Радио схемы - кто быстрее? Кто быстрее.

Приведена схема самодельного игрового автомата Кто Быстрее, который рассчитан на четырёх игроков. Позволяет определить с 1-го по 4-ое места и измерить время реакции каждого игрока после подачи звукового и светового сигнала.

Техническое описание прибора

Принципиальная схема прибора изображена на рисунке 1. Возможность определять и отображать места и время реакции игроков реализуется на микроконтроллере DD1 PIC16F628A и знакосинтезирующем дисплее HG1 WH2002L-YYB-CT. Обмен данными между микроконтроллером DD1 и знакосинтезирующем дисплее HG1 происходит полубайтами. RS - выбор режима, а Е - разрешение на принятие данных.

Резисторы R1, R3, R5, Р7ограничивают ток на входах RA0-RA3 микроконтроллера DD1. Резисторы R2, R4, R6, R8 устанавливают низкий логический КМОП уровень в отжатом положении тактовых клавиш SB1-SB4.

Рис. 1. Схема игрового автомата Кто Быстрее на микроконтроллере PIC16F628A.

Функция принудительного сброса отсутствует - вход микросхемы NMCLR подключен к положительному потенциалу питания через токоограничивающий резистор R9.

Резистором R10 происходит ограничение тока для пьезоизлучателя звука BZ1. С помощью резистивного делителя напряжения собранного на резисторах R11 и R12 устанавливают напряжение для контрастности знакосинтезирующего дисплея HG1.

Двух-ватный резистор R13 устанавливает напряжение 4,5 В для подсветки знакосинтезирующего дисплея HG1. Мощный полевой MOSFET транзистор VT1 предназначен для управления подсветки дисплея HG1. Затвор подключен к выводу RB2 микроконтроллера.

Для генерации тактовой частоты микроконтроллера DD1 предназначен кварцевый резонатор ZQ1 на 4 МГц. Конденсаторы С1 и С2 стабилизируют генерацию частоты. Линейный интегральный стабилизатор напряжения DA1 стабилизирует напряжение 5 В. Питание постоянного или переменного тока от 9 В до 15 В подаётся на разъём Х1. Ток выпрямляется диодным мостом VD1.

Конденсаторы СЗ-С7 выполняют фильтрующую функцию. На рис. 2 изображена печатная плата размерами 180x40 мм на одностороннем фольгиро-ванном текстолите и расположение деталей.

Настройка прибора и замена электронных компонентов аналогами

Правильно собранный прибор работает сразу. Настройка прибора сводится к подбору резистора R11, которым можно установить контрастность дисплея. Номинал резисторов R1, R3, R5, R7 может быть от 200 Ом до 470 Ом. Номинал резисторов R2, R4, R6, R8 может быть от 4,7 кОм до 10 кОм.

Рис. 2. Печатная плата для игрового автомата.

Ёмкость конденсаторов С1 и С2 может быть от 10 пФ до 30 пФ. Ёмкость конденсаторов С3, С4, С7 может быть от 0,01 мкФ до 1 мкФ. Ёмкость конденсатора С5 может быть от 47 мкФ до 220 мкФ. Ёмкость конденсатора С6 может быть от 100 мкФ до 470 мкФ.

Пьезоизлучатель звука BZ1 (без встроенного генератора) может быть любой аналог с рабочей частотой генерации звука 2400 Гц, так как эту частоту генерирует микроконтроллер с помощью модуля ССР1 и модуля таймера TMR2, которая формируется на выходе ССР1 микроконтроллера DD1.

Практическое описание прибора (пользовательский вариант)

Подключите прибор к источнику энергии. Подсветка работает. Теперь четыре игрока должны нажать свои кнопки. Начало предстартовой паузы сигнализируется гашением подсветки дисплея. Как только игроки услышат монотонный звуковой сигнал и увидят свечение подсветки, они должны как можно быстрее нажать на кнопки.

Если кто-то из игроков нажмёт свою кнопку до начала подачи сигнала, то прибор фиксирует фальстарт. Теперь игроки опять должны нажать свои кнопки включая второго игрока. Бывает и так, что в данных игрокам 999 мс не хватает, чтобы определить реакцию тогда в скобках после номера игрока будет написан “0”, а ниже ’’.Out”. Отключить прибор можно в любое время для этого отсоедините источник энергии.

Прошивка для PIC микроконтроллера - Скачать (43 КБ).

Ковалев А. Ю. РК-2015-10.

3.6 "Кто быстрее?"

У кого реакция лучше? Это можно определить с помощью автомата, схема которого изображена на рис. 26. Играют четверо. Каждый держит в руках небольшой пульт с кнопкой. У ведущего находится в руках выносной пульт управления, с которого подается

сигнал старта. А пока такого сигнала нет, на лицевой панели периодически вспыхивают две лампы. Но вот ведущий незаметно от играющих нажал кнопку на пульте управления. Сразу же вспыхивает лампа сигнала старта. Теперь все зависит от реакции играющих: кто быстрее нажмет "свою" кнопку, тот и выиграет этот старт.

Рассмотрим работу игрового автомата. При нажатии на кнопку SB2 "Старт" загорается лампа HL3. Увидев ее сигнал, все игроки нажимают кнопки своих пультов (SB3-SB6). Предположим, что первой оказалась нажатой кнопка SB5. Тогда положительное напряжение выпрямителя VD2-VD5 через замыкающие контакты кнопки SB2, диод VD1, резистор R1, диод VD10 и контакты кнопки SB5 поступит на управляющий электрод тринистора VS3, он откроется и загорится лампа HL6, определяющая лидера. Одновременно откроется диод VD8, что приведет к уменьшению на нижнем по схеме выводе резистора R1 напряжения до 0.5...1 В. Поэтому при нажатии кнопок остальными игроками соответствующие тринисторы не смогут открыться. В том же случае, если кто-либо из игроков нажмет свою кнопку до подачи полезного сигнала, одновременно с открыванием соответствующего тринистора и загоранием лампы этого игрока сработает реле К1 и своими

контактами К 1.1 включит звонок НА1 - сигнал нарушения правил игры. Диод VD1 предотвратит в этом случае загорание лампы HL3. Кнопкой SB1 "Сброс" ведущий устанавливает устройство в исходное состояние.

Лампы HL1 и HL2, мигая, выполняют функцию отвлекающих сигналов; они переключаются простейшим генератором, собранным на реле К2, КЗ и конденсаторе С1.

Тринисторы, используемые в этом игровом автомате, могут быть серии КУ101 с любыми буквами. Диоды VD6-VD9 - любые из серий Д9 (кроме Д9Б), Д311 (эти диоды имеют малое прямое падение напряжения, что требуется для надежного шунтирования управляющих переходов тринисторов); VD10 - любой из серий КД509, КД510, КД521, КД522. Реле К1 - РЭС-10 (паспорт РС4.524.317), К2, КЗ -РЭС-9 (паспорт РС4.524.202). Трансформатор Т1 - мощностью 5...10 Вт, понижающий напряжение сети до 16... 18 В при токе нагрузки не менее 300 мА. Подойдут, например, трансформаторы типов ТВК-110Л-1, ТВК-110Л-2. Кнопки SB1, SB3 - SB6 - КМ1-1, SB2 -тумблер МТ1-1, ТВ2-1; можно также использовать переключатели П2К. В качестве разъемов использованы магнитофонные разъемы типа СГ-5.

Устройство, собранное без ошибок, в налаживании не нуждается. Игровой автомат "Кто быстрее?" можно выполнить также и на интегральных микросхемах.

Работает такой прибор аналогично описанному выше варианту на тринисторах. Его принципиальная схема приведена на рис. 27.

На логических элементах микросхем DD2, DD4 выполнены RS-григгеры. После подачи питания необходимо нажать кнопку SB6 "Сброс", расположенную на пульте ведущего. При этом все RS-триггеры установятся в нулевое состояние (на их верхних по схеме выходах - напряжение низкого уровня). На выходах логических элементов микросхем DD1 и DD3 - напряжение высокого уровня, поскольку через нормально замкнутые контакты кнопок SB1-SB4 на один из входов каждого из этих логических элементов подано напряжение низкого уровня. Лампы HL1-HL4 не светятся. Работает генератор отвлекающих сигналов, собранный на логических элементах DD6.1, DD6.2 и транзисторе VT5. (Этот транзистор повышает входное сопротивление логического элемента DD6.1, что позволяет использовать резистор R10 сопротивлением в несколько десятков килоом и конденсатор С1 относительно небольшой емкости. Аналогичный генератор встречается и в других конструкциях данной книги). "Перемигиваются" лампы HL5 и HL7 отвлекающего сигнала с частотой около 2 Гц.

После перевода ведущим контактов переключателя SB5 "Старт" в противоположное указанному на схеме положение лампы отвлекающего сигнала отключаются и загорается лампа HL6 полезного сигнала "Старт". Игроки нажимают свои кнопки SB1-SB4. Допустим, обладатель кнопки SB1 среагировал первым. При этом на выходе логического элемента DD 1.1 появится напряжение низкого уровня, и триггер DD2.1DD2.2 переключится в противоположное состояние, которому соответствует напряжение высокого уровня на выходе элемента DD2.1. На другом выходе триггера (выход элемента DD2.2) при этом будет напряжение низкого уровня, которое поступит на входы логических элементов DD1.2, DD3.1 и DD3.2 (выводы 13,2 и 12 соответственно), поэтому остальные RS-триггеры уже не смогут изменить своего состояния. Одновременно откроется транзистор VT1 и загорится лампа HL1, фиксирующая лидера.

А если первый игрок среагировал преждевременно, т.е. нажал кнопку SB1 до включения лампы "Старт"? В этом случае устройство будет работать так же, как и ранее, однако одновременно с загоранием лампы HL1 в этом случае зазвучит сигнал фальстарта. Этот звуковой сигнал формируется генератором на логических элементах DD6.3 и DD6.4, а работа генератора будет разрешена подачей напряжения высокого уровня, поданного с выхода DD5.1 на вход DD6.3. В случае своевременного старта генератор не заработает, поскольку на выводе 9 логического элемента DD6.3 будет напряжение низкого уровня, поданное через замыкающие контакты переключателя SB5.

В устройстве можно применить микросхемы серий К133, К134, К158, КР531, К555. Транзисторы КТ3117А можно заменить КТ603, КТ608, КТ801, КТ815 с любыми буквами, КТ315Б - любым из серий КТ201, КТ315, КТ503. Конденсатор С1 - оксидный К50-6, К50-16, К50-35; С2 - КМ-6, К10-17, К73-17. Кнопки, переключатели и разъемы - тех же типов, что и в предыдущем варианте игрового автомата.

Для питания устройства потребуется источник, обеспечивающий постоянное напряжение 5 В при токе не менее 300 мА. Он может быть собран, например, по схеме блока питания логического прибора "Версия", описание которого будет приведено ниже.

В игровой автомат "Кто быстрее?" при желании можно внести некоторые усовершенствования. Например, вместо ламп накаливания, определяющих лидера, можно применить цифровые индикаторы (газоразрядные, светодиодные или люминесцентные). При этом каждому игроку будет соответствовать свой цифровой индикатор, и высвечиваемая им цифра позволит определить, каким по счету он среагировал на полезный сигнал. Можно также ввести и электронный

секундомер - это позволит определять не только относительную, но и абсолютную реакцию игрока.

У кого реакция лучше? Это можно определить с помощью автомата, схема которого изображена на рис. 2. Играют четверо. Каждый держит в руках небольшую планку с кнопкой. У ведущего находится в руках выносной пульт управления, с которого подается сигнал старта. А пока такого сигнала нет, на лицевой панели автомата периодически вспыхивают две лампы. Но вот ведущий незаметно от игроков нажал кнопку на пульте управления. Сразу же вспыхивает лампа сигнала старта. Теперь все зависит от реакции игроков - кто быстрее нажмет «свою» кнопку, тот и выиграет этот старт.

Рассмотрим работу игрового автомата. Кнопки S1-S4 на планках играющих включены в цепи питания обмоток соответствующих им реле К1-К4.

Рис. 2. Схема игрового автомата «Кто быстрее?»

Показанное на схеме положение кнопок играющих и кнопок на пульте управления является исходным. Если теперь автомат включить в электроосветительную сеть, начнут периодически вспыхивать лампы H1 и Н2 отвлекающего сигнала - они подключены в сеть через контакты S5 и S6 стартеров, используемых для ламп дневного света, и замкнутые контакты переключателя S8.

Но вот ведущий нажимает на кнопку переключателя S8. Загорается лампа Н3, что служит для играющих сигналом старта. Допустим, что первым после этого успел нажать свою кнопку S2 играющий № 2. Тогда сработает реле контактами К2.1 оно заб локируется, контактами К2.2 разомкнет цепь питания всех кнопок играющих, а контактами К2.3 включит сигнальную лампу Н6, фиксирующую первенство этого играющего. Одновременно загорится и лампа Н7, освещающая надпись «Выиграл». В случае преждевременного нажатие кнопки загорится лампа Н5, подсвечивающая надпись «Нарушены правила».

После определения лидера старта ведущий нажимает кнопку сброса S7 (реле К2 отпускает) и возвращает контакты кнопочного переключателя S8 в исходное положение.

Зачем нужны диоды V1-V4? Если их не будет (т. е. вместо них в цепях будут проволочные перемычки), то,после срабатывания одного из реле через замкнутые контакты кнопки победителя и играющего, нажавшего кнопку вторым, напряжение питания поступит на второе реле, и оно сработает, в таком случае загорятся две лампы, и лидера определить будет невозможно. Диоды V1 - V4 исключают такой исход игры.

Все реле в автомате должны "быть одинаковые. Подойдут реле РС-13, РС-52 и другие с обмотками сопротивлением не менее 6 кОм, двумя группами контактов на замыкание и одной на размыкание. Реле следует отрегулировать так, чтобы при срабатывании сначала замыкались блокирующие контакты (К1.1, К2.1, К3.1 и К4.1), а затем размыкались нормально замкнутые (К1.2, К2.2, К3.2 и К4.2). Если все же реле будут дребезжать, то параллельно их обмоткам надо будет подключить электролитические или бумажные конденсаторы емкостью 0,25...1 мкФ (подбирают в процессе настройки, причем емкость должна быть возможно меньшей).

Номинальное напряжение конденсаторов должно быть не менее 300 В.

Кнопки S1-S4 - звонковые; стартеры S5, S6 - СК-220; кнопка S7, рассчитанная на напряжение не менее 220 В, - любой конструкции, переключатель S8 - П2К или двухсекционный тумблер. Конденсатор C1 - К50-12, К50-3, ЭГЦ. Резистор R1 можно составить из трех резисторов MЛT-2 сопротивлением по 15 кОм, соединив их параллельно. Лампы H1-Н3 - на переменное напряжение 220 В и мощностью 15 Вт, Н4-Н9 - на напряжение 110 В и мощностью 8 Вт.

Если дри налаживании автомата реле не срабатывают, то подбирают резистор R1.

Автомат «Кто быстрее?» можно также выполнить по схеме, приведенной на рис. 3. Отличается он от автомата первого варианта лишь тем, что выполнен на более современных элементах - тринисторах.

Рис. 3. Схема варианта автомата «Кто быстрее?»

При нажатии на кнопку S2 «Старт» загорается лампа НЗ. Увидев ее сигнал, все играющие нажимают кнопки своих пультов (S3 - S6). Предположим, что первой оказалась нажатой кнопка S5. Тогда положительное напряжение выщрямителя на диодах V2 - V5 через замкнутые контакты кнопки S2, диод V1, резистор R1 и диод V14 будет подано на управляющий электрод тринистора V10, он откроется и загорится лампа Н6, определяющая лидера. Одновременно откроется диод V11, в результате чего напряжение на нижнем (по схеме) выводе резистора R1 уменьшится до 0,5...1 В, поэтому дри нажатии кнопок остальных играющих (S3, S4, S6) соответствующие тринисторы останутся закрытыми. В том же случае, если кто-то из играющих нажмет свою кнопку еще до подачи полезного сигнала, то одновременно с открыванием соответствующего тринистора и загоранием лампы этого играющего сработает и реле К1, которое контактами K1.1 включит звонок Н8 - сигнал нарушения правил игры.

Диод V1 предотвратит в этом случае загорание лампы Н3. Кноп кой S1 «Оброс» устройство устанавливают в исходное состояние.

Лампы H1 и Н2, мигая, выполняют функцию отвлекающих сигналов; ода переключаются простейшим генератором, собранным на реле К2, К3 и конденсаторе С1.

Тринисторы, используемые в этом ипровом автомате, могут быть серии КУ101 с любым буквенным индексом. Диоды V7,V9, V11, V13 - любые из серий Д9, Д311, V14 - Д220, Д223, Д2. Лампы H1-Н7 типа МН 18-0,1. Реле К1 - типа РЭС-10 (паспорт РС4.524.317), К2, К3 - РЭС-9 (паспорт РС4.524.202). Трансформатор Т1 мощностью 5...10 Вт, понижающий напряжение сети до 15...18 В при токе нагрузки не менее 300 мА. Кнопки тех же типов, что и в конструкции первого варианта.

Устройство, собранное без ошибок, в налаживании не нуждается.

В игровой автомат, представляющий собой рефлексометр можно внести некоторые усовершенствования. Например, вместо ламп накаливания, определяющих лидера, можно применить цифровой индикатор. Возможности такого рефлексометра значительно расширятся, если каждому из четырех играющих будет соответствовать свой цифровой индикатор и высвечиваемая им цифра позволит определить, каким по счету он среагировал на полезный сигнал. Можно ввести в рефлексометр и секундомер - это позволит фиксировать не только относительную, но и абсолютную реакцию.