Minecraft: Latches und Flip-Flops

Latches und Flip-Flops

von: Christianus49 / 16.08.2011 um 01:54

Ansicht vergrössern!RS NOR Latch

"Latches und Flip-Flops sind 1 bit Speicherzellen. Sie erlauben Schaltungen um Daten zu speichern und sie zu einem späteren Zeitpunkt zurückzuliefern." So ist die offizielle Bezeichnung dafür.

Was das im Klartext bedeutet? Nun, normaler Weiße steigt man z.B. auf eine Trittplatte, das Output wird aktiv, man geht von der Platte runter und direkt danach ist auch wieder das Output deaktiviert. Und damit das nicht passiert braucht man zum Beispiel einen Latch.

Genauer: Ihr betretet eine Platte, der Zustand der Outputs verändert sich (beispielsweiße verschließen vier Pistons den Rückweg) und auch wenn ihr von der Platte runtergeht bleibt der Rückweg versperrt und lässt sich nur durch eine weitere Platte öffnen die sich beispielsweiße am anderen Ende eines Labyrinths befinden könnte. Dafür wäre ein sogenannter "RS NOR Latch" nötig. Die Gemeinsamkeit von Latches und Flip-Flops ist, dass sie alle aus einem RS NOR Latch bestehen. Und dieser besteht wiederum aus zwei NOR Gates deren Ein- und Ausgänge verbunden sind.


RS NOR Latch

Er bewirkt das oben genannte. Im Bild ist links die erste Trittplatte zu sehen. Mit der Platte rechts im Bild wird der Zustand zurückgesetzt. Natürlich könnte dort stattdessen auch ein Steinschalter hängen etc. Der zweite mit dem orangenen Kreis markierte Output kann, muss aber nicht verwendet werden.

Verwendung: Umschaltung von Dauerzuständen

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RS NAND Latch

von: Christianus49 / 16.08.2011 um 14:59

Ansicht vergrössern!Oben: ursprünglischer RS NAND Latch. Unten: Türöffnung

Der Unterschied zum RS NOR Gate = beide Outputs sind negiert. Im oberen Bild ist der ursprünglich RS NAND Latch zu sehen. Angenommen eines der beiden Inputs (Hebel) hieße R und der andere Hebel S und das 1. Output (Piston) lautet Q, das zweite Q* - so lässt sich Q nur anschalten wenn R ausgeschaltet wird. Will man Q nun wieder ausschalten, so muss auch S ausgeschaltet werden.

Um das Ganze etwas zu verdeutlichen könnt ihr in der Liste nachschauen, wann was vorhanden ist.

S R Q Q* Bedeutung
1 1 unverändert unverändert Speichern
1 0 0 1 Rücksetzen
0 1 1 0 Setzen
0 0 unbestimmt unbestimmt Verboten

In der Form wird der RS NAND Latch (genannt Memory Cell - Speicherzelle) allerdings selten verwendet. Es gibt jedoch ein oft gewünschten Schaltkreis bei der Vewendung von Türöffnern. Mit ihm kann man einstellen wie lange eine Tür (oder ein Piston etc.) geöffnet werden soll.

Im unteren Bild ist der Bauplan aus der Vogelperspektive zu erkennen. Die 22 Repeater und recht lange Redstoneleitung sorgt dafür, dass die Eisentür exakt 9 Sekunden geöffnet bleibt. Würde man statt den 22 Repeatern nur einen Repeater auf Stufe 3 (Minimum) platzieren - so würde sich die Tür für gerade Mal 1/5 Sekunde öffnen. Das ist die kürzeste Zeit die ein Objekt aktiv sein kann und damit definitiv zu wenig Zeit um durch die Tür zu kommen.

Die Repeater lassen sich beliebig erweitern. Der Redstonerücklauf muss lediglich alle 15 Kabellängen mit einem Repeater erweitert werden, da das Kabel den Strom nur 15 Blöcke weit fließen lassen kann.

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D Flip-Flop

von: Christianus49 / 16.08.2011 um 18:46

Ansicht vergrössern!D Flip-Flop

Ein D-Flip-Flop (Daten-Flip-Flop) setzt seinen Ausgang nur unter bestimmten Bedingungen auf den Zustand seines Einganges D. Der taktzustandsgesteuerte D-Flip-Flop (D-Latch) setzt den Ausgang auf den Zustand von D nur, wenn der Clock-Eingang (Taktsignal) aus ist. Verwirrend, nicht wahr?

Nun, was das im Klartext bedeutet: Es gibt zwei Eingänge A und B. Beides sind Hebel. Dann gibt es noch den Ausgang Q. (Ist der Hebel oben, heißt das, dass er aus, also auf 0 ist. Ist er unten, ist er an, also auf 1.)

Stellt man Input-Hebel A auf 1 (nach unten) - so ändert sich am Output nichts. Lässt man ihn an (auf 1, also unten) und legt während dessen Input-Hebel B ebenfalls nach unten so, dass er an ist - ändert sich ebenfalls nichts.

Schaltet man Hebel A wieder aus (auf 0, nach oben) und schaltet während dessen Hebel B ein - so ändert sich diesmal das Output auf 1 (an). Nachdem also Hebel A verhindert, dass Hebel B das Output anschaltet, nennen wir es "Save-Input".

Man kann aber den Schaltkreis "austricksen" indem man Hebel A ausschaltet, Hebel B einschaltet, Hebel A einschaltet und Hebel B erneut ausschaltet. Unterschied bemerkt? Wie vorhin festgestellt hat A (Save-Input) nichts bewirkt. Jetzt tut es das aber.

Ihr habt eure erste richtige Speicherzelle fertiggestellt und wenn das verstanden wurde ist der Rest kein Problem mehr.

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JK Flip-Flop

von: Christianus49 / 17.08.2011 um 01:01

Ansicht vergrössern!JK Flip-Flop

Dieser Flip-Flop ist genau wie der D Flip-Flop ebenfalls ein Speicherelement. Es kann den Status des Outputs nur während der Aktivierung des Clock Generators C verändern. (Also wenn C von 0 auf 1 oder von 1 auf 0 wechselt.)

Wie sich der Output-Status jeweils ändert kann der Tabelle abgelsen werden. (t-1 steht für den Status vor dem letzten Aktivieren des Clock Generators C).

J K Q (t)
0 0 Q (t-1)
0 1 0
1 0 1
1 1 Q* (t-1)

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T Flip-Flop

von: Christianus49 / 17.08.2011 um 12:22

Ansicht vergrössern!T Flip-Flop

Nachdem die eher weniger wichtigen D- und JK Flip-Flops abgeschlossen sind, kommen wir nun zu dem letzten und wichtigsten T Flip-Flop. Die Nutzungsweiße scheint anfangs sinnlos, aber kommen wir erstmal zum Bau.

Im Prinzip besteht ein T (toggles = schaltet) Flip-Flop lediglich aus einem RS NOR Latch und zwei geschlossenen Schaltkreisen.

Was das bewirkt? Jedesmal wenn der Input betätigt wird, ändert sich das Output. Also nur ein aufwendig umgebauter Hebel. Jedoch werden T Flip-Flops oft in anderen Zusammenhängen verwendet. So ist es zum Beispiel möglich in Minecraft eine Art "Drucker" zu bauen. Mit mehreren Knöpfen wird die Farbe der Wolle bestimmt und die Maschine "druckt" dann ein Bild. Auch ein kleiner "Fernseher" ist möglich, der z.B. die Buchstaben des Alphabets mit den leuchtenden Redstonefackeln darstellen kann. Und sogar Uhren sind damit möglich. Für all das benötigt man hauptsächlich Speichzellen wie den D oder T Flip-Flop.

Verwendung: Komplexe Mechanismen, Drucker, Fernseher, Uhren

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Danke jetzt kenne ich viel mehr bombienationen und kann sie auch anwenden :D

12. September 2011 um 16:49 von Rircyn melden


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