2.0 Flip-Flops
Siehe auch mezdata.de/..FlipFlop Flash-Animationen funktionieren mit Google-Chrome und Erweiterung Ruffle.
RS-FlipFlop
Bei Druck auf Stopp-Taste soll die Wagen-hält Anzeige so lange leuchten bis die Tür auf geht.
RS-FlipFlop
Wikipedia: RS-FlipFlop MezData: FlipFlop
| a | b | Qt | !Qt | Qt+1 | !Qt+1 | Funktion |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | |||
| 0 | 0 | 1 | 0 | |||
| 0 | 1 | 0 | 1 | |||
| 0 | 1 | 1 | 0 | |||
| 1 | 0 | 0 | 1 | |||
| 1 | 0 | 1 | 0 | |||
| 1 | 1 | 0 | 1 | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 |
Füllen Sie die Zustandsübergangstabelle aus, legen Sie Reset und Set für die Eingänge a und b sinnvoll fest.
Lösung
| a = R | b = S | Qt | !Qt | Qt+1 | !Qt+1 | Funktion |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | Speichern R=S=0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | Speichern |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | Setzen S=1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | Setzen |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | Rücksetzen R=1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | Rücksetzen |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | Problematisch da Q=!Q |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | Problematisch |
RS-FlipFlop mit NAND
Erstellen Sie Zustandsübergangstabelle und Impulsdiagramm.
RS-FlipFlop mit Rücksetzpriorität
Erstellen Sie Zustandsübergangstabelle und Timingdiagramm.
| S | R | Qt | !Qt | Qt+1 | !Qt+1 | Funktion |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | |||
| 0 | 0 | 1 | 0 | |||
| 0 | 1 | 0 | 1 | |||
| 0 | 1 | 1 | 0 | |||
| 1 | 0 | 0 | 1 | |||
| 1 | 0 | 1 | 0 | |||
| 1 | 1 | 0 | 1 | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 |
RS-FF in Digital
Zeigt das RS-FF ein problematisches Verhalten bei S=R=1 oder gilt Rücksetzpriorität?
Aufgaben
Aufzugsanzeige
Lösung
Eine 7-Segmentanzeige zeigt die Werte 0,1,2 bei Druck auf die Taste T0..T2. Die Werte werden dualkodiert in zwei RS-FlipFlops gespeichert siehe Bild.
Der Anfang der Funktionstabelle ist gegeben. Sollten zwei Tasten gleichzeitig gedrückt werden hat die höherwertige Taste Priorität.
Entwickeln Sie ein Schaltnetz für die Ansteuerung der FlipFlops.
Garagentor
Ein Garagentor soll mittels Schlüsselschalter geöffnet, bzw. geschlossen werden. Diese Komponenten sind vorhanden:
| Mauf | Mzu | Aktion |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Ruhe |
| 0 | 1 | Tor schließt sich |
| 1 | 0 | Tor öffnet sich |
| 1 | 1 | Verboten! |
Um das Tor zu öffnen wird der Schlüsselschalter kurz auf Position “Auf” gedreht (SAuf = 1), das Tor öffnet sich (Mauf = 1) bis der Endschalter EAuf = 1 ist. Das Schließen des Tors geschiet durch kurzes Drehen des Schlüsselschalters auf “Zu” (SZu = 1), das Tor schließt sich, solange Endschalter EZu = 0. Der Schlüssel kann nur in der mittleren Position (SAuf = 0, SZu = 0) abgezogen werden.
1. Vervollständigen Sie den Schaltplan der Steuerung für EAuf, EZu, SAuf, SZu, Mauf, Mzu.
Tipp: Sie benötigen noch mindestens zwei weitere logische Bausteine.
2. Erweitern Sie die Schaltung um ein Signal LWarn, mit LWarn = 1 wenn Motor läuft.
Lösung
3. Der TÜV bemängelte die Quetsch-Gefahr, steigt die Kraft des Antriebs über einen bestimmten Wert soll eine Sicherheits-Abschaltung des Motors erfolgen. Das Motor-Modul verfügt bereits über einen entsprechenden Ausgang MAlarm, (solange Kraft zu groß ist MAlarm = 1). Der Wiederanlauf darf erst geschehen, wenn der Schlüsselschalter erneut betätigt wurde. Vervollständigen Sie den Schaltplan der Steuerung.
Tipp: Mauf = 0, Mzu = 0 solange Sicherheitsabschaltung aktiv.
Lösung
Taktgesteuerte FlipFlops
Siehe auch Mezdata->Taktgesteuerte FlipFlops
Taktpegelgesteuertes D-FF (DataLatch)
Solange der Pegel des C- (Clock) Eingangs 1 ist werden die Werte von D an Q durchgereicht. Wird C=0 bleibt der letzte Wert gespeichert.
Latch bedeutet im Englischen Riegel. Bei C=0 ist das FF verriegelt, es behält seinen letzten Inhalt. Stellen Sie sich einen Kaninchen-Stall vor, solange die Türe auf (C=1) ist kann das Kaninchen rein und raus wie es D vorgibt.
Taktflankengesteuertes D-FF
Es ist technisch sehr praktisch ein D-FF zu haben, dass nicht ständig bei C=1 die Werte an Q ausgibt, sondern den Wert von D nur ausgibt wenn C von 0 auf 1 steigt, also bei der steigenden Taktflanke von C. In der Disco können sie die Tänzer sehen solange das Licht an ist (C=1). Wenn das Licht aus ist und ein Stroboskop eingeschaltet wird sehen Sie nur den Zustand der Tänzer für den kurzen Moment des Lichtblitzes, diesen Eindruck behalten Sie bis zum nächsten Lichtblitz. Bei steigendem Takt C wird ein kurzer Blitz ausgelöst, der den Wert von D speichert.
Toggle FlipFlop (T-FF) Problem Lichttaster
Beim Druck auf einen Taster T soll ein Lampe an gehen (Q=1), wenn sie aus ist, bzw. aus gehen wenn sie an war. Wie kann das realisiert werden?
Wir klatschen in die Hände und das Kaninchen hoppelt in den Stall bzw. aus dem Stall. DataLatch oder Taktflanken-D-FF negativ rückkoppeln (den !Q Ausgang mit D verbinden)?
In Digital gibt es ein T-FlipFlop, analysieren Sie seine Funktion.
Aufgabe: Impuls-Diagramme vervollständigen
Vervollständigen Sie das Impulsdiagramm für Q bei einem taktpegelgesteuerten D-FF, Gatterdurchlaufzeiten werden nicht berücksichtigt.
Lösung
Vervollständigen Sie das Impulsdiagramm für Q bei einem taktflankengesteuerten D-FF, Gatterdurchlaufzeiten werden nicht berücksichtigt.
Lösung
Taktflankengesteuertes D-FF mit asynchronem Set und Reset
Bei einem Taktflanken D-FF können Änderungen von Q nur mit Taktflanke herbeigeführt werden. Änderungen passieren synchron zum Takt. Wie kann der Zustand von Q sofort also ohne auf den Takt zu warten, asynchron zum Takt herbei geführt werden?
Gibt es auch als fertiges Bauteil
Fragen und Aufgaben
- Worin besteht der Unterschied zwischen synchroner und asynchroner Signalverarbeitung?
Aufgaben zu FlipFlops Mezdata->Übungen zu FlipFlop