1. Сенсорный датчик. Наверняка Вам приходилось встречаться с устройствами, для управления которыми достаточно рукой коснуться того или иного контакта. В этом случае используется сенсорный датчик, реагирующий на прикосновение. Когда человек находится вблизи электропроводки, на его теле наводится переменное напряжение промышленной частоты 50 Гц. Если контакт соединен с полевым транзистором или микросхемой, имеющий полевые входы, то она реагирует на эти колебания потенциала.

Рис. 1. Сенсорный датчик.

На рис. 1 изображена принципиальная схема сенсорного датчика на базе КМОП--микросхемы К561ТЛ1 с полевыми транзисторами на входе. Она срабатывает на ультрамалые входные токи, имеет высокую помехозащищенность, работает при напряжении питания от 3 до 15 В. При касании контакта К на вход логического элемента поступает переменное напряжение частотой 50 Гц. На базу транзистора подаются прямоугольные импульсы, которые усиливаются и подаются на динамик (например, 0,25ГД-19). Динамик издает низкий звук.

2. Последовательный регистр. Сдвиговые или последовательные регистры состоят из D-триггеров, соединенных последовательно друг за другом. Для изучения работы последовательного регистра соберем схему, изображенную на рис. 2. Она состоит из генератора прямоугольных импульсов на двух логических элементах 2ИЛИ-НЕ (микросхема К561ЛЕ5) и четырех D-триггеров (две микросхемы К155ТМ2). Генератор вырабатывает тактовые импульсы с частотой около 1 Гц, вызывая периодические вспышки светодиода VD1. Импульсы подаются на синхронизирующие входы D-триггеров. Для того, чтобы в первый триггер записать лог. 0 необходимо замкнуть ключ S1 и дождаться тактового импульса с генератора. Если ключ разомкнут, то в первый триггер DD2.1 будет записана лог. 1.

Рис. 2. Последовательный регистр.

Замыкая и размыкая ключ S1, мы записываем в первый триггер 1 бит информации. О состоянии выходов триггеров свидетельствуют светодиоды VD2 - VD5, - их свечение соответствует лог.1. С приходом следующего синхроимпульса последовательный регистр принимает информацию, а записанное в него двоичное число сдвигается вправо как единое целое на один разряд: 1000 -> 0100 -> 0010 -> 0001 и т.д. Сдвиговые регистры используются в АЛУ для умножения и деления. Сдвиг двоичного числа влево на n разрядов означает умножение на 2ⁿ, сдвиг вправо --- умножение на 2^-n. Также они используются для задержки информации на n тактов машинного времени. На их основе создаются задерживающие цепочки FIFO (First Input First Output --- первым вошел, первым вышел) и стековая память FILO (First Input Last Output --- первым вошел, последним вышел).

3. Четырехразрядный сумматор. Одним из основных узлов ЭВМ является сумматор, -- устройство, позволяющее осуществить сложение двоичных чисел. Нами на базе микросхемы К155ИМ3 собран прибор, демонстрирующий работу трехразрядного двоичного сумматора (рис. 3). На лицевой панели прибора друг под другом размещены три ключа SA1, SA2, SA3 с красными светодиодами HL1, HL2, HL3 для ввода двоичного числа A₂A₁A₀, три ключа SA4, SA5, SA6 с красными светодиодами HL4, HL5, HL6 для ввода числа B₂B₁B₀ и четыре зеленых светодиода HL7, HL8, HL9, HL10 для вывода суммы C₃C₂C₁C₀. Используются светодиоды типа АЛ307КМ, КИПД -35-Е-Л, L-8131D или их аналоги. Питание прибора -- от батарейки на 4,5 В.

Рис. 3. Четырехразрядный сумматор.

Все детали могут быть размещены на одной плате (рис. 4). Чтобы продемонстрировать работу сумматора, преподаватель с помощью переключателей набирает двоичные числа, например, 101 и 110, объясняя, что замкнутый переключатель и светящийся светодиод соответствуют логической 1. При этом загораются красные светодиоды, показывающие складываемые двоичные числа, например, 101 и 110, и зеленые светодиоды, показывающие их сумму 1011. Прибор для демонстрации работы сумматора может быть использован при изучении основ цифровой электроники и информатики.

Рис. 4. Внешний вид сумматора.

4. Подключение к ЭВМ 8-кнопочной клавиатуры с помощью мультиплексора. Допустим необходимо подключить к компьютеру 8 кнопок. Для этого можно использовать восьмиканальный мультиплексор К561КП2, состоящий из восьми информационных входов, трех адресных входов и выхода. К информационным входам подключают кнопки и резисторы так, чтобы при нажатии на кнопку состояние соответствующего входа изменялось от 1 до 0. Адресные входы мультиплексора соединяют с выводами 2, 3, 4 LPT-порта ПЭВМ. Выход 3 мультиплексора также подключают к одному из входов LPT-порта (например, 11 вывод).

Рис. 5. Подключение 8 кнопок с помощью мультиплексора.

Для опроса состояний кнопок используется программа ПР-1. На адресные входы мультиплексора последовательно подаются двоичные коды чисел 0, 1, 2, ..., 8. При этом соответствующие информационные входы мультиплексора "соединяются" с выходом. Сигнал заводится в компьютер. На экране появляется таблица из 9 элементов. При нажатии на ту или иную кнопку соответствующий элемент таблицы изменяется с 0 на 1.