Elektroniczna kostka do gry.pdf

M I N I P R O J E K T Y

Wspóln¹ cech¹ uk³adów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest ³atwoæ ich praktycznej

realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie uk³adu w typowym przypadku wystarcza kwadrans.

Mog¹ to byæ uk³ady stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w monta¿u i uru-

chomieniu, gdy¿ ich z³o¿onoæ i inteligencja jest zwykle zawarta w uk³adach scalonych.

Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce s¹ praktycznie wykonane w laboratorium AVT.

Wiêkszoæ z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrêbniona seria Miniprojekty o nume-

racji zaczynaj¹cej siê na 1000.

Elektroniczna kostka do gry

Ka¿dy z nas lubi³

w m³odoci gry planszowe.

Najczêciej u¿ywano do

nich szeciennych kostek,

które wprowadza³y do gry

element losowy. Teraz

proponujemy elektroniczny

odpowiednik kostki

tradycyjnej.

Niew¹tpliw¹ wad¹ (zale-

t¹?) kostki szeciennej jest

³atwoæ oszukiwania w cza-

sie rzutu. Umiejêtne jej wy-

rzucenie, szczególnie z nie-

wielk¹ si³¹ powoduje, ¿e kos-

tka potoczy siê o zadan¹ licz-

bê cianek i zatrzyma siê np.

na szóstce. Gra staje siê przez

to mniej pasjonuj¹ca.

Kostka elektroniczna jest

pozbawiona tej wady. Jej za-

sada dzia³ania opiera siê na

wyborze jednej sporód setek

tysiêcy liczb generowanych

przez uk³ad. W uk³ad zosta³

wbudowany prosty generator

losowy, który generuje liczby

od 1 do 6. Zadaniem gracza

jest tylko uruchomienie ge-

neratora mikrowy³¹cznikiem

SW1. Ca³y proces mo¿emy

uznaæ za losowy, poniewa¿

gracz zachowuje siê dok³ad-

nie tak samo, jakby wyci¹ga³

kartkê z liczb¹ z olbrzymiej

urny wype³nionej setkami ty-

siêcy jednakowych kartek

z liczbami. Metoda ta elimi-

nuje wy¿ej wspomnian¹ wa-

dê kostki tradycyjnej.

czym uk³adem scalonym jest

mikrokontroler PIC16C54.

Pe³ni on rolê sterownika ca-

³ego urz¹dzenia. Pracuje z ze-

garem typu RC o czêstotli-

woci oko³o 4MHz. Mikrowy-

³¹cznik SW1 s³u¿y do uru-

chamiania procesu generacji

liczby oczek. Uk³ad U2,

ULN2803 jest wzmacniaczem

pr¹du diod LED i piszczyka.

Rezystory R6..R10 ograni-

czaj¹ pr¹d diod wiec¹cych.

Ca³y uk³ad mo¿e byæ za-

silany z niestabilizowanego

ród³a napiêcia 3-5.5V. Ze

wzglêdu na jego przeznacze-

nie i potrzebê mobilnoci

Opis uk³adu

Na rys. 1 pokazano sche-

mat elektryczny uk³adu elek-

tronicznej kostki. Zasadni-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 1/97

M I N I P R O J E K T Y

Rys. 2.

pracuje niezale¿nie

od zegara systemo-

wego. Podstawo-

wym zastosowa-

niemuk³aduwatch-

doga jest wyprowa-

dzanie programu,

który utkn¹³ gdzie

w chaszczach op-

rogramowania, po

wykonaniu wskutek

zak³óceñ b³êdnie

odczytanego rozka-

zu. Technicznie jest

to licznik o okrelo-

nej d³ugoci, który

po zape³nieniu siê

wystawia sygna³ ze-

rowania. W progra-

mie, co pewien ci¹g

instrukcji, szczegól-

nie w pêtlach pro-

gramowych, nale¿y

u¿ywaæ rozkazu ze-

rowania uk³adu

watchdoga. Wêd-

rówka wykonania

programu w stronê

obszarów, gdzie ta-

kiego rozkazu nie

ma albo zagubienie

cie¿ki logicznej

programu powodu-

je, ¿e licznik watchdoga prze-

pe³ni siê. My wykorzystamy

uk³ad watchdoga do cyklicz-

nego zerowania procesora

w celu ustalenia stanu SW1.

Watchdog bez w³¹czonego

preskalera wystawia sygna³

zerowania procesora co ok.

18ms, przy czym ów czas jest

silnie zale¿ny od temperatu-

ry otoczenia procesora. W ten

sposób dekrementacja zmien-

nej STAN zapewnia, ¿e nigdy

nie jest wiadomo, jaka liczba

bêdzie w tej zmiennej zapisa-

na.

warto przewidzieæ zasilanie

bateryjne. Baterie paluszko-

we R6 wystarcz¹ do zasile-

nia uk³adu elektronicznej

kostki.

ep na naciniêcie mikrowy-

³¹cznika;

- generacja sekwencji liczb

z prêdkoci¹ ok. 100000 na

sekundê (gdy mikrowy³¹cz-

nik jest naciniêty);

- symulacja toczenia siê kos-

tki wed³ug jednego z omiu

wariantów;

-wywietlenie w³aciwej

liczby oczek i wygaszenie

po ok. 3 sekundach.

Algorytm programu

przedstawiono na rys. 2 . Po

restarcie nastêpuje ustawie-

nie wstêpnych parametrów

mikrokontrolera. Wszystkie

linie portów s¹ ustawione ja-

ko wejcia, czyli diody LED

nie wiec¹ siê. Procesor cyk-

licznie sprawdza stan wejcia

RA0 oczekuj¹c na nim stanu

niskiego. Jeli na wejciu

RA0 procesora jest stan wy-

soki, co odpowiada zwolnio-

nemu przyciskowi mikrowy-

³¹cznika, zmienna STAN jest

dekrementowana modulo 6.

Zmienna STAN mo¿e przy-

jmowaæ wartoci od 1 do 6.

Gdy w czasie dekrementacji

zmienna STAN przyjmie war-

toæ 0, zmieniana jest wtedy

na 6. Po zakoñczeniu dekre-

mentacji procesor przechodzi

w stan SLEEP.

Opuszczenie stanu SLEEP

jest mo¿liwe tylko poprzez

zerowanie procesora od uk³a-

du watchdoga. Uk³ad watch-

doga w tej chwili nie u¿ywa

preskalera, posiada w³asny

generator zegarowy, który

Rys. 3.

Ró¿ni¹ siê one miêdzy sob¹

uk³adem liczby wywietla-

nych oczek. Za ka¿dym ra-

zem, po wywietleniu okre-

lonej liczby oczek, na krótko

odzywa siê piszczyk. Po za-

koñczeniu symulacji toczenia

siê kostki zostanie wywiet-

lona taka liczba oczek, jaka

wynika z zawartoci zmien-

nej STAN.

W tej czêci programu

watchdog wspó³pracuje

z preskalerem, który wstêp-

nie dzieli sygna³ zegara wat-

chdoga przez 128, tyle¿ samo

razy spowalniaj¹c wystawie-

nie sygna³u restartu proceso-

ra. 128 pomno¿one przez

18ms daje ok. 2,3s. Przez taki

czas wynik losowania jest

uwidoczniony na diodach

LED.

Po wywietleniu liczby

oczek program wchodzi

w martw¹ pêtlê w oczekiwa-

niu na sygna³ zerowania od

watchdoga. Na rys. 2 przej-

cie do zerowania zaznaczo-

no lini¹ przerywan¹.

Oprogramowanie

Jak widaæ, zestaw elemen-

tów uk³adu elektronicznej

kostki zosta³ sprowadzony do

niezbêdnego minimum.

Wszystkie funkcje kostki s¹

zapisane w programie mikro-

kontrolera. Funkcje te s¹ na-

stêpuj¹ce:

- wyczekiwanie w trybie sle-

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R3: 4,7k

(4,7..5,6k

)

Z chwil¹ naciniêcia

przycisku SW1 zapalaj¹ siê

wszystkie diody, nastêpuje

dekrementacja modulo

6 zmiennejSTANz prêdko-

ci¹ok.100000razynasekun-

dê. Program stoi w tej pêtli

tak d³ugo, jak jest naciniêty

mikrowy³¹cznik SW1.

Po wykryciu zwolnienia

SW1, dekrementacja zmien-

nej STAN zostaje zatrzyma-

na, za inna zmienna - WA-

RIANT - jest inkrementowa-

na. Zmienna WARIANT de-

cyduje o wyborze wariantu

symulacji toczenia siê kostki.

Pamiêæ procesora pozwoli³a

na zapisanie omiu takich

wariantów. W ramach proce-

dury symulacji toczenia siê

kostki zmienna WARIANT

jest maskowana liczb¹ 7, za-

tem nigdy nie zdarzy siê, ¿e

zmienna WARIANT wyjdzie

poza dopuszczalny zakres.

R2: 47k

(43..51k

)

Kondensatory

C1: 20pF (20pF - 33pF)

C2, C4: 100nF

C3: 100

F/10V (47

F..220

10V..25V)

Pó³przewodniki

D1: 1N4148

D2, D3, D4, D5, D6,

D7, D8: diody LED

5mm,

Monta¿

i uruchomienie

Na rys. 3 przedstawiono

rozmieszczenie podzespo³ów

na p³ytce drukowanej. Diody

LED zosta³y ustawione w ta-

kim samym uk³adzie, jak ma

to miejsce na kostce tradycyj-

nej. Zaszycie ca³ej inteli-

gencji uk³adu w jednej ma³ej

kostce procesora spowodowa-

kolor dowolny

U1: PIC16C54-RC/P -

zaprogramowany

U2: ULN2803

Ró¿ne

SW1: mikrowy³¹cznik

SP1: piszczyk z wbudowanym

generatorem na napiêcie 3-

12V

Elektronika Praktyczna 1/97

R4, R5, R6, R7, R8,

R9, R10: 100

M I N I P R O J E K T Y

³o, ¿e monta¿ p³ytki jest ba-

nalny dla wprawnego elekt-

ronika-hobbisty. Monta¿ roz-

poczynamy od elementów

najni¿szych do najwy¿szych,

jakimi s¹ diody LED.

Autor pisz¹c ten akapit

ma trochê ¿alu, ¿e uk³ad nie

sprawi³ mu najmniejszych

k³opotów z uruchomieniem,

dlatego nie mo¿e podzieliæ

siê z Czytelnikami swoimi

dowiadczeniami. Jedynym

k³opotem mo¿e byæ przypad-

kowa zmiana biegunowoci

zasilania, co oczywicie za-

owocuje uszkodzeniem mik-

rokontrolera. Chocia¿ autoro-

wi podczas testowania oprog-

ramowania zdarzy³o siê w³o-

¿yæ kostkê procesora odwrot-

nie ni¿ nale¿y i procesor ja-

ko nie ucierpia³, to jednak

odradzamy wiadome wyko-

nywanie takich eksperymen-

tów. Trzeba bowiem wie-

dzieæ, ¿e nó¿ki zasilaj¹ce s¹

ustawione symetrycznie

wzglêdem osi obrotu obudo-

wy i zmiana biegunowoci

zasilania mikrokontrolera jest

mo¿liwa.

Po zmontowaniu i spraw-

dzeniu poprawnoci monta-

¿u uk³ad zasilamy z trzech

baterii R6. Po naciniêciu

przycisku SW1 powinien

odezwaæ siê piszczyk i po sy-

mulacji toczenia siê kostki

zostanie wywietlona ta licz-

ba, na jakiej zatrzyma³ siê ge-

nerator. Po kilku sekundach

diody LED zgasn¹ i uk³ad bê-

dzie oczekiwa³ na kolejne na-

ciniêcie przycisku SW1.

Przyjemnej zabawy!

Miros³aw Lach, AVT

Kompletny uk³ad i p³ytki

drukowane s¹ dostêpne

w ofercie AVT pod oznacze-

niem AVT-1110.

Elektronika Praktyczna 1/97

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: