Aufgabe Vorschlag B - 2 · Abitur Hessen Technische Informatik LK 2022

Thema: Flipflops und Schieberegister · Aus der Prüfung LK (2022)

Aufgabenstellung

Aufgabe 2

Auf der Hauptplatine des Rasenmähroboters ist es an einer Stelle nötig, seriell eintreffende Binärdaten in parallele Binärdaten umzuwandeln. Zur Konvertierung der Daten (seriell zu parallel) wird als Grundbaustein das in Material 3 dargestellte Bauteil „ MC74HC112A “ benötigt.

Material 3: Datenblatt Flip-Flop MC74HC112A

2.1

Analysieren Sie das Bauteil und beschreiben Sie dessen Funktion. [6 BE]

2.2

Dokumentieren Sie die Umwandlung des in Material 3 gezeigten Flipflops hin zu einem D-Flipflop schriftlich und als Schaltung. [5 BE]

2.3

Entwerfen Sie in Material 4 unter Verwendung der dort zu sehenden Bauteile ein 4-Bit-Schieberegister mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang.

Hinweis: Die Pins für V CC und GND müssen nicht belegt werden. [7 BE]

Material 4: Schaltung Schieberegister

2.4

Der Datenstrom kann auch weiterhin seriell abgegriffen werden. Geben Sie den Zeitpunkt und den Ausgang an, an dem der serielle Abgriff am Schieberegister möglich ist. [2 BE]

2.5

Die Wahrheitstabelle in Material 5 zeigt die benötigte Logik zum Auslesen der parallelen Binärdaten. Vereinfachen Sie die Ausgänge $q_{2n+1}$ , $q_{1n+1}$ und $q_{0n+1}$ durch die Verwendung von KV-Diagrammen. [6 BE]

Material 5: Wahrheitstabelle für paralleles Auslesen

Index · $q_{2n}$ · $q_{1n}$ · $q_{0n}$ · $q_{2n+1}$ · $q_{1n+1}$ · $q_{0n+1}$

0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 1

1 · 0 · 0 · 1 · 0 · 1 · 0

2 · 0 · 1 · 0 · 0 · 1 · 1

3 · 0 · 1 · 1 · 1 · 0 · 0

4 · 1 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0

5 · 1 · 0 · 1 · X · X · X

6 · 1 · 1 · 0 · X · X · X

7 · 1 · 1 · 1 · X · X · X

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag B - 2 · Abitur Hessen Technische Informatik LK 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

2.1 Analysieren Sie das Bauteil und beschreiben Sie dessen Funktion.

Lösung: Bauteil MC74HC112A: Dual J-K Flip-Flop in CMOS-Technologie mit asynchronen, negierten Setz- und Rücksetzeingängen (Low-aktiv) und Taktflankensteuerung auf die fallende Flanke.

2.2 Dokumentieren Sie die Umwandlung des in Material 3 gezeigten Flipflops hin zu einem D-Flipflop schriftlich und als Schaltung.

Lösung: Verbindung des Dateneingangs D direkt mit J und über einen Inverter (bzw. negierten Eingang) mit K.

2.4 Geben Sie den Zeitpunkt an, an dem der serielle Abgriff am Schieberegister möglich ist.

Lösung: Vier Takte

2.4 Geben Sie den Ausgang an, an dem der serielle Abgriff am Schieberegister möglich ist.

Lösung: Q4

2.5 Vereinfachen Sie den Ausgang $q_{2n+1}$ durch die Verwendung von KV-Diagrammen.

Lösung: $q_{2n+1} = q_0 \wedge q_1$

2.5 Vereinfachen Sie den Ausgang $q_{1n+1}$ durch die Verwendung von KV-Diagrammen.

Lösung: $q_{1n+1} = (q_0 \wedge \overline{q_1}) \vee (\overline{q_0} \wedge q_1)$ / $q_0 \oplus q_1$

2.5 Vereinfachen Sie den Ausgang $q_{0n+1}$ durch die Verwendung von KV-Diagrammen.

Lösung: $q_{0n+1} = \overline{q_0} \wedge \overline{q_2}$

2.2, 2.3 & 2.5 Schaltpläne und KV-Diagramme

Lösung: 2.2 D-Flipflop-Schaltung: 2.3 Schaltung 4-Bit-Schieberegister: 2.5 KV-Diagramme: - KV-Diagramm für $q_{2n+1}$ : - KV-Diagramm für $q_{1n+1}$ : - KV-Diagramm für $q_{0n+1}$ :

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