Lernpfad:Digitale Schaltungen/10: Unterschied zwischen den Versionen

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Mit dem 4-Bit Addierer können wir 4-Bit Binärzahlen addieren. Das sind <math>2^4 = 16</math> verschiedene Zahlen. Im Dezimalsystem entspricht das den Zahlen von <math>0</math> bis <math>15</math>.  
Mit dem 4-Bit Addierer können wir 4-Bit Binärzahlen addieren. Das sind <math>2^4 = 16</math> verschiedene Zahlen. Im Dezimalsystem entspricht das den Zahlen von <math>0</math> bis <math>15</math>.  


Wenn das Ergebnis einem Menschen angezeigt werden soll, wird eine Anzeige benötigt, die die passenden Ziffern im Dezimalsystem darstellen kann. Eine solche Anzeige ist das ''7-Segment-Display''.
Wenn das Ergebnis einem Menschen angezeigt werden soll, wird eine Anzeige benötigt, die die passenden Ziffern im Dezimalsystem darstellen kann. Eine solche Anzeige ist die ''7-Segment Anzeige''.


Ein solches Display besteht aus - wenig überraschen - sieben Segmenten, die einzeln an und aus geschaltet werden können. Du kennst solche Anzeigen von vielen Beispielen. Hier sind die zehn Dezimalziffern auf einer 7-Segment Anzeige.
Eine solche Anzeige besteht aus - wenig überraschen - sieben Segmenten, die einzeln an und aus geschaltet werden können. Du kennst solche Anzeigen von vielen Beispielen. Hier sind die zehn Dezimalziffern, wie sie auf einer 7-Segment Anzeige dargestellt werden.


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{{Aufgabe:Start}}
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* Bearbeite die [https://www.inf-schule.de/rechner/digitaltechnik/7segment/ein_7segment Schritt-für-Schritt Anleitung im digitalen Schulbuch Inf-Schule.de] zur 7-Segment Anzeige.
* Bearbeite die [https://www.inf-schule.de/rechner/digitaltechnik/7segment/ein_7segment Schritt-für-Schritt Anleitung im digitalen Schulbuch Inf-Schule.de] zur 7-Segment Anzeige.
*: Entscheide dich für einen der sieben 4-Bit Decoder und setze ihn in {{Digital}} um. Sag deiner Lehrperson bescheid, welchen Decoder für welches Segment du baust. So können wir im Kurs einen vollständigen Decoder für eine 7-Segment Anzeige konstruieren.
*: Entscheide dich für einen der sieben 4-Bit Decoder s<sub>0</sub> bis s<sub>6</sub> und setze ihn in {{Digital}} um. (Jeder Decoder steuert genau ein Segement der Anzeige.)
*: Sag deiner Lehrperson bescheid, welchen Decoder für welches Segment du baust. So können wir im Kurs einen vollständigen Decoder für eine 7-Segment Anzeige konstruieren.
*: Eine Wahrheitstafel für einen 4-Bit Decoder findest du in der [[wikipedia:Segmentanzeige#Logiktabelle|Wikipedia]].
*: Eine Wahrheitstafel für einen 4-Bit Decoder findest du in der [[wikipedia:Segmentanzeige#Logiktabelle|Wikipedia]].
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== Hinweise zur Arbeit mit Inf-Schule.de ==
== Hinweise zur Arbeit mit Inf-Schule.de ==


Bei Inf-Schule.de wird die Simulationssoftware [https://logicsim.org LogicSim] verwendet. Du bekommst die Beispiele für {{Digital}} hier:
Bei Inf-Schule.de wird die Simulationssoftware [http://www.tetzl.de/java_logic_simulator_de.html LogicSim] verwendet. Hier ist die erste Beispielschaltung für {{Digital}}: {{DAT|Vorlagen/Digital/7-Segment Anzeige/beispiel1.dig}}
 
* {{DAT|Vorlagen/Digital/7-Segment Anzeige/beispiel1.dig}}


'''Hinweise zur Notation'''
'''Hinweise zur Notation'''
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* <code>~A</code> = '''NICHT''' A
* <code>~A</code> = '''NICHT''' A
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{{Lösung:Start|Cheaten: Eine Abkürzung zum Decoder}}
{{Digital}} ist in der Lage aus einer Wahrheitstafel automatisch eine passende Schaltung zu generieren.
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Version vom 6. September 2020, 11:13 Uhr

Mit dem 4-Bit Addierer können wir 4-Bit Binärzahlen addieren. Das sind [math]\displaystyle{ 2^4 = 16 }[/math] verschiedene Zahlen. Im Dezimalsystem entspricht das den Zahlen von [math]\displaystyle{ 0 }[/math] bis [math]\displaystyle{ 15 }[/math].

Wenn das Ergebnis einem Menschen angezeigt werden soll, wird eine Anzeige benötigt, die die passenden Ziffern im Dezimalsystem darstellen kann. Eine solche Anzeige ist die 7-Segment Anzeige.

Eine solche Anzeige besteht aus - wenig überraschen - sieben Segmenten, die einzeln an und aus geschaltet werden können. Du kennst solche Anzeigen von vielen Beispielen. Hier sind die zehn Dezimalziffern, wie sie auf einer 7-Segment Anzeige dargestellt werden.

Seven segment display 0 digit (blue).svg Seven segment display 1 digit (blue).svg Seven segment display 2 digit (blue).svg Seven segment display 3 digit (blue).svg Seven segment display 4 digit (blue).svg
Seven segment display 5 digit (blue).svg Seven segment display 6 digit (blue).svg Seven segment display 7 digit (blue).svg Seven segment display 8 digit (blue).svg Seven segment display 9 digit (blue).svg
Icon Heft.png
Arbeitsauftrag
  • Bearbeite die Schritt-für-Schritt Anleitung im digitalen Schulbuch Inf-Schule.de zur 7-Segment Anzeige.
    Entscheide dich für einen der sieben 4-Bit Decoder s0 bis s6 und setze ihn in Digital um. (Jeder Decoder steuert genau ein Segement der Anzeige.)
    Sag deiner Lehrperson bescheid, welchen Decoder für welches Segment du baust. So können wir im Kurs einen vollständigen Decoder für eine 7-Segment Anzeige konstruieren.
    Eine Wahrheitstafel für einen 4-Bit Decoder findest du in der Wikipedia.
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Hinweise zur Arbeit mit Inf-Schule.de

Bei Inf-Schule.de wird die Simulationssoftware LogicSim verwendet. Hier ist die erste Beispielschaltung für Digital: beispiel1.dig

Hinweise zur Notation

Bei Inf-Schule.de wird teilweise folgende Notation verwendet:

  • ⋀ = UND, Bsp: A ⋀ B
  • ∨ = ODER, Bsp: A ∨ B
  • — = NICHT, Bsp: Ā

Hinweise zum Projekt

Wir benutzen 4-Bit Binärzahlen, also sollte dein Decoder auch vier Eingänge besitzen. Der Decoder soll aber erstmal nur die erste Stelle (die Einerstelle) der Ergebnisanzeige ansprechen. Für die Binärzahl (1100)2 = (12)10 soll also nur die 2 dargestellt werden. Der Decoder s0, der das Segment 0 (den Balken ganz oben) bedient, muss also für alle Zahlen außer der 1, 4, 11 und 14 den Ausgang mit 1 belegen.

Die Minimierung der Schaltungen mit den Rechengesetzten muss nicht nachvollzogen werden. Statt dessen kann auf der Seite Online minimization of boolean functions automatisch durchgeführt werden. Die Webseite benutzt wiederum eine andere Syntax für die Eingabe der Schaltungen:

  • AB = A UND B
  • A+B = A ODER B
  • ~A = NICHT A
Cheaten: Eine Abkürzung zum Decoder

Digital ist in der Lage aus einer Wahrheitstafel automatisch eine passende Schaltung zu generieren.