Fragen zu Elektrotechnik Pt. I

[TwoFace]

Tach ^^

Kann mir jemand 'n paar grundsätzliche Informationen über Synchronzähler und Schieberegister geben, bezüglich Aufbau, Funktionsweise und Verwendungszweck?! Am besten möglichst einfach und mit Beispiel oder so ^^. Bin leider Gottes die totale E-Technik-Niete Ôó

[TheBiber]

Elektrotechnik ist etwas weit gefasst, hierbei handelt es sich um das Gebiet der Digitaltechnik. ;)

Am besten liest du dich mal bei den Wikipedia-Artikeln ein: Synchronzähler (http://de.wikipedia.org/wiki/Synchronz%C3%A4hler), Schieberegister (http://de.wikipedia.org/wiki/Schieberegister)

Das Problem ist, dass ich dein Wissen in der Digitaltechnik nicht kenne. Um zu verstehen, was Synchronzähler und Schieberegister sind, muss erstmal man wissen, was Flip-Flops sind und dafür muss man wiederum die grundlegenden Gatter kennen, ausserdem muss man wissen, was kombinatorische und sequentielle Schaltungen sind. Die Thematik ist nicht allzu schwierig und braucht auch keine hohen Vorkenntnisse, aber man braucht erst die Grundlagen und ich weiss nicht, wie weit du hier bist. Dir diese beizubringen sollte aber an sich kein grosses Problem sein.

Falls du die Grundlagen schon kennst, wäre es am einfachsten, wenn du einfach Fragen stellst, wenn du etwas nicht verstehst.

[TwoFace]

Bisher hatten wir Modulo-Zähler, normale Frequenzteiler und Asynchronzähler (wobei ich letztere nie wirklich kapiert hab, da ich sonst evtl. auch herleiten könnte wie sie sich von Synchronzählern unterscheiden). Hat in der Arbeit letztendlich für 10 Punkte gereicht.. is allerdings 'n Witz, wenn man den Aufwand, der dahintersteckt, betrachtet, der von Nöten war um mir das ganze einigermaßen verständlich zu machen -.-' und soviel Zeit wie vor der letzten Arbeit hab ich diesmal leider nich mehr =(

Zu Wikipedia hab ich auch schon gegriffen, aber speziell bei Schieberegistern versteh ich da komplett nur Bahnhof Ôó

Ich brauch halt irgendwie ne einfache Erklärung wie die Dinger funktionieren, wie sie aufgebaut sind und wofür man sie verwenden kann. Das würde mir auf jeden Fall weiterhelfen :D

[kombinatorische und sequentielle Schaltungen?! Nie gehört .__. Oder wir bezeichen das irgendwie anders, kann auch sein ^^]

[Whiz-zarD]

Schieberegister in einfachen Worten:
Das Eingangsbit wird am Ausgang nach links oder rechts verschoben.
Beispiel:


Eingang Richtung Ausgang
- - 0000 0000
1 links 0000 0001
1 links 0000 0011
0 links 0000 0110
1 links 0000 1101
- rechts 0000 0110



Benutzen könnte man sowas z.B. für eine kleine LED-Laufschrift (http://www.npshare.de/files/722a37a9/mini_led_laufschrift_blau.jpg), wo jeweils 1 8-Bit Schieberegister für eine Spalte mit jeweils 8 LED benutzt wird.

In den meisten LED-Laufschrifen laufen zwar Microprozessoren, die die Aufgabe übernehmen aber als Hobbybastler kann man sowas mit ein paar Schieberegistern realisieren.

[TheBiber]

Ok, da muss ich mal die Scripte aus dem 1. Semester auspacken, du hast Glück, dass ich diese Dinger zu Referenzzwecken und weil ich mir zu gut bin, Bücher zu kaufen, aufbewahre. :D
Ausserdem muss ich das Zeugs sowieso repetieren, da ich mich momentan mit Hardware-Programmierung und Schaltungs-Design auseinandersetzen muss. ^^

Also erstmal zum Begriff sequentielle Schaltung: Dies ist eine Schaltung, die einerseits Register, das sind Speicherelemente, normalerweise Flip-Flops enthält und andererseits getaktet ist. Im Gegenzug zur kombinatorischen Schaltung, welche einfach irgendwelche Ausgangs-Bits auf bestimmte Eingangs-Bits erzeugt. Beide Schaltungstypen zusammen ergeben dann einen sogenannten Automaten, also eine digitale Schaltung, die Eingänge entgegen nimmt, einen sich ändernden Zustand besitzt (deshalb die Speicher) und passende Ausgänge generiert.

Ein Synchronzähler ist nun ebenfalls so ein Automat. Synchron deshalb, weil der Takt an allen Flip-Flops (FFs) anliegt. Diese schalten somit alle gleichzeitig durch. Was ist nun ein Zähler? Ein Zähler ist ein Automat ohne Eingang, der eine bestimmte Bitfolge dauernd wiederholt. Diese Bitfolge ist als Zustand in den einzelnen FFs gespeichert und werden direkt an den Ausgang geleitet. Als Beispiel für einen Zähler-Ausgang nehme ich den 3-Bit Pseudo-Gray-Code Generator, dieser erzeugt nach jedem Taktzyklus diese Ausgänge:



001
011
010
110
100
000
001

und wiederholt diese Prozedur jetzt ständig. Die einzelnen Bitfolgen können nun z.B. als Zahlen von 1 bis 6 interpretiert werden. Dieses Beispiel ist allerdings etwas künstlich, in der Realität hat man mehr Bits. Auch ist wesentlich, wie man die Bitfolgen interpretiert, dafür gibt es unterschiedliche Konventionen, sogenannte Codes.

Ein FF speichert genau ein Bit, also braucht man hier 3 FFs als sequentielle Schaltung. Die Aufgabe besteht nun normalerweise darin, herauszufinden, welche kombinatorische Schaltung aus den aktuellen Zuständen der FFs den neuen Zustand generiert, dies ist nicht immer ganz einfach und es würde vorerst den Rahmen sprengen, näher darauf einzugehen.

Wozu braucht man das? Nun, ohne Zähler kannst du so ziemlich jegliche Form von digitalen Berechnungen vergessen, die Grundlage für alle Arten von Computern. Wenn du z.B. eine Digitaluhr bauen willst, dann brauchst du einen Zähler, welche die Sekunden zählt, hier codiert man normalerweise mehrmals die Ziffern 0 bis 9 mit 4 Bits und durch eine weitere Schaltung lässt sich der Übertrag realisieren.


Nun zu den Schieberegistern: Diese sind im Grunde noch einfacher als die Synchronzähler, hier wird einfach jeweils der aktuelle Zustand eines FFs an das nächste FF gelegt, ohne kombinatorische Schaltung. Das erste FF wird dann mit dem Eingang verbunden. Das Resultat ist ein Automat, der Bits wie durch eine Warteschlange durchfliessen lässt, z.B. wenn man an den Eingang eine 1 legt und anschliessend nur 0en erhält man bei einem 4-Bit Schieberegister:



1000
0100
0010
0001
0000


Brauchen tut man dies, um grosse Mengen von Daten zwischenzuspeichern, ehe sie gebraucht werden. Würde man dies nicht tun, hätte man irgendwo einen Informationsverlust, da die Verarbeitungskapazität eines digitalen Systems normalerweise begrenzt ist.

Ist soweit alles klar? Wenn du Fragen hast, stell sie einfach. ;)

[Mog]

Bisher hatten wir Modulo-Zähler, normale Frequenzteiler und Asynchronzähler (wobei ich letztere nie wirklich kapiert hab, da ich sonst evtl. auch herleiten könnte wie sie sich von Synchronzählern unterscheiden). Hat in der Arbeit letztendlich für 10 Punkte gereicht.. is allerdings 'n Witz, wenn man den Aufwand, der dahintersteckt, betrachtet, der von Nöten war um mir das ganze einigermaßen verständlich zu machen -.-' und soviel Zeit wie vor der letzten Arbeit hab ich diesmal leider nich mehr =(

Zu Wikipedia hab ich auch schon gegriffen, aber speziell bei Schieberegistern versteh ich da komplett nur Bahnhof Ôó

Ich brauch halt irgendwie ne einfache Erklärung wie die Dinger funktionieren, wie sie aufgebaut sind und wofür man sie verwenden kann. Das würde mir auf jeden Fall weiterhelfen :D

[kombinatorische und sequentielle Schaltungen?! Nie gehört .__. Oder wir bezeichen das irgendwie anders, kann auch sein ^^]


Schau am besten ins Elko:
- http://www.elektronik-kompendium.de/sites/dig/index.htm

Für den Asyncronzähler musst du im Prinzip nur Flipflops verstanden haben. (Speziell: RS, wobei aus dem RS/JK-Verhalten das D folgt, und daraus der Shifter.)



Auf der Seite wird alles recht einfach erklärt.