Aufgabe HT 1 - Kombinatorische Schaltungen · Abitur NRW Technik LK · Haupttermin 2022

Digitaltechnische Steuerung eines Aufzugs

In einem Bürogebäude soll ein Aufzug digitaltechnisch gesteuert werden. Das Gebäude umfasst das Untergeschoss (U), das Erdgeschoss (E) sowie 6 weitere Etagen (1 – 6).

Die momentane Position wird von drei binären Sensoren (P2, P1, P0) erfasst. Mit einem Tastenfeld in der Kabine wird der Fahrtwunsch eingegeben, der im System ebenfalls durch drei binäre Signale W2, W1 und W0 dargestellt wird. Jeweils drei Signale werden als Dualzahl gedeutet; das Untergeschoss entspricht somit P2 = 0, P1 = 0, P0 = 0, das dritte Obergeschoss P2 = 1, P1 = 0, P0 = 0.

Für Ihre Lösung dürfen Sie Logik-Gatter sowie beliebige Flipflops verwenden.

M 1: 7-Segment-Anzeige

M 2: Vorlage Funktionstabelle

Etage · P2 · P1 · P0 · a · b · c · d · e · f · g

U · 0 · 0 · 0

E · 0 · 0 · 1

1 · 0 · 1 · 0

2 · 0 · 1 · 1

3 · 1 · 0 · 0

4 · 1 · 0 · 1

5 · 1 · 1 · 0

6 · 1 · 1 · 1

M 3: Anforderungen Motorsteuerung

Es sind zwei digitale Signale AUF und AB zu erzeugen, die die Kabine nach oben (AUF = 1, AB = 0) bzw. nach unten (AUF = 0, AB = 1) bewegen. Gilt AUF = AB, bleibt die Kabine stehen. AUF und AB ergeben sich aus der Verknüpfung der Signale P2, P1, P0, W2, W1 und W0.

Teilaufgabe a) Funktionstabelle [10 Punkte]

Die aktuelle Position wird mit einer 7-Segment-Anzeige gemäß Material M 1 angezeigt. Stellen Sie in der Funktionstabelle die Signale a, b, c, d, e, f und g dar. Ein Segment leuchtet dabei, wenn es ein High-Signal erhält.

Etage · P2 · P1 · P0 · a · b · c · d · e · f · g

Teilaufgabe b) Schaltungsentwicklung [14 Punkte]

b.1)

Geben Sie für das Signal f die nicht vereinfachte Funktionsgleichung (Disjunktive Normalform) an.

b.2)

Leiten Sie unter Verwendung eines KV-Diagramms die minimierte Funktionsgleichung für das Signal f her.

b.3)

Zeichnen Sie den passenden Schaltplan zum minimierten Signal f.

Teilaufgabe d) Türsteuerung [12 Punkte]

d.1)

Entwickeln Sie eine digitale Schaltung, die mithilfe der Signale P2, P1, P0 sowie W2, W1, W0 erkennt, dass das Fahrtziel erreicht ist, und daraufhin ein Signal T zum Öffnen der Fahrstuhltür setzt.

d.2)

Erläutern Sie, welche Bedeutung die Speicherung von Signalen in diesem Zusammenhang hat.