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红石电路的逻辑电路

gecimao 发表于 2019-06-27 01:44 | 查看: | 回复:

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  逻辑电路(Logic Circuit)可以认为是一个会返回输出结果的装置,输出结果由输入信号以及逻辑门的规则决定。举个例子,当且仅当两个输入到与门的信号都为 线;高电平/1时,与门才将线;高电平/1作为输出结果。

  有许多不同种类的逻辑门,每种逻辑门都有很多不同的设计方案。不同的方案也各自有优缺点,如电路规模、复杂度、运行速度、维护难度以及花费等。下面的章节会对每一种逻辑门列出很多不同的设计方案供读者参考。 或门输出A开开关关B开关开关A或B开开开关或门(OR Gate)在逻辑学里又称为 选言,运算方法是只要有一个输入信号为真,输出即为真;所有输入都为假时,输出才会为假。

  或运算可以层叠,或门可以树状首尾自由组合,之间的顺序与层级不会影响最终的运算结果。.

  方案A是最简单的或门:仅仅是一个直接连接输出端和输入端的红石线。不过这也导致这个或门的输入变得很“暴露”,因此同一输入端只能被接在这一个或门上面。图示中的例子用了一个固体方块替代了红石线,这样就不会有这个问题了。

  如果你想把输入用在其他地方,输入端必须隔离,或是像上面一样穿过一个方块,或是利用红石火把/中继器,这样就产生了方案B。其实这个方案就是一个输出被反相的或非门。

  方案C用中继器隔离了输入端。可以在水平方向将输入端数量扩展到至多15个,比方案B快一刻。如果想扩展更多输入信号,就需要用额外的中继器加强了。然而,由于一个红石中继器需要三个红石粉来制作,故版本C需要较多的红石粉(还有石头)。

  方案D1格宽的纵向设计,中继器用于隔离输入输出。本版本只能有两个输入,当然你可以通过层叠或门达到变相扩展输入端数量。

  方案E利用了诸如倒置台阶与萤石块等透明方块的特性:他们铺设红石线时只能向上传导,而无法向下传导。本设计与C方案都具有相当强的可扩展性。 或非门输出A开开关关B开关开关A或非B关关关开或非门(NOR gate)即为或的反面,也就是只要有一个输入为真,输出即为假。当所有输入都为假时,才会输出真。

  或非门可以由一个红石火把来实现,所以在Minecraft中算是非常基础的逻辑门。(单输入时为非门,无输入时为“真门”即电源)

  一个火把很容易透过方案A那样实现三输入,而方案B通过长度加长实现了四输入。如果想实现更多输入端,可以像或门那样层叠,最后再经过一个非门。 与门门输出A开开关关B开关开关A与B开关关关与门(AND gate)在逻辑学里又称为且,只有在所有输入都为真时,才会输出真。和或门类似,三输入与门可以自由层叠。

  与门的典型应用是建造一个可以锁住的门,如果要开门,就需要同时按钮按下以及锁(通常是拉杆)打开的情况下激活按钮。

  很多与门类似于“三态缓冲器”,输入端B就像一个开关,但它关闭后,输入端A就与电路其他部分断路了。不过与现实生活中的三态缓冲器不同的是,Minecraft里不可以驱动低电流。(请参考维基百科:三态逻辑获知更多信息) 与非门输出A开开关关B开关开关A与非B关开开开与非门(NAND gate)简单来说就是“不全是即真”,也就是与门的反面。在所有的输入都为真时,输出假。

  与非门也可以通过层叠与门,最后再取反相,来实现输入端扩展。 异或门输出A开开关关B开关开关A异或B关开开关异或门(XOR gate)为只要输入信号有不同时,就输出真,所有输入信号都相同时,才输出假。

  异或门一般能满足在多地控制同一机械的需要。控制端(通常为拉杆)用异或门组合,切换任意一个控制端都会改变异或门的输出(类似于现实生活中控制同一个灯泡的两个开关——你可以用任意一个开关控制灯泡的亮暗)。

  类似与门、或门,异或门也可以自由层叠。只不过输入端为1的数量为奇数时,最终输出才为1.

  方案D很简洁,但只能用拉杆作为输入。加深的方块在另一个固体方块的顶层,同时被两个拉杆和一个红石火把附着。

  方案F为纯红石火把方案中最常用的,但一些包括新元件的方案的性能比这个方案更好。方案H采用了活塞,响应速度更快,更节省空间。

  除了火把和活塞之外,不同的中继器可以实现相对压缩与便宜的异或门方案。方案I依照可用空间任意选择输入端中继器的来向,下方也可以。方案J使用了便宜的透明方块。

  Minecraft 1.5红石比较器的引入使得异或门拥有了新的设计思路:“减法异或门”,平面,响应速度快,静音,建造容易。唯一局限是在生存模式里你需要花时间开采下界石英。

  每个输入端与和其距离最近的比较器的侧面与尾部距离均相同,这样可以单个输入端无法使得和其距离最近的比较器输出信号,但能够使距离较远的那个比较器输出信号。因此,整个减法异或门当且仅当只有一个输入端激活时,输出端才有信号。

  然而,这种情况必须保证原始输入信号强度完全相同(相差不超过1也可以),否则会出现一侧信号过强将另一侧压制的情况。在保证原始输入信号强度相同的前提下,您才可以使用“基础版”。否则就必须采取方法平衡两边的强度。常用的方法包括“中继版”与“反相版”。 同或门输出A开开关关B开关开关A同或B开关关开同或门(XNOR gate)在逻辑学里又称为“双条件”,或称为“当且仅当”(if and only if)。所有输入信号都相同时才输出真,只要有一个以上不相同时就输出假,也就是异或门的反面。

  方案A为纯火把设计。如果不需要外部输入端,朝后的两个火把可以用拉杆代替,即方案B。方案F较大,但逻辑思路清晰,方案I实际就是异或门方案H的非门改造产物。 蕴含门输出A开开关关B开关开关A蕴含B开关开开蕴含门(IMPLIES Gate)在逻辑学里又称为“实质条件”,简单来说就是“如果A那么B”。

  在A → B的所有四种结果中,只有在A为真,但B为假的状况下,蕴含门才会输出信号为假。其他状况蕴含门都输出为线代表假,蕴含门也可以理解为“A小于等于B”(A=B)。

  方案C在输出为线刻。类似地,另一个方案在输出为假时需要1刻,输出为1时瞬时反应。如果你必须同步输出周期,一般会用红石中继器来对“较快的”输入端延迟1个红石周期从而使输出同步(对于C而言就是输入端A,对于其他方案而言就是输入端B)。 维基百科:逻辑门

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