Electronique > Réalisations > Arbitre électronique 003

Dernière mise à jour : 08/08/2010

Présentation

Ce troisième arbitre électronique est prévu pour départager 8 joueurs au maximum. Il ne requiert aucun composant programmable.

arbitre_003_pcb_3d_a

Comme pour l'arbitre 001 (version pour 4 joueurs maximum) et l'arbitre 002 (version 7 joueurs max), ce montage permet de départager le joueur le plus rapide parmi tous ceux qui appuient (presque) en même temps sur des boutons poussoir (ou champignons, ça dépend de la saison).

Schéma

Le nombre de circuits intégrés est doublé par rapport aux deux premières versions à PIC, puisque le circuit en comporte désormais 2. C'est énorme, et curieusement le circuit paraît tout de même simple. Sans doute cela est-il du à ce grand espace rempli de blanc qui laisse penser que l'on a encore de quoi respirer...

arbitre_003

Principe général de fonctionnement
Un circuit de type "octuple verrou" est utilisée pour mémoriser l'appui du premier bouton poussoir enfoncé. C'est U1, 74HCT573 pour les intimes. Les huit verrous de ce circuit se laissent "traverser" quand la broche de validation LE (Latch Enable, validation verrou en français) est à l'état logique haut (+5 V dans le cas présent). Si on laisse la broche LE à l'état logique haut en permanence, les huit sorties Q0 à Q7 du circuit U1 suivent l'état logique donné aux entrées D0 à D7 qui leur sont associées. Tant qu'aucun bouton poussoir n'est enfoncé, toutes les entrées de ce circuit intégré U1 sont à l'état logique bas grâce aux résistances de rappel contenues dans le réseau de résistances RP1 (8 résistances de 10 kO intégrées dans un même boitier à 9 broches, toutes réunies en un unique point commun qui est la broche 1). Dans cet état d'attente, toutes les sorties sont à l'état bas et aucune des LEDs D1 à D8 n'est allumée. Si on appuye sur un bouton poussoir, l'entrée correspondante de U1 passe à l'état logique haut et sa sortie associée fait de même, illuminant la led qui lui est raccordée. Si on ne faisait rien de plus, l'appui sur un second bouton poussoir allumerait une deuxième led, et on pourrait ainsi voir les huit leds allumées si tous les poussoirs étaient appuyés en même temps. Une circuiterie de "blocage" est donc mis en oeuvre pour bloquer U1 (fermer les verrous) une fois qu'un premier bouton poussoir a été activé. Cette circuiterie de blocage est assurée par le circuit intégré U2 qui est une bascule D.

Exemple pratique
Imaginons que tout est calme, reposé. J'entend les clochettes... Toutes les leds sont éteintes et tous les joueurs sont sous pression. Logique puisqu'ils doivent appuyer sur leur bouton quand les clochettes cessent de tintinabuler, et pas avant. Les entrées D0 à D7 de U1 sont toutes à l'état logique bas, et aucune des diodes D9 à Q16 ne conduit puisque leur cathode est reliée à la masse au travers de la résistance R10. Pour qu'une de ces diodes D9 à D16 puisse conduire, il faut que son anode soit porté à un potentiel plus positif que celui présent sur leur cathode. Et c'est précisement ce qui se passe quand un des boutons poussoirs est enfoncé. Prenons donc l'exemple d'un joueur N°6 exceptionnellement rapide qui appuie sur son bouton poussoir SW6 avant tout le monde. Du côté du circuit U1, l'entrée D5 (la sixième entrée) est activée et la led D6 reliée sur Q5 s'allume. Du côté des diodes D9 à D16, toutes restent bloquées sauf une qui est D14, reliée sur SW6. Comme cette diode est devenue passante, l'entrée S de U2:A (entrée Set, broche 6) passe à l'état logique haut, ce qui a pour effet (presque) immédiat de faire passer la sortie Q (broche 1) à 1 et la sortie Q barre (broche 2) à 0. Cette broche Q barre étant reliée à l'entrée LE de U1, les huit verrous se bloquent et conservent l'état en cours. Si dans les fractions de seconde qui suivent un autre joueur appuie sur son bouton poussoir, l'entrée correspondante du verrou verra le changement d'état, mais ce dernier ne sera pas transmis en sortie du verrou et on aura donc toujours une seule led allumée. Le cas où deux joueurs appuient quasi-simultanement sur leur poussoir, c'est à dire dans un intervale de temps qui est inférieur au temps de transit des signaux dans les circuits logiques U1 et U2, est bien sûr possible. Mais le temps de réaction du circuit étant inférieur à la microseconde, on peut considérer que deux leds allumées en même temps informe d'un vrai cas de exequo.

Remise à zéro (RAZ)
L'appui sur le bouton poussoir SW9 / Reset remet la bascule D (U2:A) au repos, sortie Q désactivée et sortie Q barre activée. De fait, l'octuple verrou est à nouveau prêt pour transférer les données d'entrées vers ses sorties. Si un ou plusieurs joueurs appuyent sur leur bouton au moment de la remise à zéro, les sorties correspondantes sont activées. Il convient donc de n'appuyer sur aucun poussoir lors de la RAZ.

Choix des boutons poussoir

Comme pour les autres arbitres électroniques, il est très important d'utiliser des boutons poussoir de haute qualité et robustes. Quand on tape vite, on tape fort. A titre d'information, les petits boutons poussoirs à tête plastique colorée vendus 50 centimes d'euro résistent environ 10 fois à un traitement un peu brutal.

Poussoir simple Poussoir simple Poussoir simple
Type de poussoir à exclure pour cette application...

Peut-être pouvez-vous regarder du côté des poussoirs "au pied" utilisés dans les pédales d'effet pour guitaristes. Ces poussoirs sont certes plus chers mais sont relativement costauds. Oh je pense soudain à une chose... Ne serait-il pas possible d'utiliser des capteurs sensitifs en lieu et place des boutons poussoir ? Je ne sais pas moi, des portes CD4011 dont on touche les entrées avec les doigts ou la paume de la main...

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Circuit imprimé

Non réalisé. Vue 3D uniquement faite pour donner un aperçu des composants utilisés.