31. Цифровой вариант игры “Кости”

[VVZ]

1. Игра "Кости" очень древняя. Обычно инструментом для игры являются кубики, на гранях которых количеством точек обозначены числа.

Отличием данного цифрового варианта игры является некоторые отличия в расположении точек для чисел 2 и 3 (сравните ряд 1 с рядами 2 и 3), а также, в самых простых вариантах схемных решений, возможно использование ещё двух чисел; к обычным значениям от 1 до 6 добавляются значения 0 и 7 (3-тий ряд).



!!! Данная тема является расширением практического курса: "Путешествие в цифровой мир. Его азбука и язык".

Порядок темы:

1. Общая информация.
2. Вариант схемы на мс CD4060.
3. Вариант схемы на мс К155ЛА3 и К155ИЕ5.
4. Об использовании других микросхем.
5. Вариант печатной платы устройства с CD4060.

[VVZ]

2. Вариант схемы на мс CD4060.

Наиболее простым (по количеству деталей) является вариант схемы с использованием микросхемы CD4060 (D1, отечественных аналогов у неё нет), в состав которой входят два инвертора и многоразрядный делитель частоты. В этом варианте схемы значения "кубика" от 0 до 7.


R1,3 - 10 кОм; R2 - 20 - 51 кОм ; R4-6 - 1 кОм; С1 - 0,1 мкФ; D1 - CD4060; K1 - переключатель ПКН-125 или подходящая кнопка для макетки.

На двух инверторах микросхемы D1 собирается тактовый генератор (вместе с R1, R2, C1), а первые три разряда (Q4-6) делителя используются для управления светодиодами. Первый разряд, имеющий вес единицы, управляет в “кубике” светодиодом VD1 с весом единицы. Второй разряд счётчика, имеющий вес двойки, управляет в “кубике” двумя светодиодами VD2, VD3. Третий разряд счётчика, имеющий вес четвёрки, управляет в “кубике” четырьмя светодиодами VD4-7, включёнными в две цепи. Кнопка K1, замыкая выводы конденсатора C1, служит для остановки тактового генератора и соответственно фиксации числа на “кубике” (состояния светодиодов). Рабочее напряжение 5 вольт. При этом рабочем напряжении во втором и третьем разрядах включено последовательно по два светодиода. В этом случае используются светодиоды с падением напряжением около 2 вольт (обычно красного свечения).

cd4060b.zip

Описание микросхемы CD4060B (PDF)

(1.42 MiB) Скачиваний: 730

Вариант сборки на макетке:



На следующих изображениях (особенно правом) можно обратить внимание на установку светодиодов на макетной плате, что позволяет им сохранять хорошую устойчивость:



На следующих изображениях другая электрическая схема включения светодиодов с токоограничивающими резисторами и их сборка на макетной плате. В этом случае у каждого из светодиодов свой токоограничивающий резистор.



Такое включение несколько увеличивает количество резисторов, но позволяет собирать схемы с КМОП микросхемами, используя источник питания от 3 вольт. На макетной плате установлен элемент CR2032 (в вертикальном исполнении, с выводами) и используются достаточно яркие светодиоды зеленого цвета свечения и токоограничивающие резисторы 10 кОм. С применением КМОП микросхем, ярких светодиодов и высокоомных резисторов устройство очень длительное время сохраняет свою работоспособность (более трёх суток).



!!! При напряжении питания схемы 3 вольта и R1 = 10 кОм не во всех микросхемах CD4060 запускается тактовый генератор. В этом случае следует увеличить величину резистора R1 до 20-30 кОм, изменив величину конденсатора C1.

[VVZ]

3. Вариант схемы на мс К155ЛА3 и К155ИЕ5.

На изображении показана электрическая схема с использованием не дефицитных деталей, микросхем К155ЛА3 (D1) и счётчика К155ИЕ5 (D2).


R1 - 330 Ом; R2, R5-7 - 1 кОм; R3-4 - 10 кОм; С1 - 10,0 мкФ; D1 - К155ЛА3; D2 - К155ИЕ5; K1 - переключатель ПКН-125 или подходящая кнопка для макетки.

На логических элементах 2И-НЕ собирается тактовый генератор, кнопка К1 останавливает его работу. Три разряда счётчика управляют соответствующими группами светодиодов (одним - VD1, двумя - VD2-3, четырьмя - VD4-7).

Вариант сборки на макетке:

[VVZ]

4. Об использовании других микросхем.

В качестве микросхем D1 (генератор) и D2 (делитель), с соответствующими изменениями схемы (варианты самостоятельных заданий), можно использовать большое количество цифровых микросхем ТТЛ и КМОП серий.

Например:
D1 – ТТЛ (155, 555, 1533, 531 и далее) – ЛА1, ЛА4, ЛА6, ЛА12, ЛЕ1, ЛЕ4, ЛЕ6 и далее, КМОП (176, 561, 1561 и далее) – ЛА7, ЛА8, ЛА9, ЛЕ5, ЛЕ6, ЛЕ10 и далее, на основе которых можно спроектировать тактовый генератор.

D2 – ТТЛ – ИЕ2, ИЕ4, ИЕ6, ИЕ7, ИЕ9 – ИЕ19 и далее, КМОП – ИЕ1, ИЕ2, ИЕ10, ИЕ11, ИЕ14, ИЕ16 и далее, на основе которых можно спроектировать делитель частоты.

В качестве микросхемы D2 при проектировании можно применять и различные микросхемы-триггеры, в одном корпусе которых находятся два триггера и на них можно собрать два делителя частоты (например, К155ТМ2 или К176ТМ1 и далее). Но в этом случае выход тактового генератора используется для управления светодиодом кубика со значение единицы, а длительность импульса и паузы в периоде тактового генератора должны быть близкими.

Вариант сборки с использованием мс К176ТМ1:



Ссылка на материал: "Делители на D-триггерах".

Вариант сборки с использованием счётчика К561ИЕ14 с показаниями состояний на “кубике” от 1 до 6:



Ссылка на информацию о цифровых микросхемах: серии 155, 555, 1533, 176, 561, 1561.

!!! Данная тема является расширением практического курса: "Путешествие в цифровой мир. Его азбука и язык".

Модуль VD-K:



Модуль VD-K используется при проектировании схем по этой теме. Он устанавливается на макетной плате. Напряжение питание проектируемой схемы должно быть более 4.5 вольт.

[VVZ]

5. Вариант печатной платы устройства с CD4060.

На печатной плате есть две перемычки для возможности подключать светодиоды анодами через резисторы к линии VCC или катодами через резисторы к линии GND. Необходимо замкнуть только одну из них. Полюса выводов светодиодов на плате выполнены для варианта “к VCC”.



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов.

Kost2v2.zip

Архив с файлом печатной платы (lay6)

(4.01 KiB) Скачиваний: 630