Главная Истории успеха Генератор случайных чисел кубик на микросхемах. Электронный «кубик

Генератор случайных чисел кубик на микросхемах. Электронный «кубик

Это устройство основано на генераторе случайных чисел и ориентировано на использование в качестве игры (например в кости, или качестве кубика в логических играх), а так же его можно использовать для определения победителя в каком-либо конкурсе путем жеребьевки...

Конструкция очень проста, и повторяема практически любым начинающим радиолюбителем, который имеет самый малый опыт работы с паяльником и знает специфику пайки микросхем. Она заключается в следующем:
1)Жало паяльника должно быть заземлено
2)Не нагревать вывод микросхемы дольше 5-8 секунд
Первый пункт можно опустить, если микросхема не боится статики (но к МК это не относится).

Итак, вот собственно схема девайса:

Сразу акцентирую внимание на отсутствии токоограничивающих резисторов, включенных последовательно со светодиодами. В данной схеме в них нет надобности, так как при напряжении питания 3,7V через светодиоды течет относительно небольшой ток, который микроконтроллер в состоянии выдержать (но если вы все же хотите перестраховаться, то на плате вполне достаточно места для включения последовательно со светодиодами резисторов в smd исполнении).

Как видите, размеры у платы довольно скромные (6 x 4,5 см).Если вы будете использовать печатную плату с топологией, которая приведена в этой статье, то внешний вид собранной платы будет таков:

Так как в этой конструкции плата выполнена в двухстороннем варианте, то может оказаться проблемной процедура впаивания панельки для микроконтроллера. В своей практике я пользуюсь таким методом соединения двух слоев платы:

Данный способ неплохо подходит для соединения маломощных печатных проводников, а так же там, где количество соединений такого типа невелико, иначе очень сложно все это пропаивать.

Теперь о прошивке. Я разрабатывал программу для МК в среде (проект к статье прилагается, там же имеется и проект в PROTEUSе). Программа работает следующим образом: при подаче питания на МК программа запускается, и ожидает нажатия кнопки. Как только кнопка будет нажата, вызывается переменная gsch(тип byte),и ей присваивается значение (это программный ГСЧ). Далее происходит оценка сгенерированного числа, с интервалом в 42 бита(если число <=42 битам, тогда на кубике высвечивается одна точка, если число больше 42, но меньше 84, то высвечивается две точки и т.д. Так же после отпускания кнопки число будет светиться до следующего нажатия.

Теперь о fuse-битах:

Так выглядит окно их установки в программе .

Детали, замены. В качестве управляющего элемента я использовал микроконтроллер семейства AVR, ATTINY2313, кварцевый резонатор нужно взять на частоту 8MHz, конденсаторы емкостью 22-33 пф, что же касается светодиодов, то они должны быть маломощными на номинальное напряжение 2V.

Ниже вы можете скачать исходники, прошивку, ПП, проект в и

Известно немало игр, в которых, например, число очков, набранных игроком. определяется броском игрального кубика. Нетрудно сделать и электронный «кубик» генератор случайных чисел. Схемы таких генераторов и описания встречаются в радиолюбительской литературе.

В последнее время получила популярность игровая система «Эпоха битв». Для неё в масштабе 1:72 выпускаются фигурки воинов наиболее интересных исторических эпох, осадные орудия, элементы местности и крепостей Теперь игрок может, с известной долей исторического реализма, попробовать себя на месте Мильтиада или какого-нибудь из наполеоновских маршалов.

Правила «Эпохи битв» довольно сложны Вероятность многих событий - попадания или промаха лучника, пробития доспехов и т.п. определяется с помощью двадцатигранного (!) кубика. Заменить его в случае потери или порчи затруднительно. К тому же, когда кубик оказывается на мягкой поверхности (например на ковре), чётко определить его верхнюю грань становится не так-то просто. Кроме того, для ряда целей в игре используется и классический шестигранный кубик. Всё это и побудило меня разработать конструкцию электронного «кубика», способного работать как 20-, так и как 6-гранный.

Однако реализация этой, простой на первый взгляд задачи далась не просто. Требуемые результаты были достигнуты только на четвёртом варианте устройства, который и предлагается вниманию читателей. Думаю, конструкция будет интересна и удобна радиоэлектронщикам - любителям настольных сражений.

Принцип действия устройства традиционный: на элементах D1.3, D1.4 собран задающий мультивибратор с частотой в несколько килогерц. При нажатии на кнопку S1 на вывод 5 элемента D1.2 подаётся высокий логический уровень, и импульсы мультивибратора проходят на счётчик D2. При отпускании кнопки счётчик останавливается в каком-то случайном положении, которое и индицируется. Для передачи чисел до 20 необходимо 5 двоичных разрядов, большинство же ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) счётчиков четырёхразрядные. Поэтому здесь применена КМОП микросхема К176ИЕ2. Этот счётчик экономичен, имеет в двоичном режиме счёта как раз 5 разрядов. а умеренное быстродействие обеспечивает хорошую помехоустойчивость. Для справки об управляющих входах микросхемы D2. На них поданы логические 1. Вход Е (выв. 2) - переключатель «счёт/загрузка», выбран режим счёта. Вход 2/10 (выв. 1) - переключатель двоичного или десятичного режима счёта, выбран двоичный режим.

1 - лицевая панель; 2 - декоративная накладка; 3 - светодиод (20 шт.); 4 - печатная плата; 5 -Z-образная скоба установки включателя (стальная пластина s1); 6 - крепление платы и скобы к корпусу (болт М3 с гайкой, 2 компл.); S1 - включатель; S2 - переключатель режимов

Большинство подобных устройств использует классический вывод на цифровые индикаторы. Однако он создаёт немало проблем, в частности из-за того, что там счёт начинается с 0, а не с 1, как это принято в игровых кубиках. Громоздкой получается и схема выбора диапазонов счёта. Поэтому пришлось остановиться на позиционной индикации. Но применённая микросхема дешифрирует только А двоичных разряда и, соответственно, имеет 16 выходных каналов. Как же быть с числами от 17 до 20? Классическое решение - поставить ещё один дешифратор громоздко и неэкономично, а главное - выходы КМОП счётчика просто-напросто не потянут сразу два адресных входа «дубовых» ТТЛ микросхем. А что, если использовать дешифратор D3 «по второму разу»? Благодаря элементу D1.1 мы имеем старший разряд адреса, как в прямом, так и в инверсном виде Теперь уже просто, с помощью транзисторов VT1, VТ2, включить нужную группу светодиодов. в зависимости от диапазона чисел. Этих групп три: HL 1-6 работают при 0 в пятом двоичном разряде, HL 17-20 - при 1, ну а на HL 7-16 питание можно подавать постоянно. Величина тока через светодиоды определяется резисторами R6, R8, R9. В устройстве он составляет около 7 мА. Это обеспечивает достаточную яркость индикации и в то же время не перегружает даже маломощную ТТЛШ (транзисторно-транзисторная логика с барьером Шоттки) микросхему К155ИДЗ. При использовании светодиодов нового поколения на гетероструктурах сопротивления упомянутых резисторов можно увеличить вдвое-втрое.

Выбор режима осуществляется переключателем S2. Как только счёт доходит до «запрещённых» 7 или 21 очка, через R11 на вход каскада на VT3 поступает лог. 0. Сигнал инвертируется, и подаётся вход сброса счётчика. Помимо логической функции каскад на VT3 выполняет и ещё одну функцию. Дело в том, что одной из проблем при совместной работе КМОП и ТТЛ микросхем является недостаточно высокое напряжение логической 1 последних. Здесь же оно усиливается практически до напряжения питания. В логике работы этого узла есть ещё одна особенность: в принятой системе дешифрации число 21 «отражается» на число 5, что может привести к преждевременному сбросу счётчика. Поэтому в 20-гранном режиме на VT3 через R10 подаётся инвертированный пятый разряд счётчика. Благодаря этому, при числах, меньших 16, транзистор открывается - и на входе сброса, счётчика будет лог.0. независимо от других сигналов. Во время отсчёта (при нажатой кнопке S1) светодиоды выбранного диапазона слегка подсвечиваются импульсами тока, «пробегающими» по ним Это позволяет убедиться в исправности схемы и всех светодиодов.

При использовании двухрежимного электронного кубика возможна следующая ошибка, работа в 6-гранном режиме, когда нужен 20-гранный. В результате может получиться, что мощная баллиста категорически откажется пробивать доспехи пехотинцев. Поэтому необходима эффективная индикация 6-гранного режима. Никакие ухищрения с цифровыми индикаторами не могут исключить ошибку по рассеянности. В предлагаемой же конструкции индикация 6-гранного режима осуществляется светодиодом HL7, являющимся своею рода визуальным ограничителем включённого диапазона отсчёта. Не заметить, что вместо одного искомого горят сразу два светодиода, невозможно, и ото - ещё одно достоинство принятой позиционной системы индикации. Чтобы не закоротить на землю выв. 7D3, он отделён от переключателя диодом.

Стабилизатор напряжения питания 5В (микросхема DА1) установлен непосредственно на плате устройства. Благодаря этому, для питания устройства можно использовать практически любые сетевые адаптеры с выходным напряжением в пределах 9 - 12 В, благо потребляемый ток не превышает 80 мА. Приемлемый вариант - 2 - 3 батареи 336, соединённые последовательно. Но в этом случае в конструкцию надо будет ввести выключатель питания.

О деталях: транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из серий КТ361, КТ203, VТ3 - n-p-n структуры, серий КТ315, КТ301, КТ312. Микросхема К176ЛА7 заменима на К561ЛА7. D3 - 155-й или 1533-й серии. Такие замены не требуют изменения разводки печатного монтажа. Только К1533ИДЗ может быть в более узком корпусе, но расположение выводов то же.

Однако может статься, что приобретение нужных микросхем окажется затруднительным. Практически вся продаваемая сейчас в магазинах «логика» - 1988 - 1992 гг. выпуска, и эти запасы кончаются. Остаётся заменять микросхемы на другие, аналогичного назначения. Так, в качестве D2 можно применить микросхему К176ИЕ1 - незатейливый 6-разрядный двоичный счётчик. В качестве D1 - микросхему с тремя элементами И-НЕ. В этом случае элемент D1.2 исключается, сигнал разрешения счёта заводится на один из входов D1.3. Применение D1.2 хорошо тем, что он ещё и формирует импульсы мультивибратора. Но счётчики будут работать и в таком сокращённом варианте схемы.

Напоминаю о необходимости соблюдения правил монтажа полупроводниковых приборов: КМОП микросхемы следует хранить завёрнутыми в фольгу, паять низковольтным паяльником с заземленным жалом. Особенно это касается микросхем ранних разработок, когда конструкторы неохотно шли на установку элементов защиты из-за снижения быстродействия В случаях применения паяных или в чём-то подозрительных микросхем используйте панельки. Светодиоды, особенно в пластмассовом корпусе, паять следует не ближе 10 мм от корпуса, желательно с использованим дополнительного теплоотвода.

Переключатель S2 – любой с тремя группами контактов на переключение. В рассматриваемом устройстве применены 2 кнопки П2К с зависимой фиксацией. Его контакты-штырьки с одной стороны укорачиваются. Кнопка S1 - типа КМ 1-1 или ей подобная. Подбор цветов светодиодов (например, первые 6 -другого цвета) читатели могут произвести по своему усмотрению. Конденсаторы С3, С4 - любые керамические, подходящие по габаритам.

Конструкция. Поскольку в устройстве не использовались супертехнологии вроде фотолитографии и металлизации отверстий, то развести все проводники печатным монтажом не удалось Оставшиеся соединения - 3 и 4 разряды распаивались монтажным проводом (удобнее всего МГТФ). На остро заточенном пинцете формируется колечко и надевается на вывод микросхемы. Остаётся только прикоснуться к нему паяльником. Аналогично большинство проводов к светодиодам также припаяно непосредственно к выводам D3, тем более, что индикаторы в корпусе устройства находятся со стороны фольги.

К DА1 прикручен радиатор из небольшой алюминиевой пластинки. В корпусе напротив него желательно сделать вентиляционные отверстия. Что касается корпуса и лицевой панели электронного «кубика», то они выполнены из коробочек, вырезанных из задней пластмассовой стенки старого телевизора.

Плата расположена деталями вниз и крепится к корпусу с помощью прямоугольной стойки и двух болтов М3 с потайными головками. Эту стойку, как и стойки крепления S2, лучше сделать из полистирола, что позволит приклеить их к корпусу. После этого к плате двумя гайками прикручивается металлическая скоба с кнопкой S1. Кнопка расположена так, что при нажатии на корпус она срабатывает.

Убедитесь в отсутствии заливов припоя и замыканий между дорожками. Проверьте полярность всех светодиодов. Правильно смонтированное из исправных деталей устройство не требует налаживания. Окончательную проверку правильности сборки и функционирования устройства можно провести очень эффектно: подключите параллельно С1 конденсатор ёмкостью около 0,33 мкФ. Нажмите S1 Если все собрано правильно. то вы сможете наблюдать красивый эффект бегущих огней в диапазоне, выбранном переключателем S2.

Лицевая панель прибора покрашена золотистой эмалью металлик под бронзу и стилизована под древнегреческий щит - гоплон.

Да поможет вам Афина Паллада (греческая мифическая богиня войны и победы, а также мудрости, знаний, искусств и ремёсел) в техническом творчестве и в бою!

А. ЛИСОВ. г. Иваново

Игральные кости используются человеком тысячи лет.

В 21 веке новые технологии позволяют бросить кубик в любое удобное время, а при наличии доступа в Интернет в удобном месте. Игральный кубик всегда с вами дома или в дороге.

Генератор игральных костей позволяет кинуть онлайн от 1-го до 4-х кубиков.

Кинуть кубик онлайн по-честному

При использовании реальных костей может использоваться ловкость рук или специально сделанные кубики с перевесом на одну из сторон. Например, можно раскрутить кубик вдоль одной из осей, и тогда измениться распределение вероятностей. Особенностью наших виртуальных кубиков является применение програмного генератора псевдослучайных чисел. Это позволяет обеспечить, действительно, случайный вариант выпадения того или этого результата.

А если вы добавите эту страницу в закладки, то ваши онлайн игральные кубики никуда не потеряются и будут в нужный момент всегда под рукой!

Некоторые люди приспособились применять игральные кости онлайн для гадания или составления прогнозов и гороскопов.

Весёлого настроения, хорошего дня и удачи!

Какие ассоциации возникают, когда Вы слышите словосочетание «электронный конструктор»? Люди разных поколений, скорее всего, ответят на этот вопрос по-разному.

Рожденные в эпоху «76-82» (речь идет о годах прошлого века) и старше наверняка вспомнят самодельные радиоприемники, приложение к журналу «Юный Техник», а также целую серию радио и электронных конструкторов «Старт», с помощью которых можно было собрать вполне адекватную почти Hi-Fi систему из того, что есть в магазинах. И даже улучшить её при помощи того же «Юного Техника», благо там публиковалась масса советов и исправлений - своего рода, техническая поддержка.

Увлечённые радиотехникой, но более молодые читатели наверняка вспомнят серию «Мастер Кит» - достойную серию наборов, как для самостоятельной сборки, так и готовых узлов и даже готовых устройств. Там представлены изделия на любой вкус и кошелек: усилители, FM-приёмники, компьютерная периферия. На ассортимент оказало влияние развитие такой отрасли, как микроконтроллеры - микросхемы, которые могут быть «запрограммированы» на выполнение того или иного действия.

Отдельного внимания заслуживают зарубежные экземпляры. Так, вокруг движения DIY (do it yourself) зародился целый бизнес, взять хотя бы – компанию, основанную выпускницей Массачусетского Технологического Института - Limor "Ladyada" Fried.

Радиоконструктор «Мальчиш» выпускался с начала 70ых годов прошлого века, а в середине 80ых претерпел серьезный «редизайн» в связи с заменой компонентов.

Изображение с сайта rw6ase

Радиоконструктор «Юность» также был весьма популярен, выпускалось несколько моделей различные исторические периоды. Интересно, что конструктор действительно не требовал никакой настройки и был готов к работе практически сразу после сборки, конечно, если собирающий выполнял все шаги по инструкции.

К счастью, развитие электронных конструкторов пошло не только по этому пути. Так, например, в магазинах можно было купить простенькую плату, которая только и умела, что «мигать светодиодом». Никаких других особенностей у платы не было, но представьте, сколько радости она доставляла ребёнку, который получал её в красивой коробке в форме робота, подключал батарейку и как зачарованный смотрел на «мигалку». Кстати, никаких микросхем и тем более, микроконтроллеров там не было, а был набор транзисторов. В некоторые «продвинутые» наборы входил еще и геркон, и схема работала при поднесении магнита. Такие наборы были доступны в середине 80ых годов прошлого века.

Особого внимания заслуживает конструктор «электронные кубики», который выпускала промышленность СССР с 1977 года.

Набор представлял собой контейнер и набор кубиков. В комплект входили также наушники и телеграфный ключ. В идеале можно было собрать простенький радиоприемник, пищалки (симметричные мультивибраторы) и даже радиопередатчик, работающий на расстоянии около 2х метров. Кубики устанавливались в контейнер и соединялись друг с другом гранями. В зависимости от схемы, в прилагаемом учебнике можно было найти еще и картинку для сборки.

Изображение с

Изображение с форума коллекционеров предметов времён СССР

Стоит ли говорить, что такой набор действительно «будил» в потребителе будущего инженера - электронщика.

Правда мотивации были и весьма курьезными.

Особого внимания заслуживает серия электронных конструкторов «Старт». Выпуск начался примерно в 1970 году. Большинство моделей производилось на заводе «Электроприбор» города Каменец-Уральский .

Ассортимент конструкторов был очень достойным, например, можно было собрать полноценную Hi-Fi систему из отдельных компонентов. Правда, корпус для неё нужно было придумывать самому (надо сказать, сейчас ситуация ровно такая же, за исключением большого количества готовых корпусов-полуфабрикатов в магазинах радиотоваров).

«Старт» помимо аудиотехники позволял собрать еще и цветомузыкальную установку, оснастить систему блоком питания, обзавестись электронными часами. В целом, каталог насчитывал десятки наименований. Более того, покупатель мог получить обширную техническую поддержку на страницах приложения к журналу «Юный Техник» - «ЮТ для умелых рук».

Вырезка из журнала «ЮТ для умелых рук» декабрь 1988.

В числе радиоконструкторов «Старт» были также и довольно сложные приборы, например – электронные часы. Сейчас ими довольно трудно кого-то удивить, но в то время это действительно было чудом техники.

Вырезка из журнала «ЮТ для умелых рук» июнь 1988.

Артефакт из 90ых - собранный радиоконструктор "Старт"

Ну и конечно, финальным аккордом в индустрии были электронные конструкторы –компьютеры.
Самой знаменитой была промышленная серия «Электроника КР01», «Электроника КР02» и так далее до «КР05».

Фотография с сайта vinxru

Модели с первой по четвёртую были совместимы с Радио 86РК, а вот КР-05 отвечал «тренду» и был уже ZX-Spectrum совместимым, что, конечно же, привлекало его в глазах конечного пользователя.

Фото с сайта Wikipedia

Конечно, электронным конструктором это можно назвать весьма условно, так как собирать там было особо нечего – разве что придумать самодельный корпус к РКшке.

Потом грянул развал СССР, кооперативы, демократизация. Электронные конструкторы выпускали кооперативы и частники. Например, можно было собрать себе АОН – автоматический определитель номера.

Начались «лихие 90ые» и радиолюбители, а тем более «молодое поколение» решили заняться чем-то более «денежным».

Современное положение дел

Возможно, стоит употребить фразу, что мол «электронные конструкторы становятся всё более популярны».

Отчасти это правда, но только отчасти.

Сейчас без проблем можно приобрести и готовые наборы, и собранные платы, но почему-то «та» радость от создания чего-то своими руками уже ушла.

Современная жизнь устроена немного по-другому, и такие «штуки» стали уделом далеко не большинства. Но, тем не менее – этот сегмент рынка живет и здравствует, помирать не собирается. И весь вопрос упирается в «популяризацию явления». Как часто «старички» вздыхают, - «эх, мне бы эти возможности и выбор в 80ых, я бы тогда огого!».

Конечно, новая реальность диктует свои условия. Производителю выгодно ориентироваться на «человека-потребителя» и обновлять модельный ряд техники – конкуренты давят, да и выражение «акулы бизнеса» следует понимать буквально – ты живешь, пока движешься.

Есть довольно много людей, которых такая ситуация не то, чтобы не устраивает, но хочется как-то остановиться и сделать что-либо своими собственными руками.

Пусть это будет система управления кондиционером, или робот, управляемый по беспроводной сети – вы не поверите, но такие люди действительно есть. Вполне может быть, что Вы один из них, раз дочитали до этого места.

Ну а тем, кто хочет «немного больше», чем собрать устройство по инструкции – простор для творчества открыт.

Вот некоторые из «простых радостей», которые октрывает подобное техническое творчество:

Вы понимаете, «как это работает».

Вы приобретаете новые навыки – кто знает, что может пригодиться завтра?

Вы испытываете чувство глубокого внутреннего удовлетворения, когда «всё идет хорошо».

Ну а если серьезно, электронные конструкторы – это уникальные, ни на что не похожие «артефакты» и опыт работы (или игры?) с ними не похож ни на что. Его просто нельзя описать словами, да и прочувствовать и ощутить дано далеко не многим сегодня. Но если у вас имеется в наличии дух исследователя и вам приятно что-то делать самому, своими руками – вам точно понравится.

Рынок «китов» в России и бывшем СССР

Какова же ситуация на сегодня? В продаже можно встретить несколько видов электронных конструкторов:
Наборы для «самых маленьких» - изготовлено в Китае или рядом, представляют из себя набор крупных деталей и позволяют собрать ну совсем простенькие цепи. Пример – «Знаток». Наверное больше всего напоминают «электронные кубики, расмотренные раньше», но во-первых гораздо проще, а во-вторых опубликованные схемы достаточно общие. Хороший подарок любимому чаду, если конечно оно имеет к этому предрасположенность.

Готовые узлы – это отдельная тематика, такие гранды, как Мастер-кит или E-кит предоставляют почти всё, что можно вообразить – от источников питания, до компонент умного дома. Правда, последнее время наблюдается тенденция к упрощению и охвату областей всё шире. Рядом с автоэлектроникой стоят мини-компьютеры на Andoroid. Готовые. Не подразумевающие никакого вмешательства. И при этом всё это назыается радионабором. Парадокс? Но ситуация очень точно отображает реальность – воспитываются потребители, а не созидатели.

Электронные конструкторы для сборки. Их мало, но они есть. Где «достать» ? Кое-что есть в наборах известных производителей. Что-то выпускают энтузиасты вроде ZX-KIT . Ну и наконец – «торвары с аукционов». Вот, например замечательные часы-радиоконструктор «Старт 7231» из 1991 года в разобранном виде:

Упаковка (1)

Упаковка (2)

Инструкция по эксплуатации и «паспорт изделия»

Оригинальные компоненты и заботливо добавленные новые электролиты от взамен высохших за 20+ лет старых.

Индикатор

Пока еще пустая плата

Начинаем сборку

К сожалению, время «берет своё» и будет большой удачей дособрать желаемое до конца. Всё-таки статика, неправильное хранение, деградация платы (без защитного слоя) могут «дать о себе знать», но попытка в любом случае того стоит.

Зарубежный рынок

Основное отличие зарубежного рынка (США и Западная Европа) – в разнообразии продуктов. Благодаря разным производителям и продавцкм – есть из чего выбирать. Ну и цены, вобщем, немного ниже отечественных. Опять-таки, доступность для покупки в крупных сетях и интернет-гигантах типа «Амазона».

Дело в отношении – если у нас «хобби сидеть с паяльником» удел почти социопатический, то там техническое творчество поощряется, хотя «ботаники» всех стран в целом одни и те же.

Особого внимания заслуживают так называемые breakout boards. Это просто – скажем тяжело кому-то паять разъем microUSB (поверьте, это действительно тяжело делать обычным паяльником). Заказывает себе человек т.н. breakout board – кусок тектолита с уже впаянным разъемом и контактами, к которым может припаять провод даже ребёнок.

Breakout-плата для microUSB

Стоимость копеечная, а продажи через интернет и «релевантные ресурсы» окупает все расходы.
У нас подобные изделия встречаются либо продающиеся в «три цены» из тех же источников через перекупщиков, либо не встречаются вообще.

Другими словами «у них» -индустрия. «У нас» - разрозненные любители и два-три производителя на всю необъятную Россию. Хотя, почему-то процент «интересующихся» и у них и у нас одинаковый. Чудеса, да и только.

Arduino, как явление

В 2005 году случилось событие, которое перевернуло вообще всё представление о «радиоэлектронике, как хобби».

Ранняя плата Arduino. Источник - Wikipedia

Увидел свет Arduino – плата, в основе которой лежал (и лежит) микроконтроллер фирмы ATMEL – ATmega. Изначально плата была задумана, как учебное пособие для студентов. Но ситуация начала развиваться по более благоприятному сценарию.

Благодаря низкой цене, простому языку Wiring и открытости архитектуры Arduino снискал огромную популярность среди армии радиолюбителей всех стран.

Вторая «фишка» - стандартизованный интерфейс. Платы Arduino имеют стандартное расположение разъемов, что позволяет проектировать так называемые «шилды» - платы «второго и выше этажей».

На этих платах реализуется дополнительная периферия, как то:

Индикаторы всех мастей
Средства связи
Органы управления
Интерфейсы с другими устройствами

Самый простой клон Arduino можно собрать на беспаечной макетной плате быстрее, чем за час (при условии, что вы знаете, что делаете, и у вас есть программатор).

И, кстати, устройство уже давно нарастило аудиторию, за счет просто творческих людей, например художников, которые создают целые инсталляции с помощью этого прибора.

Сейчас купить или собрать Arduino не составляет труда. Хотя, настоящий радиолюбитель просто обязан собрать его самостоятельно. Это как с программированием –настоящий программист должен написать программу “Hello, World”, игру «Тетрис» и собственный текстовый редактор.

Arduino действительно стал явлением. 2005ый год – почти десять лет прошло с момента его появления, однако тематические форумы только множатся, устройство продается, проекты продолжают появляться. Безусловно – это успех.

ARCAdaptor - это простая отладочная плата на основе микросхемы ATmega8(a). И да, её можно считать электронным конструктором – желающие могут собрать самостоятельно, а если нет уверенности в своих силах, то можно купить готовый набор.

Выгодные отличия от «конкурентов»:

Поддержка USB прямо из коробки
Возможность работы без аппаратного программатора
Небольшие размеры
Простота освоения
Совместимость с Arduino IDE (в нём можно писать программы для ARCAdaptor)
Возможность самостоятельной сборки
Визуальный онлайн-редактор конфигураций (для «заводской» прошивки)

Изначально ARCAdaptor даже не имел такого названия – это была попытка повторить V-USB MAME Panel – плату для подключения аркадных джойстиков к ПК.

Внезапно выяснилось, что выводы можно переконфигурировать, конфигурацию хранить в EEPROM, а редактировать прямо в браузере благодаря технологии HTML5. А использование загрузчика избавляет от необходимости в таком устройстве, ка кпрограмматор. Более того, схема, использованная для реализации V-USB в ARCAdaptor используется в массе других проектов, так что можно не только подключить очередную клавиатуру или джойстик от «Синклера», но и сделать термодатчик с LCD-дисплеем, управлять устройствами и так далее.

Так родился продукт, впрочем полную историю создания можно почитать у Ильи Данилова . Название – производная от 2х слов “Arcade” и “Adaptor”.

Можно ли говорить, что ARCAdaptor “лучше чем Arduino” ? Вопрос поставлен не совсем корректно. ARCAdaptor можно запрограммировать с помощью Wiring из Arduino IDE, но это не превращает его в Arduino-совместимую плату. Да и это не планировалось изначально, хотя и является приятным бонусом.

И, кстати, разъемы ARCAdaptor расположен так, что по шагу совпадают с макетной платой с расстоянием отверстий 2.54мм. Так что сделать собственный «шилд», как у Arduino с собственной периферией вполне можно. Как изготовить такой «второй этаж» - описано в в разделе «Использование в качестве отладочной платы».

Второй момент – у ARCAdaptor минимум деталей. Это означает, что его легко собрать самостоятельно без ошибок – заводская плата очень качественная. Единственное, что может вызвать затруднение – самостоятельная прошивка микроконтроллера, но самый простой программатор делается из старого компьютера с LPT-портом за полчаса.

Иногда очень хочется сделать что-то своими руками. ARCAdaptor создавался именно с этой мыслью.

Вас ограничивает только Ваша фантазия.

Выводы и перспективы

Удешевление и миниатюризация процессоров подарила нам полноценные компьютеры размером с коробочку от леденцов.

Живой пример тому – Raspberry Pi – сейчас им не торгует только ленивый, а сервис финансирования проектов «Kickstarter» ломится от периферии для этого микрокомпьютера.

Китайский вариант Raspberry Pi - на красном текстолите

Не отстают и восточные производители – CubieBoard, детище китайского инженера Tom Cubie представляет из себя аналогичное устройство.

Кстати CubieBoard «подросла» аж до 3го поколения.

И даже гиганты индустрии – такие как Intel не отстают. Недавно выпущенная плата Intel Galileo по сути является полноценным компьютером, но оставляет гигантский простор для творчества.

Времена меняются, принцип остается. Далекий 1948 год и набор для сборки детекторного приемника и 2014 год с его гигагерцами и терабайтами – всегда найдутся желающие разобраться «как это устроено», ну или собрать что-то своими руками.

Конструкция, описание которой представлено ниже, выполняет функции игрового кубика, но имеет перед ним то преимущество, что не требует бросания реального кубика по горизонтальной поверхности. Основой устройства является индикатор, состоящий из семи светодиодов HL1-HL7 (рис. 1), расположенных так, чтобы высвечивать конфигурацию любой из шести граней кубика.

В соответствии со структурной схемой (рис. 2) устройство содержит генератор импульсов, счетчик, преобразователь кода (дешифратор) и вышеупомянутый светодиодный индикатор.

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 3. На элементах DD1.1- DD1.3 микросхемы DD1 по стандартной схеме собран генератор импульсов. Импульсы подаются на вход С2 (вывод 1) счетчика, выполненного на микросхеме DD2. Благодаря обратным связям на входы & и R (выводы 3 и 2) счетчик работает с коэффициентом пересчета 6. Диоды VD1-VD5, элемент DD1.4 и элементы микросхемы DD3 образуют преобразователь двоичного кода в "код граней кубика". Сигналы последнего подаются на светодиоды HL1-HL7, индицирующие выпавшее число. Для ограничения тока через светодиоды установлены резисторы R2-R8.

Работает устройство так: пока контакты кнопочного выключателя SB1 разомкнуты, генератор подает тактовые импульсы на счетчик и на индикаторе с большой частотой переключаются светодиоды, индицируя "грани кубика" последовательно от 1 до 6. Как только контакты SB1 замкнут, нажав на кнопку, генерация импульсов прекратится. На выходах микросхемы DD2 зафиксируется число в двоичном коде, а на индикаторе - соответствующее "выпавшее число". Таким образом, чтобы "запустить" кубик, надо включить его выключателем SA1, а чтобы остановить - нажать кнопку выключателя SB1.

Теперь скажем несколько слов о конструкции и деталях устройства: микросхемы DD1 и DD3 - К155ЛАЗ, К555ЛАЗ; DD2 - К155ИЕ5, К555ИЕ5; диоды VD1 - VD5 - КД522Б или серий КД102, КД103; резисторы R2-R8 любые, подходящие по размерам, номиналом от 120 до 470 Ом (от их сопротивления зависит яркость свечения диодов индикатора); конденсатор С1 должен быть керамическим, его допустимо заменить оксидным емкостью 1...2мкФ. При отсутствии таких конденсаторов можно использовать два оксидных полярных (электролитических), включив их последовательно, "навстречу" друг другу.

Все детали электронного кубика, кроме кнопочных выключателей SA1, SB1 и батареи, монтируют на печатной плате размерами 57x70 мм, эскиз которой показан на рис. 4.

Всю конструкцию помещают в пластмассовый футляр подходящих размеров (рис. 5). Питание устройство получает от плоской батареи напряжением 4,5 В. Потребляемый ток при использовании микросхем серии К155 составляет примерно 40 мА.

В заключение - о расширении игровых возможностей и изменении схемы кубика. Если емкость конденсатора С1 увеличить до 50-100 мкФ, а вместо постоянного резистора R1 поставить переменный, с большим сопротивлением, то частоту переключения индикатора можно будет изменять в широких пределах. Тогда, при малых значениях сопротивления резистора R1, выпавшее значение на индикаторе носит случайный характер (устройство выполняет функцию кубика). При больших значениях сопротивления резистора R1 частота переключений "граней кубика" уменьшается, что позволит визуально контролировать и фиксировать число на индикаторе (игры на реакцию).

Устройство можно существенно упростить, если из структурной схемы (см. рис. 2) исключить счетчик и сразу преобразовывать импульсы генератора в коды индикатора. Этого можно добиться, используя три D-триггера, например, входящих в микросхему К155ТМ8, соединив их в кольцевой счетчик. Схема модифицированного устройства показана на рис. 6, а временная диаграмма работы по выходам триггеров (точки А, В, С и D) - на рис. 7.

Генератор импульсов собран на логических элементах микросхемы DD1. Прямоугольные импульсы с его выхода (вывод 8) подаются на счетный вход микросхемы DD2 (вывод 9). По фронту четвертого импульса, благодаря обратным связям через элемент DD1.4, происходит обнуление триггеров (в начале седьмого такта). В остальном работа устройства происходит так же, как и предыдущего. Печатная плата для этого варианта электронного кубика не разрабатывалась.