Начинающим будет интересно начать освоение электроники со схем простых игрушек. Своими руками можно собрать оригинальные игры, которые не встретишь в магазине. Рассматриваемые схемы собраны на цифровых микросхемах и не требуют ни программы, ни наладки.
Игра «Первый пришел — первый ушел»
Эта простая электронная игрушка, выполненная на цифровых микросхемах и, что немаловажно, без микроконтроллера, будет полезна, например, для организации игровых шоу, в которых первым обслуживается тот, кто ответит первым.
Описание схемы устройства
Принципиальная схема системы показана на следующем рисунке. Она состоит из четырех триггеров JK и двух вентилей И-НЕ с четырьмя входами.
Нажатие кнопки RESET сбрасывает все триггеры в ноль. Тогда на их выходах будет низкий уровень сигнала. Нажатие одной из четырех кнопок S1…S4 приводит к появлению высокого состояния на выходе Q одного из триггеров, в результате чего загорается светодиод, и блокируются остальные три. Чтобы продолжить игру, перезагрузите систему с помощью кнопки RESET. Чертеж сборки устройства представлен на рисунке ниже.
Плата была спроектирована на одностороннем стеклотекстолите, что потребовало использования нескольких перемычек. Сборку лучше всего начинать именно с них. Это не должно вызвать никаких проблем даже у новичков, поскольку все элементы большие и легко паяются, а единственное, на что нужно обратить внимание, это полярность полупроводниковых элементов и конденсатора С2. Схема не требует программирования и сразу готова к работе после сборки и подачи питания.
Список элементов самодельной игрушки
РЕЗИСТОРЫ:
- R1…R5 — 100 кОм;
- R6…R9 — 300 Ом.
КОНДЕНСАТОРЫ:
- С1 — 100 нФ;
- С2 — 100 мкФ/16 В.
ПОЛУПРОВОДНИКИ:
- U1, U2 — 4027;
- U3 — 4012;
- LED1…LED4 — светодиод 5 мм.
ПРОЧЕЕ:
- S1…S4 — кнопка (12×12×7) мм;
- СБРОС — миниатюрная кнопка 1 мм;
- АРК2 — 5 мм.
Электронный кубик
Настольные игры идеальны для семейного развлечения долгими зимними вечерами. Некоторые учат стратегическому мышлению или просто пробуждают желание соревноваться и побеждать. В большинстве игр используются известные с древних времен шестигранные игральные кости с отверстиями по бокам, указывающими, на сколько клеток вам следует передвинуться на игровом поле. Хотя кубик приобрел странную форму и применение, мы также решили представить наше решение конструкции этого объекта.
Как работают «электронные кости»
Принципиальная схема электронного кубика представлена на рисунке. На схеме три блока: первый представляет собой нестабильный мультивибратор, состоящий из резисторов R5…R8, конденсаторов С2 и С3, транзисторов Т1 и Т2. Он генерирует тактовый сигнал, который поступает на счетчик U1. Частоту мультивибратора можно менять, изменяя емкость конденсаторов С2 и С3.
Второй блок — это микросхема U1, представляющая собой счетчик с встроенным декодером. На выходах Q0…Q5 микросхемы U1 в такт тактовому сигналу последовательно появляется логическая единица, определяющая отображение количества «пятен» с помощью светодиодов. В этом блоке также имеются диоды D1…D9, преобразующие код 1 из 6 в количество отображаемых «глаз».
Третий блок представляет собой поле считывания, состоящее из семи светодиодов с резисторами, ограничивающими их ток. Диоды представляют результат в том же виде, что и точки на обычном кубике.
Схема электронного кубика собрана на двух платах, которые соединяются друг с другом с помощью штифтов с гнездами. Такой способ монтажа облегчает доступ к основной плате в случае проблем с запуском. Контактные пары можно добыть из подходящего разъема, если его разобрать паяльником и бокорезами.
На рисунке показаны схемы сборки базовой платы и поля считывания. Электронные игральные кости изготовлены из навесных элементов, поэтому сборка игрушки не должна вызвать никаких проблем даже у новичков. Особое внимание следует обратить на полярность радиоэлементов. После правильной установки и подключения источника питания постоянного тока 6…12 В игра сразу готова к работе.
Список комплектующих
РЕЗИСТОРЫ:
- R1 — 1,5 кОм;
- R2 — 1,8 кОм;
- R3 — 2,2 кОм;
- R4 — 2,7 кОм;
- R5, R8 — 1 кОм;
- R6, R7 — 100 кОм;
- R9 — 15 кОм.
КОНДЕНСАТОРЫ:
- C1, C4 — 100 нФ;
- C2, C3 -10 нФ.
ПОЛУПРОВОДНИКИ:
- U1 — CD4017 (отечественный аналог К561ИЕ8);
- Т1, Т2 — BC547 (отечественный аналог КТ3102);
- D1…D9 — 1N4148;
- LED1…LED — светодиод 5 мм.
ПРОЧЕЕ:
- S1 — высокая кнопка;
- АРК2 5 мм – 1 шт.;
- штыри разъема 1 × 8;
- гнезда 1×8.
Игра на тренировку реакции: кто первый?
Алгоритм электронной игры заключается в том, что необходимо первым нажать свою кнопку (SB1 и SB2) после того, как оба светодиода (VD1 и VD2) погаснут. В итоге загорится светодиод игрока с лучшей реакцией. Для сброса схемы в начальное состояние необходимо нажать кнопку SB3 и игра продолжится. Побеждает тот, кто был первым большее количество раз за 10 испытаний. 
Довольно простая схема игры на реакцию построена на цифровой микросхеме, которая состоит из 4 элементов 2И-НЕ, паре транзисторов и двух светодиодах. Последние желательно иметь разного цвета. На элементах DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 соответственно построены два RS-триггера.
Транзисторы VT1 и VT2 служат ключами для управления светодиодами, ток через которые ограничен резистором R4. Резисторы R1, R2, R3 гарантированно обеспечивают уровень логической единицы на отдельных входах элементов 2И-НЕ. Емкость С1 используется как фильтр для подавления возможных высокочастотных помех от источника питания.
Порядок и количество светодиодов, которые загорятся после включения питания, непредсказуемы. Чтобы сбросить оба триггера в исходное состояние, нужно подать логический ноль на соответствующие входы при помощи кнопки SB3. При этом на выходах обоих RS-триггеров устанавливается логический ноль, значит, оба транзистора закрыты, и светодиоды не светятся.
Рассмотрим ситуацию, когда первой нажали кнопку SB2. Тогда логический ноль на выводе 3 элемента DD1.1 появится на входе второго триггера — вывод 9 элемента DD1.3. Второй триггер сформирует на выводе 8 логическую единицу, в итоге транзистор VT2 откроется и включит светодиод VD2. Теперь, если нажать кнопку SB1, то первый триггер не изменит свое состояние, так как на выводе 1 элемента DD1.1 присутствует высокий уровень напряжения. При этом, нажав кнопку SB3, мы вернем схему в начальное состояние.
Для питания самодельной игры на реакцию подойдет практически любой источник питания постоянного тока на 5 В. Чтобы сделать электронную игру мобильной, на нее можно подать питание 4,5 В от «плоской» батарейки или трех элементов на 1,5 В, включенных последовательно. Бокс для трех батареек можно извлечь из негодной электронной игрушки на батарейках.
Микросхем с 4-мя логическими элементами 2И-НЕ может быть несколько вариантов. Самая надежная — К155ЛА3, однако она потребляет больше других вариантов — до 22 мА. Более экономные К555ЛА3, К533ЛА3. Самое низкое потребление энергии обеспечат К561ЛА7, К1561ЛА7, К176ЛА7. Однако у них другая маркировка выводов, что нужно обязательно учитывать. Кроме того, в последнем случае необходимо напряжение питания 9 В и более высокие сопротивления всех резисторов. Разумеется, есть немало импортных вариантов аналогичных микросхем, которые можно подобрать через Интернет.
Loading...
