乌龟与兔子赛跑这个悠久的寓言故事,在华夏子孙中是代代相传、人人皆知的。本游戏机就是受这个故事启发而制作的。游戏中,只要兔子克服了骄傲的缺点,它是完全可以获胜的。
游戏方法
图1为游戏机的外形图。面板上22只发光二极管,其中第一排10只从左至右组成LEDA组,第三排10只从左至右组成LEDB组,它们分别指示乌龟和兔子在比赛中所处的位置。LED\(_{1}\)是它们前进的步调指示管。LED2是LEDB组动作暂停(兔子休息)指示管。本游戏机由两人对抗进行。A代表乌龟,操作AN\(_{1}\)按钮;B代表兔子,操作AN2按钮。

接通开关K,LEDA\(_{0}\)、LEDB0发光指示,表示A、B在各自的起跑站上。LED\(_{1}\)则成脉冲状闪亮指示,比赛开始。A、B各自随着LED1熄灭时按下按钮AN,如果A能正确及时地接下AN\(_{1}\),则LEDA1发光指示,表示乌龟前进了一站距离。如果B没有及时地接下AN\(_{2}\),则LEDB0仍发光指示,表示兔子还没有跑到第一站。随着LED\(_{1}\)的再次熄灭,如果A、B均及时地按下各自的AN,那么LEDA2及LEDB\(_{1}\)则发光指示,表示乌龟已跑到第二站而兔子只跑到第一站。比赛随着LED1一次次的熄灭而进行。在比赛过程中,如果A跑到第二站而B跑到第三站,或者A跑到第五站而B跑到第六站,即LEDA\(_{2}\)及LEDB3同时指示,或者LEDA\(_{5}\)及LEDB6同时指示时,LED\(_{2}\)则发光指示,表示兔子要在第三站或者在第六站休息一段时间。此时A可继续操作前进,而B操作却不能前进,只有当LED2熄灭表示兔子休息完了后,才能继续操作前进。不论A还是R哪个先跑到终点站第九站,哪个就算获胜,此时乐曲声响以示祝贺,此时比赛结束。按下AN\(_{3}\)按钮,第二轮比赛又可进行。
电路原理
游戏机电路如图2所示。门1和门2等组成一个频率可调的时钟脉冲发生器,IC\(_{2}\)、LED3~LED\(_{12}\)等组成A路计数指示电路,IC3、LED\(_{13}\)~LED22等组成B路计数指示电路。(IC\(_{2}\)、IC3为2-10进制计数器/脉冲分配器)。AN\(_{1}\)、门4等组成A路控制电路,AN2、门6等组成B路控制电路。555时基电路IC\(_{1}\)等组成单稳态电路。IC4为音乐集成电路。

接通电源,IC\(_{2}\)、IC3清零,它们的输出端AQ\(_{0}\)及BQ0输出高电平,发光二极管LED\(_{12}\)及LED22则发光指示,而发光二极管LED\(_{11}\)~LED3及LED\(_{21}\)~LED13均不亮。IC\(_{1}\)为稳态输出低电平,LED2不亮,门5输出高电平;脉冲发生器开始工作,输出一系列方波脉冲。当脉冲发生器输出低电平时,门3输出翻转为高电平使LED\(_{1}\)点亮。而当它输出高电平时,门4和门6的一输入脚分别得到一经C4和R\(_{6}\)微分电路微分的正脉冲,此时若按下按钮AN1和AN\(_{2}\)使门4和门6的另一输入脚也加上正脉冲,那么门4和门6分别输出的一负脉冲使IC2及IC\(_{3}\)分别计数一次,它们的输出端AQ1及BQ\(_{1}\)分别输出高电平,LED11、LED\(_{21}\)则发光指示。当第二次正脉冲来到时按下AN1及AN\(_{2}\),那么门4及门6又输出一负脉冲,使IC2、IC\(_{3}\)再计数一次,其输出端AQ2及BQ\(_{2}\)分别输出高电平,LED10及LED\(_{2}\)0则发光指示。如果在脉冲发生器输出低电子即LED1亮时,按下AN\(_{1}\)及AN2或者在输出高电平时没有及时按下AN\(_{1}\)及AN2,那么门4和门6就不可能被触发翻转,IC\(_{2}\)及IC3也就不计数,其输出端则维持原状。由此可见,只要在脉冲发生器输出的正脉冲来到时正确及时地按下AN\(_{1}\)或AN2,那么门4或门6即可输出一负脉冲使IC\(_{2}\)或IC3累次计数一次,相应的LEDA和LEDB就发光指示。直到第九次使门4成门6输出负脉冲时,IC\(_{2}\)或IC3的AQ\(_{9}\)或BQ9输出高电平,LED\(_{3}\)或LED13则发光指示,同时此高电平一路使门7输出翻转为低电平以锁定脉冲发生器,另一路触发音乐集成电路IC\(_{4}\)工作,扬声器发出乐曲声,以庆贺A路或B路完成九次计数。
在上述过程中,如果IC\(_{2}\)的AQ2及IC\(_{3}\)的BQ3同时输出高电平,那么门8输出刚翻转为低电平,IC\(_{1}\)等组成的单稳态电路则被触发延时,其第3脚输出高电平,LED2发光指示,门5输出翻转为低电平,此时若按下AN\(_{2}\)按钮,门6的一输入脚就得不到高电平。它就不可能翻转输出负脉冲,则IC3不能被触发计数。只有当IC\(_{1}\)延时结束,其输出恢复低电平,即LED2熄灭、门5重新输出高电平后,IC\(_{3}\)才会被触发计数。在此期间门4不受IC1制约,IC\(_{2}\)能照常计数。同理,当AQ5和BQ\(_{6}\)同时输出高电平后,IC3在IC\(_{1}\)延时期间也不能工作。
按下复位按钮AN\(_{3}\),IC2、IC\(_{3}\)则清零,LED12及LED\(_{22}\)发光指示,整个电路恢复到起始状态,即可进行第二次比赛。调节W可改变脉冲发生器的振荡速度。
电路只要安装正确无误,一般不需调试即可工作。需要指出的是减少IC\(_{1}\)的延时时间,B路获胜机会即增多;若增加延时时间,B路获胜机会即减少。按图2中R1、C\(_{1}\)参数,它的延时T为脉冲发生器振荡周期的4到5倍。另外,改变C4可改变游戏的难易程度,增加C\(_{4}\)值则变易;反之,减少C4值则变难,C\(_{4}\)可在0.01μF~1μF之间选择为宜。(王威)