Digitale Schaltungstechnik/ Zähler/ Aufgaben

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Synchronzähler D-Flipflop Vorwärtszähler Umschaltbar beliebige Zählfolge JK-Flipflop Vorwärtszähler beliebige Zählfolge umschaltbare Zählfolge T Flipflop Umwandlung D-JK Beispiel 1 Beispiel 2 Blockschaltbild Umschaltbar Kaskadieren Umkodierung Aufgaben Exkurs: Anwendungen

Brücke

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 "$Auf{\overline {Ab}}$"

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

nach

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

Problemanalyse

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

Grobkonzept

Umschaltbarer Zähler

Logik

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

$Gruen={\overline {Q_{2}}}\lor Q_{0}$

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

$Rot=...={\overline {Gruen}}$

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

Realisierung

Erschwerungen

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

• keine Zähler als Blockschaltbild (Digitale Schaltungstechnik/ Zähler/ Synchron/ JK Flipflop/ umschaltbare Zählfolge)
• Dauerrot bei mehr als sechs Autos

Parkhaus

Parkplätze mit Sensor

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

Es handelt sich einfach um eine Addierer-Schaltung:

Zählung der Ein- und Ausfahrten

Zusatz Aufgabe: Anzeige der freien Parkplätze