Всем знакомы игры, в которых перед началом хода требуется
бросать
небольшой пластмассовый кубик, на шести гранях которого
нанесено от одной
до шести точек (очков). Бросая по очереди кубик, играющие
суммируют очки:
кто больше набрал, тот и выиграл.
Можно изготовить электронное устройство, заменяющее такой
кубик. На
передней панели устройства должны быть шесть светодиодов,
кнопка и тумб-
лер включения. Стоит нажать кнопку — и количество светящихся
светодиодов
покажет число набранных в очередном туре очков.
Принципиальная схема электронного кубика представлена на
рис. 17, а.
На трех логических элементах 2И-НЕ микросхемы DD1 собран
генератор, а на
шести D-триггерах (микросхемы DD2—DD4) —кольцевой счетчик.
Как работает генератор? Он представляет собой трехкаскадный
усилитель,
охваченный положительной обратной связью через конденсатор
С1 и отрица-
тельной— через резистор R1. При наличии таких связей в
усилителе возника*
ют автоколебания, частота которых определяется произведением
R1C1. При
этом контракты кнопки SB1 должны быть разомкнуты. Запомните
эту схему —
в дальнейшем она будет использоваться во многих устройствах.
Рассмотрим работу счетчика. Как видно из схемы, все
синхронизирующие
входы D-триггеров соединены между собой, а вход D
последующего триггера
соединен с прямым выходом предыдущего D-триггера. Вход же D
первого триг-
гера (DD2.1) соединен с инверсным выходом последнего
триггера (DD4.2).
Работу цепи триггеров (ее еще называют- кольцевым триггерным
счетчиком)
удобно проанализировать по таблице истинности (табл. 2).
Выходы Ql—Q6 —
это прямые выходы триггеров. Допустим, в исходный момент все
триггеры на-
ходятся в нулевом состоянии. Тогда на входе D первого
триггера — напряжение
высокого уровня, поступающее с инверсного выхода шестого
триггера. После
поступления первого импульса триггер DD2.1 переключается в
единичное со-
стояние, и с его прямого выхода напряжение высокого уровня
поступает на
вход D триггера DD2.2. Поэтому после поступления импульса №
2 второй
триггер переключается в единичное состояние. По мере
поступления на входы С
шести импульсов все триггеры переключаются в единичное
состояние. При этом
светятся все светодиоды, подключенные к инверсным выходам триггеров. На вход D первого триггера теперь подано напряжение низкого уровня, и при по- даче последующих шести импульсов триггеры последовательно переключаются в нулевое состояние. Из табл. 2 видно, что период работы кольцевого счетчика равен 12 тактам, При нажатии кнопки SBI «Пуск» импульсы частотой 1 ... 2 МГц с генера- тора поступают на вход кольцевого счетчика. Последний за время удержания кнопки A... 2 с) многократно переполняется, поэтому после отпускания кнопки
состояния триггеров DD2.1—DD4.2, отображаемые горящими светодиодами HL1—HL6, практически случайны. Сколько светодиодов зажглось, столько оч- ков и записывают в актив игроку. Питаются микросхемы от батареи GB1, потребляя ток 50... 100 мА. Все элементы устройства, кроме SB1, Q1 и GB1, расположены на печат- ной плате (рис. 17, б, в). Выключатель питания Q1 (он может быть типов П2Т, МТ1, П2К) и кнопка SB1 (она может быть типов КМ1, МП1 или любого дру- гого типа) расположены на верхней крышке. Здесь же просверлены отверстия для светодиодов HL1—HL6. Плата с деталями крепится с помощью винтов с ограничивающими втулками. Батарея GB1 может быть типа 3336 «Рубин»; светодиоды HL1—HL6 — типов АЛ 102, АЛ307) АЛ310 с любыми буквенными индексами; конденсатор С1 — типов КЛС, КМ-5, КЮ-7в, КЮ-23; резисторы — типа МЛТ-0,25. Электронный кубик в налаживании не нуждается. Начинающие радиолюбители могут «увидеть», как переключаются триггеры при поступлении импульсов генератора. Для этого параллельно конденсатору С1 необходимо подключить оксидный конденсатор емкостью 200... 500 мкФ на напряжение 6... 10 В отрицательной обкладкой к выводам 1, 2 логического эле- мента DD1.1. При этом частота генератора уменьшится до 0,5... 2 Гц, и по за- жиганию соответствующих светодиодов можно проследить последовательность переключения триггеров. Разумеется, кнопка SB1 должна быть постоянна на- жата.
