W tym rozdziale zaprojektujemy sterownik elektronicznej kostki do gry. Na wejściu będziemy podawać w kodzie 8421 liczbę od 0 do 7, a na wyjściu otrzymamy sygnały sterujące 7 diodami LED, tworzącymi oczka kostki. Opisany sterownik może posłużyć jako element gry elektronicznej w kości, ale to już inny temat. Poniżej przedstawiamy definicje sygnałów wejściowych i wyjściowych sterownika:

W poniższej tabeli zestawiliśmy kody wejściowe oraz wynikowe stany kostki. W ostatnim wierszu są podane wyjścia sterownika, które mają stan wysoki dla danego układu kostki.

kod	000	001	010	011	100	101	110	111
kostka
wyjścia	-	D	BF	BDF	ABFG	ABDFG	ABCEFG	ABCDEFG

Na kostce nie występuje nigdy układ 7 oczek - wprowadziliśmy go jednak umyślnie wraz z układem zerowym (a nóż się przyda ;-) ).

Układ sterowania kostką jest transkoderem kodu 8421 na kod oczek kostki. Ułóżmy zatem tabelkę sygnałów wejściowych i wyjściowych:

Na podstawie powyższej tabeli tworzymy mapy Karnaugha dla poszczególnych wyjść, sterujących diodami LED w kostce. Funkcje sprowadzamy do postaci NAND i NOT, tam gdzie jest to konieczne.

Wyjścia A i G:
100, 101, 110, 111

00 01 11 10 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

Wyjścia B i F:
010, 011, 100, 101, 110, 111

00 01 11 10 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1	00 01 11 10 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

Wyjścia C i E:
110, 111

00 01 11 10 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1

Wyjście D:
001, 011, 101, 111

00 01 11 10 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0

Podsumujmy

Rozpoczynamy budowę sieci logicznej od sygnałów wejściowych i ich negacji:

Teraz realizujemy kolejne funkcje dla wyjść A...G:

Numerujemy bramki:

Definiujemy sieć połączeń:

Na wejście sieci będą podawane sygnały a,b,c w kodzie 8421. Na wyjściach A...G powinniśmy otrzymać sygnały zgodne z poniższą tabelką:

// Symulacja sieci logicznej
// transkodera z kodu 8421 na
// kod oczek kostki do gry
// (C)2020 mgr Jerzy Wałaszek
// I LO w Tarnowie

#include <iostream>

using namespace std;

// Funkcje bramek

int NOT(int a)
{
  return !a;
}

int NAND(int a, int b)
{
  return !(a && b);
}

int main()
{
  // Stany wejściowe/wyjściowe
  int a,b,c,A,B,C,D,E,F,G;

  // Stany wyjściowe bramek
  int YB1,YB2,YB3,YB4,YB5;

  cout << " c b a | A B C D E F G\n"
          "-------+---------------"
       << endl;

  // W pętli generujemy kody 000-111
  for(c = 0; c < 2; c++)
    for(b = 0; b < 2; b++)
      for(a = 0; a < 2; a++)
      {
        // Symulacja sieci
        YB1 = NOT(c);
        YB2 = NOT(b);
        YB3 = NAND(c,b);
        YB4 = NAND(YB1,YB2);
        YB5 = NOT(YB3);
        A   = c;
        B   = YB4;
        C   = YB5;
        D   = a;
        E   = YB5;
        F   = YB4;
        G   = c;

        // Wyświetlamy wyniki
        cout << " " << c << " " << b
             << " " << a << " | "
             << A << " "
             << B << " "
             << C << " "
             << D << " "
             << E << " "
             << F << " "
             << G << endl;
  }
  cout << endl;
  return 0;
}

Z lewej strony ustawiasz liczbę oczek w kodzie 8421 kliknięciami w kwadratowe przyciski. Kolor czarny oznacza stan 0, kolor czerwony oznacza stan 1. Gdy na przyciskach ustawisz odpowiedni kod, sieć logiczna ustawi układ oczek na kostce.