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Minimallogo des digitalen Schulbuchs inf-schule.de. Schriftzug in Zustandsübergangsdiagramm eines endlichen Automaten.

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Aufgabe: Schaltwerk für zur Steuerung einer Schreibtischlampe

Aufgabe: Schreibtischlampe

Eine Schreibtischlampe besitzt zwei Leuchtdioden (LEDs) und einen Schalter.
Zunächst ist die Lampe ausgeschaltet.
  • Drückt man den Schalter einmal (und lässt ihn wieder los), so leuchtet eine der beiden Leuchtdioden.
  • Drückt man den Schalter ein weiters Mal, so leuchten beide Leuchtdioden. Nun ist es heller.
  • Drückt man den Schalter ein weiteres Mal, so sind beide Leuchtdioden wieder aus.
  • ...

In den folgenden Teilaufgaben werden wir systematisch ein Schaltwerk konstruieren, das die beiden Leuchtdioden steuert. Der Schalter der Schreibtischlampe soll als Taktleitung verwendet werden.

Die folgende Abbildung zeigt das Zustandsdiagramm, das wir zur Konstruktion des Schaltwerkes verwenden: Zustandsdiagramm der Schreibtischlampe Da das Zustandsdiagramm 3 Zustände besitzt, benötigen wir mindestens 2 Bit (d.h. 2 Flipflops), um den aktuellen Zustand zu speichern. Wir verwenden zwei Flipflops, die wir $z_0$ und $z_1$ nennen.
  1. Die Schalttabelle für das Übergangsschaltnetz beschreibt, in welchen Zustand das Schaltwerk übergeht, wenn die Taktleitung auf 1 und anschließend wieder auf 0 gesetzt wird. Vervollständigen Sie mit Hilfe des Zustandsdiagramms die Schalttabelle für das Übergangsschaltnetz.
    (Tipp: Da der Zustand $z_1=1, z_0=1$ nie erreicht wird, können Sie in dieser Zeile für $z'_1$ und $z'_0$ eigentlich beliebige Werte eintragen. Sie können jedoch versuchen, Werte zu finden, sodass die Schaltterme, die Sie in b) aufstellen, möglichst klein sind.)
$z_1$ $z_0$ $z'_1$ $z'_0$
0 0 0 1
0 1
1 0
1 1
  1. Stellen Sie mit Hilfe der Schalttabelle für das Übergangsschaltnetz (siehe a) die disjunktiven Normalformen für $z'_1$ und $z'_0$ auf.
    Vereinfachen Sie diese Normalformen, falls möglich.
  2. Konstruieren Sie mit Hilfe der Schalterme aus b) im Simulator unter dieser Aufgabe das Übergangsschaltnetz.
    Testen Sie das Übergangsschaltnetz.
  3. Die Schalttabelle für das Ausgangsschaltnetz gibt für jeden Zustand an, welche LEDs leuchten.
    Vervollständigen Sie mit Hilfe des Zustandsdiagramms die Schalttabelle für das Ausgangsschaltnetz: (Tipp: Da der Zustand $z_1=1, z_0=1$ nie erreicht wird, können Sie in dieser Zeile für $LED_1$ und $LED_2$ eigentlich beliebige Werte eintragen. Sie können jedoch versuchen, Werte zu finden, sodass die Schaltterme, die Sie in e) aufstellen, möglichst klein sind.)
$z_1$ $z_0$ $LED_1$ $LED_2$
0 0 0 0
0 1
1 0
1 1
  1. Stellen Sie mit Hilfe der Schalttabelle für das Ausgangsschaltnetz (siehe d) die disjunktiven Normalformen für $LED_1$ und $LED_2$ auf.
    Vereinfachen Sie diese Normalformen, falls möglich.
  2. Konstruieren Sie mit Hilfe der Schaltterme aus e) im Simulator unter dieser Aufgabe das Ausgangsschaltnetz.
    Testen Sie das fertige Schaltwerk.

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105.31 Aufgabe: Schaltwerk für zur Steuerung einer Schreibtischlampe
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