Abbildung 10: Will man eine Teilschaltung integrieren, dann zeigt Logisim diese als Block an.
Angenommen, das Beispiel mit dem Eignungstest soll zeitlich gesteuert ablaufen: Dann könnten Sie den Eignungstest, der in diesem Fall die Logik darstellt, zwischen zwei D-Flipflops integrieren. Dazu erstellen Sie zunächst eine neue Schaltung, indem Sie das Kontextmenü des Projektordners mit der rechten Maustaste aufrufen und anschließend auf Schaltung hinzufügen klicken.
Um die Teilschaltung zwischen zwei D-Flipflops einzufügen, klicken Sie einmal auf der linken Seite auf den Namen der Teilschaltung. Daraufhin wandelt sich der Mauszeiger in einen Block um. Dieser Block stellt die Teilschaltung dar, die Sie nun mit den D-Flipflops verbinden.
Da der D-Flipflop nur einen Ausgang aufweist, der gleichzeitig für den Eingang der Teilschaltung gebraucht wird, fügen Sie einfach noch zwei weitere Eingabepins hinzu. Außerdem hat die Teilschaltung zwei Ausgänge, von denen Sie einen mit dem Eingang des zweiten D-Flipflops verbinden. Der andere Ausgang verläuft zum Reset-Eingang (~R) des zweiten D-Flipflops.
Testen
Die schönste Schaltung nutzt jedoch wenig, wenn sie nicht funktioniert. Dem beugen Sie vor, indem Sie Ihre Schaltung vorab testen. Dafür müssen Sie bei logischen Schaltungen wie dem Eignungstest nur oben in der Menüleiste auf das Handsymbol klicken.
Anschließend verändern Sie durch mehrmaliges Anklicken nach Belieben die Werte der Eingabepins und beobachten das Verhalten der Ausgänge. Gerade aktive Leitungen – solche also, durch die gerade die Datenbits fließen – hebt Logisim während der Simulation farblich hervor.
Für Schaltungen, die zeitgesteuert ablaufen, hält Logisim eine Besonderheit bereit: Unter Simulieren | Weiterschalten aktivieren lässt sich die Uhr simulieren, sodass Sie nur noch die Dateneingänge ändern müssen, um das Verhalten der Schaltung zu beobachten.
Zusätzlich bietet Logisim eine Exportfunktion an, die eine Zeichnung der Schaltung erzeugt. Dazu klicken Sie auf Datei | Bild exportieren. Im darauffolgenden Fenster wählen Sie dann das gewünschte Bildformat sowie die Skalierung aus.
Fazit
Logisim ermöglicht Ihnen, sich beim Elektronikdesign ganz auf das Wesentliche zu konzentrieren, in diesem Fall also auf das Erlernen von Schaltungen. Das Malen grafischer Elemente wie Rechtecke, Trapeze, Geraden und so weiter dürfen Sie dabei getrost dem Programm überlassen.
Die Autorin
Auf ihrem PC setzt Anzela Minosi die Linux-Distribution Sabayon ein. Wenn sie nicht gerade ihren eigenen PC-Support betreibt oder programmiert, treffen Sie sie beim Sonnenbaden.
Glossar
- XOR
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Eine XOR-Funktion liefert eine 1 (wahr) als Ergebnis, wenn sich der Zustand zweier Eingänge unterscheidet (1/0, wahr/falsch).
- Flipflop
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Deutsch auch Kippstufe. Das Ergebnis eines Flipflops entspricht dem Wert, der im Element gespeichert wurde, wobei sich der interne Zustand nur durch Taktflanken ändert. D-Flipflops haben je zwei Eingänge (Wert D und Taktsignal C) und Ausgänge (interner Zustand Q, Komplement ~Q).
- Multiplexer
-
Auch Selektor genannt. Die Ausgabe entspricht einem der Inputs, wobei die Steuerung beziehungsweise der Steuerpin das Ergebnis auswählt. Ein n-Bit-Multiplexer hat n Steuerpins und 2n Inputs.
- Wahrheitstabelle
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Die Wahrheitstabelle braucht man für logische Blöcke. Ein Block mit n Eingängen ergibt eine Tabelle mit 2n Zeilen.
- Gatter
-
Gatter implementieren logische Basisfunktionen; so realisiert ein UND-Gatter die UND-Funktion.
- UND
-
Eine UND-Funktion liefert als Ergebnis eine 1, wenn beide Eingänge wahr sind.
- ODER
-
Eine ODER-Funktion liefert als Ergebnis eine 1, wenn mindestens einer der beiden Eingänge wahr ist.
- Sum of Products
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Die Funktion einer Schaltung wird in disjunktiver Normalform angegeben, sodass die Variablen durch ODER-Symbole miteinander verbunden sind.
- Product of Sums
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Die Funktion einer Schaltung wird in konjunktiver Normalform angegeben, sodass die Variablen durch UND-Symbole miteinander verbunden sind.
- Kombinatorik
-
Blöcke ohne Speicher nennt man kombinatorisch. Das Ergebnis einer kombinatorischen Logik hängt nur von der aktuellen Eingabe ab.
- Inverter
-
Ein Gatter, das die NOT-Funktion realisiert: Es macht aus einer 0 eine 1 und umgekehrt.
- NAND
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Der NAND-Operator entspricht dem invertierten UND-Operator. NAND-Gatter gelten als universell, da sich jede beliebige logische Funktion allein durch diesen Typ realisieren lässt.
Infos
- Logisim herunterladen: https://sourceforge.net/projects/circuit/files/
- Oracle Java Runtime Environment: https://java.com/de/download/linux_manual.jsp
- Logisim: http://www.cburch.com/logisim/de/index.html
- “The Basics of Logic Design”: http://www.csbio.unc.edu/mcmillan/Media/appendixC.pdf
