Sivu 1 (6) 1 Jouluvalojen vilkutin Jouluvalojen vilkuttimessa on neljä sisäkkäistä lamppukehää ja kaksi kytkintä, joilla valitaan vilkuttimen toimintasekvenssi. Kummastakin kytkimestä saadaan yksi valintasignaali. Niillä valitaan yksi seuraavista neljästä sekvenssistä: 1) Valintasignaalit ovat 00: Aluksi palaa sisin lamppukehä, sitten sisin ja seuraavaksi sisin jne., kunnes lopuksi palavat kaikki. Tämän jälkeen uloimmasta lähtien yksi kerrallaan sammuu, kunnes vain sisin palaa. Sekvenssi toistuu. 2) Valintasignaalit ovat 01: Aluksi palaa sisin lamppukehä, sitten sisin ja seuraavaksi sisin jne., kunnes lopuksi palavat kaikki. Seuraavaksi sisimmästä lähtien yksi kerrallaan sammuu, kunnes vain uloin palaa. Sekvenssi toistuu. 3) Valintasignaalit ovat 10: Vain yksi lamppukehä kerrallaan palaa: aluksi sisin, sitten seuraavaksi sisin jne., kunnes lopuksi uloin. Sekvenssi toistuu. 4) Valintasignaalit ovat 11: Vain yksi lamppukehä kerrallaan palaa: aluksi sisin, sitten seuraavaksi sisin jne., kunnes lopuksi uloin. Tämän jälkeen suunta vaihtuu ja lopuksi palaa vain sisin kehä. Sekvenssi toistuu. Suunnittele edellä esitetyn määrittelyn mukainen jouluvalojen vilkutin. 2 Diskovalojen välkytin Diskovaloissa on punainen, keltainen ja vihreä lamppu sekä kaksi kytkintä, joilla valitaan valojen toimintasekvenssi. Kummastakin kytkimestä saadaan yksi valintasignaali. Niillä valitaan yksi seuraavista neljästä sekvenssistä: 1) Valintasignaalit ovat 00: Vain yksi lamppu kerrallaan palaa: aluksi punainen, sitten keltainen ja lopuksi vihreä. Yksi jakso kestää 0,125 s. Sekvenssi toistuu. 2) Valintasignaalit ovat 01: Vain yksi lamppu kerrallaan palaa: aluksi punainen, sitten vihreä ja lopuksi keltainen. Yksi jakso kestää 0,25 s. Sekvenssi toistuu. 3) Valintasignaalit ovat 10: Aluksi palaa punainen lamppu, sitten punainen ja keltainen ja lopuksi palavat kaikki. Seuraavaksi punainen lamppu sammuu ja sitten keltainen niin, että lopuksi vain vihreä palaa. Yksi jakso kestää 0,125 s. Sekvenssi toistuu. 4) Valintasignaalit ovat 11: Saat itse valita tähän haluamasi sekvenssin. Jakson kestoajan pitää olla 0,125 s tai sen monikerta. Esitä valitsemasi sekvenssi työselostuksessa. Suunnittele edellä esitetyn määrittelyn mukainen diskovalojen välkytin. 3 Maija-pelin luksus-valtinarvontakone Maija-pelin luksus-valtinarvontakoneessa on kaksi painiketta: valttipainike ja näyttöpainike. Lisäksi siinä on kolme lamppua, yksi kutakin valttimaata (hertta, risti, ruutu) varten.
Sivu 2 (6) Kun koneeseen kytketään sähkö, se sytyttää testitarkoituksessa kaikki lamput. Kun valttipainiketta painetaan, kone arpoo uuden valtin, mutta mikään lamppu ei painamisen aikana pala. Kun näyttöpainiketta painetaan, arvotun valttimaan näyttävä lamppu palaa painikkeen painamisen ajan. Näyttöpainikkeen painaminen ei saa muuttaa koneen säilyttämää valtin arvoa. Suunnittele edellä määritelty Maija-pelin luksus-valtinarvontakone. Opastus: Voit tehdä tarvittavan satunnaisuuden käyttämällä suurta kellotaajuutta ja panemalla piirin kiertämään eri valttiarvoja vastaavien tilojen ketjua valttipainikkeen painamisen ajan. 4 Reaktionopeustesteri Reaktionopeustesterissä on suuntakytkin, pysäytyspainike sekä kehässä kahdeksan lamppua. Lampuista yksi kerrallaan palaa siten, että valo näyttää kiertävän kehää suuntakytkimen asennon määräämään suuntaan. Kukin lamppu palaa vuorollaan 0,1 s. Pysäytyspainikkeen painaminen pysäyttää kierron painamisen ajaksi, jolloin viimeksi palanut lamppu jää jatkuvasti palamaan. Kun pysäytyspainike päästetään ylös, kierto jatkuu. Suunnittele edellä esitetyn määrittelyn mukainen reaktionopeustesteri. 5 HDLC-protokollan erotteen tunnistus- ja virhepiiri HDLC-tiedonsiirtoprotokollassa käytetään tietopakettien erotteena bittijonoa 01111110. Itse tietopaketin sisällä ei koskaan esiinny yli viittä peräkkäistä ykköstä. Erotteen tunnistus- ja virhepiiri ottaa vastaan tulosignaalinaan tietovirran bitit sarjamuodossa ja antaa lähtösignaalinaan erotepulssin aina, kun on tunnistanut bittivirrasta erotteen. Piirin pitää toimia oikein myös, mikäli erotteita on useita peräkkäin. Tällöin jokaisesta erotteesta annetaan erillinen erotepulssi. Piiri antaa virhepulssin, jos peräkkäisiä ykkösiä on seitsemän tai enemmän. Virhepulssi alkaa, kun seitsemäs ykkönen havaitaan ja päättyy, kun ensimmäinen nolla ykkösten jälkeen havaitaan. Piiri on vaikea testata, koska vain osassa tiloista jokin lähtösignaali on aktiivinen. Lisää piiriin lähtösignaalit t0, t1 ja t2 testausta varten. Anna näille eri arvot niissä tiloissa, joissa mikään muu lähtösignaali ei ole aktiivinen. Suunnittele HDLC-protokollan erotteen tunnistus- ja virhepiiri. 6 Parannettu proffamuistutin Parannetussa proffamuistuttimessa on opetuskalvosarjassa 1 ja opetusmonisteessa esitettyjen pakkas-, sade- ja mattoanturien lisäksi ovianturi. Se kertoo, onko ovi auki vai kiinni. Parannetussa proffamuistuttimessa takki- tai sateenvarjolamppu palaa tarvittaessa, kun proffa seisoo matolla. Lamppu ei saa sammua proffan poistuttua matolta, vaan vasta, kun proffa on avannut oven ja sulkenut sen perässään. Lamppu ei saa syttyä, kun proffa palaa kotiin, avaa oven ja astuu matolle. Se saa syttyä vasta, kun proffa on ensin sulkenut oven, poistunut matolta ja sitten palannut matolle uudestaan. Piiri on vaikea testata, koska yhtäältä vain osassa tiloista jokin lähtösignaali on aktiivinen ja toisaalta on useita tiloja, joissa sama lähtösignaali on aktiivinen. Lisää piiriin lähtösignaalit t0, t1 ja t2 testausta varten. Anna näille eri arvot niissä tiloissa, jotka muutoin eivät lähtösignaaleiltaan poikkea toisistaan. Suunnittele edellä esitetyn määrittelyn mukainen parannettu proffamuistutin.
Sivu 3 (6) 7 Peliautomaatin ohjain Yksinkertaista rahapeliä pelataan euron kolikoilla. Peliautomaatti antaa viiden euron suuruisen voiton kymmenen prosentin todennäköisyydellä ja kahden euron suuruisen voiton 20 prosentin todennäköisyydellä. Kun kolikko on pantu automaattiin, se tunnistetaan ja ohjaimeen annetaan lyhyt rahan tunnistuspulssi. Tällöin ohjain sytyttää automaatissa olevassa pelipainikkeessa olevan lampun. Käyttäjä painaa pelipainiketta haluamansa ajan. Painallus sammuttaa lampun. Sekä tunnistuspiiristä saatava pulssi että painikkeesta saatava signaali ovat ohjaimen tulosignaaleja. Voittotapauksessa ohjaimesta saadaan joko viisi tai kaksi peräkkäistä pulssia. Piiri on vaikea testata, koska yhtäältä vain osassa tiloista jokin lähtösignaali on aktiivinen ja toisaalta on useita tiloja, joissa sama lähtösignaali on aktiivinen. Lisää piiriin lähtösignaalit t0, t1, t2 ja t3 testausta varten. Anna näille eri arvot niissä tiloissa, jotka muutoin eivät lähtösignaaleiltaan poikkea toisistaan. Suunnittele edellä esitetyn määrittelyn mukainen peliautomaatin ohjain. Opastus: Voit tehdä tarvittavan satunnaisuuden käyttämällä suurta kellotaajuutta ja panemalla piirin kiertämään eri tapauksia (ei voittoa / kahden euron voitto / viiden euron voitto) vastaavien tilojen ketjua pelipainikkeen painamisen ajan. 8 Elektroninen arpanoppa Elektronisessa arpanopassa on seitsemän lamppua alla olevan kuvan mukaisessa järjestyksessä. Kuvasta näkyy myös, mitkä lampuista palavat mitäkin silmälukua (1-6) näytettäessä. Nopassa on pyörityspainike, jonka painaminen vastaa nopan pyörittämistä ja noppa jää sen painamisen päätyttyä näyttämään uutta silmälukua. Pyörityspainikkeen painamisen aikana mikään lamppu ei pala. Suunnittele elektroninen arpanoppa. Huomaa, että voit tarvittaessa ohjata useita lamppuja samalla signaalilla. Opastus: Voit tehdä arpanopassa tarvittavan satunnaisuuden käyttämällä suurta kellotaajuutta ja panemalla piirin kiertämään eri silmälukuja vastaavien tilojen ketjua pyörityspainikkeen painamisen ajan. 9 Kellopulssigeneraattori Kellopulssigeneraattoriin tulee kellosignaali ja siinä on yksi lähtösignaali. Generaattorissa on kaksi painiketta: pulssipainike ja kaksoispulssipainike. Lisäksi siinä on jatkuvan kellon kytkin. Ellei kumpaakaan painiketta paineta ja jatkuvan kellon kytkin on asennossa EI, lähtösignaalin arvo on 0.
Sivu 4 (6) Kun pulssipainiketta painetaan, saadaan lähdöstä yksi kellopulssin mittainen 1-pulssi. Kun kaksoispulssipainiketta painetaan, saadaan lähdöstä kaksi yhden kellopulssin mittaista 1-pulssia, joiden välillä signaali on yhden kellopulssin ajan arvossa 0. Kun jatkuvan kellon kytkin on asennossa ON, lähdöstä saadaan jatkuva pulssijono, jonka taajuus on puolet kellosignaalin taajuudesta. Tällöin pulssipainikkeiden painaminen ei saa vaikuttaa toimintaan. Piiri on vaikea testata, koska yhtäältä vain osassa tiloista lähtösignaali on aktiivinen ja toisaalta on useita tiloja, joissa lähtösignaali on aktiivinen. Lisää piiriin lähtösignaalit t0 ja t1 testausta varten. Anna näille eri arvot niissä tiloissa, jotka muutoin eivät lähtösignaaleiltaan poikkea toisistaan. Suunnittele kellopulssigeneraattori Mooren koneena. Suunnittele generaattori niin, että painikkeen pitkäkin painaminen aiheuttaa vain yhden pulssin tai kaksoispulssin. 10 Maija-pelin superluksus-valtinarvontakone Maija-pelin superluksus-valtinarvontakoneessa on kolme painiketta: valttipainike, näyttöpainike ja testipainike. Lisäksi siinä on kolme lamppua, yksi kutakin valttimaata (hertta, risti, ruutu) varten. Ellei mitään painiketta paineta, mikään lamppu ei pala. Kun valttipainiketta painetaan, kone arpoo uuden valtin, mutta nytkään mikään lamppu ei pala. Kun näyttöpainiketta painetaan, arvotun valttimaan näyttävä lamppu palaa painikkeen painamisen ajan. Kun testipainetta painetaan, kaikki lamput palavat painikkeen painamisen ajan. Näyttö- tai testipainikkeen painaminen ei saa muuttaa koneen säilyttämää valtin arvoa. Piiri on vaikea testata, koska yhtäältä vain osassa tiloista lähtösignaali on aktiivinen ja toisaalta on useita tiloja, joissa lähtösignaali on aktiivinen. Lisää piiriin lähtösignaalit t0 ja t1 testausta varten. Anna näille eri arvot niissä tiloissa, jotka muutoin eivät lähtösignaaleiltaan poikkea toisistaan. Suunnittele edellä määritelty Maija-pelin superluksus-valtinarvontakone. Opastus: Voit tehdä tarvittavan satunnaisuuden käyttämällä suurta kellotaajuutta ja panemalla piirin kiertämään eri valttiarvoja vastaavien tilojen ketjua. 11 Jaskan kuppilan superhypermainos Jaskan kuppilan superhypermainoksessa on samat lamput kuin oppitunneilla esitetyissä mainosversioissakin. Sisäksi siinä on kolme kytkintä. Niistä saatavilla valintasignaaleilla voidaan valita seuraavat, samanlaisina toistuvat sekvenssit (EYL = ei yhtään lamppua, H = HERKUTTELE, J = JASKAN, K = KUPPILASSA): 1) Valintasignaalit ovat 000: kaikki lamput palavat koko ajan. 2) Valintasignaalit ovat 001: HJK EYL H HJ 3) Valintasignaalit ovat 010: HJK HJK HJK EYL 4) Valintasignaalit ovat 011: HJK HJ H HJ 5) Valintasignaalit ovat 100: HJK HJK H HJ 6) Valintasignaalit ovat 101: HJK EYL
Sivu 5 (6) 7) Valintasignaalit ovat 110: HJK HK 8) Valintasignaalit ovat 111: HJK J Suunnittele Jaskan kuppilan superhypermainos. 12 Kolikontunnistuspiiri Automaattiin voidaan panna yksitellen viidenkymmenen sentin, euron ja kahden euron kolikoita. Kolikot vierivät uraa pitkin. Uran seinässä on kolme anturia siten sijoitettuina, että euro peittää ohi vieriessään alimman, viisikymmensenttinen kaksi alinta ja kaksieuronen kaikki. Anturista saatava signaali on 0, kun raha ei ole anturin kohdalla ja 1, kun raha on anturin kohdalla. Antureista saatavat signaalit viedään kolikontunnistuspiiriin, jossa on kolme lähtösignaalia, yksi kutakin rahatyyppiä varten. Rahan vierittyä ohi piiri antaa yhden pulssin siitä lähdöstään, jonka mukainen raha on vierinyt urassa. Muista lähdöistä ei saa tulla pulssia. Piiri on vaikea testata, koska vain osassa tiloista jokin lähtösignaali on aktiivinen. Lisää piiriin lähtösignaalit t0 ja t1 testausta varten. Anna näille eri arvot niissä tiloissa, joissa mikään muu lähtösignaali ei ole aktiivinen. Suunnittele edellä mainittu kolikontunnistuspiiri. Koska piiriä käytetään rahojen laskentaan, on tärkeää, että se ei missään tilanteessa anna ylimääräisiä tai vääriä pulsseja. Voidaan kuitenkin olettaa, että raha ei voi liikkua urassa edestakaisin. Kolme viimeistä aihetta ovat jonkin verran hankalampia kuin muut: 13 Verenpaine- ja sykemittarin ohjain Verenpaine- ja sykemittarissa on käynnistyspainike ja kaksiosainen näyttö. Siinä on painepumppu, joka pumppaa ilmaa mansettiin. Siihen liittyvät myös paineanturi ja paineen mittauspiiri. Mansetissa on kaksi venttiiliä, paineen alennusventtiili ja tyhjennysventtiili. Mittaus käynnistyy, kun käynnistyspainiketta painalletaan eli painetaan ja päästetään ylös. Mittauksen ensimmäinen vaihe on paineen nosto. Ohjain pitää tällöin mansetin venttiilit suljettuina ja painepumpun käynnissä sekä pimentää ylemmän näytön. Alemmassa näytössä näkyy mansetissa kullakin hetkellä oleva paine. Paineen nostovaihe päättyy, kun paineanturi ilmoittaa, että paine on riittävä. Toinen vaihe on taukovaihe. Tällöin painepumppu on pysähdyksissä. Taukovaihe kestää sekunnin. Kolmas vaihe on paineen mittausvaihe. Ohjain pitää tällöin paineen alennusventtiilin avoimena. Vaihe päättyy, kun paineen mittauspiiri ilmoittaa, että mittaus on tehty. Neljäs vaihe on näyttövaihe. Ohjain pitää silloin tyhjennysventtiilin avoimena. Näytössä näkyvät vuorotellen 1) verenpaineen arvot: yläpaine (ylempi näyttö) ja alapaine (alempi näyttö) ja 2) syke (alempi näyttö). Näyttö vaihtuu neljän sekunnin välein. Näyttövaihe jatkuu, kunnes uusi mittaus käynnistetään. Näyttöön tulee tietoa neljästä eri lähteestä: 1) mansetin paineanturi, 2) yläpainerekisteri, 3) alapainerekisteri ja 4) sykerekisteri. Näytössä esitettävä tieto tuodaan siihen tulovalitsimilla. Ohjain antaa niiden kaksibittisen ohjaustiedon, joka on sama sekä ylänäytölle että alanäytölle. Suunnittele edellä esitetyn määrittelyn mukainen verenpaine- ja sykemittarin ohjain. Huomaa, että määrittelyssä ei ole esitetty kaikkien toimilaitteiden toimintaa kaikkien eri vaiheiden aikana. Tarkenna määrittelyä niin, että toiminta on kokonaisuutena järkevää.
Sivu 6 (6) 14 Otsalampun ohjauspiiri Otsalampussa on viisi valodiodia ja painike. Aluksi mikään valodiodi ei pala. Kun painiketta painalletaan eli painetaan ja päästetään uudelleen ylös, yksi valodiodi kerrallaan palaa, ensin vasemmanpuoleisin, sitten seuraava ja niin edelleen, kunnes oikeanpuoleisin palaa. Tämän jälkeen valo etenee toiseen suuntaan ja valon siirtyminen edestakaisin jatkuu. Koko siirtymissekvenssi kestää sekunnin. Painikkeen uusi painallus aiheuttaa sen, että kaikki valodiodit alkavat vilkkua yhtä aikaa 5 Hz:n taajuudella. Seuraava painallus aiheuttaa sen, että kaikki valodiodit palavat jatkuvasti. Vielä seuraava painallus palauttaa alkutilan. Suunnittele edellä esitetyn määrittelyn mukainen otsalampun ohjauspiiri. 15 Autohallin tilaa/täynnä-näyttöpiiri Autohallissa on 5 autopaikkaa. Sisäänajo-ovella ja ulosajo-ovella on kummallakin anturi, joka ilmoittaa, milloin auto on kyseisen anturin kohdalla. Suunnittele piiri, joka sytyttää vihreän lampun, jos tallissa on tilaa ja punaisen lampun, jos talli on täynnä. Oletetaan, että hallin ollessa täynnä sinne ei voi enää ajaa ja että sisään tai ulos ajava auto ei voi muuttaa kulkusuuntaansa anturin kohdalla. Oletetaan lisäksi, että samanaikaisesti ei voi ajaa autohallista ulos ja autohalliin sisään. Piiri on vaikea testata, koska suuressa osassa tiloista vihreä lamppu palaa. Lisää piiriin lähtösignaalit t0, t1 ja t2 testausta varten. Anna näille eri arvot niissä tiloissa, joissa vihreä lamppu palaa. Suunnittele edellä esitetyn määrittelyn mukainen autohallin tilaa/täynnä-näyttöpiiri.