Комбинационные узлы: дешифратор, мультиплексор, семисегментник
Паспорт модуля
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Аудитория | все контуры; пройдены М0–М1 |
| Аутентичная задача | собрать индикацию тетрады на семисегментнике — узел, который станет модулем OUT общего процессора (М13) |
| Объём | 4 занятия × 60–90 мин |
| Оборудование | 74HC138, 74HC153, 74HC4511 (дешифратор 7-сегм., BCD) или EEPROM-знакогенератор, индикатор с общим катодом, резисторы 470 Ом ×8, макетка |
| Ограничения | 5 В; ток сегмента ≤10 мА — только через резисторы |
Аутентичная задача. После модуля обучающиеся смогут: превратить 4-битный код на шине в человекочитаемую цифру на индикаторе и объяснить, где в этой цепочке «зашита» таблица знакогенератора.
Цели
| № | Обучающиеся … | Блум—Андерсон | Миллер | Проверка |
|---|---|---|---|---|
| 1 | объясняют, что делает дешифратор n→2ⁿ и мультиплексор 2ⁿ→1 | понимать | знает | квиз |
| 2 | собирают индикацию тетрады 0–9 на 74HC4511 | применять | показывает как | практикум, чек-лист 10 цифр |
| 3 | реализуют произвольную функцию 3 переменных одним мультиплексором | анализировать/создавать | показывает как | сборка по варианту |
| 4 | проектируют знакогенератор A–F поверх базовой схемы | создавать | делает | мини-защита |
Оценивание
| Занятие | Цель | Средство | Тип |
|---|---|---|---|
| 2 | 1, 2 | квиз + чек-лист цифр 0–9 | формирующее |
| 4 | 3, 4 | мини-защита «HEX-индикатор» по рубрике (работоспособность / обоснование / качество монтажа) | итоговое |
Путь
| № | Тема | Цель занятия | Разминка | Активность | Мини-проверка |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Дешифратор 74HC138 | «бегущий огонёк» по 3-битному коду | XOR-таблица (М1) | worked example: входы A/B/C, разрешения G1,/G2A,/G2B; сборка | предсказание 8 комбинаций |
| 2 | Семисегментник | цифры 0–9 через 74HC4511 | 3 вопроса зан. 1 | сборка индикации тетрады | чек-лист цифр |
| 3 | Мультиплексор как «таблица» | функция 3 переменных на 74HC153 | HEX-диктант (М0, интервальный возврат) | worked example «MUX = ПЗУ на 8 бит», сборка варианта | таблица→схема |
| 4 | HEX-знакогенератор | цифры A–F | 3 вопроса зан. 2–3 | 🟡🔴: диоды-«прошивка» / EEPROM-знакогенератор; 🟢: доводка 0–9 | мини-защита |
Ключевые разборы
Идейный мост модуля: мультиплексор с константами на входах — это ПЗУ на 2ⁿ бит; дешифратор + ИЛИ — это тоже способ «зашить таблицу». Знакогенератор семисегментника — первая в курсе таблица, ставшая железом; в М12 та же идея вырастет в микрокод, в М18 — в шрифт видеовывода. Проговорить это явно — сквозная нить программы.
Разбор 74HC138: три адресных входа выбирают один из восьми активно-низких выходов; три входа разрешения (G1 высоким, /G2A и /G2B низким) обязаны быть подключены — «не работает 138» в 90 % случаев означает висящее разрешение. Разбор 74HC4511: BCD-вход, /LT (тест ламп), /BL (гашение), LE (защёлка) — показать каждый служебный вход в действии; коды выше 9 микросхема гасит, отсюда потребность в собственном HEX-знакогенераторе (занятие 4): матрица «код → 7 сегментов» на диодах или маленькой EEPROM — по выбору трека.
Типичные ошибки: индикатор с общим анодом вместо общего катода (все сегменты «инвертированы»); один общий резистор на индикатор вместо резистора на сегмент (яркость «дышит» от числа сегментов); висящие входы разрешения 138; LE у 4511 в режиме защёлки — «индикатор замер».
Уровни
Бегущий огонёк и цифры 0–9 по монтажным схемам; узел сдаётся в фонд процессора как модуль OUT.
Функция на MUX по варианту; диодный HEX-знакогенератор.
Динамическая индикация двух разрядов с одним 4511 (мультиплексирование во времени) — прообраз развёртки М18; расчёт частоты обновления без мерцания.