Автомат для контроля знаний таблицы умножения

September 25, 2012 by admin Комментировать »

Автомат «Экзаменатор-3» может быть использован в начальных классах средней школы для контроля знаний таблицы умножения. Для повышения интереса учащихся в устройстве реализована игровая ситуация, суть которой состоит в том, что учащийся и автомат решают примеры из таблицы умножения «наперегонки». Побеждает тот, кто первым решит 15 примеров. Автомат затрачивает на решение каждого примера одно и то же время (преподаватель может менять это время в зависимости от уровня подготовки учащегося), поэтому у учащегося есть возможность выиграть, решая примеры быстрее автомата.

Устройство выполнено в виде стенда, на передней панели которого (рис. 77) расположены два цифровых индикатора сомножителей и двухразрядный кодовый переключатель ввода ответа. Кроме того, на передней панели находятся переключатель «Режим», кнопки «Сброс» и «Равно» и две линейки по 16 светодиодов в каждой одна для автомата, другая для ученика.

Рис 77. Передняя панель автомата «Экзаменатор-3»

Испытания начинают нажатием на кнопку «Сброс», при этом включаются первые светодиоды в каждой линейке, а цифровые индикаторы высвечивают первый пример. Учащийся вводит ответ, используя два переключателя ввода ответа, после чего нажимает на кнопку «Равно». Если ответ правильный, включится второй светодиод в линейке ученика, а индикаторы высветят новый пример. При каждом правильном ответе положение включенного светодиода в линейке ученика смещается на одну позицию впраро. Светодиоды в линейке автомата зажигаются последовательно через равные промежутки времени, за которые автомат как бы «решает» пример. Длительность этих промежутков устанавливают перед началом испытаний переключателем «Режим». Испытания завершаются после включения последнего светодиода в той или иной линейке.

Функциональная схема устройства изображена на рис. 78. Генератор случайных чисел состоит из тактового генератора, элемента И и счетчика СИ. Генератор случайных чисел формирует семиразрядное двоичное число, код которого подается на блок сомножителей и блок произведения. Эти блоки выполнены на базе программируемых запоминающих устройств. В память блока сомножителей записаны 72 примера из таблицы умножения. Примеры высвечивает индикатор сомножителей. На выходе блока произведения формируется соответствующий индицируемым сомножителям двоично-десятичный код произведения. Этот код поступает на вход узла сравнения, который сравнивает его с кодом числа, вводимого учеником в качестве ответа. Ответ формируется в блоке ввода ответа, выполненном на двухразрядном кодовом переключателе. Если коды на входах узла сравнения равны, то после нажатия на кнопку «Равно» на выходе формирователя правильного ответа возникает импульс, увеличивающий на

1       код на выходе счетчика правильных ответов. Информация о состоянии счетчика правильных ответов отображается на индикаторе ученика. Одновременно импульс с выхода формирователя обеспечивает выбор следующего примера из блока сомножителей.

Если коды на входах узла сравнения не совпадают, то импульс на выходе формирователя не возникает, код на выходе счетчика правильных ответов не меняется и новый пример не предъявляется. Счетчик ответов автомата и индикатор автомата функционируют аналогично счетчику правильных ответов и индикатору ученика, но изменение кода на выходе счетчика ответов автомата происходит по тактам генератора импульсов большой длительности, частоту которых задает переключатель «Режим». Как отмечалось выше, индикаторы ученика и автомата содержат по 16 светодиодов. Позиция включенного светодиода в каждой линейке определяет число примеров, решенных учеником и автоматом. Как только в индикаторах ученика или автомата включится последний (16-й) светодиод, срабатывает устройство блокировки. Напряжением на его выходе блокируются тактовый генератор и генератор импульсов, гасится индикатор сомножителей. Последующего предъявления примеров для решения не происходит, а нажатие на кнопку «Равно» не изменяет кода счетчика правильных ответов. Испытания закончились. По позициям включенных светодиодов в индикаторах ученика и автомата определяется победитель.

Рис 78 Функциональная схема автомата «Экзаменатор-3»

Для возобновления испытаний следует нажать на кнопку «Сброс».

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 79. Генератор случайных чисел реализован на тактовом генераторе (элементы DD1.1, DD1.2-DD1.3), элементе DD1.4 и счетчиках DD6, DD7 с общим коэффициентом пересчета 72. На выходе генератора случайных чисел формируется 72 семиразрядных кода, управляющих блоком сомножителей (DD9, DD13) и блоком произведения (DD10). Сомножители индицируются на цифровых индикаторах HG1, HG2. Ввод ответа осуществляется переключателями SA1, SA2. Код произведения с выхода ПЗУ DD10 и код ответа с выхода переключателей SA1, SA2 подают на входы узла сравнения (DD12, DD14), к выходу которого подключен формирователь импульса правильного ответа (триггеры DD16.1, DD16.2). Импульсы с выхода формирователя поступают на вход счетчика правильных ответов DD8. Индикатор ученика содержит дешифратор DD15 и светодиоды HL17-HL32 Генератор импульсов большой длительности образован вспомогательным генератором на элементах DD2.1-DD2.3 и счетчиком DD3, с выходов которого через переключатель SB1 «Режим» на вход счетчика ответов автомата DD4 поступают импульсные последовательности с периодом 4, 8 или 16 с К выходу счетчика DD4 подключен дешифратор DD5 со светодиодами HL1-HL16. Выходы “15” дешифраторов DD5 и DD15 соединены со входами устройства блокировки (элемент DD2.4, триггер DD11.1), выходы которого подключены ко входам блокировки тактового и вспомбгательного генераторов, входам гашения индикаторов HG1, HG2.

Автомат работает следующим образом. Первоначально переключателем SB1 выбирают темп, в котором автомат будет «решать» примеры. Затем нажатием на кнопку «Сброс» SB2 обнуляются счетчики DD3, DD4, DD8, а триггер DD11.1 устанавливается в единичное состояние. Высоким уровнем с прямого выхода триггера DD11.1 запускаются тактовый генератор и генератор импульсов Загораются светодиоды HL1 и HL17. Кроме того, при нажатии на кнопку SB2 на прямом выходе триггера DD16.1 появляется высокий уровень, разрешающий прохождение тактовых импульсов через элемент DD1.4 на вход счетчика DD6. Счетчики DD6, DD7 многократно переполняются. После отпускания кнопки «Сброс» триггер DD16.1 переключается в нулевое состояние, подача импульсов тактового генератора на вход счетчика DD6 прекращается, а на выходах счетчиков DD6, DD7 формируется случайный семиразрядный двоичный код. В соответствии с этим кодом блоком сомножителей DD9, DD13 формируются случайные семисегментные коды, и сомножители высвечиваются на цифровых индикаторах HG1, HG2.

В ПЗУ DD10 записаны двоично-десятичные коды произведений для каждой пары сомножителей. Код с выхода ПЗУ DD10 поступает на входы А1-А4 устройств сравнения DD12 и DD14, а на их входы В1-В4 подается двоично-десятичный код числа, вводимого учащимся переключателями SA1, SA2 в качестве ответа. На выходе узла сравнения формируется высокий уровень, если коды на его входах эквивалентны, и низкий если коды не равны. После ввода ответа учащийся нажимает на кнопку SB3 «Равно». Триггер DD16.2 устанавливается в нулевое состояние. Если ответ правильный, то перепад напряжения с инверсного выхода триггера DD16.2 устанав

лизает триггер DD16.1 в единичное состояние, и на его выходе формируется импульс, длительность которого может изменяться в пределах 100…300 мс (длительность удержания кнопки SB3). В течение этого интервала тактовые импульсы поступают на вход счетчика DD6.

Кроме того, отрицательный перепад напряжения с инверсного выхода триггера DD16.1 увеличивает на 1 код на выходе счетчика DD8, и положение включенного светодиода в линейке ученика HL17-HL32 смещается на одну позицию вправо. После отпускания кнопки SB3 триггер DD16.1 вновь устанавливается в нулевое состояние. В результате на выходе счетчиков DD6, DD7 формируется новый случайный код. В соответствии с программой, записанной в ПЗУ DD9, DD13, на индикаторах HG1, HG2 индицируются новые сомножители, а на выходе ПЗУ DD10 формируется соответствующий им код произведения.

Если же ученик набрал неправильный ответ, то состояние триггера DD16.1 после нажатия на кнопку «Равно» не меняется. Предъявления новых сомножителей не происходит, и ученику предоставляется повторная попытка ответа. В дальнейшем при каждом удачном ответе ученика положение включенного светодиода в линейке ученика смещается на одну позицию вправо.

Кроме того, после отпускания кнопки SB2 «Сброс» импульсы с выхода генератора импульсов большой длительности подаются на вход счетчика ответов автомата DD4, и через равные промежутки времени положение горящего светодиода в индикаторе автомата смещается на одну позицию вправо. В процессе выполнения задания в любой момент по положению включенных светодиодов можно определить, кто из участников игры имеет преимущество.

Соревнование завершается, когда включится либо светодиод HL16, либо HL32. Тогда на выходе “15й соответствующего дешифратора (DD5 либо DD15) появится низкий уровень. При этом триггер DD11.1 установится в нулевое состояние либо за счет подачи низкого уровня на R-вход (в случае победы учащегося), либо перепадом напряжения на С-входе и подачей низкого уровня на D-вход (в случае выигрыша автомата). Низкий уровень с прямого выхода триггера DD11.1 блокирует оба генератора. В результате изменения положения горящего светодиода не происходит. Из-за подачи высокого уровня на входы А7 ПЗУ DD9 и DD13 на их выходах формируются высокие уровни, и индикаторы HG1 и HG2 гаснут, а на выходе узла сравнения DD12, DD14 формируется низкий уровень. Таким образом, новые примеры не предъявляются, а нажатие на кнопку «Равно» не приводит к изменению кода на выходе счетчика правильных ответов DD8. Испытания завершены. Для их возобновления необходимо нажать на кнопку «Сброс». В табл. 33 приведены карты программирования ПЗУ DD9, DD13, DD10.

Адрес

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

В

С

D

Е

F

ПЗУ DD9

00

А4

ВО

90

80

92

ВО

А4

F8

99

82

А4

90

92

ВО

82

99

01

А4

80

F8

82

82

во

90

F8

99

82

А4

80

99

А4

90

99

02

ВО

92

82

F8

92

А4

’ 80

92

82

F8

90

F8

А4

82

99

80

03

82

80

ВО

90

99

F8

ВО

F8

90

А4

80

99

92

F8

92

80

04

ВО

80

82

ВО

90

99

92

90

Остальные FF

ПЗУ DD13

00

F9

99

90

92

92

80

82

F8

82

F8

ВО

82

90

82

А4

F9

01

90

F9

92

А4

92

А4

99

А4

ВО

90

92

80

92

А4

F9

80

02

90

F8

ВО

90

82

80

90

ВО

99

F9

ВО

80

99

80

90

ВО

03

82

F8

ВО

А4

99

82

F9

99

80

F8

99

А4

80

ВО

F9

А4

04

92

82

F9

F8

92

F8

99

F8

Остальные FF

ПЗУ DD10

00

02

12

81

40

25

24

12

49

24

42

06

54

45

18

12

04

01

18

08

35

12

30

06

36

14

12

54

10

64

20 ■

04

09

32

02

27

35

18

63

30

16

72

15

24

07

27

56

08

48

36

24

03

36

56

09

18

16

42

03

28

72

14

32

08

40

21

05

16

04

15

48

06

21

45

28

20

63

Остальные FF

сл

со

Источник: Фромберг Э. М., Конструкции на элементах цифровой техники. М.: Горячая линия-Телеком, 2002. 264 с.: ил. (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1249).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты