Uebung_004b2b_sub: Sub-Applikation für ein Toggle-Flip-Flop (E_SWITCH + E_SR)

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Einleitung

Diese Übung implementiert ein Toggle-Flip-Flop (auch bekannt als Umschaltglied) unter Verwendung der Funktionsbausteine E_SWITCH und E_SR. Ziel ist es, den booleschen Ausgang Q bei jedem eingehenden Ereignis IND umzuschalten. Die Realisierung erfolgt als Subapplikation, die als wiederverwendbarer Baustein in übergeordnete Applikationen eingebunden werden kann.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Sub-Baustein: Uebung_004b2b_sub

• Typ: SubAppType (Subapplikation)
• Verwendete interne FBs:
• E_SWITCH_I1: E_SWITCH
  • Parameter: keine
  • Ereigniseingang: EI
  • Ereignisausgänge: EO0 (bei G=FALSE), EO1 (bei G=TRUE)
  • Dateneingang: G (BOOL)
  • Datenausgang: keine
• E_SR_I1: E_SR
  • Parameter: keine
  • Ereigniseingänge: S (Set), R (Reset)
  • Ereignisausgang: EO (wird nach Set/Reset ausgegeben)
  • Datenausgang: Q (BOOL, aktueller Zustand)
• Funktionsweise: Der E_SWITCH leitet das Eingangsereignis IND abhängig vom Wert des Dateneingangs G an einen seiner beiden Ereignisausgänge weiter:
• Ist G = FALSE, wird das Ereignis auf EO0 (Set) gegeben.
• Ist G = TRUE, wird das Ereignis auf EO1 (Reset) gegeben.

Der E_SR reagiert auf die Ereignisse an seinen Set- und Reset-Eingängen: - Ein Ereignis auf S setzt den Ausgang Q = TRUE. - Ein Ereignis auf R setzt Q = FALSE.

Der Ausgang Q wird zurück an den Gate-Eingang G des E_SWITCH geführt. Dadurch wird bei jedem neuen Ereignis IND der aktuelle Zustand invertiert – es entsteht ein Toggle-Flip-Flop. Der Ausgang Q wird gleichzeitig an den äußeren Ausgang der Subapplikation weitergeleitet.

Programmablauf und Verbindungen

1. Initialzustand: Beim Start ist der Ausgang Q des E_SR zunächst FALSE (Default).
2. Erstes Ereignis: Ein Ereignis am Eingang IND erreicht den E_SWITCH. Da G = FALSE ist, wird das Ereignis an den Set-Eingang S des E_SR weitergeleitet. Der E_SR setzt Q auf TRUE und gibt ein Ereignis am Ausgang EO aus (wird an den äußeren Ausgang EO der Subapplikation weitergereicht).
3. Zweites Ereignis: Nun ist G = TRUE. Das nächste IND-Ereignis wird daher an den Reset-Eingang R gegeben, der Q wieder auf FALSE setzt. Der Vorgang wiederholt sich bei jedem weiteren Ereignis.

Verbindungen im Überblick (intern):

• Ereignisverbindungen:
  IND → E_SWITCH.EI
E_SWITCH.EO0 → E_SR.S
E_SWITCH.EO1 → E_SR.R
E_SR.EO → EO (äußerer Ausgang)
• Datenverbindungen:
  E_SR.Q → E_SWITCH.G (Rückkopplung)
  E_SR.Q → Q (äußerer Ausgang)

Lernziele: - Verständnis des Toggle-Flip-Flop-Verhaltens. - Kennenlernen der Funktionsbausteine E_SWITCH (ereignisgesteuerter Multiplexer) und E_SR (Set/Reset-Speicher). - Erstellung und Nutzung einer Subapplikation in 4diac-IDE.

Schwierigkeitsgrad: Einfach

Vorkenntnisse: Grundlegende Kenntnisse der Ereignissteuerung und Boolescher Logik in 4diac.

Ausführung: Die Subapplikation kann direkt in eine Applikation eingefügt werden. Über den Eingang IND wird getoggelt, der Ausgang Q zeigt den aktuellen Zustand an.

Zusammenfassung

Die Übung 004b2b demonstriert die einfache Realisierung eines Toggle-Flip-Flops durch die Kombination der Standardbausteine E_SWITCH und E_SR. Die Rückkopplung des Ausgangs auf den Gate-Eingang des E_SWITCH erzeugt das charakteristische Umschaltverhalten. Die Implementierung als Subapplikation ermöglicht eine saubere Kapselung und Wiederverwendung in komplexeren Steuerungsaufgaben.