Gra zręcznościowa

37

Elektronika Praktyczna 5/2001

P R O J E K T Y

Gra zręcznościowa

AVT−5014

Jak to pokazano na rys. 1

konstrukcja uk³adu jest bardzo
prosta. W†projekcie wykorzystano
procesor AT89C51 z†wewnÍtrzn¹
pamiÍci¹ programu o†pojemnoúci
4kB. Daje on do dyspozycji pro-
gramisty 4†porty uniwersalne, ktÛ-
re mog¹ byÊ zarÛwno wejúciami
jak i†wyjúciami. Jak widaÊ port P3
w†ogÛle nie zosta³ wykorzystany.
Porty P0 i†P2 pracuj¹ jako wyjúcio-
we, natomiast P1 jest w†ca³oúci
wykorzystany jako port wejúciowy.
Z†pewnym uproszczeniem uk³ad
moøna podzieliÊ na dwie sekcje:
wyúwietlaczy i†klawiatury. Do ob-
s³ugi 7-segmentowych wyúwietla-
czy (U1, U2, U2) oraz diod LED
(D1..8) przeznaczono porty wyj-
úciowe natomiast obs³ug¹ klawia-
tury (SW1-8) zajmuje siÍ port
wejúciowy. Elektroluminescencyjne
wyúwietlacze 7-segmentowe ze
wspÛln¹ anod¹ pracuj¹ na zasa-
dzie multipleksowania. Znaczy to
tyle, øe przez krÛtki moment úwie-
ci siÍ wyúwietlacz U1, nastÍpnie
jest gaszony i†zapala siÍ wyúwiet-
lacz U2 itd. Na skutek bezw³ad-
noúci oka cz³owiekowi wydaje siÍ,
øe wszystkie wyúwietlacze úwiec¹
siÍ jednoczeúnie choÊ nieco ciem-
niej niø gdyby by³y zapalone ca³y
czas, natomiast uk³ad elektronicz-
ny dziÍki takiemu rozwi¹zaniu
bardzo siÍ upraszcza. W³¹czaniem

Nie sam¹ prac¹ cz³owiek

øyje. Elektronik takøe nie

zawsze zajmuje siÍ tylko

konstruowaniem coraz to

nowych uk³adÛw, czasami ma

ochotÍ aby siÍ odprÍøyÊ

i†pobawiÊ. Niniejszy projekt

przewidziany zosta³ na takie

w³aúnie okazje, chociaø nie

pozbawiony jest takøe

pewnych walorÛw

praktycznych.

poszczegÛlnych wyúwietlaczy

steruj¹ wyjúcia P2.0..2 portu P2 za
poúrednictwem wtÛrnikÛw emite-
rowych T1, T2, T3. Informacja dla
aktualnie zapalonego wyúwietlacza
zatrzaskiwana jest w†rejestrze U5
sygna³em CLK generowanym przez
wyjúcie P2.4. Uøycie rejestru za-
trzaskowego jest konieczne ponie-
waø P0 zajmuj¹cy siÍ multiplek-
sowaniem informacji na wyúwiet-
laczach 7-segmentowych obs³uguje
jednoczeúnie diody LED. Diody te
zapalane i†gaszone s¹ takøe za
poúrednictwem wyjúÊ rejestru za-
trzaskowego oznaczonego na sche-
macie symbolem U6. Sygna³ CLK
dla tego rejestru pobierany jest
z†portu P2.5. Zadaniem programu
steruj¹cego zapisanego w†proceso-
rze U4 jest zsynchronizowanie
multipleksowania wyúwietlaczy
z†zapalaniem diod LED tak aby
uøytkownik odnosi³ wraøenie, øe
wszystko dzieje siÍ jednoczeúnie.
OprÛcz tego procesor musi syn-
chronicznie czytaÊ stan przycis-
kÛw, ktÛrych naciskanie bÍdzie
wp³ywa³o na stan wyúwietlanych
informacji. Oporniki R1..16 s³uø¹
do ograniczenia pr¹du p³yn¹cego
przez segmenty wyúwietlaczy oraz
diody LED. Natomiast oporniki
R17..32 s³uø¹ do podci¹gania po-
ziomu napiÍcia do wartoúci +5V
w†sytuacji gdy na portach proce-
sora bÍdzie 1†logiczna.

OprÛcz tych elementÛw do pro-

cesora do³¹czony jest obwÛd wytwa-
rzaj¹cy impulsy taktuj¹ce (X1, C2,

Gra zręcznościowa

Elektronika Praktyczna 5/2001

38

Rys. 1. Schemat elektryczny gry zręcznościowej.

C3) oraz kondensator C1 wytwarza-
j¹cy impuls zeruj¹cy po w³¹czeniu
napiÍcia zasilania. Zasilanie poda-
wane jest na gniazdo JP1. NapiÍcie
moøe mieÊ wartoúÊ 8..12V (polary-
zacja bez znaczenia). Stabilizator U7
dostarcza napiÍcie +5V do uk³adÛw
scalonych i†wyúwietlaczy.

Po omÛwieniu budowy czas

wreszcie przedstawiÊ zasady zaba-
wy jak¹ oferuje prezentowany
uk³ad. Istnieje moøliwoúÊ wybra-
nia jednej z†trzech gier-testÛw
zrÍcznoúciowych. Wyboru dokonu-
je siÍ naciskaj¹c klawisz SW1, na
wyúwietlaczu U3 pojawia siÍ ko-
lejna cyfra odpowiadaj¹ca danemu
testowi. Start nastÍpuje po przy-
ciúniÍciu klawisza SW8. Za kaø-
dym razem rozpoczÍcie fazy gry
poprzedzone jest zapaleniem na
wyúwietlaczach cyfr 3, 2, 1†przy-
gotowuj¹cych gracza do startu.

Gra1

W†tym teúcie chodzi o†zmierze-

nie szybkoúci reakcji zawodnika.
Sygna³em jest zapalenie diody D5
na ktÛry zawodnik odpowiada na-

ciúniÍciem przycisku SW5. W†kaø-
dej serii dioda zapala siÍ 10 razy.
Czas reakcji moøe wynosiÊ od 0
do 999ms. Kolejne odczyty s¹
sumowane a†wyúwietlany na koÒ-
cu wynik stanowi úredni¹ arytme-
tyczn¹. W†przypadku naciúniÍcia
klawisza zanim zapali siÍ dioda,
na konto zawodnika dopisywany
jest karny czas 999ms, ktÛry oczy-
wiúcie pogorszy wynik koÒcowy.
ZakoÒczenie testu sygnalizuje na-
pis ìEndî. W†przypadku gdy za-
wodnik uzyska³ najlepszy kolejny
wynik gry na wyúwietlaczach po-
jawi siÍ graficzna owacja.

Gra2

Kiedy juø zmierzymy swÛj czas

reakcji moøemy przyst¹piÊ do dru-
giego testu. BÍdzie on angaøowa³
juø wszystkie diody i†przyciski.
Zasada gry jest prosta: w†momencie
zapalenia diody naleøy nacisn¹Ê
odpowiadaj¹cy jej przycisk. Kolej-
noúÊ zapalania diod jest losowa (w
kaødym razie w†programie wyko-
rzystano algorytm generuj¹cy ci¹gi
zbliøone do losowych). Diody za-

palane s¹ na 0,2s. Øeby uatrakcyj-
niÊ grÍ, czas pomiÍdzy kolejnym
zapaleniem LED moøe wynosiÊ 0,6s
lub 0,3s. Wprowadzona zosta³a na-
stÍpuj¹ca punktacja:
- naciúniÍcie odpowiedniego kla-

wisza zanim zapali siÍ kolejny
LED: 3†punkty,

- zaznaczenie naciúniÍciem klawi-

sza pozycji diody gdy úwieci siÍ
juø nastÍpna: 1†punkt,

- nie zaznaczenie zapalonej dio-

dy: -1 punkt karny,

- naciúniÍcie b³Ídnego klawisza:

-1 punkt karny.

Gra sk³ada siÍ z†serii 60 za-

paleÒ diod LED. Punkty s¹ sumo-
wane i†jak moøna ³atwo obliczyÊ
maksymalnie jest do zdobycia 180
punktÛw. Tak jak poprzednio na
zakoÒczenie wyúwietla siÍ napis
ìEndî lub owacja dla najlepszego
wyniku w†serii.

Gra3

Gra3 jest mutacj¹ Gry 2. Co

0,6s zapalane s¹ wszystkie diody.
NastÍpnie losowo gaszone s¹ ko-
lejne. Zadaniem graj¹cego jest

C1

2µ2

C2

27p

C3

27p

X1

12MHz

VCC

U4

89C51

31

19

18

9

12

13

14

15

1

2

3

4

5

6

7

8

39

38

37

36

35

34

33

32
21

22

23

24

25

26

27

28
17

16

29

30

11

10

EA/VP
X1

X2

RESET

INT0

INT1

T0

T1
P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P1.7

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7
P2.0

P2.1

P2.2

P2.3

P2.4

P2.5

P2.6

P2.7

RD

WR

PSEN

ALE/P

TXD

RXD

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

2

3

4

5

6

7

8

9

19

18

17

16

15

14

13

12

a

b

c

d

e

f

g

h

11

1

U5

74HCT574

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

CLK

OC

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

2

3

4

5

6

7

8

9

19

18

17

16

15

14

13

12

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

11

1

U5

74HCT574

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

CLK

OC

10

9

8

5

4

2

3

7

1

6

d

e

g

a

b

h

c

f

U1

+6V

T1

BC547

10

9

8

5

4

2

3

7

1

6

d

e

g

a

b

h

c

f

U2

+6V

T2

BC547

10

9

8

5

4

2

3

7

1

6

d

e

g

a

b

h

c

f

U3

+6V

T3

BC547

R1

470

R2

470

R3

470

R4

470

R5

470

R6

470

R7

470

R8

470

d

e

g

a

b

h

c

f

L1

R9

470

D1

LED

L2

R10

470

D2

LED

L3

R11

470

D3

LED

L4

R12

470

D4

LED

L5

R13

470

D5

LED

L6

R14

470

D6

LED

L7

R15

470

D7

LED

L8

R16

470

D8

LED

+5V

+5V

R25 470

R26 470

R27 470

R28 470

R29 470

R30 470

R31 470

R32 470

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

R17

10k

R18

10k

R19

10k

R20

10k

R21

10k

R22

10k

R23

10k

R24

10k

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

1

2

JP1

C4

100n

D9

C5

1000µ

C6

100n

C7

100n

VI

VO

GND

U7

7805

C8

100n

Gra zręcznościowa

39

Elektronika Praktyczna 5/2001

okreúlenie przy pomocy przycis-
ku, ktÛra dioda zgas³a jako ostat-
nia. Punktacja jest podobna do
poprzedniej:
- naciúniÍcie odpowiedniego kla-

wisza: 3†punkty,

- zaznaczenie naciúniÍciem klawi-

sza pozycji diody w†czasie na-
stÍpnej kolejki: 1†punkt,

- nie zaznaczenie ostatniej zga-

szonej diody: -1 punkt karny,

- naciúniÍcie b³Ídnego klawisza:

-1 punkt karny.

Tak jak poprzednio gra sk³ada

siÍ z†serii 60 zapaleÒ i†maksymal-
nie moøna zdobyÊ 180 punktÛw.
PomiÍdzy kolejnymi testami moø-
na podejrzeÊ wynik ostatniego po
naciúniÍciu klawisza SW6. Jeøeli
chcemy zobaczyÊ najlepszy wynik
w†serii naleøy nacisn¹Ê SW7.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory
R1..R16, R25..R32: 470

Ω

R17..R24: 10k

Ω

Kondensatory
C1: 2,2

µ

F/16V

C2, C3: 27pF
C4, C6..C8: 100nF
C5: 1000

µ

F/25V

Półprzewodniki
D1..D8: LED
D9: mostek prostowniczy 1A/50V
T1..T3: BC547
U1..U3: wyświetlacze wspólna
anoda np.SA52−11HWA
U4: 89C51 procesor zaprogramo−
wany
U5, U6: 74HCT574
U7: 7805
Różne
JP1:złącze typu ARK2
SW1..SW8: przycisk
X1: 12MHz

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

Montaø i†uruchomienie

W†przypadku zgromadzenia

wszystkich potrzebnych czÍúci
montaø uk³adu nie bÍdzie trwa³
d³uøej niø pÛ³ godziny. Najpierw
na jednostronnej p³ytce drukowa-
nej (schemat montaøowy pokaza-
no na rys. 2) naleøy poprowadziÊ
kilkanaúcie zwor a†dopiero potem
wlutowaÊ pozosta³e elementy.
SzczegÛln¹ uwagÍ trzeba poúwiÍ-
ciÊ wyborowi odpowiednich kla-
wiszy. Powinny zapewniaÊ pewny
kontakt bez przypadkowego prze-
rywania po naciúniÍciu. RÛwnie
waøna jest ich trwa³oúÊ i†odpor-
noúÊ na gwa³towne naciúniÍcia.
Wykorzystane w†prototypie plasti-
kowe prostok¹tne prze³¹czniki
mia³y dodatkow¹ zaletÍ w†postaci
rÛønych kolorÛw ich obudÛw.

Z†moich doúwiadczeÒ wynika, øe
najtaÒsze popularne przyciski
membranowe nie wytrzymuj¹ d³u-
go intensywnej pracy.

Uk³ad nie wymaga øadnego

uruchamiania, przed w³oøeniem
do podstawek uk³adÛw scalonych
warto jedynie sprawdziÊ czy sta-
bilizator dostarcza napiÍcia +5V.
Gdyby po zakoÒczeniu montaøu
uk³ad nie chcia³ pracowaÊ moøna
sprawdziÊ przy pomocy oscylo-
skopu czy procesor øyje. W†tym
celu naleøy na wejúciach CLK
uk³adÛw U5 i†U6 skontrolowaÊ
czy w†odstÍpach 1ms pojawiaj¹
siÍ krÛtkie ujemne impulsy wpi-
suj¹ce dane do rejestrÛw zatrzas-
kowych. Dla uk³adu nie zosta³a
przewidziana øadna obudowa.
Warto natomiast wyposaøyÊ p³yt-
kÍ w†nÛøki, ktÛre zapobiegn¹ jej
chybotaniu siÍ podczas gry.

Uzyskane w†czasie testÛw wyni-

ki autora nie okaza³y siÍ rewela-
cyjne. Najlepszy úredni czas reakcji
wyniÛs³ 134ms natomiast osi¹gniÍ-
te wyniki w†grach waha³y siÍ miÍ-
dzy 90 a 120 punktÛw. Ciekaw
jestem wynikÛw CzytelnikÛw.
Ryszard Szymaniak, AVT
[e-mail]

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie
pod adresem: http://www.ep.com.pl/
?pdf/maj01.htm oraz na p³ycie
CD-EP05/2001B w katalogu PCB.