3.2. Lauflicht

VerzogerungWer nachts schon einmal durch eine große und gut abgesicherte Baustelle gefahren ist, kennt bestimmt die blinkenden, gelben Warnleuchten. Sie sorgen für ein schönes Lichtspektakel in der Dunkelheit. Bei guter Abstimmung der Leuchten zueinander, erhält man den Eindruck, dass ein Lichtpunkt durch die Baustelle wandert.

Mit den drei großen LEDs auf dem IMS-Board können wir eine Schaltung realisieren, die diesen Effekt nachbildet und so ein Lauflicht erzeugt. Ein Taktgenerator bringt unser Licht automatisch „zum Laufen“, und zwar durch eine Zustandsänderung bei jedem Takt. In der Digitaltechnik nennt man eine derartige Schaltung auch Zustandsmaschine.





Realisiere das Lauflicht und benutze hierfür: Einen Taktgenerator und die drei großen LEDs. Bei jeder Zustandsänderung des Generators leuchtet eine andere LED auf. Die Schaltung hat insgesamt vier verschiedene Zustände, die sich nach einem Durchlauf wiederholen. Mit dem Hauptschalter wird die Versorgungsspannung für das IMS-Board eingeschaltet.

Die vier Zustände können in einer Grafik dargestellt werden; jeder Kreis stellt einen Zustand dar und die Übergänge zwischen zwei Zustände, die durch den Takt ausgelöst werden, werden dort als Pfeile dargestellt.

aufgabe9-weg-1

Dieses Zustandsdiagramm wird in eine Wahrheitstabelle umgewandelt:

Aktueller Zustand
AZbit1 AZbit0
Takt
(T)
Nächster Zustand
NZbit1 NZbit0
LEDgrün LEDgelb LEDrot
Alle LEDs
0 0
aus
0
Alle LEDs
0 0
an
1
an
1
an
1
Alle LEDs
0 0
an
1
grüne LED
0 1
egal
-
egal
-
egal
-
grüne LED
0 1
aus
0
gelb LED
1 1
egal
-
egal
-
egal
-
grüne LED
0 1
an
1
grüne LED
0 1
an
1
aus
0
aus
0
rote LED
1 0
aus
0
Alle LEDs
0 0
egal
-
egal
-
egal
-
rote LED
1 0
an
1
rote LED
1 0
aus
0
aus
0
an
1
gelb LED
1 1
aus
0
gelbe LED
1 1
aus
0
an
1
aus
0
gelb LED
1 1
an
1
rote LED
1 0
egal
-
egal
-
egal
-

Der aktuelle Zustand kann mit 2 Bit kodiert werden. Der nächste Zustand wird nun aus dem aktuellen Zustand und dem Zustand des Takts berechnet.

aufgabe9-weg-2

aufgabe9-weg-3

aufgabe9-weg-4

aufgabe9-weg-5

aufgabe9-weg-6

Nach einer sehr kurzen Zeit, wird der nächste Zustand zum aktuellen Zustand, also müssen AZbit1 und NZbit1 sowie AZbit0 und NZbit0 mit einander verbunden werden.

aufgabe9-schaltplan

aufgabe9-loesung