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Baustelle
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Diese Seite enthält zur besseren Übersicht Diagramme des MCRedstoneSims Datei:Redstonelegende.png

Fortgeschrittene Redstone-Schaltkreise sind Mechanismen, die sich mit komplexen Redstone Schaltkreisen beschäftigen.

Zähler

Es gibt drei Arten von Zählern:

  • Dezimale Zähler
  • Duale Zähler
  • Impuls-Zähler

Redstone-Fackel-Zähler

Für den Zähler werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Speicherzellen
  • Impulsänderung
Datei:Redstone-Schaltkreise Restone-FackelZähler1Schema.png

Schaltung eines einfachen Zählers

Datei:Redstone-Schaltkreise Restone-FackelZähler1Animation1.png

Das ist ein Zähler, bestehend aus RS-NOR-Bausteinen und einen AND-Gate.

Der Redstone-Fackel-Zähler ist ein Dezimalzähler, da er für jeden Zählvorgang seinen Ausgang um 1 erhöht. Er besteht aus einem UND-Gatter und einem RS-NOR-Latch. Die Animation zeigt vier Module in Kombination. Dadurch kann der Zähler bis vier zählen und hat damit fünf Zustände die er erreichen kann (0,1,2,3,4). Diese Variante ist sehr Platzaufwendig, dafür benötigt man aber keine weiteren Redstone-Elemte wie Kolben. Der Zähler setzt sich beim fünften Redstone-Signal wieder zurück. Man kann den Zähler ohne Probleme entsprechend weiterführen.

Verstärker-Zähler

Für den Zähler werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Speicherzellen
  • Impulsänderung

Datei:Redstone-Schaltkreise Verstärker-Zähler1Animation1.png

Der Verstärker-Zähler ist ein Impulszähler. Der Zähler besteht aus einem D-Flip Flop und Startleitungen(Dort wo der Zähler anfangen soll zu Zählen). Hier die einzelnen Schritte des Zählers:

  • 1. Man baut zuerst zwei vertikale D-Flip-Flops. (Nach Wunsch können mehr hinzugefügt werden, aber benutzt den von der englischen Seite)
  • 2. Man verbindet die Inputs C der Flip-Flops miteinander und setzt einen Edge-Trigger davor. Daran kommt der Button, um weiter zu zählen.
  • 3. Unter Output Q beider Flip-Flops baut ihr einen Repeater, dessen 2. Fackel auf den Block unter der Leitung von Q zeigt. Danach verlegt ihr den Input des Repeaters unter der Schaltung an einen Hebel oder Schalter, sodass ihr aussuchen könnt, ab wo der Zähler zählen soll.
  • 4. Dann könnt ihr den Output des ersten D-Flip-Flops mit dem Input D des zweiten verbinden. Die Outputs beider Flip-Flops könnt ihr schon mal an eure Schaltung anschließen.

Weitere Funktionen, Reset usw. könnt ihr dann selber einbauen, wie ich es getan habe. Hier ist meine Version des Zählers: Bild Folgt noch

Kolben-Zähler

Für den Zähler werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Impulsänderung
Datei:Redstone-Schaltkreise KolbenZähler1Animation1.png

Ein Kolben-Zähler.

Der Kolben-Zähler ist ein Dualzähler. Man kann sie unendlich weit ausbauen. Am Anfang steht ein Signalunterbrecher, (Rote Wolle+Piston) der es ermöglicht, dass pro Eingang auch nur einmal gezählt wird. Das heißt, dass man ein eingehendes Signal so lange halten kann, wie man möchte, ohne dass weitergezählt wird. Erst nachdem das Signal kurz unterbrochen wurde, zählt er einen Schritt weiter.

Datei:Redstone-Schaltkreise KolbenZähler1Animation2.png

Ein Ausschnitt

Der hier mit Holz gekennzeichnete Ausschnitt bildet ein Segment des Zählers. Ein Segment besteht aus einem RS-NOR Latch und einem Piston, der sich erst aktiviert, wenn das vorherige Input-Signal erloschen ist. Durch die Aktivierung des Pistons wird ermöglicht, dass die nächste Speicherzelle angesteuert werden kann. Die Anzahl an Segmenten gibt auch die Anzahl der maximal möglichen Ausgaben an.

Der Linke Knopf ist mit der Reset Leitung verbunden, die alle gespeicherten Zustände löscht. Der Rechte Knopf ist erst mit dem Signalunterbrecher und dann mit der Zähl-Leitung und den RS-NOR Latches verbunden.

Man kann den Zähler mit dem entsprechenden Anbauen eines weiteren Segmentes erweitern.

Schleimblock-Zähler

Für den Zähler werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Speicherzellen
  • Impulsänderung

Der Schleimblock-Zähler ist ein Dezimalzähler. Der Schleimblock-Zähler basiert auf dem Prinzip einen Redstone-Block mit hilfe einer Schleimblock-Reihe zu verschieben, bei der der Redstone-Block an seiner neuen Postition durch klebrige Kolben festgehalten wird. Die besonderheit bei diesen Zähler ist, das er ohne Erweiterung auch rückwärts zählen kann.

ROM-Zähler

Für den Zähler werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Speicherzellen
  • Impulsänderung
  • ROM-Speicher

Der ROM-Zähler kann alle drei Zählvarianten annehmen (Dezimalzähler, Duale Zähler & Impuls-Zähler). Mit hilfe eines ROM-Speicherringes kann man einen Zähler bauen, der sehr vielseitig ist.

Halbaddierer

Mit logischen Gattern kann in Minecraft gerechnet werden. Dies ist allerdings sehr kompliziert und nimmt viel Zeit in Anspruch, denn es muss, wie auch in der Realität, ein Rechner mit Halbaddierern gebaut werden. Vier Halbaddierer reichen für einen Bit. Vier Bit werden für einen Rechner benötigt, welcher zwei Zahlen von eins bis neun addieren können soll. Insgesamt werden also vier Addierer' bestehend aus 16 Halbaddierern (4 x 4 Halbaddierer) benötigt.

Des Weiteren wird auch noch ein Display benötigt, welches vier Stellen, sogenannte Digits, benötigt. Einen Digit für den ersten Operanden, einen Digit für den zweiten Operanden und zwei Digits für die Summe.

Ausführlich nachzulesen auf der englischen MC-Wiki-Site

Variante 1

Für den Halbaddierer werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Speicherzellen
  • Impulsänderung
Datei:Redstone-Schaltkreise Halbaddierer1Schema.png

Schaltung eines Halbaddierers. Der obere Knopf ist Eingang A, der untere Button ist Eingang B

Einen Halbaddierer zu bauen verlangt ein gewisses Vorwissen mit logischen Gattern. Es müssen drei Und-Gatter sowie ein ODER-Gatter miteinander verbunden werden:

Ergebnisse:

Redstonesignal An = 1 Redstonesignal Aus = 0

Eingang A Eingang B Summe Übertrag
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 0 1

Variante 2

Für den Halbaddierer werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Speicherzellen
  • Impulsänderung
Datei:Redstone-Schaltkreise Halbaddierer2Schema.png

Ein vereinfachter Halbaddierer

Dieser Halbaddierer wird aus einem XOR - Gatter (im Ersten Halbaddierer ist das XOR in seien bestandteile zerlegt) und einem AND - Gatter gebaut

So funktioniert er:

Wir nehmen an, Eingang A steht für 1, da A = B ist, MUSS B auch 1 sein. Nun können wir folgendes addieren: 0+0, 0+1, 1+0, 1+1.

Das XOR - Gatter schaut, ob nur 1 Schalter umgelegt ist, und dadurch für die Rechnungen 0+1, und 1+0 zuständig. Dies bildet die Lösung ( L )

Das Und - Gatter schaut, ob beide Schalter umgelegt sind, und ist dadurch für die Rechnungen 1+1 zuständig. Das Und - Gatter bildet den Übertrag ( U ).

A B L U
0 0 0 0
1 0 1 0
0 1 1 0
1 1 0 1

Wenn man nun einen 2-Bit Addierer bauen möchte, verbindet man U ( =2, da 1+1 = 2 ) mit A eines zweiten Ganzaddierers, dessen B einem Schalter, der für die Zahl 2 steht, entspricht. Von diesem Ganzaddierer nimmt man L und verbindet diesen mit einem dritten Ganzaddierer, dessen A: L von dem 2 Ganzaddierer ist und B, der 2 Schalter, der für die 2 steht.

Nun kann man folgendes Rechnen: 0+0, 0+1, 1+0, 1+1, 0+2, 2+0, 1+2, 2+1, 2+2.

Wenn man nun das Binär-Ergebnis in einem Decodedierer zu einem Kabel "umwandelt" das an die "Segmentsteuerung" eines Displays geht, wird man das Ergebnis auch in Dezimalzahlen sehen können. Dies ist lediglich eine Anregung.

Um einen 4-Bit Addierer zu bauen, wiederholt man das ganze noch zweimal und dann erhält man das hier:

Wie ihr seht muss man die XOR- und AND-Gates so verbinden, wie ich es tat, und so erhält man einen 4-bit Addierer. Das kann man dann immer so weiter bauen, je nachdem, wie viel man an bits rechnen will. Die Brücken, die ihr seht, sind Verbindungen der Binär-Stränge, denn wenn das Ergebnis 4 herauskommt oder eine Binärzahl, die eine 4 anzeigt, dann kann auf einem der Stränge eine 4 angezeigt werden, und das wäre auch richtig so. Bei dem 8-Binär-Strang seht ihr diese Brücke ebenfalls.]]

Variante 3

Für den Halbaddierer werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Speicherzellen
  • Impulsänderung


Links die zwei Eingänge. Rechts oben der Summen Ausgang. Rechts unten der Übertrag.

Volladdierer

1 Bit-Variante 1

Für den Volladdierer werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Speicherzellen
  • Impulsänderung
  • Halbaddierer
Datei:Redstone-Schaltkreise Volladdierer1Schema.png

Schaltung eines Volladdierers. Button oben links ist Eingang A. Button unten links ist Eingang B. Button rechts ist Leerlauf bzw. Reset

Ein Ganzaddierer besteht, wie schon erwähnt, aus zwei Halbaddierern. Er ist in der Lage, ein Bit zu addieren. Wenn man das Zweierkomplemet der zweiten Zahl bildet, sprich alle Werte invertiert und zusätzlich eins addiert, entsteht ein Subtrahierer.

1 Bit-Variante 2

Für den Volladdierer werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Speicherzellen
  • Impulsänderung
  • Halbaddierer

Links die zwei Eingänge. Oben der Eingangsübertrag. Rechts der Summenausgang. Unten der Ausgangsübertrag.

4 Bit-Variante

Für den Volladdierer werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Speicherzellen
  • Impulsänderung
  • Volladdierer (1 Bit)

Einen 4 Bit Rechner zu bauen ist jetzt nicht mehr schwer. Man muss nur noch die vier Ganzaddierer miteinander verbinden. Allerdings kann immer noch einiges schief gehen. Es muss nun pro zwei Ganzaddierer ein UND-Gatter geben.


Links die 2x4bit Eingänge. Rechts die 4bit Ausgang. Oben der Eingangsübertrag.Unten der Ausgangsübertrag.

ROM-Speicher

Für den Zähler werden folgende Grundlagen benötigt:

  • Logikgatter
  • Impulsänderung

Programmierbare ROM-Speicher (Read-only-Memory) sind Speicher-Systeme, die ohne Veränderung einzeilner Bauteile nicht überschrieben werden können. Vorteil gegenüber einfachen Redstone Speicherzellen ist der relativ geringe Platz, der benötigt wird um 1 bit (Signal / kein Signal) zu speichern. Außerdem kann man diese Speicher verschieben, sodass Abfolgen von Werten abgerufen werden können.
Nachteil ist der Materialaufwand, da man für einen Set oder Reset (abhängig von der Bauweise) 1 insoliden Block verwenden muss, der sich mit Kolben verschieben lässt, also Glas, welches nichts droppt, wenn es einmal gesetzt ist, und somit zerstört werden muss. (Außer, man schiebt es mit einem Kolben beiseite.)

Um ein Einzelnes Bit zu speichern, benötigt man nur einen Soliden oder unsoliden Block. Die Information wird dann mit einem Redstonesignal, welches durch den Block fließt, oder eben nicht, abgerufen.

Datei:Redstone-Schaltkreise KolbenBlockKreislaufZähler1Animation1.jpg

Ein 1-Bit-ROM-Speicher

Um Signalsequenzen abzurufen, benötigt man einen Kreislauf in dem Glasblöcke eine Kreisbahn entlanggeschoben werden

Datei:Redstone-Schaltkreise KolbenBlockKreislaufZähler1Animation2.jpg

ROM-Sequenz-Ring

Zu beachten ist nur, dass immer ausreichend Blöcke im Kreis sind und das die Repeater, wie auf dem Bild, mit mindestens 2 Logikticks Zeitunterschied laufen, dass setzt wiederum eine Clockeinstellung von mindestens 8 Ticks voraus.

Verwendung als Klavier

In einem Klavier werden ROMs wegen ihrer schnellen Abrufbarkeit und Fähigkeit, Sequenzen zu speichern/abzurufen, gerne verwendet. Dabei wird pro Notenblock ein Sequenz-Ring gebaut. Und in diesen dann die Melodie geschrieben.

[[Kategorie:Anleitung|]]

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