Flipflops und Zählerentwurf - Technische Informatik

Praktikum GTI Versuch 3: Flip-flops und Zählerentwurf
F7: Wo kann ein Register angewendet werden? Nennen Sie zwei Beispiele.
F8: Wie würden Sie die Schaltung in Bild 2.1 ändern, um ein Ring-Register zu erzeugen?
Erklären Sie Ihre Antwort und zeichnen Sie die Modifikation in das Bild.
3. Zähler
Bevor wir uns mit dem Entwurf eines Zählers beschäftigen, wollen wir kurz auf die
charakteristische Gleichungen von Schaltnetzen bzw. Schaltwerken eingehen.
Für kombinatorische Schaltungen (Schaltnetzen) gilt, dass die Ausgänge (Q) immer nur von
der aktuellen Eingangsbelegung (X) abhängig sind. Es gilt also:
n
Q =
f ( X
Der Ausgang einer sequentiellen Schaltung (Schaltnetz) hingegen, hängt nicht nur von
gegenwärtigen Eingängen, sondern auch von den inneren Zuständen der Schaltungen ab, die
wiederum aus vorhergehenden Eingängen resultieren. Folglich gilt:
Q
n
n
)
n
= f ( X , Q
Eine der typischsten Anwendungen für sequentielle Schaltungen ist ein Zähler. Besitzt der
Zähler außer dem Takteingang keine weiteren Eingänge, so hängt der Zustand des Zählers nur
vom vorhergehenden Zustand ab:
Q
n
= f ( Q
3.1 (5-3-2-1 Code) Zähler
Im Praktikum soll ein (5-3-2-1 Code) Zähler entwickelt werden, der über ein Schaltnetz eine
7-Segment-Anzeige ansteuert. Die Dezimalzahlen 0-9, die später auf der 7-Segment-Anzeige
dargestellt werden, sind im 5-3-2-1 Code codiert (siehe Tabelle 3.1.1). Das Schaltwerk soll
mit einem Takt (CLK) die Sequenz 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,… generieren, d.h. die 7-Segment-
Anzeige soll nacheinander die einzelnen Dezimalzahlen darstellen und folglich nach der Zahl
9 wieder mit der 0 beginnen. Bevor wir mit dem eigentlichen Entwurf beginnen, noch einige
Erläuterungen:
• Aufwärtszählend bedeutet, dass der Zähler ausgehend vom aktuellen Zählerstand mit
dem nächsten Takt den nächsthöheren Wert annimmt.
• Selbstanlaufend bedeutet, dass der Zähler zusätzlich beim Einschalten mit dem
Startzustand (hier 0) beginnt.
n−1
n−1
)
)
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