简易智商游戏器能够简单测试人的智商水平,而且检测方法也很简单,只需手持仪器的检测笔按照数字的顺序依次接触从1到100的每一块数字片。当你数完10个数后,第一只发光二极管发光;数到20后,第二只发光管发光;……。如果你想偷懒,跳过某个数字,你会发现游戏器并不会“上当”。
要求是这样的,如果你能在15分钟以内依次找完100个数,那么你的得分为“优”。在20分钟内找完100个数,你的得分为“良”。如果你花了30分钟才找完,那么你的得分是“中”。如果30分钟还没有找全100个数,你的智商就有问题了。这种简易智商游戏器可以作为一种电子游艺机供青少年使用,也可以这样制定游戏的规则:即在限定的12分钟内找到40个数为“中”,找到60个数为“良”,找到的数超过80个为“优”。如果12分钟内找不到40个数,那就是“差”了。
一、电路原理
图1是主电路原理图,由于篇幅的限制,这里只画出了一部分,即电阻矩阵的四个接点:1、10、91、100。

图2是指示电路原理图。它接到集成电路D2的9个输出端上,每次只有一个发光二极管亮。

整个电路共用了两块CD4017集成电路,这是一种CMOS十进制计数分配器。图3是它的引线功能图。CD4017的第14脚是时钟脉冲输入端,当第13脚“时钟禁止端”和第15脚“复位端”接低电平时,时钟脉冲的输入使其10个输出端Q0~Q9顺序依次输出高电平。即在任何时间内10个输出端中有9个处于低电平,只有一个呈高电平。与时钟脉冲同步的各个输出端顺序地由低电平转变为高电平,然后又恢复到低电平。第12脚是“进位输出端”。

电路中D1是个位计数器,D2是十位计数器。D1的12脚“进位输出端”接到D2的14脚时钟脉冲输入端。当D1收到10个脉冲时,进位一个脉冲给D2的输入端。每片CD4017有10个输出端,每个输出端都接有10个电阻,因此个位计数器接有100个电阻,十位计数器也接有100个电阻。一个个位计数器电阻与一个十位计数器电阻相接,这样电阻矩阵共有100个接点。这100个接点用连线接到数字检测板上。
在工作过程中,由于CD4017每一时刻只有一个输出端为高电平,近似电源电压V\(_{DD}\),而其余9个输出均为低电平0V。所以这100个接点共有三种情况。第一种情况是两只电阻的一端各为低电平,即个位计数器与十位计数器的输出均为低电平,这样接点电压为0V。第二种情况是一只电阻的一端是高电平,另一只电阻的一端是低电平,这样它的接点电压为1/2VDD。第三种情况是两只电阻的一端各为高电平,它们的接点电压约为V\(_{DD}\)。而这种情况在100个点中只有一个。当使用连接个位计数器脉冲输入端的检测笔接触到这一点时,由于电阻R1的分压使这点电压为2/3VDD,这个电压足以使计数器开始计数。而在第二种情况下,由于R1的作用使某点的电压为1/3V\(_{DD}\),不能触发计数器。所以电路可以正常工作。
开关SB为清零按钮,每按一下开关SB,电路从1重新开始。
指示电路中的D2就是主电路中的D2,只是为了方便,分别画在两个图中。当游戏者每找到10个数后,指示发光管进一位。裁判人员可根据发光二极管的情况来判断游戏者的成绩。
二、元器件的选择
全部电阻均为1/8W碳膜电阻,阻值全为100kΩ。共计211只。CMOS电路可用CC4017或CD4017。三极管为3DG6或9014等NPN型硅管,β值应大于100。SB为按钮开关。
三、制作
测试仪的关键是数字检测板,如图4所示,它是由一块330×240mm的敷铜板刻成的。在每块铜皮的角上钻一小孔,焊上连线与100个接点相连。在每片铜皮上写上数字。

图5是电路板安装图。两块集成电路焊在上面。发光二极管用连线连接在板外。仔细对照主电路原理图,从电路板上引出20根连线接到电阻矩阵板上。图6是电阻矩阵板。这是一块63×63mm的双面敷铜板。它的正面用小刀刻成宽3mm,间距3mm的10个竖条,反面刻成与正面相似的10个横条。反面每个横条铜皮上打10个孔,共100个孔。每个孔不要碰到正面的竖条铜皮上。反面的10条线接集成电路D1的10个输出端,正面的10条线接集成电路D2的10个输出端。每对电阻的安装如图6所示。图中只画出两对电阻。两只电阻的另一端焊在一起,用导线接到检测板相应的位置上。检测笔用一只万用表表笔代替,接到集成电路D1的第14脚上。


电路不需调试即可工作。如果你为这台简易智商游戏器配上定时电路,计数指示电路,音响电路,就可以做成一台全自动测试仪,效果就更好了。(周海 张国泰)