星界边境锁存器和触发器基础实例教程

对于完全不懂或者稍微懂一些数字电路的人来说，其实我的建议是：不需要去仰慕那些别人做出来的什么什么触发器，什么什么译码器。你所需要的，不是在游戏里造出一个运算器，而是做出一些实用的东西来！

而实用的东西，其实用到的电路并不难，关键是创意和想法。
比如这篇教程是我在官方论坛上看到的一篇非常不错的教程，作者由浅入深给大家展示锁存器（Latch）的用处。教程的最后做出的一个实例是在联机时可以使用的一个交易室，简单而且实用。

我是学工科的，对于数字电路不能说有多在行，但是好歹也学过，也算略知一二，很多东西都忘了，这样的教程对我来说是非常实用而且有启发性的。所以决定给大家翻译一下，意在告诉大家，不要被电路吓着了，让我们一起来做一些简单实用但是有创意的东西！

PS：贴吧也是我发的~

[GUIDE] LATCHES AND FLIP-FLOPS (WITH USEFUL EXAMPLES!)

这篇教程主要是要教大家如何使用锁存器（Latch），同时也可以让大家在这个贴子里展示你所制作的任何时序逻辑电路。而如果你要找基础的电路教程，可以看这里：

锁存器（Latch）是什么？锁存器是一种非常简单的存储单元。一个锁存器可以存储一个二进制值（1或0）。
在Starbound里面使用的是一个D锁存器，它有2个输入端和1个输出端。



D：D代表数据（Data）。你输入的是什么决定了输出的就是什么。
Enable：Enable决定了D端有没有连接上输出端。当Enable为开（1），输出的值就等于输入的值。当Enable为关（0），输出的值就被固定在它之前的状态了，此时D端不再起任何作用。

如果你愿意，你可以把Enable想象为像开关一样在控制D端和输出端。严格来说这是不正确的，但也不失为一个不错的比喻。

（译者注：记住这个结论！这是基础！！）


（图注：1=闭合，即开状态，0=打开，即关状态；为防止混淆，以下翻译全部称1为开，0为关——译者注）

对于那些想要了解技术原理的人，这是D锁存器在逻辑电路中的实现。C代表控制（Control），也就是Enable。
还有两个输出端，考虑到Starbound只有正输出端Q，你并不需要去理解这张图之后再去使用锁存器。
（译者注：【Q】和【Q非】输出是互补关系，一个是1，另一个一定是0，所以只需要一个输出端就行）



我知道你一定在想：“这真是极好的！但是我到底该怎么去用这玩意？”
好问题！锁存器有很多的用处，这里就有几个基础的例子。

锁定陷阱 Locking Trap 

锁存器最简单也是最常用的用途就是“锁住”某样东西，我用一个陷阱来当例子。

如果我走上一个压力板，Enable端和D端同时被激活，同时陷阱也被激活。当我从压力板上下来的时候，陷阱还是会继续保持激活状态——这是因为Enable端和D端同时被关掉了，输出端被固定在激活状态。（这就是锁住了，译者注）

重置（reset）按钮用于关闭陷阱。按钮被连接到Enable端，可以使输出端的状态变为关。

如果你用一个按钮去代替压力板，这就是一个偷懒的办法来制造一个开关装置，而不使用控制台。之后我们会看到，如何来制造一个一键切换开关。

振荡器(2-clock[2周期])

这个电路使用一个非门反馈回路和一个开关(一个Impervium控制台)来创建一个振荡器。（注意不是压力板，这是个控制台console，如果你还不能造这个东西，完全可以其他控制台代替，比如猴子的电脑，而众所周知，在SB中console其实就是一个开关，译者注）
当开关打开的时候，输入端将会在开与关之间快速闪烁。当开关关闭的时候，输出端状态就固定住了。你可以用这个来让灯闪烁，制造一个伪随机掷硬币的装置，等等…

你可以把奇数个非门串联在一起，创建一个反馈延迟，来减缓震荡频率。
如果你想更多了解时钟信号，可以看后面关于时钟说明。

D触发器 D-Flip-flop 

锁存器属于电平敏感，意思就是只要当Enable端为打开状态的时候，输出就可以被改变。
而触发器则是边沿敏感，意思就是当时钟信号改变的时候，输出状态改变（在时钟输入的上升沿和下降沿，取决于类型）。这对于制作状态机、计数器和寄存器非常有用。
（译者注：为了让大家不被大片的专有名词给吓着了，我来解释一下：数字电路中把低电平定义为0，高电平定义为1，从0到1的过程被称为上升沿，反之被称为下降沿。具体来说，一个按钮从未激活到激活的过程，就叫上升沿，反之叫下降沿。

如下所示的触发器就是一个下降沿触发的D触发器。当Clock端（时钟信号）从开变为关的时候，输出状态将会改变。这大概是最简单的触发器了，只需要两个锁存器和一个非门。注意clock端连接着两个点。

下一个例子里面我们将会用到这个触发器。

（译者补充：作者在这个例子用的是开关，效果是，当且仅当clock端的开关由开状态变为关状态时，输出端状态才会改变，并且只会变成和D端相同的状态。
这里有个衍生：如果你把开关换成2个压力板，会发现结果变得直观而且很有意思！当从右往左走经过2个压力板的时候，输出保持为开，然后再从从左往右返回的时候，输出变为关。一个实用的应用就是，进门自动开门/灯，出门自动关门/灯。如果要改变顺序的话，只要简单把两个压力板的连接反一下就行。

用按钮操纵的开关 Pushbutton Toggle

虽然Impervium控制台（Impervium consoles）好棒好棒的，不过有时候你会因为某些原因而想要用按钮来开关某样东西，但是按钮发射的是一个脉冲信号，那我们怎么用按钮来制作一个开关装置呢？

有一个办法就是使用我们刚才介绍过的触发器，不同的是还要加入一个我们之前在振荡器中用过的非门。
这样就创建了一个状态机，其输出状态与它之前的状态相反：
Q[n] = NOT( Q[n-1] )

按钮就是这个状态机的时钟信号，每按一下按钮就会引入一个脉冲信号，用来更新状态。

如果我们使用一个锁存器，在有按钮脉冲的时候，输出状态会改变好几次。由于触发器是边沿敏感，只有在每次脉冲的时候才会更新，所以我们需要的是一个触发器，而不是一个锁存器。

交易室 Trading Room 

Eht和我用按钮开关做了一个交易室。Starbound目前还没有用于交易机制，所以我想，制作一个不依赖于信誉系统的交易方式会很有意思。下面是它的工作原理：

1. 两个玩家从各自的一边进入房间，然后关上他们身后的门。门只能从内侧来控制。
2. 左边的玩家在上面，而右边的玩家在下面，两个人都各自在两扇门之间扔下一个物品。当另一个玩家也已经扔下他的物品的时候，你需要站到压力板上，表示你已经做好准备来完成交易了。
3. 两个玩家都需要站在各自的压力板上，以便让站在上方的玩家按一下那个按钮，这会切换所有门的状态（使用了2个切换状态机）。这样就可以防止你接触到你所扔下的物品，同时让你可以去捡起对方玩家扔下的物品。两个玩家交换了位置，从另一个玩家的那扇门出去。

关于振荡器（亦称时钟）的说明

你可以用不同于之前的锁存器时钟的方法来创建时钟。

一个相当缓慢的时钟就是定时器元件（游戏自带的Timer，译者注），它大约每秒闪烁一次。你可以在输入端输入1来冻结它的状态。

最快的振荡器就是把非门首尾相连。我们可以叫它1-clock[单周期]（从Minecraft术语那偷来的），因为每次闪烁之间只有一个非门的延迟。

把奇数个非门串联在一起，就可以创建3-clock[3周期]、5-clock[5周期]，以此类推，很明显这些会慢3倍和5倍。使用偶数个则会创建一个稳定的回路，这是没用的。

Kudos to MeMyselfAnDie for how to control odd-numbered clocks. It hadn't occurred to me in the first version of this note.（恕我无能，这句实在不知道什么意思……MeMyselfAnDie似乎是官方论坛上的某个人）



如果你想要偶数周期的时钟，利用与门添加一个使能电路：



如果你想要一个非常非常缓慢而且可控的时钟，最好的办法就是用触发器。把前面的“按钮开关”里的按钮换成计时器（timer），然后把输出端连接到另一个按钮开关的clock端，将可以慢两倍，继续连接直到最后变得足够慢。做出来的这个装置叫做二进制计数器，我已经在这个帖子里贴出了一个4位二进制计数器。


（这张图位于原帖12L）

这个方法远比慢时钟更高效，因为随着门数量的增加，缓慢程度会呈几何增长，而不是链式的线性变化。