Игровой автомат «Теннис»

September 1, 2012 by admin Комментировать »

Эта электронная игра является одной из многих, позволяющих оценить быстроту реакции. По алгоритму игра напоминает теннис [44]. Правда, если при игре в теннис игрок старается не промахнуться по мячу в пространстве, то в данном случае игрок должен «отбить мяч» в течение заданного интервала времени, пока тот находится в игровой зоне. Панель игрового автомата изображена на рис.45. Движение «мяча» отображается перемещением позиции горящего светодиода в линейке из 14 индикаторов, а роль ракеток выполняют кнопки. В автомате предусмотрены два режима: «Тренировка» и «Игра». Тренировка напоминает игру теннисиста у «стенки». Счет игры отображают цифровые индикаторы. Игру ведут до 9 очков.

Рис 45. Передняя панель игрового автомата «Теннис»

Первоначально* после включения питания, тумблером «Игра»-«Тренировка» выбирается нужный режим. Нажатием на кнопку «Сброс счета» обнуляются показания цифровых индикаторов и включаются светодиоды «Подача 1» и «Подача 2». Право первой подачи предоставляется любому из соперников (по договоренности или по жребию). В режиме «Игра» после подачи, выполненной любым из игроков, гаснут индикаторы подачи, а на линейке светодиодов возникает эффект «бегущего огня» (от подающего к противнику). Задача другого игрока нажать на кнопку «Ракетка» в течение времени, когда включен один из трех крайних светодиодов линейки. Если это выполнено, то изменяется направление «бегущего огня» и теперь «отбить мяч» должен соперник. В дальнейшем, в случае удачных действий игроков, эти циклы повторяются. Если же кто-то из соперников нажмет на кнопку «Ракетка» раньше, чем мяч достигнет игровой зоны или сделает это с опозданием, когда уже погаснет крайний светодиод, то он проигрывает, и очко получает противник. Кроме того, включается светодиод «Подача» у проигравшего игрока. Аналогичная ситуация возникает, если игрок вообще не нажал кнопку «Ракетка» и не сделал попытки «отбить мяч». При розыгрыше очередного очка подачу выполняет тот, кто проиграл предыдущее очко. Набравшего первым 9 очков признают победителем.

Как уже отмечалось, в автомате предусмотрен режим «Тренировка». В этом случае мяч движется сначала к «стенке», а, дойдя до нее (когда включится двенадцатый светодиод линейки), меняет направление движения на противоположное. Задача тренирующегося игрока (в данном случае первого) своевременно «отбить мяч», отскочивший от «стенки». Все ошибки индицирует правый цифровой индикатор, расположенный на панели игрового автомата.

Функциональная схема игрового автомата изображена на рис. 46. Пусть переключатель режима установлен в положение «Игра». После включения игрового автомата и нажатия на кнопку SB5 обнуляются счетчики СТ1 и СТ2, на цифровых индикаторах высвечиваются нулевые показания. За счет подачи низкого уровня напряжения на первый вход логического устройства ЛУЗ на его обоих выходах формируются высокие уровни, и триггеры ТЗ и Т4 устанавливаются в единичное состояние, загораются светодиоды «Подача 1» и «Подача 2». Высокие уровни с прямых выходов триггеров ТЗ и Т4 разрешают работу формирователей F3 и F4. Низким уровнем с выхода элемента ИЛИ-HE триггер Т2 устанавливается в нулевое состояние, счетчик СТЗ обнуляется.

Пусть право на подачу получил первый игрок. По нажатию кнопки SB3 «Подача 1» на выходе формирователя F3 появляется короткий импульс отрицательной полярности. Высоким уровнем с выхода инвертора обнуляется реверсивный счетчик СТ4. Одновременно триггер Т2 переключается в единичное состояние. Перепадом напряжения на его выходе запускается формирователь F5, который формирует короткий импульс положительной полярности, устанавливающий 1риггеры ТЗ и Т4 в нулевое состояние. Индикаторы подачи HL1 и HL2 гаснут, формирователи F3 и F4 блокируются низкими уровнями с прямых выходов триггеров ТЗ и Т4. Логические устройства ЛУ1 и ЛУ2 идентичны. На выходе каждого из них формируется высокий уровень либо при низком уровне на третьем входе, либо при высоких уровнях на первом и втором входах одновременно. Таким образом, после нажатия на кнопку SB3 «Подача 1» на выходе логического устройства ЛУ2 возникает высокий уровень, устанавливающий триггер Т1 в единичное состояние, разрешая прохождение тактовых импульсов с выхода ГТ через первый элемент И-НЕ на суммирующий вход счетчика СТ4. Код на выходе этого счетчика монотонно увеличивается, и положение горящего светодиода в линейке смещается слева направо. Если второй игрок нажмет на кнопку SB1 «Ракетка 2», когда на выходе третьего элемента ИЛИ будет высокий уровень (светится один из трех крайних правых светодиодов линейки), то на обоих выходах ЛУЗ формируются низкие уровни, и состояние триггеров Т2, ТЗ и Т4 остается неизменным. Подача высокого уровня на первый вход ЛУ1 и импульса высокого уровне с выхода формирователя F1 на второй вход приводит к появлению на выходе ЛУ1 импульса положительной полярности, устанавливающего триггер Т1 в нулевое состояние. При этом низким уровнем с прямого выхода триггера Т1 запрещается подача тактовых импульсов на вход “+Г счетчика СТ4 и разрешается их прохождение через второй элемент И-НЕ на вход “-Г этого счетчика. Код на вы

ходе счетчика монотонно уменьшается, и положение горящего светодиода в линейке смещается справа налево Теперь «прием мяча» должен выполнить первый игрок Если он не сделает ошибки, то «мяч»снова изменит направление и полетит ко второму игроку Если же нажатие на кнопку «Ракетка 1» произойдет до попадания «мяча» в игровую зону (когда светятся три крайних левых светодиодов линейки), то на первом выходе логического устройства ЛУЗ будет сформирован высокий уровень, а на нижнем низкий Триггер ТЗ переключится в единичное состояние, и включится светодиод HL1 («Подача 1»), который сигнализирует о проигрыше очка первым игроком Перепад напряжения на прямом выходе триггера ТЗ увеличит на 1 выходной код счетчика СТ1 и показания индикатора БИ2 Очко получает в этом случае второй игрок Высоким уровнем с прямого выхода триггера ТЗ снимается блокировка с формирователя F3, разрешая выполнение подачи первому игроку Аналогичная ситуация возникает и в случае, когда первый игрок не успевает среагировать на «мяч» и либо нажимает кнопку «Ракетка 1» с опозданием, либо не делает нажатия вовсе В этом случае по появлению низкого уровня на выходе “<(Т счетчика СТ4 на первом выходе логического устройства ЛУЗ формируется высокий уровень Триггер ТЗ устанавливается в единичное состояние, загорается светодиод «Подача 1», и увеличиваются на 1 показания индикатора выигрышных очков второго игрока (БИ2) В случае, если ошибку в процессе игры совершит второй игрок, высокий уровень формируется на втором выходе ЛУЗ, триггер Т4 переключается в единичное состояние, загорается светодиод HL2 «Подача 2», на 1 увеличиваются код счетчика СТ2 и показания индикатора ВИЗ Одновременно разрешается работа формирователя F4 и право подачи получает второй игрок

Для повышения занимательности игры и ограничения времени розыгрыша очка в отличие от схемы, описанной в [63], генератор тактов (ГТ) сделан управляемым После каждых двух удачных приемов мяча, выполненных обоими игроками, частота ГТ дискретно возрастает и мяч летит в сторону противника с большей скоростью

При первоначальном включении и нажатии на кнопку SB5 на выходе счетчика СТЗ формируется нулевой код, которому соответствует самая низкая частота ГТ Затем после каждых четырех удачных приемов мяча (по

0       каждым игроком) на выходе делителя частоты ДЧ формируется положительный перепад напряжения, увеличивающий на 1 код счетчика СТЗ Соответственно, увеличивается и частота ГТ После того, как частота ГТ достигнет наперед заданного максимума, ее значение остается неизменным Пределы изменения частоты и дискретность этого изменения зависят от схемной реализации ГТ и устройства управления, они могут либо программироваться, либо устанавливаться подбором элементов схемы

В режиме тренировки (переключатель SA1 в верхнем положении) формирователь F1 отключается от входа логического устройства ЛУ1 Оба входа ЛУ1 оказываются подключенными к выходу третьего элемента ИЛИ Поэтому, когда при движении «мяча» слева направо низкий уровень появится на выходе “12” дешифратора DC и включится двенадцатый светодиод линейки (это эквивалентно попаданию мяча в «стенку»), на выходе логического устройства ЛУ1 появится высокий уровень Триггер Т1 переключит

ся в нулевое состояние, и тактовые импульсы через второй элемент И-НЕ будут поступать на вход “-Г счетчика СТ4. Таким образом, направление движения «мяча» автоматически изменяется на противоположное, как только он достигнет «стенки». Действия первого игрока идентичны описанным в режиме «Игра». Его ошибки фиксируются индикатором БИ2.

Принципиальная схема игрового автомата «Теннис» изображена на рис. 47а,б. Формирователи импульсов F1 и F2 реализованы на триггерах DD1.1, DD1.2 и одновибраторах DD2.1, DD2.2, Логическое устройство ЛУ1 содержит элементы DD3.1, DD3.3, а логическое устройство ЛУ2 элементы DD3.2, DD3.4. Формирователи F3 и F4 выполнены на элементах DD5.1, DD5.2, формирователь F5 на дифференцирующей цепи С5, R5. Логическое устройство ЛУЗ реализовано на элементах DD12.1-DD12.4, DD10.2, DD10.3, делитель частоты ДЧ на счетчике DD14.1. Управляемый генератор тактов ГТ содержит вспомогательный генератор на элементах DD16.1DD16.3, пятиразрядный счетчик (DD14.2, DD15), кодировщик на ПЗУ DD17, счетчик с предустановкой DD18, формирователь импульсов DD7.2 и элемент DD13.4. Блоки индикации БИ2 и БИЗ выполнены на дешифраторах DD20, DD22 и цифровых индикаторах HG1, HG2, блок индикации БИ1 содержит светодиоды HL1-HL14.

Рассмотрим случай, когда переключатель режима работы установлен в положение «Игра». После включения устройства и нажатия на кнопку SB5 «Сброс счета» за счет подачи высокого уровня на входы R обнуляются счетчики DD19, DD21, и на индикаторах HG1, HG2 высвечиваются нулевые показания. С выходов элементов DD10.2 и DD10.3 на входы триггеров, реализованных на элементах DD11.1, DD11.2 и DD11.3, DD11.4 поступают высокие уровни напряжения, устанавливающие триггеры в единичное состояние. Загораются светодиоды HL15, HL16 («Подача 1» и «Подача 2»). Кроме того, на выходе элемента DD4.4 формируется низкий уровень, устанавливающий Триггер DD7.1 в нулевое состояние. За счет подачи высоких уровней на входы элемента DD13.2 на его выходе появляется низкий уровень, устанавливающий триггер DD7.2 в нулевое состояние. Высоким уровнем с выхода элемента DD13.3 обнуляются счетчики DD14, DD15. Высокий уровень подается с кнопки SB5 на второй вход элемента DD13.4, и низким уровнем с его выхода осуществляется предустановка счетчика DD18 в состояние, определяемое кодом с выхода ПЗУ DD17.

Пусть право первой подачи получил второй игрок. После нажатия на кнопку SB4 «Подача 2» на выходе элемента DD5.2 появляется низкий уровень, который осуществляет предустановку счетчика DD8 в состояние Ί5". Высокий уровень с выхода элемента DD3.3 устанавливает RS-триггер на элементах DD4.1, DD4.2 в нулевое состояние. В результате на втором входе элемента DD6.2 появляется высокий уровень, а на первом входе элемента DD6.1 низкий. Низкий уровень с выхода элемента DD5.4 устанавливает триггер DD7.1 в единичное состояние. За счет положительного перепада напряжения на его выходе дифференцирующая цепь С5, R5 формирует короткий импульс положительной полярности, переключающий триггеры на элементах DD11.1, DD11.2 и DD11.3, DD11.4 в нулевое состояние. Светодиоды HL15, HL16 гаснут. Низкий уровень с выхода элемента DD11.1 пбдается на второй вход элемента DD5.2. В результате нажатия на кнопку SB4 на выходе элемента DD5.2 формируется короткий импульс низкого уровня, длительность которого равна задержке распространения сигнала в элементах DD5.3, DD5.4, DD 7.1, DD11.1, DD11.2.

На выходе тактового генератора (инверсный выход триггера DD7.2) формируются импульсы отрицательной полярности. Принцип работы генератора тактов будет рассмотрен ниже. Импульсы ГТ через элемент DD6.2 поступают на вход “-Г счетчика DD8, и код на его выходе монотонно уменьшается, а на линейке светодиодов HL1-HL14 создается эффект «бегущего огня» справа налево. Задача первого игрока нажать на кнопку «Ракетка 1» в течение времени, пока включен один из светодиодов HL1HL3. С выхода элемента DD6.3 на второй вход элемента DD3.2 в этом случае подается высокий уровень. Если первый игрок нажмет в это время на кнопку SB2, то триггер DD1.2 переключится в единичное состояние, а на выходе одновибратора DD2.2 сформируется короткий импульс положительной полярности, который пройдет через элементы DD3.2, DD3.4 и переключит триггер на элементах DD4.1, DD4.2 в единичное состояние. Теперь тактовые импульсы через элемент DD6.1 подаются на вход “+1” счетчика DD8, и «бегущий огонь» меняет направление. Второй игрок должен нажать кнопку «Ракетка 2», пока светится один их светодиодов HL12-HL14. При этом высокий уровень с выхода элемента DD10.1 подается на первый вход элемента DD3.1. После нажатия на кнопку SB1 «Ракетка 2» на выходе одновибратора DD2.1 формируется короткий импульс положительной полярности, который проходит через элементы DD3.1, DD3.3 и переключает триггер на элементах DD4.1, DD4.2 в нулевое состояние, в результате чего снова меняется направление движения «мяча», и к его приему следует готовиться первому игроку.

Розыгрыш очка завершится после ошибки одного из соперников. Так, если первый игрок нажмет на кнопку SB2 «Ракетка 1» до того, как включится светодиод HL3, т. е. пока на выходе элемента DD6.3 низкий уровень, то импульс с выхода одновибратора DD2.2 пройдет через элементы DD12.4, DD10.3 и переключит триггер на элементах DD11.3, DD11.4 в единичное состояние. Включится светодиод HL16 «Подача 1», свидетельствующий о том, что очко выиграл второй игрок, а первому игроку предоставляется право подачи при розыгрыше следующего очка. Одновременно высокий уровень с прямого выхода триггера подается на второй вход элемента DD5.1 разрешая «подачу» первому игроку. Отрицательный перепад напряжения на выходе элемента DD11.4 увеличивает на 1 выходной код счетчика DD21 и показания индикатора HG2 выигрышных очков второго игрока. Аналогичная ситуация возникает, если первый игрок нажмет на кнопку SB2 «Ракетка 1» с опозданием или вообще не среагирует на движущийся к нему «мяч». В этом случае низкий уровень с выхода “< 0” счетчика DD8 поступит на третий вход элемента DD10.3 и будут сформированы все сигналы, описанные выше. Если же ошибку совершит второй игрок, то в зависимости от ситуации, либо импульс с выхода одновибратораDD2.1 пройдет через элементы DD12.2 и DD10.2 и переключит RS-триггер на элементах DD11.1 и DD11.2 в единичное состояние, либо этот триггер переключится в единичное состояние подачей низкого уровня с выхода 15" счетчика DD8 на первый вход элемента DD10.2. В обоих случаях включится светодиод HL15 «Подача 2»,

Рис. 47. Принципиальная схема игрового автомата «Теннис»: а игровой блок; б управляемый тактовый генератор и блок регистрации счета

код на выходе счетчика DD19 и показания индикатора HG1 выигрышных очков первого игрока увеличатся на 1. Высокий уровень с выхода элемента DD11.1 снимает блокировку с формирователя импульса подачи второго игрока DD5.2. При любой из ошибок игроков высокий уровень с выходов элементов DD10.2 или DD10.3 подается на вход элемента DD4.4 и низкий уровень с его выхода переключает триггер DD7.1 в нулевое состояние. В результате подачи импульсов тактового генератора на входы и+1" или 11—1 ” счетчика DD8 не происходит, эффект «бегущего огня» прекращается. Для розыгрыша очередного очка проигравший должен выполнить «подачу» нажатием на кнопки SB3 или SB4.

Рассмотрим работу генератора тактов. Как уже отмечалось, при нажатии на кнопку SB5 «Сброс счета» счетчики DD14, DD15 обнуляются, триггер DD7.2 устанавливается в нулевое состояние и низким уровнем с выхода элемента DD13.4 осуществляется предустановка счетчика DD18 в “п”-ное состояние, определяемое кодом с выхода ПЗУ. После отпускания кнопки SB5 за счет подачи импульсов вспомогательного генератора на вычитающий вход счетчика DD18 его выходной код монотонно уменьшается. Через “п" импульсов вспомогательного генератора на выходе “<0” DD18 появится импульс низкого уровня, устанавливающий триггер DD7.2 в единичное состояние. Выходные импульсы генератора тактов снимаются с инверсного выхода триггера DD7.2. Низким уровнем с выхода элемента DD13.4 вновь осуществляется предустановка счетчика DD18 в состояние, определяемое кодом с выхода ПЗУ DD17. По фронту очередного импульса вспомогательного генератора триггер DD7.2 установится в нулевое состояние и на вход предустановки счетчика DD18 окажется поданным высокий уровень.

Однако изменение выходного кода счетчика начнется со следующего импульса вспомогательного генератора, поскольку появление высокого уровня на входе предустановки осуществляется с небольшой задержкой относительно фронта счетного импульса. Изменение кода на выходе ПЗУ происходит при каждом изменении выходного кода счетчиков DD14.2, DD15. Счетчик DD14.1 выполняет функцию делителя частоты на 4. Поэтому изменение кода на выходе ПЗУ будет происходить после каждых четырех импульсов, поступивших на входы элемента DD13.1, т. е. после двух удачных «приемов мяча» каждым игроком. Шаг увеличения скорости движения «мяча» можно менять путем соответствующего программирования ПЗУ. Исходя из практики, целесообразно сделать 6 ступеней изменения частоты генератора тактов, с шагом 15…20%, а затем поддерживать постоянную скорость движения «мяча». Коды программирования, в результате которого период тактовых импульсов составляет первоначально 12 периодов импульсов вспомогательного генератора, а затем 10, 8, 7, 6 и 5 указанных периодов, а в дальнейшем остается неизменным на этом уровне, приведены в табл. 18.

Таблица 18

Ад

рес

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

В

с

D

Е

F

0

FB

F7

F6

F5

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

1

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

F4

Вероятность того, что с учетом повышения скорости движения «мяча» игрокам удастся сделать при розыгрыше очка по 64 удачных «приема», ничтожна мала.

Если же кто-то из игроков допустит ошибку, один из триггеров на элементах DD11.1, DD11.2 или DD11.3, DD11.4 установится в единичное состояние, на выходе элемента DD13.2 сформируется низкий уровень. Триггер DD7.2 переключится в нулевое состояние, а высокий уроаень с выхода элемента DD13.3 обнулит счетчики DD14, DD15. Таким образом, при начале розыгрыша очередного очка «мяч» движется с минимальной скоростью, которая в случае удачных действий игроков возрастает до наперед заданной величины.

В заключение рассмотрим, как работает автомат в режиме «Тренировка». При этом тумблер SA1 устанавливается в верхнее положение. После «подачи», выполненной первым игроком, как и в предыдущем случае, триггер на элементах DD4.1, DD4.2 устанавливается в единичное состояние, счетчик DD8 обнуляется, а затем тактовые импульсы через элемент DD6.1 поступают на вход “+1” счетчика DD8, и «мяч» движется слева направо. Как толькс на выходе “12” дешифратора DD9 появится низкий уровень и включится светодиод HL12, высокий уровень с выхода элемента DD10.1 будет подан на входы элемента DD3.1. Как следствие, триггер на элементах D04.1, DD4.2 переключится в нулевое состояние, тактовые импульсы начнут поступать через элемент DD6.2 на вход “-1” счетчика DD8. В результате «мяч», как бы отразившись от «стенки», движется в обратном направлении. Первый игрок должен каждый раз нажатием кнопки SB2 «Ракетка 1» отбивать «мяч», движущийся в его сторону. Его ошибки фиксирует счетчик DD21 и отображает индикатор HG2. После ошибки надо каждый раз выполнять «подачу». В режиме «Тренировка» для оценки подготовки игрока можно фиксировать время, за которое число ошибок достигнет 9. Чем больше это время, тем лучше подготовка игрока.

Чтобы в игре могли принимать участие дети разных возрастных групп и разного уровня подготовки, целесообразно включить последовательно с резистором R11 дополнительный резистор переменного сопротивления, регулировкой которого можно дополнительно уменьшать начальную скорость движения «мяча», облегчая, таким образом, задачу игроков.

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