BCD-Decoder - Logische schaltung - Erklärung (Nix für Laien)

[NeoGriever]

Heyho.

Da ich derzeit eine kleinigkeit versuche, möchte ich gern den direkten Schaltplan eines BCD-Decoders (4-bit to 7-segments) kennenlernen.

Ich habe dazu eine Grafik gefunden, die mir das recht gut anzeigt. ABER ich verstehe die einzelnen Elemente selber nicht. Z. b. dieses Dreieck. Oder dieser langezogene Halbkreis usw.

Könnte mir jemand erklären, was diese zu bedeuten haben? (AND, OR, NAND, NOR, NOT wären idealbeschreibungen. damit weiß ich genau, was die bedeuten).

http://thediagram.com/7_2/bcd_decoder.gif

Super wärs auch, wenn jemand sich die mühe machen würde, die grafik in folgendes format "umzukritzeln":

http://o41.img-up.net/00001sthgt.png

Aber das wär ne heiden Arbeit. Das ist KEIN MUSS! Ist nur nen vorschlag. :) (bevor hier wieder gleich welche mit Brettern und Steinen werfen ^^)

Ich deute hier direkt auf die Blöcke mit ">=1", "&" usw.

Was ich vor habe: Ich möchte diese schaltung im 2ten Bild möglichst 1-zu-1 in Minecraft-Redstone-Schaltungen nachbauen.

Bin bereits bei den 60-Sekunden-Anzeigen. Habe 4-bit-outputs pro Ziffer. Müßte jetzt nur noch so nen BCD-Decoder hinbekommen. Doch redstone-schaltungen dafür gibts iwie nicht. Oder ich suche nach den falschen Dingen.

Wenn mir da jemand auf die Sprünge helfen könnte, wäre das super.

Mit freundlichen Grüßen
NeoGriever

[Klawischnigg]

Hi there,

Ich habe dazu eine Grafik gefunden, die mir das recht gut anzeigt. ABER ich verstehe die einzelnen Elemente selber nicht. Z. b. dieses Dreieck. Oder dieser langezogene Halbkreis usw.

Bevor ich mir die Mühe mache, das für Dich zu googeln: Hast Du's dort schon probiert (Logische Gatter etc.)?

Könnte mir jemand erklären, was diese zu bedeuten haben? (AND, OR, NAND, NOR, NOT wären idealbeschreibungen. damit weiß ich genau, was die bedeuten).

Steht auch dort.

Super wärs auch, wenn jemand sich die mühe machen würde, die grafik in folgendes format "umzukritzeln":

Normalerweise kann Dir das "Innere" von so einfachen ICs komplett egal sein. Oder meinst Du allen Ernstes, Du willst jetzt einen Schaltplan gezeichnet???

Was ich vor habe: Ich möchte diese schaltung im 2ten Bild möglichst 1-zu-1 in Minecraft-Redstone-Schaltungen nachbauen.

Ist das nicht ein bisschen zu aufwendig für einen Laien?

[NeoGriever]

Inzwischen weiß ich, was diese elemente bedeuten. Das wußte ich vorher nicht.

Nun kann ich diese Schaltung in Redstone nachbauen und am ende eine Digitaluhr nachbauen. Wenn ich dieses Prinzip selber nachbaue, verstehe ich die inneren Schaltungen und das dient meiner Weiterbildung. Denn elemente in einem elektronischen gerät zu kennen, wie diese arbeiten, scheint zwar aus erster sicht recht unsinnig zu sein. Aber was man weiß, weiß man.

So ganz nen laie bin ich nun wirklich nicht. Ich mach mir nur gern umstände, um eine sache auswendig zu lernen. Und einen schaltplan nachbauen, prägt sich besser ein, als diesen 500 mal zu lesen :) Find ich zumindest.

[Tom]

Hello,

Nun kann ich diese Schaltung in Redstone nachbauen und am ende eine Digitaluhr nachbauen. Wenn ich dieses Prinzip selber nachbaue, verstehe ich die inneren Schaltungen und das dient meiner Weiterbildung. Denn elemente in einem elektronischen gerät zu kennen, wie diese arbeiten, scheint zwar aus erster sicht recht unsinnig zu sein. Aber was man weiß, weiß man.

Und wenn Du es noch genauer wissen willst, dann baust Du die Gatter auch noch mit Transistoren und Widerständen nach.

http://de.wikipedia.org/wiki/NAND-Gatter
http://www.pohlig.de/Unterricht/Inf2004/Kap11/11.3_Vom_Transistor_zum_Gatter.htm
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/trangate.html

Viel Spaß dabei.

Liebe Grüße aus dem schönen Oberharz

Tom vom Berg

[Gunnar Bittersmann]

@@Tom:

nuqneH

Und wenn Du es noch genauer wissen willst, dann baust Du die Gatter auch noch mit Transistoren und Widerständen nach.

Ich bin für Röhren.

Qapla'

[Tom]

Hello,

Und wenn Du es noch genauer wissen willst, dann baust Du die Gatter auch noch mit Transistoren und Widerständen nach.

Ich bin für Röhren.

Das ist aber ein anderes Prinzip. Zu Röhren gehören dann auch noch Dioden...

Die Transistoren und Widerstände habe ich vorgeschlagen, damit NeoGriever dann auch die Konzepte von Pullup, OpenCollector und Pulldown sowie der tatsächlich verwandten (gegenüber der theoretisch konzipierten) negativen Logik kennenlernt.

Liebe Grüße aus dem schönen Oberharz

Tom vom Berg

[Der Martin]

Hallo,

Ich bin für Röhren.

tu dir keinen Zwang an!
Meinetwegen kannst du röhren, bis sich die Nachbarn beschweren. ;-)

Ciao,
 Martin

[Alexander (HH)]

Moin Moin!

Und wenn Du es noch genauer wissen willst, dann baust Du die Gatter auch noch mit Transistoren und Widerständen nach.

Ich bin für Röhren.

Relais. Viele Relais.

Oder besser noch: Rein mechanisch. Muß ja nicht gleich ein Staubsaugermotor als Antrieb sein, notfalls nimmt man einen Ochsen oder ein paar Trolle, frei nach JRRT.

Alexander

[NeoGriever]

Ich hab das ganze jetzt weiterhin gelesen und verfolgt. Und ganz ehrlich: Transistoren in Redstone-Minecraft-Schaltungen umzusetzen scheint mir iwie nicht ganz so möglich. Besonders auch, weil ich keine für mich verständliche logische Schaltung davon finden kann.

Aber bin am überlegen, welche "einfachen" aufbauten man noch in Redstone umsetzen könnte.

Habe ja sogar schon den "Reset"-Schalter bei einer Binären On/Off-Schaltung gefunden, welcher nicht dokumentiert war :D (Fand ich persönlich nen Erfolgserlebnis)

Aktuell haperts bei mir bei der Umsetzung der Anzeige der 7 pins des BCD-Decoder (den ich umgesetzt bekommen hab) auf einem kleinem, simplen Display. Aber das muss ich selbst hinbekommen. Da iwie das ganze ding nicht so arbeitet, wie ich das erwartet habe.

Also wer ne Idee hätte, was ich sonst noch so umsetzen könnte an logischen schaltungen (sollte nicht ZU groß sein), dann wär ich da sehr interessiert. :) Müßte dann aber auch verstehen, was der Schaltkreis macht und wofür der gedacht ist :)

[Alexander (HH)]

Moin Moin!

Ich hab das ganze jetzt weiterhin gelesen und verfolgt. Und ganz ehrlich: Transistoren in Redstone-Minecraft-Schaltungen umzusetzen scheint mir iwie nicht ganz so möglich. Besonders auch, weil ich keine für mich verständliche logische Schaltung davon finden kann.

Du brauchst keine Transistoren. Man kann aus Redstones laut Minecraft Wiki alle notwendigen Gatter bauen.

Aber bin am überlegen, welche "einfachen" aufbauten man noch in Redstone umsetzen könnte.

Habe ja sogar schon den "Reset"-Schalter bei einer Binären On/Off-Schaltung gefunden, welcher nicht dokumentiert war :D (Fand ich persönlich nen Erfolgserlebnis)

Aktuell haperts bei mir bei der Umsetzung der Anzeige der 7 pins des BCD-Decoder (den ich umgesetzt bekommen hab) auf einem kleinem, simplen Display. Aber das muss ich selbst hinbekommen. Da iwie das ganze ding nicht so arbeitet, wie ich das erwartet habe.

Also wer ne Idee hätte, was ich sonst noch so umsetzen könnte an logischen schaltungen (sollte nicht ZU groß sein), dann wär ich da sehr interessiert. :) Müßte dann aber auch verstehen, was der Schaltkreis macht und wofür der gedacht ist :)

Du willst mit 4 Leitungen ein 7-Segment-Display ansteuern. Grundübung Digitaltechnik.

Also malst Du Dir ein 7-Segment-Display auf einen Zettel, bennenst die Segmente mit Buchstaben von a bis g (Konvention ist, oben mit a anzufangen und dann im Uhrzeigersinn bis links oben (f) weiter zu zählen, der Mittelbalken ist dann g). Dann malst Du Dir eine Tabelle:

Dezimalwert   Binärwert   a b c d e f g
      0         0000      1 1 1 1 1 1 0
      1         0001      0 1 1 0 0 0 0
     ...         ...          ...
      9         1001          ...
     10         1001      X X X X X X X
     ...         ...
     15         1111      X X X X X X X

0=Licht aus
                          1=Licht an
                          X=beliebig (wichtig für den nächsten Schritt)

(Wenn Du faul bist, schreibst Du bei der Wikipedia ab.)

Jetzt brauchst Du für jedes Segment eine Schaltung, die anhand des Binärwertes den gewünschten Ausgangswert berechnet. das geht mit ein paar Invertern und UND- bzw. ODER recht einfach, berechnenbar z.B. per K-V-Diagramm und anschließender Minimierung nach QMC. Der Witz ist, das für die nicht angezeigten Werte 10 bis 15 der Ausgangswert beliebig ist, so wie es für die Optimierung gerade am besten paßt. Dein BCD-zu-7-Segment-Dekoder erzeugt also für die nie vorkommenden Werte 10 bis 15 nur Müll auf dem Display.

(Auch das kannst Du bei der Wikipedia abschreiben, wenn Du das Lernen vermeiden willst.)

Wenn Du dann die Schaltung aus UND, ODER und Invertern auf Papier fertig hast, ersetzt Du die einzelnen Gatter durch gleichwertige Redstone-Kombinationen.

Alexander

[Gunnar Bittersmann]

@@Alexander (HH):

nuqneH

10         1001      X X X X X X X
     ...         ...
     15         1111      X X X X X X X

Oder du lässt für 10 bis 15 (0xA bis 0xF) 'A', 'b', 'C', 'd', 'E', 'F' anzeigen.

Qapla'

[Der Martin]

Hallo,

10         1001      X X X X X X X
     ...         ...
     15         1111      X X X X X X X
Oder du lässt für 10 bis 15 (0xA bis 0xF) 'A', 'b', 'C', 'd', 'E', 'F' anzeigen.

beispielsweise, ja. Oder andere Symbole, die für die konkrete spätere Anwendung vielleicht nötig sind, etwa ein Minuszeichen oder ein Sondersymbol. Beispielsweise kann man mit drei Sondersymbolen, die zyklisch auf dieselbe Stelle eingeblendet werden, eine Animation realisieren (Anwender, bitte warten, ich bin beschäftigt):

---     ---
|           |   |   |
|           |   |   |

|   |       |   |
    |   |       |   |
 ---     ---

Das ergibt dann einen schönen Rotations-Effekt.

Ciao,
 Martin

[Alexander (HH)]

Moin Moin!

10         1001      X X X X X X X
     ...         ...
     15         1111      X X X X X X X
Oder du lässt für 10 bis 15 (0xA bis 0xF) 'A', 'b', 'C', 'd', 'E', 'F' anzeigen.

beispielsweise, ja. Oder andere Symbole, die für die konkrete spätere Anwendung vielleicht nötig sind,

Vollkommen richtig, nur macht beides die Funktionsterme für die Segmente i.d.R. komplexer, was zu mehr Schaltungsaufwand führt. Für massenhaft gefertigte ICs ist das völlig egal, da kommt es auf hundert Transistoren mehr oder weniger überhaupt nicht an. Aber für selbstgestricktes, egal ob Redstones, Relais oder Seilrollen, spart der Verzicht auf die Definition der letzten sechs Symbole einigen Aufwand.

Eine andere, mathematisch gleichwertige Variante ist, statt hart verkabelter Logik-Bausteine einen Festspeicher mit seinem integrierten Adressdekoder zu benutzen, sprich: ein ROM/PROM/EPROM/EEPROM. Die darzustellenden Daten laufen über die Adressleitung des ROMs ein, an den Datenleitungen hängen die Anzeigesegmente. Diese Technik war bei der Ansteuerung der einzelnen Pixel auf einem Bildschirm lange üblich, angefangen bei einigen Heimcomputern und Terminals bis hin zum PC, Stichwort Character Generator ROM. Apple hat für den Apple II immer noch einen KB-Eintrag dazu. Der nächste logische Schritt war dann, das ROM gegen einen beschreibbaren Speicher (RAM) zu tauschen, damit können Symbole im laufenden Betrieb verändert werden.

Für ein 7-Segment-Display sind nur 16x7 Bit notwendig, so kleine ROMs gibt es quasi nicht, daher ist die ROM/RAM-Lösung hier Overkill.

Alexander

[Link-Setzer]

http://de.wikipedia.org/wiki/Logikgatter