются светодиоды линейного индикатора, создавая впечатление «падающей звезды». Задача играющего после загорания 58

Рис. 35. Передняя панель автомата «Падающая звезда»

светодиода «Старт» возможно быстрее нажать на кнопку «Реакция». При этом остается включенным только один из светодиодов линейки. Чем ниже «упала звезда», тем хуже время реакции. Если же играющий нажмет на кнопку «Реакция» до подачи сигнала «Старт», то загорается светодиод «Нарушение правил». Последующее нажатие на кнопку «Старт» не изменяет состояния органов индикации на передней панели игрового автомата. Для начала следующего игрового цикла следует нажать на кнопку «Сброс». В соревновании побеждает играющий, который покажет лучшие результаты в серии из определенного числа попыток (например, 5 или 10).

Функциональная схема упрощенного игрового автомата изображена на рис. 36. Устройство содержит блок формирования сигнала «Старт» (БФСС), к выходу которого подключен светодиод «Старт», блок формирования сигнала «Реакция» (БФСР), блок регистрации нарушения правил (БРНП), к выходу которого подключен светодиод «Нарушение правил». Кроме того, автомат содержит генератор тактов, частота которого определяет скорость движения «бегущего огня» на линейном индикаторе, блок управления линейным индикатором (БУЛИ), к выходу которого подключена линейка светодиодов.

Рис. 36. Функциональная схема автомата «Падающая звезда»

Устройство работает следующим образом. По нажатию кнопки «Сброс» на выходах БФСС и БРНП формируется низкий, а на выходе БФСР высокий уровень напряжения. Светодиоды «Старт» и «Нарушение правил» гаснут, за счет подачи низкого уровня на первый вход блокировки импульсы на выходе генератора тактов отсутствуют. На выходах БУЛИ формируются низкие уровни, и светодиоды БИ гаснут. По нажатию судьей кнопки «Старт» на выходе БФСС формируется высокий уровень, зажигающий светодиод «Старт» и разрешающий работу генератора тактов. На выходах БУЛИ формируется монотонно меняющийся позиционный код, и на линейном индикаторе наблюдается эффект «бегущего огня». Если в соответствии с алгоритмом игры играющий чер^з некоторое время нажмет на кнопку «Реакция», то на выходе БФСР формируется низкий уровень, блокирующий генератор тактов. Импульсы с выхода ГТ перестают поступать на БУЛИ, и в блоке индикации остается гореть один светодиод, по номеру ко* торого и периоду импульсов ГТ можно судить о скорости реакции на световой раздражитель. Перемножив номер горящего светодиода на период импульсов ГТ, можно получить время реакции. Максимальная погрешность определения tp определяется длительностью периода колебания ГТ. Если играющий не успеет нажать кнопку «Реакция» до того, как включится последний светодиод линейки индикаторов, то в этом случае после загорания указанного светодиода сигнал с выхода старшего разряда БУЛИ поступает на третий вход БФСР и на его выходе формируется низкий уровень, блокирующий тактовый генератор. В результате подача импульсов на вход БУЛИ прекращается и в блоке индикации горит последний светодиод линейки, а играющему засчитывается максимальное время реакции.

Если же играющий нажмет на кнопку «Реакция» до подачи сигнала «Старт», то низкий уровень, сформированный на выходе БФСР, блокирует ГТ и БФСС, так что последующее нажатие кнопки «Старт» не приводит к изменению напряжения на выходе БФСС и загоранию светодиода «Старт». Кроме того, при одновременном появлении низкого уровня на выходе БФСР и низкого уровня на выходе БФСС «срабатывает» БРНП и загорается светодиод «Нарушение правил». Для обеспечения заданного алгоритма функционирования БФСС, БФСР и БРНП должны обладать памятью.

Принципиальная схема игрового автомата «Падающая звезда» изображена на рис. 37.

Генератор тактовых импульсов реализован на элементах DD1.1DD1.3, блок управления линейным индикатором содержит счетчик DD2 и дешифратор DD3. На триггерах DD4.1 и DD4.2 реализованы блоки формирования сигналов «Старт» и «Реакция», с помощью элемента DD1.4 регистрируется нарушение правил.

Устройство работает следующим образом. При нажатии судьей кнопки SB1 «Сброс» обнуляется счетчик DD2, на выходе “0й дешифратора DD3 формируется низкий, а на остальных выходах высокие уровни, и светодиоды HL3-HL9 гаснут. Триггеры DD4.1, DD4.2 устанавливаются в нулевое состояние, гаснут светодиоды HL1 «Старт», HL2 «Нарушение правил». За счет подачи низкого уровня с прямого выхода триггера DD4.1 на вход элемента DD1.2 блокируется генератор тактов. По нажатию кнопки SB2 «Старт» низкий уровень через кнопку подается на вход S триггера DD4.1,

Рис 37 Принципиальная схема упрощенного автомата «Падающая звезда»

устанавливая его в единичное состояние. Загорается светодиод HL1 «Старт». Высоким уровнем с прямого выхода триггера DD4.1 разрешается работа генератора тактов. Код на выходе счетчика DD2 монотонно возрастает, и низкий уровень последовательно появляется на выходах “1,,~М7И дешифратора DD3. На линейке светодиодов HL3-HL9 наблюдается эффект «бегущего огня», имитирующий «падение звезды». Если играющий в соответствии с условиями игры нажмет на кнопку SB3 «Реакция», то триггер DD4.2 установится в единичное состояние, низким уровнем с его инверсного выхода заблокируется генератор тактов, и подача импульсов на счетчик DD2 прекратится. В линейке светодиодов HL3-HL9 остается гореть один светодиод, по номеру которого и периоду тактовых импульсов можно оценить скорость реакции. Светодиод HL2 «Нарушение правил» по-прежнему погашен, так как за счет подачи низкого уровня с инверсного выхода триггера DD4.1 на вход элемента DD1.4 на его выходе формируется высокий уровень.

Если играющий не успеет нажать кнопку «Реакция» до момента, когда загорится последний светодиод (HL9) линейки индикаторов, то на выходе ц6" дешифратора DD3 в этот момент формируется положительный перепад напряжения. Триггер DD4.2 устанавливается в единичное состояние, так как на его информационный вход подается высокий уровень. Низким уровнем с инверсного выхода триггера DD4.2 блокируется генератор тактов, подача импульсов на счетчик DD2 прекращается, и в линейке светодиодов остается гореть светодиод HL 9.

Если же играющий нарушит правила и нажмет кнопку SB3 «Реакция» до подачи сигнала «Старт», то триггер DD4.2 устанавливается в единичное состояние, на вход элемента DD1.3 подается низкий уровень, блокирующий генератор тактов. За счет подачи высоких уровней на оба входа элемента DD1.4 на его выходе формируется низкий уровень и загорается светодиод HL2 «Нарушение правил». Если в последующем судья нажмет кнопку SB2 «Старт», то состояние триггера DD4.1 не изменится, так как на вход S через кнопку подается пассивный уровень логической 1, и триггер при этом работает в режиме хранения информации Свечение светодиода HL2 при погашенных остальных светодиодах, расположенных на передней панели игрового автомата, свидетельствует о нарушение правил игры. Играющему за такой результат может засчитываться оговоренное заранее штрафное время реакции.

Для начала очередной попытки следует нажать на кнопку «Сброс».

Можно расширить функциональные возможности игрового автомата за счет оценки скорости реакции по пятибальной системе [40]. Схема автомата, реализующего указанную возможность, изображена на рис. 38. Устройство содержит тактовый генератор (DD1.1-DD1.3), формирователь импульсов (DD2.1-DD2.4), блоки формирования сигнала «Старт» (DD3.1) и сигнала «Реакция» (DD3.2), блок управления линейным индикатором (DD1.4, DD4), блок оценки (DD5.1-DD5.3, DD6), светодиодный линейный индикатор (HL3-HL9) и цифровой индикатор оценки (HG1).

Игровой автомат работает следующим образом. По нажатию судьей кнопки SB1 «Сброс» триггеры DD3.1 и DD3.2 устанавливаются в нулевое состояние. Высоким уровнем с инверсного выхода триггера DD3.1 гасится светодиод HL1 «Старт». За счет низких уровней напряжения на прямых выходах триггеров DD3.1 и DD3.2 гасится светодиод HL2 «Нарушение правил», а на выходе элемента DD1.4 формируется высокий уровень. В результате на оба входа выбора режима регистра SL и SR подается высокий уровень, и регистр работает в режиме параллельной записи информации.

По фронту очередного импульса тактового генератора на вход С регистра с выхода формирователя импульсов (DD2.1-DD2.4) поступает короткий импульс отрицательной полярности, и в регистр заносится код со входов D1-D8. Светодиоды HL3-HL9 гаснут. В младший разряд регистра записывается логический 0. При последующем нажатии судьей кнопки SB2 «Старт» низкий уровень с прямого выхода триггера DD3.2 через кнопку SB2 подается на вход S триггера DD3.1, устанавливая его в единичное состояние. Загорается светодиод HL1 «Старт», на выходе элемента DD1.4 формируется низкий уровень и регистр переключается в режим сдвига вправо (SL=0, SR=1).

Теперь с приходом каждого импульса на вход синхронизации регистра, за счет подачи высокого уровня на вход DR информация, записанная в регистр, сдвигается на один разряд вправо и на линейном светодиодном индикаторе реализуется световой эффект «бегущий огонь». Задача играющего после загорания светодиода «Старт» возможно быстрее нажать на кнопку «Реакция». Если играющий нажмет на кнопку SB3, триггер DD3.2 установится в единичное состояние. На входы SL и SR регистра подаются низкие уровни, регистр переключается в режим хранения информации, и выполнение светового эффекта прекращается. Отметим, что в момент переключения в этот режим на входе С должен быть высокий уровень, иначе изменение уровня на входе SR из логической 1 в логический 0 будет

воспринято регистром как импульс на входе С, в результате чего произойдет сдвиг информации на один разряд [4]. Именно этим фактором обусловлена необходимость использования в схеме формирователя коротких отрицательных импульсов на элементах DD2.1-DD2.4.

Таким образом, после нажатия на кнопку «Реакция» на линейном светодиодном индикаторе остается гореть один светодиод. По позиции горящего светодиода и положению регулятора «Такты» можно оценить время реакции испытуемого на световой раздражитель.

Если играющий не успел нажать кнопку SB3 «Реакция» до загорания последнего светодиода линейки (HL9), то положительный перепад напряжения с выхода “7” регистра, поступая на вход С триггера DD3.2, установит его в единичное состояние (так как D=1), и регистр DD4 вновь переключится в режим хранения информации. Выполнение светового эффекта прекратится, и в линейном индикаторе останется гореть светодиод HL9.

Если играющий нажмет на кнопку SB3 «Реакция» раньше, чем подан сигнал «Старт», триггер DD3 2 установится в единичное состояние и за счет низкого уровня на прямом выходе триггера DD3.1 загорится светодиод HL2 «Нарушение правил». Уровень логической 1 с прямого выхода триггера DD3.2 заблокирует кнопку SB2 «Старт», и ее последующее нажатие не изменит состояние триггера DD3.1. На входы SR и SL регистра вновь будут поданы низкие уровни, и регистр DD3 переключится в режим хранения информации.

Блок оценки работает следующим образом. По нажатию кнопки SB1 «Сброс» за счет подачи высокого уровня на вход разрешения ПЗУ DD6 на всех выходах микросхемы формируются высокие уровни, и индикатор HG1 гаснет. Если после нажатия на кнопку SB3 «Реакция» горят светодиоды HL3 или HL4, то на индикаторе индицируется оценка “5м, при свечении светодиодов HL5 или HL6 оценка “4”, а при свечении светодиодов HL7-HL8 оценка “3й Если играющий не успел нажать на кнопку SB2, пока не загорелся светодиод HL9, то на индикаторе светится оценка “2”. И наконец, если играющий нарушил правила, и после нажатия на кнопку «Реакция» ни один из светодиодов HL3-HL9 не светится, на индикаторе HG1 высвечивается оценка “1”.

Карта программирования ПЗУ DD6 дана в табл. 15.

Таблица 15

Ад

рес

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

В

С

D

Е

F

0

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

F9

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

1

А4

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

92

99

FF

80

FF

FF

FF

1.6. «Электронные салки»

В игре «Салки» играющие кого-то догоняют и стараются «осалить» (коснуться рукой), догоняемый старается увернуться. В описываемой игре двое играющих при «встрече» стараются «осалить» друг друга нажатием кнопок «Попадание» [63]

Рис. 39. Передняя панель игрового автомата «Электронные салки»

Передняя панель игрового автомата изображена на рис. 39. В ее середине находятся две линейки из восьми светодиодов каждая. Пульты управления играющих расположены на противоположных сторонах панели и содержат кнопки «Попадание» и «Реверс», а также регулятор «Скорость». Кроме того, на панели расположены кнопка «Сброс» и индикаторы счета.

После включения устройства и его запуска на светодиодных линейках возникает эффект «бегущего огня». Скорость движения «огня» в своей линейке светодиодов играющий может плавно изменять регулятором «Скорость». Кнопкой «Реверс» каждый из играющих может изменить направление «бегущего огня» на своей линейке светодиодов. Задача игрока при совмещении позиций включенных светодиодов на обеих линейках индикаторов раньше соперника нажать на кнопку «Попадание». Тот, кому это удастся, получает выигрышное очко. Если нажатие на кнопку «Попадание» выполнено, когда позиции включенных светодиодов не совпали, очко получает соперник. Игра ведется до тех пор, пока кто-нибудь из игроков не наберет 9 очков.

Функциональная схема игрового автомата изображена на рис. 40 [41]. После включения устройства нажатием на кнопку «Сброс» обнуляются счетчики СТЗ и СТ4, индикаторы выигрыша ИВ1 и ИВ2 высвечивают нулевые показания. Игра начинается. Высокий уровень с выхода логического устройства ЛУ2 запускает генераторы импульсов ГТ1, ГТ2 и ГТЗ. Импульсы с выхода тактовых генераторов ГТ2 и ГТЗ через коммутаторы 1 и 2 поступают на суммирующие или вычитающие входы счетчиков СТ1 и СТ2 (в зависимости от положения контактов кнопок «Реверс 1» и «Реверс 2»). Код на выходе этих счетчиков монотонно увеличивается или уменьшается. В результате преобразования двоичного кода в позиционный дешифраторами DC1 и DC2 на светодиодных линейках Н1 и Н2 создается эффект «бегущего огня». Если кнопки «Реверс» не нажаты, то направление движения «огней» на линейках Н1 и Н2 встречное. После нажатия на любую из кнопок

«Реверс 1» или «Реверс 2» информация на выходах Q1 и Q1 регистра RG1 или Q2 и 02 регистра RG2 инвертируется, и направление движения «огня» в соответствующей линейке Н1 или Н2 изменяется. Частота генератора ГТ1 равна 50…70 Гц, что обеспечивает защиту от «дребезга» контактов при нажатии на кнопки SB1-SB4. Частоты генераторов ГТ2 и ГТЗ можно плавно изменять в пределах 0,6…2 Гц.

Коды с выходов счетчиков СТ1 и СТ2 подаются на входы узла сравнения. При равенстве этих кодов (когда совпадают позиции включенных светодиодов в линейках Н1 н Н2) на выходе узла сравнения формируется высокий, а при неравенстве кодов низкий уровень напряжения. После нажатия на кнопки «Попадание 1» или «Попадание 2» на выходе Q2 регистра RG1 или выходе Q1 регистра RG2 возникает отрицательный перепад напряжения, запускающий, соответственно, формирователи импульсов F1 или F2. На их выходах формируются короткие импульсы высокого уровня, поступающие на входы 2 и 4 логического устройства ЛУ1.

Оно определяет, кто из играющих первым нажал на свою кнопку «Попадание» при совпадении позиций включенных светодиодов в линейках Н1 и Н2. При этом, если первой нажата кнопка «Попадание 1», то короткий импульс высокого уровня формируется на втором выходе ЛУ1, а на четвертом выходе ЛУ формируется низкий уровень напряжения, блокирующий формирователь F2. Код на выходе счетчика СТЗ и показания цифрового индикатора ИВ1 увеличиваются на 1. Если же первой нажата кнопка «Попадание 2», то короткий импульс высокого уровня с третьего выхода ЛУ1 поступит на вход счетчика СТ4, увеличивая показания индикатора ИВ2. Одновременно низким уровнем с первого выхода логического устройства ЛУ1 блокируется формирователь F1. Низкий уровень на первом или четвертом выходах ЛУ1 сохраняется до момента поступления на счетчики СТ1 или СТ2 очередного тактового импульса и вызванного этим изме* нения игровой ситуации.

Кроме того, логическое устройство ЛУ1 фиксирует ситуации, в которых кто-то из соперников нажимает на кнопку «Попадание» в моменты, когда нет совпадения позиций включенных светодиодов линеек Н1 и Н2. Если неудачную попытку совершил первый играющий, то на третьем выходе ЛУ1 формируется короткий импульс увеличивающий на 1 показания индикатора выигрышных очков второго играющего (ИВ2). Если же неудачно среагировал игрок 2, то импульс формируется на втором выходе ЛУ1, увеличивая на

1       показания индикатора ИВ1.

Выходы нулевого и третьего разр°цов счетчиков СТЗ и СТ4 соединены с входами логического устройства ЛУ2. Как только десятичный эквивалент кода на выходе одного из счетчиков станет равным 9, на выходе этого логического устройства формируется низкий уровень напряжения, блокирующий тактовые генераторы ГТ1, ГГ2 и ГТЗ. В дальнейшем изменений положения включенного светодиода в линейках Н1 и Н2 не происходит. Игра закончена. Для ее возобновления надо вновь нажать на кнопку «Сброс».

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 41. Генераторы тактов ГТ1, ГТ2, ГТЗ выполнены на элементах DD2.1-DD2.4, DD1.1DD1.3, DD3.1-DD3.3, соответственно, коммутатор 1 на элементах DD6.1, DD6.2, а коммутатор 2 на элементах DD§.3, DD6.4. Формирователи F1 и F2 реализованы на одновибраторах DD8.1 и DD8.2. Логическое устройство

О)

со

ЛУ1 собрано на логических элементах DD1.4, DD13.1-DD13.4, DD15.1, DD15.2 и триггерах DD14.1, DD14.2, логическое устройство ЛУ2 на элементах DD19.1-DD19.4.

Игровой автомат работает следующим образом. Нажатием на кнопку SB5 «Сброс» обнуляются счетчики DD16 и DD17, индикаторы счета HG1 и HG2 высвечивают нулевые показания. Высокий уровень с выхода элемента DD19.4 разрешает работу всех трех тактовых генераторов. Триггеры DD14.1 и DD14.2 устанавливаются в единичное состояние, разрешая работу формирователей DD8.1, DD8.2. Тактовые импульсы с выхода генератора на элементах DD2.1-DD2.4 поступают на входы синхронизации регистров DD4, DD5. На прямых выходах регистров при ненажатых кнопках SB1-SB4 формируются высокие уровни. В результате тактовые импульсы генератора DD1.1-DD1.3 через элемент DD6.1 подаются на суммирующий вход счетчика DD7, а тактовые импульсы генератора DD3.1-DD3.3 через элемент DD6.4 на вычитающий вход счетчика DD9. На линейке светодиодов HL1HL8 наблюдается движение «огня» сверху вниз (по схеме), а на линейке HL9-HL16 снизу вверх.

При нажатии кнопок «Реверс 1» или «Реверс 2» информация на выходах Q1, Q1 регистра DD4 или Q2, Q2 регистра DD5 инвертируется и, соответственно, изменяется направление движения «огня» на линейках HL1HL8 или HL9-HL16. Скорость движения «огня» изменяют переменными резисторами R1 («Скорость 1») и R4 («Скорость 2»). При равенстве кодов на выходах счетчиков DD7 и DD9 позиции включенных светодиодов в обеих линейках совпадают, а на выходе узла сравнения DD11 формируется высокий уровень.

Если в этот момент кто-то из соперников (например, первый игроку нажмет на кнопку SB2 («Попадание 1»), то на выходе Q2 регистра DD4 возникает отрицательный перепад напряжения, запускающий формирователь DD8.1. На его выходе формируется короткий импульс высокого уровня. Импульс низкого уровня с выхода элемента DD13.1 установит триггер DD14.1 в нулевое состояние, а импульс высокого уровня с выхода элемента DD15.1 увеличит на 1 выходной код счетчика DD16. Первый игрок получит выигрышное очко. На R-вход формирователя DD8.2 с выхода триггера DD14.1 подается низкий уровень, блокирующий этот формирователь, поэтому нажатие кнопки «Попадание 2» соперником не вызывает появление импульса на выходе формирователя DD8.2 и изменения выходного кода счетчика DD17.

Блокирование формирователя DD8.2 прекратится после подачи очередного тактового импульса с выхода генератора DD1.1-DD1.3 на вход счетчика DD7 одновременно с изменением положения включенного светодиода в линейке HL1-HL8. Если же кто-то из играющих, например, второй, нажмет на кнопку «Попадание 2», когда позиции включенных светодиодов в линейках HL1-HL8 и HL9-HL16 не совпадают и на выходе узла сравнения DD11 низкий уровень, то импульс с выхода формирователя DD8.2 пройдет через элементы DD13.3, DD15.1 на вход счетчика DD16, и выигрышное очко получит первый игрок. При неудачной попытке, выполненной первым игроком, импульс с выхода формирователя DD8.1 пройдет через элементы DD13.2 и DD15.2 на вход счетчика DD17, и выигрышное очко получит второй игрок. Если на выходах “1” и “8” счетчиков DD16 или DD17 появится высокий уровень (код на выходе счетчика 1001), то низкий уровень с выхода элементов DD19.1 или DD19.2 сформирует низкий уровень на выходе элемента DD19.4 и он заблокирует все тактовые генераторы. Изменения положения горящих светодиодов в линейках в дальнейшем не происходит, а нажатие на кнопки «Попадание 1» и «Попадание 2» не приведет к изменению показаний индикаторов HG1 и HG2. Игра закончена. Для ее возобновления надо вновь нажать на кнопку «Сбрею» SB5.

Источник: Фромберг Э. М., Конструкции на элементах цифровой техники. М.: Горячая линия-Телеком, 2002. 264 с.: ил. (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1249).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты