Übungen zu Schaltwerken
Aufgabe 1 - Ampelsteuerung
Die im untenstehenden Simulator gezeigte Ampelsteuerung soll um eine Fußgängerampel erweiteret werden:
Zustandsdiagramm des Ampelsystems:
Die Zustandsübergänge erfolgen durch den Takt automatisch nach einer festgelegten Zeit.
Die Fußgängerampel ist also keine Bedarfsampel, sondern eine Ampel, die automatisch auf grün schaltet - auch dann, wenn keine Fußgänger an der Ampel stehen.
Zustandsdiagramm des Ampelsystems:
Die Zustandsübergänge erfolgen durch den Takt automatisch nach einer festgelegten Zeit.
Die Fußgängerampel ist also keine Bedarfsampel, sondern eine Ampel, die automatisch auf grün schaltet - auch dann, wenn keine Fußgänger an der Ampel stehen.
- Ergänze folgende Tabelle:
| $z_1$ | $z_0$ | rot (Fußgänger) | grün (Fußgänger) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | ||
| 1 | 0 | ||
| 1 | 1 |
- Stelle anhand der Tabelle zwei Schaltterme auf: einen Schaltterm für die rote Lampe der Fußgängerampel, einen Schaltterm für die grüne Lampe.
- Vereinfache die beiden Schaltterme mit dem folgenden Programm:
- Ergänze im folgenden Simulator das Ausgangsschaltnetz für die Fußgängerampel.
Dazu musst du die beiden Schaltterme aus c) in Schaltnetze übersetzen.
Tipp: Die beiden FlipFlops geben auch die negierten Werte $\bar{z_0}$ und $\bar{z_1}$ aus.
Aufgabe 2 - Runter/Hoch-Zähler
- Im folgenden Simulator ist das Schaltnetz sub1 (kurz: s1) eingebunden. Probiere das Schaltnetz aus und beschreibe seine Aufgabe.
-
Baue im folgeden Simulator einen Zähler auf, der sowohl vorwärts als auch rückwärts zählen kann.
Der Zähler soll eine Eingabeleitung besitzen:
- Falls die Eingabeleitung den Wert 0 hat, soll der Zähler rückwärts zählen.
- Falls die Eingabeleitung den Wert 1 hat, soll der Zähler vorwärts zählen.
Aufgabe 3 - Garagentor
Ein Garagentor wird über einen Schalter gesteuert:
- Zunächst steht das Garagentor. Drückt man den Schalter, fährt das Garagentor nach oben.
- Drückt man den Schalter erneut, bleibt das Garagentor stehen. (Falls das Garagentor oben angekommen ist, wird der Schalter automatisch betätigt, so dass das Tor stehen bleibt.)
- Drückt man den Schalter erneut, fährt das Garagentor nach unten.
- Drückt man den Schalter erneut, bleibt das Garagentor stehen. (Falls das Garagentor unten angekommen ist, wird der Schalter automatisch betätigt.)
- Drückt man den Schalter erneut, fährt das Garagentor wieder nach oben.
- ...
- Ergänze das folgende Zustandsdiagramm:
Der Schalter wird als Taktsignal verwendet.
Ein Zustandsübergang findet immer bei einer fallenden Taktflanke statt.
Die Zustände sich im Binärsystem nummeriert.
Die Zustände sich im Binärsystem nummeriert.
-
Im folgenden Simulator befindet sich bereits ein Zähler.
Erweitere diesen Zähler zu einem Schaltwerk, das folgende Ausgangsleitungen besitzt:
- Eine Leitung, die genau dann 1 ist, während das Tor nach oben fährt. (Diese Leitung könnte man zur Steuerung des Motors verwenden.)
- Eine Leitung, die genau dann 1 ist, während das Tor steht. (Diese Leitung könnte man für eine Kontrollampe verwenden.)
- Eine Leitung, die genau dann 1 ist, während das Tor nach unten fährt. (Diese Leitung könnte man zur Steuerung des Motors verwenden.)
