2. Übung: Flipflops und Automaten Abteilung Verteilte Systeme, Universität Ulm

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1 2. Übung: Flipflops und Automaten

2 1. Aufgabe: Steuerungslogik für Kaffeeautomat Erstellen Sie eine Steuerungslogik für einen einfachen Kaffeautomaten mithilfe eines Mealy-Automats. Ein Becher Kaffee kostet 1,50 und ist mit Münzen im Wert von 50 Cent, 1 und 2 zahlbar. Sobald ein ausreichender Geldbetrag eingeworfen worden ist, wird sofort ein Becher Kaffee und das passende ückgeld ausgegeben. Die Booleschen Ausdrücke müssen nicht optimiert werden. Münz- E Steuer- A Kaffeeausgabe erkennung Takt logik Geldrückgabe

3 Zustände, Eingaben und Ausgaben definieren Z-0: Z-50: Z-100: Kein Geld bezahlt 50 Cent bezahlt 1 bezahlt E-50: E-100: E-200: 50 Cent-Münze wird eingeworfen 1 -Münze wird eingeworfen 2 -Münze wird eingeworfen A-Nix: A-Kaffee: A-Kaffee-50: A-Kaffee-100: A-Kaffee-150: Es wird nichts ausgegeben Ein Becher Kaffee wird ausgegeben Ein Becher Kaffee und 50 Cent werden ausgegeben Ein Becher Kaffee und 1 werden ausgegeben Ein Becher Kaffee und 1,50 werden ausgegeben

4 Aufbau der Steuerlogik J J Takt C C K K E0 E1 E0 E1 J0 K0 Z0 J1 K1 Z1 Schaltfunktion? A0 A1 A2 A0 A1 A2

5 Zustandsdiagramm erstellen E-50 / A-Kaffee Z50 E-50 / A-Nix Z0 Z100 E-50 / A-Nix

6 Zustandsdiagramm erstellen Z50 E-50 / A-Kaffee E-50 / A-Nix E-100 / A-Nix Z0 E-100 / A-Kaffee E-100 / A-Kaffee-50 Z100 E-50 / A-Nix

7 Zustandsdiagramm erstellen Z50 E-50 / A-Kaffee E-50 / A-Nix E-100 / A-Nix Z0 E-100 / A-Kaffee E-100 / A-Kaffee-50 E-200 / A-Kaffee-100 E-200 / A-Kaffee-150 Z100 E-200 / A-Kaffee-50 E-50 / A-Nix

8 Zustandstabelle erstellen Zustand Eingabe Folgezustand Ausgabe Z-0 E-50 Z-50 A-Nix Z-0 E-100 Z-100 A-Nix Z-0 E-200 Z-0 A-Kaffee-50 Z-50 E-50 Z-100 A-Nix Z-50 E-100 Z-0 A-Kaffee Z-50 E-200 Z-0 A-Kaffee-100 Z-100 E-50 Z-0 A-Kaffee Z-100 E-100 Z-0 A-Kaffee-50 Z-100 E-200 Z-0 A-Kaffee-150

9 Binäre Zustandscodierung Zustände Ausgaben Z-0 00 A-Nix 000 Z A-Kaffee 001 Z A-Kaffee Eingaben A-Kaffee E A-Kaffee E E

10 Binäre Zustandstabelle Zustand Eingabe Folgezustand Ausgabe Alle nicht in der Tabelle vorkommenden Zustände / Eingaben / Ausgaben sind don't care -Werte, da sie bei korrekter Funktion des Automaten nie vorkommen.

11 Tabelle der Flipflop-Ansteuerung Z1 Z0 E1 E0 F1 F0 J1 K1 J0 K0 A2 A1 A d 1 d d 0 d d 0 d d d d d d d d 1 0 d d 1 0 d d 1 0 d 1 0 0

12 Boolesche Formeln J 1 =Z 0 E 1 E 0 Z 0 E 1 E 0 K 1 =1 J =Z E E K 0 =Z 1 E 1 E 0 =Z 1 E 1 E 0 A =Z Z E E A =Z E E Z Z E E A =Z Z E E Z Z E E Z Z E1E

13 Aufgabe 2: Timingdiagramm a) Welches Flipflop hat die unten stehende Charakteristik? C A B b) Konstruieren Sie das Flip-Flop aus a) mit S-Flip-Flops und Gattern.

14 Aufgabe 2: Lösung a) JK-Flipflop b) Schaltbild: J K C S ' S ' '

15 Aufgabe 3: Asynchroner Zähler a) Erweitern Sie ein JK-Flipflop um eine eset- Leitung, so dass es asynchron rücksetzbar ist b) Konstruieren Sie mithilfe des Flipflops aus a) und Gattern einen asynchronen Zähler, der steigende Flanken von Null bis Fünf zählt und zusätzlich asynchron rücksetzbar ist.

16 Aufgabe 3: Lösung a) JK-Flipflop mit asynchronem eset: J K C S ' S ' '

17 Aufgabe 3: Lösung b) Asynchroner Zähler von Null bis Fünf: C J K ' J K ' J K ' 1