3.1 · SR-защёлка: рождение памяти
🎣 Крючок + прогноз (5 мин)
«Все ваши схемы двух лет страдали амнезией: отпустил кнопку — всё забыто. Сегодня — лекарство из двух NAND. Прогноз-провокация: что будет, если выход вентиля соединить с его же входом?» (Записать версии; среди них будут и «сгорит», и «зациклится» — отлично.)
🧠 Теория (12 мин)
Два NAND, перекрёстная обратная связь:
~S ──┬─[NAND1]──┬── Q
│ ┌────┘
│ │ (крест-накрест)
│ └────┐
~R ──┴─[NAND2]──┴── ~QВходы активны нулём: ~S (Set) — «запомни 1», ~R (Reset) — «запомни 0». Пока оба входа = 1, схема держит прежнее состояние: каждый NAND подпирает соседа. Это и есть 1 бит памяти — и внутри любой микросхемы памяти сидят миллиарды таких петель.
| ~S | ~R | Q |
|---|---|---|
| 1 | 1 | хранит прежнее |
| 0 | 1 | 1 (set) |
| 1 | 0 | 0 (reset) |
| 0 | 0 | запрещено (оба «кричат» одновременно) |
🔧 Практика (20 мин)
Сборка
74HC00, элементы 1 и 2, перекрёстные связи. Кнопки с подтяжками на ~S и ~R (нажатие даёт 0 — здесь наша «инверсная» кнопка идеально к месту!). LED на Q и ~Q.
Момент истины
Нажмите S, отпустите. LED горит?! Схема помнит нажатие. Нажмите R — забыла. Проделайте это несколько раз и вернитесь к прогнозам крючка.
Наблюдение симметрии
Q и ~Q всегда противоположны. Проверьте запрещённую комбинацию (обе кнопки): оба LED горят, а при одновременном отпускании состояние непредсказуемо — вот почему она запрещена.
⭐ Кнопочный «тревожный флажок»
Смысловая сборка: кнопка «датчик двери» ставит флажок тревоги, кнопка «сброс охранника» снимает. Сформулируйте, чем это лучше простой лампочки на кнопке.
✅ Чек-лист
- Рисую SR-защёлку по памяти и объясняю, почему она хранит
- Продемонстрировал память после отпускания кнопки
- Объясняю, чем плоха комбинация 0,0
- Записал в глоссарий бортжурнала: обратная связь
Для учителя
Это самый важный урок трёх лет: момент «отпустил — а оно помнит» должен прозвучать. Не экономьте на театральности проверки. Понятие «активен нулём» уже знакомо по 74HC138/AC521 — опирайтесь на это.