AVT5910. Gra "kto pierwszy"

Układ odczytuje stan jednego z czterech przycisków i sygnalizuje to na odpowiednim wyjściu. Musi również zablokować dalsze zmiany, aby spóźnieni gracze nie zmienili ustawionego stanu. Po wyzerowaniu układu wszystko wraca do stanu pierwotnego i układ oczekuje na pierwsze wciśnięcie od któregoś z graczy. Nie ma przy tym żadnych limitów czasowych. Wciśnięcie przycisku przez gracza powoduje wyłączenie wyjścia neutralnego i załączenie tego, które jest związane z nim. Cechą, która wyróżnia układ na tle innych tego typu rozwiązań jest to, że obsługuje także sytuację, w której jednocześnie zostają wciśnięte dwa przyciski lub więcej. To zdarza się niesłychanie rzadko, ale nie jest niemożliwe. Aby cała gra odbywała się sprawiedliwie, układ zarządzający musi uwzględniać takie zdarzenia.

Wyjścia tego układu celowo mają wysoką obciążalność, żeby można było z nich sterować, na przykład, taśmy LED podświetlające stanowisko danego gracza. Piąte wyjście, aktywne po wyzerowaniu układu, może służyć do oświetlania wszystkich stanowisk jednocześnie, kiedy czytane jest pytanie. 

Schemat ideowy sterownika gry został pokazany na rysunku 1. Mikrokontroler ATtiny24A (US2) jest głównym układem zarządzającym pracą tego urządzenia. Jest taktowany wbudowanym generatorem RC o częstotliwości 8 MHz. W układzie znajduje się pięć identycznych wyjść załączanych przez tranzystory typu IRL530N. Litera L (Logic) wskazuje na przystosowanie tego elementu do sterowania wprost z układów cyfrowych. Nie wymaga stosowania dodatkowych buforów i translatorów napięcia. Diody LED1-LED5 sygnalizują załączenie danego wyjścia. Diody Schottky'ego zabezpieczają tranzystory przed uszkodzeniem w sytuacji, gdyby do wyjść były podłączone obciążenia o charakterze indukcyjnym jak przekaźniki, czy silniki prądu stałego.

1. Schemat ideowy sterownika gry

Wejściami układu są przyciski monostabilne zwierne -  cztery dla graczy i piąty do zerowania układu. Ponieważ przewody łączące płytkę drukowaną tego układu z poszczególnymi przyciskami mogą być długie, zastosowano proste zabezpieczenie delikatnych wejść mikrokontrolera przez dodanie rezystorów szeregowych wartości 10 kΩ. Zmniejsza to prąd płynący przez diody zabezpieczające te wejścia, wbudowane w krzemową strukturę układu scalonego, jak również zwiększają czas narastania napięcia na nich.

Układ został zmontowany na jednostronnej płytce drukowanej o wymiarach 79×76 mm. Jej schemat prezentuje rysunek 2. Montaż układu jest prosty i mogą się go podjąć nawet mniej wprawni użytkownicy lutownicy. Należy rozpocząć od najniższych elementów układów - diody Schottky'ego i rezystorów, a następnie coraz wyższe. Pod układ US2 warto zastosować podstawkę. Widok zmontowanego układu pokazuje fotografia.

Prawidłowo zmontowany układ jest gotowy do pracy. Do wejść (złącza IN1-IN4) należy podłączyć przyciski zwierne, które byłyby dostępne dla graczy oraz prowadzącego grę (RESET). Wyjścia układu (złącza L1-L4) mogą służyć do załączania diod LED, taśm LED, przekaźników, żarówek lub jeszcze innych urządzeń. Przyjęto maksymalny prąd jednego wyjścia na ok. 1 A ze względu na szerokość ścieżek obwodu drukowanego. Gdyby naraz załączyły się wszystkie cztery wyjścia (mało prawdopodobne, ale możliwe), przez ścieżkę wspólną płynąłby prąd natężeniu 4 A co jest wartością graniczną dla tego pola przekroju miedzianego połączenia.

2. Schemat montażowy sterownika gry

Prąd pobierany przez sam sterownik wynosi około 20 mA i nie ulega zmianie w trakcie działania. Sytuacją graniczną jest załączenie czterech diod LED jednocześnie (od LED1 do LED4), kiedy to układ pobierałby około 50 mA. Napięcie zasilające układ (złącze PWR) powinno wynosić 12 VDC. W układzie nie ma zaszytych jakichkolwiek ograniczeń czasowych czy automatycznych wyłączników: po wyzerowaniu będzie czekał na impuls przez nieskończenie długi czas, jak również będzie mógł bardzo długo sygnalizować aktywowanie określonego wyjścia. Dzięki temu można wykorzystać to urządzenie do innego celu niż rozrywka, na przykład do sygnalizacji zadziałania któregoś z wyłączników krańcowych na linii produkcyjnej.

Jak łatwo zauważyć, nie wszystkie cztery wejścia muszą być obsługiwane. Przy dwóch lub trzech uczestnikach wystarczy po prostu nie podłączać tych przycisków, które mają być nieużywane.