MezData-Logo Lösungen Button :TI-BASIS: Übungen zu FlipFlop und Zählern

Aufgabe (Analyse eines Schaltwerkes) 12 Punkte

Gegeben ist ein Schaltwerk, analysieren Sie die Funktion mit Hilfe der Funktionstabelle und ordnen Sie die Buchstaben S (Set) R (Reset) Q (Ausgang) !Q (invertierter Ausgang) den Anschlüssen a,b,x,y zu.

Wie nennt man dieses Schaltwerk?

            <- Bedeutung, hier S,R,Q,!Q zuordnen
Zn a b xt yt xt+1 yt+1 Funktion
               
               
               
             
               
             
               
             

Vergleich zweier Flip-Flops mit Timing-Diagramm 10 Punkte

Ermitteln Sie den Verlauf des Ausgangssignals der Bausteine und benennen Sie die Bausteine. Lösung...
D
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
C
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Q
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Wie wird dieser Baustein benannt? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

D
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
C
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Q
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Wie wird dieser Baustein benannt? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Aufgabe (Garagentor-Steuerung) 20 Punkte

Ein Garagentor soll mittels Schlüsselschalter geöffnet, bzw. geschlossen werden. Diese Komponenten sind vorhanden:


 Das Tor wird durch ein Motor-Modul geöffnet und geschlossen:
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.

Vervollständigen Sie den Schaltplan der Steuerung für EAuf, EZu, SAuf, SZu, Mauf, Mzu. 8 Punkte
Tipp: Sie benötigen noch mindestens zwei weitere logische Bausteine. Lösung..

Erweitern Sie die Schaltung um ein Signal LWarn, mit LWarn = 1 wenn Motor läuft. 2 Punkte

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. 10 Punkte

Tipp: Mauf = 0, Mzu = 0 solange Sicherheitsabschaltung aktiv. Lösung..

Animation 20 Punkte

Für ein Spielzeug soll eine Animation erstellt werden. 5 LED bilden folgendes Muster:

LED Bezeichnung
  d  
a b c
  e  
Funktionstabelle für f
Zn X2 X1 X0 R a b c d e
0 0 0 0            
1 0 0 1            
2 0 1 0            
3 0 1 1            
4 1 0 0            
5 1 0 1            
6 1 1 0            
7 1 1 1            
5 PunkteEs werden nicht alle Zustände des Zählers benötigt, tragen Sie in der Spalte R der Funktionstabelle die Rücksetzbedingung für den Zähler ein und ermitteln Sie die Funktionsgleichung in DNF. R =
Tragen Sie die Werte für a..e in die Tabelle ein (LED leuchtet bei log. eins), kennzeichnen Sie "Don't cares" mit '*'. 5 Punkte
Wie viele Signalleitungen werden zu der Anzeige minimal benötigt? ? =
Grob betrachtet sieht das Timing von X =(X2,X1,X0) so aus:

Nun soll das genaue Timing für den Zustand 6 nach steigender Taktflanke ermittelt werden:

  1. Die Verzögerung durch den Zähler für CLK und Reset beträgt 10 ns.
  2. Die Verzögerung durch das Schaltnetz f beträgt 20 ns.

Ermitteln Sie das Timing für Reset und X bis 90 ns! Ein Diagramm kann zu Testzwecken verwendet werden (durchstreichen!). 9 Punkte

Lösung... Schaltplan zur Animation..