Чарльз Платт - Электроника для начинающих (2-е издание)

В реальности же ни одна система не является полностью защищенной. Ценность устройства аппаратной защиты состоит в том, что даже если кто-то и обойдет ее (например, отыскав способ выкрутить винты с индикацией взлома, или просто вырезав вашу панель из компьютера ножницами для резки металла), то сразу будет заметно, что что-то произошло (особенно, если нанесете небольшие капли краски на винты, чтобы стало видно, выкручивали ли их). А если у вас установлена программа защиты с помощью пароля, и кто-то обошел ее, то можно и не догадываться о взломе системы.

Следующий проект с использованием цифровых логических микросхем познакомит нас с концепцией обратной связи, когда выходной сигнал подается обратно, чтобы влиять на вход — в данном случае, блокируя его. Устройство будет небольшим, но довольно изящным, а полученные сведения пригодятся вам в будущем.

• Макетная плата, монтажный провод, кусачки, инструмент для зачистки проводов, мультиметр

• Источник питания на 9 В (батарея или сетевой адаптер)

• Логическая микросхема 74НС32 (1 шт.)

• Таймеры 555 (2 шт.)

• Однополюсные ползунковые переключатели на два направления (2 шт.)

• Кнопки (2 шт.)

• Резисторы с номиналами 220 Ом (1 шт.), 2,2 кОм (1 шт.) и 10 кОм (3 шт.)

• Конденсаторы емкостью 0,01 мкФ (2 шт.), 0,1 мкФ (1 шт.) и 0,33 мкФ (1 шт.)

• Стабилизатор напряжения LM7805 (1 шт.)

• Стандартные светодиоды (2 шт.)

• Слаботочный светодиод (1 шт.)

В телевикторинах участники соревнуются в ответах на вопросы. Первый человек, который нажмет кнопку ответа, автоматически блокирует других участников таким образом, что их кнопки становятся неактивными. Как собрать схему, которая делает то же самое?

Если вы поищете в онлайн-источниках, то найдете достаточное количество любительских сайтов, предлагающих устройства, работающие подобным образом, но они будут лишены возможностей, которые я считаю необходимыми. Подход, который я собираюсь предложить, одновременно прост и тщательно продуман. Он прост, потому что содержит очень мало микросхем, но в то же время предусматривает «контроль со стороны ведущего», чтобы сделать игру более реалистичной.

Сначала мы проверим идею в варианте с двумя игроками. После этого я покажу, как его можно расширить для четырех и более игроков.

Мне хотелось бы показать, как проекты подобного рода вырастают из начальной идеи. Я надеюсь, что, проведя вас по стадиям разработки схемы, смогу вдохновить вас на реализацию в будущем собственных идей, которые окажутся более значимыми, чем простое копирование чьей-то работы.

Вначале рассмотрим основную концепцию: есть два человека, у каждого кнопка, кто первым нажмет свою кнопку, тот блокирует другого.

Иногда, если нарисовать эскиз, то он помогает лучше понять замысел, поэтому я начну с него. На рис. 4.108 сигнал от каждой кнопки проходит через воображаемый компонент, который я буду называть «блокиратором кнопки», активируемый кнопкой другого человека. Я пока не знаю наверняка, каким будет этот блокиратор кнопки и как он станет действовать, но сразу ясно, что при нажатии кнопки одним из игроков, он заблокирует кнопку другого игрока.

Теперь, когда передо мной эскиз, я сразу вижу проблему. Если потребуется расширить схему для трех игроков, она усложнится, потому что каждый игрок должен активировать блокираторы кнопок двух оппонентов, а если игроков станет четыре, то каждый должен активировать блокираторы кнопок трех оппонентов. Взаимосвязи существенно усложнятся (рис. 4.109).

Каждый раз, когда я вижу подобные сложности, то предполагаю, что существует лучший альтернативный способ.

К тому же, есть еще одна неприятность. После того как игрок снимает палец с кнопки, кнопки других игроков снова разблокируются. Это наталкивает на мысль о том, что мне понадобится триггер с фиксацией (как и в экспериментах 15, 19 и 21). Его задачей станет поддержание сигнала от кнопки первого игрока и продолжение блокирования других игроков, даже после того как первый игрок отпустит кнопку.

Теперь все кажется еще сложнее. Но погодите. Если кнопка победителя запускает триггер, он поддерживает цепь победителя под напряжением, то кнопка победителя становится ненужной. Таким образом, триггер может блокировать все кнопки. Это существенно упрощает дело. Можно резюмировать сказанное в виде такой последовательности событий:

• Первый игрок нажимает кнопку.

• Его сигнал блокируется.

• Зафиксированный сигнал передается далее и блокирует все кнопки.

Новый набросок (рис. 4.110) поясняет эту идею. Теперь схема стала модульной, и ее можно расширять почти на любое количество игроков, просто добавив больше модулей без усложнения основной цепи.

Есть, однако, одно серьезное упущение: необходим переключатель сброса, который возвращает систему в исходное состояние после того, как игроки нажмут кнопки и увидят кто победил. Также мне нужен способ предотвратить преждевременное нажатие кнопки до того, как ведущий закончит задавать вопрос. Возможно, я смогу скомбинировать эти функции в одном из переключателей, который будет под управлением ведущего.

Посмотрите на рис. 4.111. В положении «Сброс» переключатель ведущего может сбросить систему и отключить питание кнопок. В положении «Игра» переключатель прекращает удерживать систему в режиме сброса и подает питание на кнопки. Я вернулся к демонстрации версии для двух игроков, чтобы сделать все как можно проще, но концепцию по-прежнему легко расширить.

Теперь я должен решить логическую проблему. В том виде, как нарисована схема, на ней все соединено вместе. Я показал направление сигналов стрелками, но пока не знаю, каким образом остановить прохождение сигнала в неправильном направлении. Если я не решу эту проблему, сигнал любого игрока будет зажигать оба светодиода. Как можно избежать этого?