Gioco elettronico P.S. - Einaudi

ISTITUTO STATALE di ISTRUZIONE SECONDARIA SUPERIORE
“VALLE SERIANA”
1
Liceo Scientifico delle scienze applicate - Istituto Tecnico Settore Tecnologico
Istituto Professionale per l’Industria e l’Artigianato
Istituto Professionale per i Servizi Socio Sanitari
Via Marconi,45 - 24025 GAZZANIGA (BG) - 0 3 5 7 1 2 2 2 9 - F a x 0 3 5 7 2 0 9 5 6
www.isissvalleseriana.it - [email protected] - Cod. fiscale 90002500164
Posta Elettronica Certificata: [email protected]
Marchio pubblico di qualità e eccellenza S.a.p.e.r.i.
Prot. n. 2882/C27
Gazzaniga, 28/04/2012
Gara nazionale di elettronica 2012
Prova scritta
Descrizione generale
Si vuole realizzare un gioco elettronico ispirato al tiro al bersaglio, come indicato nella seguente
figura.
5
3
P
2
7
Tabellone con i tasti e i relativi punteggi. “P” e il
tasto che fa perdere tutto il punteggio accumulato
Display 7 segmenti
a due cifre
Su un pannello si trovano un certo numero di tasti, nell’esempio in figura sono 5, la cui pressione
permette di acquisire un numero di punti variabile da 0 a 7. Nel pannello deve essere presente un solo
tasto “P” che faccia perdere tutto il punteggio acquisito.
Ogni volta che un giocatore lancia una palla e riesce a premere un tasto, il punteggio deve essere
incrementato per un valore pari al peso del tasto premuto e visualizzato su un display a due cifre,
composto da due display a sette segmenti.
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2
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Ad esempio, se il display visualizza un punteggio pari a 9 e il giocatore preme il tasto con peso 2,
allora il punteggio visualizzato diventerà 11.
Nel caso in cui il giocatore colpisca il tasto “P”, il punteggio si deve azzerare.
Descrizione operativa
Ogni singolo tasto è montato su una scheda elettronica che si trova dietro il pannello e tale scheda
è programmabile tramite jumper: deve essere possibile cambiare il “peso” di ogni singolo tasto senza
modificare il cablaggio.
In altri termini, per cambiare i valori del punteggio non si spostano i tasti né si altera il cablaggio,
ma si imposta il punteggio sulla scheda tramite jumper.
Ogni scheda deve avere anche la possibilità di essere utilizzata come “tasto P”: in tal caso si può
intervenire sul cablaggio della scheda.
E’ lasciata facoltà al Candidato di impostare la soluzione per un numero stabilito di tasti, che
possono essere cinque come nella figura precedente, oppure ideare una soluzione che consenta
l’inserimento di ulteriori tasti, fino a un massimo stabilito dal Candidato stesso. La Commissione
valuterà la soluzione proposta in base alla semplicità, all’efficienza e alla modularità del cablaggio.
In aggiunta, si desidera che il display sia illuminato con tre diverse intensità luminose che
dipendono dalla luminosità esterna, misurata attraverso una fotoresistenza. Maggiore è la luminosità
esterna, maggiore deve essere la luminosità del display.
Il Candidato, formulate le necessarie ipotesi aggiuntive:
1. analizzi il problema proposto scomponendolo in blocchi funzionali.
2. descriva la funzione di ogni singolo blocco, illustrando il principio di funzionamento della
soluzione proposta.
3. progetti il circuito elettronico che gestisce il singolo tasto, supponendo di avere a
disposizione un'alimentazione di +5VDC e utilizzando i dispositivi elettronici indicati nella
tabella 1, dei quali si mettono a disposizione i data-sheet.
4. progetti il circuito elettronico che somma i punti e ne permette la visualizzazione a display.
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5. progetti la soluzione circuitale che gestisce l'intensità luminosa del display.
6. disegni lo schema elettrico di tutto il circuito e dei relativi cablaggi. Per realizzare questa
parte, è sufficiente indicare ogni blocco circuitale (tasto, somma punteggi, visualizzazione,
controllo luminosità) con un blocco funzionale in cui sono evidenziati ingressi e uscite.
Il Candidato ha la possibilità di utilizzare due alimentazioni stabilizzate, +5VDC e +12VDC, che
erogano una corrente sufficiente per il sistema.
Note
Il progetto dev’essere comprensivo di:
schema a blocchi generale.
schema elettrico su foglio a parte che indichi chiaramente tutti i collegamenti, la
piedinatura di ciascun integrato ed i valori e denominazioni di tutti i componenti utilizzati.
calcoli, tabelle di verità utilizzate e diagrammi temporali dei segnali ritenuti più
significativi
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Prova pratica
Il Candidato dovrà realizzare su breadboard lo schema elettrico disegnato nel corso della prova
scritta, relativa alla gestione del punteggio tramite la pressione dei tasti.
In particolare, dovrà realizzare e collaudare la parte circuitale relativa alla gestione di almeno due
tasti e alla visualizzazione del punteggio e dei suoi incrementi.
Nel caso il Candidato completi quanto richiesto, procede con la gestione della luminosità del
display.
Si forniscono:
fotocopia del testo della prova scritta;
fotocopia dello schema elettrico elaborato dal candidato nella prova scritta;
datasheet dei componenti;
4
3
2
+5V
RESET
UP/DOWN
14
CLKIN
4
11
5
CE
PL
U/D
3
2
6
7
RCLKO
13
TC
12
+5V
+5V
16
7
1
2
6
D0
D1
D2
D3
3
5
LT
RBI
VCC
Q0
Q1
Q2
Q3
DISP1
A
B
C
D
E
F
G
BI/RBO
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
13
12
11
10
9
15
14
220E
220E
220E
220E
220E
220E
220E
4
7
6
4
2
1
9
10
5
A
B
C
D
E
F
G
D
CO
3
CO
8
DP
UNITA'
8
+5V
P0
P1
P2
P3
GND
CLOCK_OUT
VCC
15
1
10
9
U2
16
U1
D
1
+5V
GND
5
74LS47
8
74LS190
R8
10K
RESET
+5V
+5V
C
+5V
C
CLKIN
4
11
5
CE
PL
U/D
TC
12
+5V
D0
D1
D2
D3
3
5
LT
RBI
VCC
16
RCLKO
13
7
1
2
6
GND
14
Q0
Q1
Q2
Q3
3
2
6
7
8
B
DISP2
A
B
C
D
E
F
G
BI/RBO
R9
R10
R11
R12
R13
R14
R15
13
12
11
10
9
15
14
220E
220E
220E
220E
220E
220E
220E
4
7
6
4
2
1
9
10
5
A
B
C
D
E
F
G
CO
3
CO
8
DP
DECINE
8
RESET
UP/DOWN
P0
P1
P2
P3
U4
VCC
U3
15
1
10
9
GND
RESET
16
SW1
74LS47
74LS190
+5V
B
R16
10K
UP/DOWN
CLOCK_0
CLOCK_1
D1
1N4148
D2
1N4148
D3
1N4148
D4
1N4148
D5
1N4148
SW2
CLOCK_2
UP/DOWN
CLOCK_3
CLOCK_4
A
CLOCK_OUT
A
R17
1,2K
Title
CONTEGGIO CON DISPLAY
Size
A4
Date:
5
4
3
2
Document Number
TIRA LA PALLA
Monday, April 30, 2012
Rev
1
Sheet
1
1
of
3
4
3
2
GND
11
+5V
R20
R
VIN
U5
LM317/TO220
VOUT
2
AL POWER DISPLAY
R18
R
LUCE H
1
1
D
4
D
3
3
U6A
LM324
+
2
R19
R
-
+5V
1
+5V
ADJ
5
+5V
R24
R
GND
R21
R
LUCE H
R22
R
LUCE M
R23
R
LUCE L
V_PH_R
11
PHR1
5K/1M
R28
R
R25
2K2
R26
2K2
LUCE M
7
Q2
BC547
Q3
BC547
4
R29
R
R27
2K2
Q1
BC547
+
5
-
6
V_PH_R
U6B
LM324
+5V
PWM H
D6
1N4148
PWM M
D7
1N4148
PWM L
D8
1N4148
AL BI 7447
GND
11
R30
R
+5V
EN PWM M
8
+5V
R34
1K
D10
U10
LM555
C1
R36
1K
10nF
+5V
U8B
74LS14
74LS132
1N4148
D13
1N4148
7
6
2
DSCHG
THR
TRG
GND
R39
1K
8
4
U11
VCC
EN PWM L
RST
6
5
D11
1N4148
C2
4,7nF
R37
1K
4
LUCE L
+5V
LUCE H
U9B
7
100K
R35
4
6
2
DSCHG
THR
TRG
B
OUT
3
CV
5
PWM L
D12
LM555
C3
10nF
100K
R38
OUT
3
CV
5
PWM H
C4
4,7nF
D14
A
LM555
1
3
8
5
4
74LS132
CV
EN PWM L
PWM M
GND
EN PWM M
3
1
2
THR
TRG
OUT
1N4148
3
LUCE M
6
2
1
D9
1N4148
1N4148
U9A
1
GND
+5V
U8A
74LS14
RST
DSCHG
VCC
7
2
4
U7
RST
+5V
R33
1K
B
R31
1,2K
R32
1K
4
U6C
LM324
LUCE H 1
C
+5V
VCC
LUCE L
8
+
10
-
9
C
C5
A
10nF
100K
R40
Title
GESTIONE LUMINOSITA' DISPLAY
C6
4,7nF
Size
A4
Date:
5
4
3
2
Document Number
TIRA LA PALLA
Monday, April 30, 2012
Rev
1
Sheet
2
1
of
3
+5V
+5V
5
DSCHG
R44
5K6
GND
OUT
THR
TRG
CV
2
3
6
7
3
5
CLKA
CLKB
R01
R02
R91
R92
J1
12
9
8
11
QA
QB
QC
QD
1
3
5
7
2
4
6
8
R42
10K
R43
10K
1
74LS90
U12
JUMPER4
2
U14A
74LS08
3
10
6
2
14
1
VCC
CLOCK
GND
7
8
4
U13
VCC
RST
R41
2K2
+5V
GENERATORE DI BIT
+5V
J2
NE555
1
C7
100nF
C8
10nF
1
3
5
7
Generatore di Clock
2
4
6
8
JUMPER4
CLOCK
4
5
+5V
+5V
U8C
5
U14B
74LS08
6
CLOCK_0
+5V
6
Q
8
74LS74
U8D
8
U14C
74LS08
+5V
10
9
8
+5V
74LS14
+5V
D15
+5V
9
POWER SUPPLY
TEMPORIZZAZIONE E CONTROLLO
R46
10K
U16
14
14
10
PRE
Q
U17
7
74LS74
CLR
UP_DOWN
POWER SUPPLY
13
Q_NEG
9
14
6
Q_NEG
7
Q
CLK
VCC
4
Q
5
D
11
GND
CLR
7
SW3
START
CLK
12
7
1
D
U15B
PRE
3
GND
2
VCC
U15A
14
74LS14
R45
R
1N4148
U8E
11
U8F
10
74LS14
+
13
12
74LS14
Title
C9
10uF
GESTIONE TASTO-BERSAGLIO
MASTER RESET
Size
A4
Date:
Document Number
TIRA LA PALLA
Monday, April 30, 2012
Rev
1
Sheet
3
of
3