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 tabelką:

c	b	a	A	B	C	D	E	F	G
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	0	0	1	0	0	0
0	1	0	0	1	0	0	0	1	0
0	1	1	0	1	0	1	0	1	0
1	0	0	1	1	0	0	0	1	1
1	0	1	1	1	0	1	0	1	1
1	1	0	1	1	1	0	1	1	1
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1

C++ // 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 oraz stany 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; }

Wynik:

c b a | A B C D E F G -------+---------------  0 0 0 | 0 0 0 0 0 0 0  0 0 1 | 0 0 0 1 0 0 0  0 1 0 | 0 1 0 0 0 1 0  0 1 1 | 0 1 0 1 0 1 0  1 0 0 | 1 1 0 0 0 1 1  1 0 1 | 1 1 0 1 0 1 1  1 1 0 | 1 1 1 0 1 1 1  1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1

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.