Digitale Schaltungstechnik/ Zähler/ Aufgaben

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Titelseite
  1. Synchronzähler
    1. D-Flipflop
      1. Vorwärtszähler
      2. Umschaltbar
      3. beliebige Zählfolge
    2. JK-Flipflop
      1. Vorwärtszähler
      2. beliebige Zählfolge
      3. umschaltbare Zählfolge
    3. T Flipflop
    4. Umwandlung
      1. D-JK
      2. Beispiel 1
      3. Beispiel 2
  2. Blockschaltbild
    1. Umschaltbar
    2. Kaskadieren
  3. Umkodierung
  4. Aufgaben

Exkurs:

  1. Anwendungen

Brücke[Bearbeiten]

Ihre Aufgabe ist es, eine Kontrollschaltung für eine Brücke zu entwickeln. Die Brücke ist einseitig befahrbar. Jedes auffahrende und abfahrende Auto gibt einen Impuls bei "Auto". Ob das Auto von der oder auf die Brücke fährt, erkennen wir an ""

Wenn keines oder bis zu fünf Autos auf der Brücke sind, ist die Ampel grün. Bei sechs Autos gleichzeitig auf der Brücke soll die Brücke auf Rot umschalten. Sind dann wieder fünf oder weniger Autos auf der Brücke, soll die Ampel wieder auf grün schalten.

Musterlösung[Bearbeiten]

nach

Aus dem gegebenen Material die Lösung abzuleiten, ist keineswegs trivial, deshalb hier eine ausführliche Musterlösung:

Problemanalyse[Bearbeiten]

Anzahl Autos Ampel
0 Grün
1 Grün
2 Grün
3 Grün
4 Grün
5 Rot
6 undefiniert

Grobkonzept[Bearbeiten]

Ampel Muster Grob.svg


Umschaltbarer Zähler[Bearbeiten]

3 Bit Counter UpDown.svg


Logik[Bearbeiten]

Als erstes Stellen wir nun die Wahrheitstabelle auf:

Anzahl Autos Q2 Q1 Q0 Grün Rot
0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0
2 0 1 0 1 0
3 0 1 1 1 0
4 1 0 0 1 0
5 1 0 1 0 1
6 1 1 0 X X
7 1 1 1 X X

Mit Hilfer der Wahrheitstabelle können wir nun ein KV Diagramm zeichnen und daraus die Gleichung auslesen:

Grün Q1 Q0 Q1 Q0 Q1 Q0 Q1 Q0
Q2 1 1 1 1
Q2 1 0 X X

Bei Rot könnten wir genau gleich Verfahren:

Rot Q1 Q0 Q1 Q0 Q1 Q0 Q1 Q0
Q2 0 0 0 0
Q2 0 1 X X

Oder uns einfach zu Nutze Machen, das die Ampel dann Rot ist, wenn sie nicht Grün ist.

Realisierung[Bearbeiten]

Ampel Muster Fertig.svg

Erschwerungen[Bearbeiten]

Die Aufgabe lässt sich nun beliebig ausbauen. Hier einige Stichwörter:

Parkhaus[Bearbeiten]

Parkplätze mit Sensor[Bearbeiten]

In einem Parkhaus ist jeder einzelne Parkplatz mit einem Schalter bestückt, der anzeigt, ob ein Auto darauf ist oder nicht. Das Parkhaus hat drei Stockwerke und fünf Parkplätze pro Stockwerk. Die Signale der Schalter stehen als S0 bis S4 in der Stockwerkzentrale zu Verfügung. Zwischen den Stockwerkzentralen und der Anlagenzentrale sind genügend Leitungen vorhanden, um die Signale zu übertragen.

Aufgabe 1
Entwickeln Sie eine Schaltung, welche die Anzahl belegter Parkplätze für einen Stock anzeigt.
Aufgabe 2
Entwickeln Sie eine Schaltung, welche auf Basis der Stockwerkzähler die Gesamtbelegung errechnet.
Aufgabe 3
Zeigen Sie an, wie viele Parkplätze noch frei sind.

Anmerkung Natürlich hat ein echtes Parkhaus deutlich mehr Stockwerke und Parkplätze pro Stockwerk. Aber hier soll es nur um das Prinzip gehen.

Lösung[Bearbeiten]

Es handelt sich einfach um eine Addierer-Schaltung:

Parkhaus Stockwerk.svg

Zählung der Ein- und Ausfahrten[Bearbeiten]

Zusatz Aufgabe: Anzeige der freien Parkplätze