Монеты, кубики, барабаны, различные экзотические механизмы с шарами хорошо известны вам по многочисленным лотереям, играм, жеребьевкам и т л. Их назначение—в процедуре, исключающей приоритет, они выбирают одно событие (например, число) из N равновозможных. Но устройство такого назначения, даже своего рода много позиционная «рулетка», может быть выполнено и без применения механических средств. На рис.1 приведена принципиальная схема электронного датчика случайных чисел, в котором N может быть любым в пределах от 2 до 63.

Из элементов DD4.1 и DD4.2 составлен триггер. При нажатии кнопки SВ1 он переходит в состояние, при котором на выходе элемента DD4.1 появляется напряжение высокого уровня (логическая 1). Оно сохраняется до тех пор, пока импульс с выхода элемента DD5.2. возникающий в момент отпускания кнопки, не возвратит триггер в исходное состояние. Элементы DD4.3, DD4.4 и кварцевый резонатор ZQ1 составляют генератор, возбуждающийся при появлении напряжения высокого уровня на входном выводе
13 элемента DD4.3.

Десятичный счетчик, выполненный на микросхемах DD1, DD2 и работающий синхронно с двоичным счетчиком DD3, — демонстрационный: его состояние отображает табло, составленное из люминесцентных индикаторов НG1 и НG2. Резистор Кб и набор диодов VD1 -VD6 образуют логический элемент «И». Какие именно входы (диоды) этого элемента будут активизированы, зависит от положения и количества перемычек на контактном поле XX. Именно этими перемычками и выставляют (в соответствии с «весами* разрядов счетчика DD3) желаемую величину N.

Так, задействованный на схеме набор перемычек соответствует N=36. Легко видеть, что при переходе счетчика DDЗ в состояние «36» (100100), на выходе элемента DD5.4 возникает импульс, возвращающий все счетчики «рулетки» в исходное состояние — с логическими нулями на выходах DD3 и логическими единицами на выходах DD1 н DD2, «рисующими» нули на индикаторах НG1 и НG2. Последовательность состояний счетчиков такая: 0, 1, 2….34, 35, 0, 1, 2,…

На рис. 1 показаныи некоторые другие варианты («лотерейные») заполнения контактною поля XX. Каков принцип формирования случайных чисел в этом автомате? При нажатии кнопки SВ1 включается генератор и счст-чнкн делают множество «оборотов» — полных по модулю N циклов. При отпускании кнопки счет прекращается и на счетчиках остается «хвост» — младшие разряды общего числа импульсов, поступивших на их С- входы. Они и высвечиваются на табло.

Длительность нажатия кнопки не влияет на результат: и за малую долю секунды счетчики успевают сделать не один десяток «оборотов».

Все элементы устройства можно разместить на обшей печатной плате, установив колбы люминесцентных индикаторов рядом — слева НG2, справа — НG1. В качестве контактного поля можно использовать панельку под 14- или 16-контактную микросхему либо многоконтактный разъем. Кнопка SВ1 должна быть постоянно «пол рукой». Хорошо, если она будет иметь малый «ход» и четкий, тактильно ощущаемый переход из позиции в позицию.

На месте DD4 и DD5 можно использовать аналогичные по назначению микросхемы серий 561, 564, 164. Вместо люминесцентных индикаторов ИВ-б подойдут ИВ-3, ИВ-ЗА, ИВ-8, ИВ-23 н им подобные, но, возможно, придется уточнить сопротивление резистора R5 — от него зависит напряжение накала. Диоды VD1 – VD6 — любые кремниевые.

При необходимости люминесцентные индикаторы можно заменить светодиодными, подключив их в соответствии с рис.2. Здесь годятся любые транзисторы структуры n-р-n с коэффициентом передачи не менее 50. Напряжение питания автомата со светодиодным табло может быть снижено до 6…5 В. Аноды индикаторов (выводы 3, 9, 14) соединяют с плюсом питания.

Частота задающего генератора не должна быть ниже 25 кГц, выше — без ограничений, вплоть до частотного «потолка» КМОП-микросхем. Но следует иметь в виду, что номинал резистора R4 при работе с другими кварцевыми резонаторами может значительно отличаться от указанного. На больших частотах приходится иногда изменять н саму схему задающего генератора. Кварцевый генератор не я идя -ется здесь чем-то совершенно необходимым, годятся и высокочастотные RС-генераторы.
Ток, потребляемый «рулеткой» с люминесцентным табло, — 50…60 мА, а со светодиодным достигает 230…240 мА.

Устройство не требует наладки — правильно и кз исправных деталей собранное, оно начинает работать сразу. Но в равновероятности генерируемых им чисел полезно убедиться, набрав материал (многочисленными пробами), достаточный для его оценки.

Конечно, N=63 здесь не предел. Заменив шсстиразрядный счетчик DD8 более «длинным» (например, К1561ИЕ20) и добавив в диодно-резисторный «И» еще один диод, можно довести N до 99. А дополнив демонстрационный счетчик третьим разрядом, увеличить и этот предел.

Ю. ВИНОГРАДОВ

Журнал “Радио” № 9-94г.