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泰拉瑞亚电路入门教程 part3


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目录

4 逻辑门/逻辑门灯

4.1 概述

    逻辑门灯(以下简称逻辑灯)是用电器。逻辑灯可分为普通逻辑灯和故障逻辑灯,普通逻辑灯有开关两种模式,两种模式可以在被激活时在开/关状态互相切换。逻辑灯必须堆叠在逻辑门上,逻辑门在这些逻辑灯下。

    逻辑门是电源,根据不同判定规则输出信号。如果一个逻辑门上有故障逻辑灯,那么称这个逻辑门为故障逻辑门,相反如果没有故障逻辑灯称其为普通逻辑门。

4.2 故障逻辑门

    故障逻辑门是泰拉瑞亚独有的一种逻辑门,也可以称为概率逻辑门,在任意一个逻辑门上放不同数量的逻辑灯(开)和逻辑灯(关)再加上一个故障逻辑灯就组成了不同概率的概率逻辑门。这个逻辑门的概率是(开逻辑灯的数量)/(故障逻辑灯下方除故障逻辑灯以外的逻辑灯的总和)。

    如图就是一个概率为100%的故障逻辑门,这个逻辑门在泰拉的电路中有很重要的作用。

故障逻辑门.png

4.3 逻辑门的应用

4.3.1 二极管

    如何用一个开关激活4个计时器?

    我们知道计时器既是电源又是用电器,如果用一条导线连接开关与4个计时器,那么计时器之间会互相激活,会导致计时器产生不同状态,这是不可行的。

    由于逻辑灯是用电器,而逻辑门是电源。根据这个性质就可以把一个完整的逻辑门当做一个单项导通的二极管:

单项导通.png

图1:当拉动左侧的开关时,左右两个火把都会熄灭。而拉动右侧的开关只能熄灭右侧的火把,左侧的火把依然处于点亮状态

    回到最开始的问题,如何用一个开关控制4个计时器。可以依据逻辑门单项导通的性质制作电路,如图:

4计时器.png

4.3.2 换线器

    假设有两个电路均由红线输入驱动,由蓝线输出。如果要将两个电路连接,并且由于空间布线等各种原因无法修改后面被连接的电路输入端的电线颜色,这时就可以使用4.3.1中图1的原理作为换线器。这样两个电路就可以相连了。

4.3.3 译码器

引用

译码器是电子技术中的一种多输入多输出的组合逻辑电路,负责将二进制代码翻译为特定的对象。

——译码器 - 维基百科,自由的百科全书

 

    译码器是数电中一个基础元件,而整个数电是由逻辑门支撑的。既然泰拉瑞亚也有逻辑门,那么泰拉瑞亚也是可以玩数电的。

    如图是一个3-8译码器,由8个与门即可实现:

3-8译码器.png

    当左侧开关表示为011(十进制为3)时,下方第4个火把被点亮

    下面是译码器的原理,逻辑灯以二进制的方式摆放,即000,001,010,011,100,101,110,111

3-8译码器原理.png

    当然只要同一种颜色的线不互相干扰,最少用两种颜色的就可以制作。

4.3.4 递次电路

    递次电路是泰拉瑞亚一种重要的电路,他的概念类似数电里的移位寄存器。这里可以用兔子驱动实现原理:

兔驱.png

    兔兔前进依次触发压力板直至触发最后一个,然后走进岩浆烧死。在最后一个压力板有一条线连接到兔兔雕像,当兔兔走进岩浆之前再生成一只新的兔兔,再次进入新的循环。

    分析这个电路可以发现兔子驱动的弊端:玩家没办法随时关闭电路。虽然可以将左侧的泡泡换成带有促动器的方块,这样用来控制兔兔是否可以向右移动,但如果已经走到踏板上的兔兔除了杀掉以外是没办法停下来的,显然这样的兔驱随机因素太多无法精确控制。

    另外兔驱的两次输出之间的时间间隔如果需要变大就需要将两个踏板的距离拉大。而只有当两个压力板相邻时,整个驱动才能达到最大频率。所以兔驱的最大频率不仅受限于两个踏板之间的距离还受限于兔兔的移动速度。如果需要频率很高的信号兔驱或者说所有生物驱动是无法实现的,这时就需要用到逻辑门了。

    如图是一个递次电路的原理:

基础递次电路.png

    每拉动一次开关,故障逻辑灯会同时接收信号,而因为只有第一个逻辑灯是开的,所以只有第一个故障逻辑门会发出信号(红线)。这个信号同时关闭第一个逻辑灯并打开第二个逻辑灯,如此循环。如图:

递次电路1.png

递次电路2.png

递次电路3.png

    这就是一个基础的递次电路。当然递次电路不只一种布线方式,下图为斜向的递次电路:

斜递次电路.png

    另外注意到递次电路可以只选择几个逻辑门做输出端,那么递次电路就可以起到降频的效果,如下图:

递次降频.png

    将一个60Hz的信号输入到一个递次电路,仅由黄色线输出。这样得到了一个20Hz的信号,这样就降了3倍。

4.3.5 降频电路

    递次电路虽然可以用来降频,但是如果我们要降8倍就需要8个逻辑门,如果需要降20倍就需要20个逻辑门。这样的不仅工作量会随之变大,而且占地也很会变得很大。那么有没有一种方法可以占地小一点还能有效的降频呢?

    将电路如下图相连即可做成一个降频电路:

降频电路.png

注意:上图为了展示每拉动1次,2次,4次,8次开关逻辑门才会输出一次信号才这么做的,平时制作时可以将第一个蓝线同时连接到第一个逻辑门上方的两个逻辑灯

    工作时如图:

降频电路1.png

降频电路2.png

降频电路3.png

降频电路4.png

    有没有发现什么规律?没错,又是二进制。高频信号以2的n次方倍降频,这样就可以快速降频。配合递次电路就可以制作任意整数倍的降频电路了。

    另外这种降频电路也是一个计数器,以火把的亮灭作为1或0就形成了二进制数,这样就可以用来记录开关拉动的次数。

4.3.6 一次性电路

    如图是一个一次性电路:

一次性电路.png

    当拉动开关时逻辑门会产生一个信号,这个信号会关闭上方的逻辑灯。在这之后无论如何拉动开关下方的逻辑门再也无法发出信号。

    虽然这种电路只能使用一次,直觉上是一种无用的电路,但这种电路在泰拉瑞亚同样有重大的作用。

4.3.7 复位电路

    泰拉瑞亚的逻辑门有个非常大的缺点,就是赋值困难。在现实的数电中,如果要赋值0或1只需连接到对应的电平即可。然而泰拉瑞亚的电路不存在电平,只有发出信号激活,而激活又只能改变逻辑灯的状态。如果要把一个状态已经改变的电路复原为初始状态需要怎么办呢?拆掉电路重新搭,或者恢复地图的备份?很明显这些都是很笨的方法。

    如果一个递次电路运行到如下状态:

递次电路3.png

    显然可以知道还需要拉动4次开关才能回到第一个逻辑灯亮的状态。然而假如电路很大,挨个数逻辑门变的很麻烦的时候,那要怎么办?

    这时候就需要复位电路:

复位电路-递次.png

    复位电路是一种记录逻辑灯变化的电路。当上方逻辑门发出信号时,下方复位电路对应的逻辑灯随之变化。随着拉动下方的复位开关,上方对应的逻辑灯变回原来的状态。这样就造成了电路的复位。

    降频电路也可以做复位,如图:

复位电路-降频.png

    可能直接看有些复杂,如果去除掉下半部分逻辑门和相关的电线就是一个标准的降频电路。而复位部分与递次电路原理是一致的。每当上面的逻辑门发出信号时,下面相应的逻辑灯也跟着变化。拉动下面的复位开关的同时上方的逻辑灯将变回最初的状态。

    同样的,一次性电路也可以做复位电路:

复位电路-一次性.png

    当上方拉动开关时上面的逻辑门发出信号,同时上面的逻辑灯熄灭,下面的逻辑灯打开。在这之后无论如何拉动上面的开关上面的逻辑门都不会再发出信号。而拉动下面的开关时下面的逻辑门发出信号,同时下面的逻辑灯熄灭,上面的逻辑灯打开。之后下面的开关无论拉动多少次下面的逻辑门都不会再发出信号。这样就完成了一个一次性电路的复位。

    如果学过数电,或有一定数电基础就会发现这个电路很像数电里的一个元件,那就是RS触发器。如果将电路改变一下位置并加上一个输出,就会很直观的观察到RS触发器的工作原理:

RS锁存器.png

    左侧为复位端,当左侧红线给一个信号时火把熄灭,RS触发器置0。右侧为置数端,当右侧蓝线给一个信号时火把点亮,RS触发器置1。

    如果两端同时给信号,触发器的输出会发生翻转(即0变成1,1变成0),故该触发器其实是一个JK触发器。或者说当两端连接到同一个开关时,这个装置就变成了T触发器。

,由inuisanaa修改
注释
雪染 雪染 75.00节操 少算了图片分3分,合计应为13分
雪染 雪染 250.00节操 10分
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