⚡ Акт I: Логические вентили
⚡ Акт I: Логические вентили
Главная идея: Из одного элемента NAND можно построить ВСЁ
🎯 Цель акта
К концу этих 10 уроков ты:
- Поймёшь разницу между аналоговым и цифровым сигналом
- Соберёшь все базовые вентили (NOT, AND, OR, XOR) из NAND
- Научишься читать даташиты микросхем 74xx
- Создашь первый проект — электронный замок
📚 Уроки
| № | Урок | Микросхема | Ключевая идея |
|---|---|---|---|
| 01 | Цифровой сигнал | — | HIGH и LOW, 0 и 1 |
| 02 | NAND — основа вентилей | 74HC00 | Универсальный элемент |
| 03 | NOT из NAND | 74HC00 | Инверсия = NAND(A,A) |
| 04 | AND из NAND | 74HC00 | AND = NOT(NAND) |
| 05 | OR из NAND | 74HC00 | Закон де Моргана |
| 06 | Микросхемы 74HC | 74HC04/08/32 | Готовые вентили |
| 07 | XOR — особый | 74HC86 | Сумма без переноса |
| 08 | Многовходовые | 74HC00 | Каскадирование |
| 09 | Комбинируем | Все | Сложные схемы |
| 10 | 🏆 Проект: Замок | Все | Интеграция |
🔧 Что понадобится
Микросхемы
- 74HC00 × 3 — четыре NAND-вентиля
- 74HC04 × 1 — шесть NOT-инверторов
- 74HC08 × 1 — четыре AND-вентиля
- 74HC32 × 1 — четыре OR-вентиля
- 74HC86 × 1 — четыре XOR-вентиля
Компоненты
- Макетная плата
- LED × 8 (разных цветов)
- Резисторы 330 Ом × 10 (токоограничители для LED)
- Резисторы 10 кОм × 10 (подтяжки)
- Кнопки тактовые × 6
- Провода для макетки
Питание
- Источник 5В (USB или БП)
🧠 Теория в двух словах
Цифровой сигнал
5В ─────┐ ┌─────┐ ┌─────
│ │ │ │
│ │ │ │ → Цифровой
└──────┘ └──────┘ (только 0 и 1)
0В ─────────────────────────────
5В ─╱╲─╱╲─╱╲─╱╲─╱╲─╱╲─╱╲─╱╲─╱╲─
→ Аналоговый
0В ─────────────────────────────── (любое значение)
Таблица истинности NAND
| A | B | A NAND B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
NAND = “НЕ-И” = даёт 0 только когда ОБА входа = 1
Почему NAND — универсальный?
NOT A = A NAND A
A AND B = (A NAND B) NAND (A NAND B)
A OR B = (A NAND A) NAND (B NAND B)
A XOR B = ... (строим на уроке 7)
Любую логическую функцию можно построить только из NAND!
🏆 Результат акта
После 10 уроков соберёшь электронный кодовый замок:
┌─────────────────────────────────────┐
│ │
│ [Кнопка A] [Кнопка B] [Кнопка C]│
│ │ │ │ │
│ └─────┬─────┴─────┬─────┘ │
│ │ │ │
│ ┌──▼──┐ ┌──▼──┐ │
│ │ AND │ │ NOT │ │
│ └──┬──┘ └──┬──┘ │
│ │ │ │
│ └─────┬─────┘ │
│ │ │
│ ┌──▼──┐ │
│ │ AND │ │
│ └──┬──┘ │
│ │ │
│ ┌──▼──┐ │
│ │ LED │ ← "Открыто!" │
│ └─────┘ │
│ │
│ Код: A=1, B=1, C=0 │
└─────────────────────────────────────┘