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Fachkonzept RS-Flip-Flop

Lösung zur Alarmanlage

Die Entwicklung der Schaltung einer Alarmanlage beinhaltet folgende (vereinfachte) Funktionsweisen:

Um das Eingangssignal dauerhaft zu setzen, also auch dann den Alarm aktiviert zu lassen wenn bspw. der Sensor s nicht mehr ausgelöst wird (z.B. weil die Haustür nach dem Öffnen wieder geschlossen wurde), wird der aktuelle Ausgang Q zurückgeführt und als Eingang für ein Gatter verwendet.

Zum Rücksetzen werden zusätzlich ein NOT- und ein UND-Gatter benötigt:

Das RS-Flip-Flop

Die Schaltung einer Alarmanlage ist ein einfacher Speicher zum Speichern eines Zustandes (Eingang s), welcher durch Rückkopplung dauerhaft bis zu einem manuellen Zurücksetzen (r) erhalten bleiben soll. Dies nennt man das sog. RS-Flip-Flop (RS-FF). Beachte, der Zustand r=1 und s=1 betrachten wir später gesondert.
 

Ein RS-Flip-Flop ist eine Schaltung zum Speichern von einem Bit. Mit dem Eingang S kann der Speicher auf den Wert 1 gesetzt werden. Der Eingang R kann den Speicherwert auf 0 setzen. Am Ausgang Q kann der aktuell gespeicherte Wert abgegriffen werden.

 

Um nicht jedes Mal die komplette Schaltung mit einem ODER-, UND- und einem NICHT-Gatter zu zeichnen, erhält das RS-Flip-Flop einen eigenen Modulbaustein:

 

Ein Schaltwerk ist eine Schaltung mit Rückkopplung: Ein Teil der Ausgangsleitungen wird als „erweiterte Eingangsleitungen“ wieder zugeführt:
schaltwerk.png[1]

 

Ein Schaltwerk ist somit ein Schaltnetz mit Rückkopplung. Ein Schaltnetz kann wie eine berechenbare Funktion aus der Mathematik angesehen werden:

schaltnetz.png[2]

Quellen

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