Электроника для начинающих (2-е издание)

На первом шаге переключатель ведущего находится в положении сброса. Низкое напряжение на выводах сброса таймеров обеспечивает низкие уровни на их выходах. Выходы соединены со светодиодами (которые выключены) и входами логического элемента ИЛИ1. Поскольку на его входах низкий уровень, то и на выходе тоже низкий уровень. Однако элементы ИЛИ2 и ИЛИ3 игнорируют этот сигнал, поскольку один вход у каждого из этих элементов находится в высоком состоянии, которое обеспечивают подтягивающие резисторы рядом с кнопками. Вспомните о том, что если любой из входов элемента ИЛИ высокий, то выход тоже высокий. А пока запускающий вход таймера, работающего в бистабильном режиме, находится под высоким потенциалом, таймер запускаться не будет. Схема находится в стабильном состоянии.

На втором шаге ведущий задал вопрос и переместил свой переключатель вправо, соединяя кнопки игроков с отрицательной шиной. Тем не менее, никто из игроков еще не ответил, поэтому подтягивающие резисторы поддерживают схему в стабильном состоянии и уровни на выходах таймеров низкие.

Рис. 4.114. Шаг 1. Состояние сброса

На третьем шаге игрок 1 нажал кнопку слева. Это посылает низкий импульс к элементу ИЛИ2. Теперь на обоих входах этого элемента присутствует низкий уровень и его выход становится низким. Этот сигнал поступает на запускающий вход таймера, находящегося слева. Но компоненты не реагируют мгновенно, и таймер еще не обработал сигнал.

На четвертом шаге, спустя несколько микросекунд, таймер сработал и выдал положительный выходной сигнал, который включает светодиод и поступает на вход элемента ИЛИ1. Теперь на входе этого элемента высокий уровень, следовательно, такой же уровень будет и на выходе. Этот сигнал поступает к входам элементов ИЛИ2 и ИЛИ3, после чего на их выходах устанавливается высокий уровень. В результате на запускающих входах обоих таймеров теперь тоже высокий потенциал. Нажатие кнопки любым из игроков теперь будет проигнорировано, поскольку на выходе элемента ИЛИ1 продолжает сохраняться высокий уровень.

Рис. 4.115. Шаг 2. Кнопки игроков активны, но ни один из них еще не нажал кнопку

Замечание

Помните о том, что когда таймер 555 работает в режиме триггера, низкий уровень на его запускающем входе будет переключать выход в высокое состояние, и оно будет оставаться таким же, даже если запускающий вывод снова станет высоким.

Единственное условие, при котором уровень на выходе таймера 555 станет низким, – подача низкого уровня на вывод сброса. Это произойдет только тогда, когда ведущий вернет свой переключатель в положение сброса.

Есть только одна ситуация, которая может омрачить этот прекрасный сценарий. Что если оба игрока нажмут свои кнопки абсолютно одновременно? В мире цифровой электроники это крайне маловероятно. Но если каким-либо образом это произошло, должны сработать оба таймера и зажечься оба светодиода, демонстрируя, что произошло совпадение.

Рис. 4.116. Шаг 3. Игрок слева нажал кнопку, но таймер 555 пока не среагировал

На телевикторине вы никогда такого не увидите. Я подозреваю, что если их электронная система регистрирует одновременный ответ от двух участников, то, возможно, она имеет функцию случайного выбора одного из них. Конечно же, это просто предположение.

Чтобы показать, как можно усовершенствовать устройство при необходимости включить в игру дополнительных участников, я изобразил упрощенную схему для трех игроков на рис. 4.118. Эту схему можно расширять и далее, единственное ограничение – количество доступных входов у элемента ИЛИ1.

Рис. 4.117. Шаг 4. Ответ игрока слева теперь блокирует игрока справа

Рис. 4.118. Схему можно легко расширить для большего числа игроков

Сборка макета

На рис. 4.119 я переделал схему под реальную микросхему ИЛИ, изобразив все по возможности близко к конфигурации на макетной плате, чтобы вы смогли легко ее собрать. Макет устройства показан на рис. 4.120, а номиналы и расположение компонентов – на рис. 4.121.

Поскольку я использовал только логические элементы ИЛИ, всего их три, мне понадобилась лишь одна логическая микросхема 74НС32, которая содержит четыре двухвходовых элемента ИЛИ. (Я заземлил входы четвертого.) Два элемента ИЛИ в левой части микросхемы выполняют те же функции, что и элементы ИЛИ2 и ИЛИ3 в моей упрощенной схеме, а элемент ИЛИ внизу справа работает как элемент ИЛИ1, получая входной сигнал от вывода 3 каждого таймера 555. Если у вас есть все компоненты, то собрать все воедино и проверить схему можно достаточно быстро.