トラップタワーの作り方やSEEDなど、MinecraftPEを楽しむための情報や、最新のアップデート情報が詰まった非公式wikiです。

ここでは、0.13.0より追加された「レッドストーン」要素の回路について紹介する。



回路

レッドストーン関係のアイテムを使用することで、論理回路を組むことができます。
Minecraftでは、基本的な回路から、回路の状態を保持する回路、そして慣れればコンピューターを作成することも可能です。
「論理回路って何?」という方は下記URLを参考にどうぞ。
論理回路-wikipedia

論理回路

ここでは、論理に基づく回路素子の種類と論理を解説する。

用語集

論理回路(組み合わせ回路)

基本的な回路。おもにNOT、OR、ANDの三種類によって構成が可能。

NOT

入力と出力の値を反転(否定、NOT)します
AX
01
10
入力が0のとき、出力は入力の反対、つまり1を発信します。
逆に、入力が1のとき、出力は0を発信します。
信号が反転する回路、ということです。



レッドストーンコンパレーターを利用する(0.14.0〜)

Buffer

入力と出力の値を一致させて出力します
AX
00
11
入力が0のときは、出力は入力と同じ、0を発信します。
入力が1のときは、出力も1になります。
入力と出力は同じ信号を発信する、ということです。


OR

2つ以上の入力において、いずれかが1ならば、出力は1になります
ABX
000
011
101
111
この回路は2つ以上の入力がある回路です。
入力A,Bと共に0のときは、出力は0になります。
入力のどれかが1になったら、信号が出力に向かって発信されるので、1になります。
どれかが1になったら、出力は1になる回路、と覚えてください。


一般的な方法ではあるが電流が逆流してしまい、思わぬ誤動作を起こしかねないので注意しましょう。

レッドストーンコンパレーターを利用する(0.14.0〜)

AND

2つ以上の入力において、すべてが1ならば、出力は1になります
ABX
000
010
100
111
この回路は、2つ以上の入力がある回路です。
全部が1になったら、出力が1になります。どれかが0でも、出力は1にはなりません。
全部1になったら、出力が1になる回路、と覚えてください。



レッドストーンコンパレーターを利用する(0.14.0〜)

NOR

2つ以上の入力において、いずれかが1ならば出力は0になります。NOT OR。
ABX
001
010
100
110
この回路は、OR回路の出力をNOTにした回路です。NORという名前は、NOT ORという意味があります。
全部が0だったときだけ、出力が1になります。
どれかが1になったら、出力は0になります。
どれかが1になったら、出力が0になる回路、と覚えましょう。



レッドストーンコンパレーターを利用する(0.14.0〜)

NAND

2つ以上の入力において、すべてが1ならば、出力は0になります。NOT AND。
ABX
001
011
101
110
この回路は、ANDの出力がNOTになった回路です。NANDという名前は、NOT ANDという意味があります。
全部が1になったら、出力が0になります。
どれかが0だったら、出力は1になります。
全部が1になったら、出力が0になる回路、と覚えてください。


XOR

Exculsive-OR(排他的論理和)。不一致回路ともいいます。
2つの入力において、片方が1ならば出力は1になります
ABX
000
011
101
110
この回路はちょっと複雑です。
名前の通り、入力の信号がそれぞれ違っていたら、信号を発信します。
片方が1(1と0)だったら、出力が1になります。
両方とも同じ(0と0か、1と1)だったら、出力は0になります。
入力の信号がそれぞれ違うのを発信していたら、出力が1になる回路、と覚えましょう。



レッドストーンコンパレーターを利用する(0.14.0〜)

入力の信号強度は等しくします。

XNOR

Exclusive-NOR(排他的否定論理和)。一致回路と呼ぶ方が多いです。
2つの入力において、片方が1ならば出力は0になります
ABX
001
010
100
111
この回路はXORのNOTです。
名前の通り、同じ信号を発信していたら、出力が1になる回路です。
両方同じ信号(0と0、1と1)を発信していたら、出力が1になります。
それぞれ違う信号(1と0)を発信していたら、出力は0になります。
両方とも同じ信号を発信していたら、出力が1になる回路、と覚えましょう。
XORにNOTを加えた
A(金ブロック下→レッドストーン、ダイヤ下→トーチ)

レッドストーンコンパレーターを利用する(0.14.0〜)

入力の信号強度は等しくする。

Implies

2つの入力において、論理演算A→Bを満たしたときに1になります。わからない人は真理値表の下以降を読んでください。
ABX
001
011
100
111
ちょっと真理値表が複雑な回路。上記のパターンのほか、3つもパターンが存在するので、ちょっと面倒。
この回路に限っては、回路の作り方の画像を見て追って覚えた方が早いので、以下掲載する画像を参考に、覚えてください。
素子名画像解説
ImpliesAが1で、Bが0のとき、出力が0になります。
Non Implies(ImpliesのNOT)Impliesの出力がNOTになりました。Aが1で、Bが0のときに1になります。
Converse Implies(Impliesの逆側のNOT)こちらはBにNOTが付きました。Aが0で、Bが1のときに、出力が0になります。
Converse NonImplies(Converse ImpliesのNOT)Converse Impliesの出力にNOTが付きました。Aが0で、Bが1のときに、出力が1になります。

組合せ論理回路の応用回路

ここでは、組合せ論理回路の応用例として、様々な回路を紹介する。

マルチプレクサ(MUX回路)

一般的に、2n個の入力とn個の制御入力と1つの出力で構成される、選択を行う回路です。
英語では【Multiplexer】と書くため、【MUX回路】ともいいます。
ここでは、例として、2入力の場合について紹介します。
ABSY
0000
0010
0101
0110
1000
1011
1101
1111
真理値表から、S=0のとき、Bを選択し、S=1のとき、Aを選択しています。
回路はBとnot(S)のAND、AとSのANDで選択し、ORで出力にします。


  • ピストンを使用した例

  • もっと入力が増えたら?
入力を増やす場合は、制御入力の数を選定する方が早いです。nを制御入力として、2n個の入力ができます。
つまり、2,4,8...と指数関数的増加をします。
xを制御入力、yを入力とします。すると、y=2xの指数関数は以下のようになります。

増えてもすべてのパターンを考えてANDを作り、ORにするだけですので、然程難しいわけでもありません。

デマルチプレクサ(DEMUX回路)

一般的に、2n個の出力とn個の制御入力と1つの入力で構成される、マルチプレクサの逆の選択を行う回路です。
英語では【Demultiplexer】と書くため、【DEMUX回路】とも呼びます。
ここでは、例として、2出力の場合について解説します。
ASY1Y0
0000
0100
1001
1110

真理値表より、S=0のとき、Y0を選択し、S=1のとき、Y1を選択しています。
回路は、Aとnot(S)のANDをY0、AとSのANDをY1をとればできます。





マルチプレクサ・デマルチプレクサにおける指数・対数がわからない方へ


プレクサ回路端子数早見表

パルサー回路

入力が1になったとき、一瞬だけレッドストーン信号を発信します。これは遅延差を利用して、一瞬だけ信号を変化させているという回路になっています。電子回路ではパルス発生回路、または単安定マルチバイブレータにあたると思って頂ければと思います。
素子名画像
オフパルス
オンパルス

レッドストーンリピーターを利用する(0.14.0〜)

基本的なパルサー回路


1RStickが生成できるリピーターロック式パルサー回路


レッドストーンコンパレーターを利用する(0.14.0〜)

基本的なパルサー回路


クロックの立ち上がり・立ち下がりの両方に対応したパルサー回路

長時間パルサー回路(タイマー回路)

これまで紹介した「パルサー回路」と根本的な考え方は全く同じですが、このままリピーターを大量に設置して、遅延をつけて...を何回も、それもたくさん行う場合となるとコストパフォーマンスや時間効率が悪くなってしまいます。
そこで、ここでは根本的問題をある程度解決した「長時間のパルサー回路を組むのに適した回路」を紹介します。
この回路は「タイマー回路」と呼ばれています。



上から、
・ホッパー往復によるオンパルス
・片道輸送によるオフパルス
・片道輸送によるオンパルス
です。

計算式
出力時間=0.4×アイテム数
ただし、一番上の出力の場合、
出力時間=0.4×アイテム数×2
となる。

クロック回路(不安定,発振回路)

一定周期でオンオフを繰り返す回路。常に動作するため、不安定や発振回路とも呼ばれます。
遅延の数を増やすとゆっくりとしたクロック回路が制作できます。
  • 原理
最初のNOTをA、次のNOTをB、さらに次のNOTをCとし、A→B→C→A→...を循環させるように作るとする。
  1. Aの初期状態は1である。
  2. A→Bより、NOTによって、B=0となる。
  3. B→Cより、NOTによって、C=1となる。
  4. C→Aより、NOTによって、A=0となる。
上記より、4番の先を続けると循環する。また、循環する周期は2RStickで、周期性があるといえる。
よって、回路は循環し、かつ周期である。
  • ワールドに入りなおす度使えなくなる

  • シンプルかつ最速

  • 高速だが複雑

  • ボタンでON/OFFを切り替え



CREDIT: panoさん(http://blog.livedoor.jp/mcpano/archives/1045625288...

レッドストーンリピーターを利用する(0.14.0〜)

制御が不可能なので半永久的に持続させる場合には使えます。リピーターの遅延数で速度が変化します。
作る際には1RStickパルサー回路でパルスを入れて使用します。

レッドストーンコンパレーターを利用する(0.14.0〜)

1RStick周期のクロック回路。ただしこの回路は「15と2を繰り返す回路」なので最低でも画像のようにコンパレーターから3離す必要がある。
この形が気に入らない、もしくは速度を落としたい場合は以下の回路を設計します。

長周期クロック回路

これまで紹介した「クロック回路」と根本的な考え方は全く同じですが、このままリピーターを大量に設置して、遅延をつけて...を何回も、それもたくさん行う場合となるとコストパフォーマンスや時間効率が悪くなってしまいます。
そこで、ここでは根本的問題をある程度解決した「長周期のクロック回路を組むのに適した回路」を紹介します。



時間やアイテムの計算式
周期=0.4(アイテム個数*コンパレータの数+ホッパーの数-コンパレータの数) 

参考:ホッパークロック


順序回路

  • 順序回路とは
従来の回路は、「現在」のみを考慮して動作する、「入力と出力はつながっている回路」です。
例:入力が1になったら、同時に出力が1になったが、入力を0にしたら、同時に出力が0になる、というような連動して動くという回路。
しかし、順序回路は、「過去」も考慮して動作する、「回路の状態によって動作する回路」となり、「記憶」という概念を持つようになります。
例:入力が1になったら、出力は1になった。しかし、入力を0にしても、出力は変わらずに1のままになる、というような回路。

ここからは、電子工学の知識も必要になり、回路の理論と制作難易度が一気に上昇するので注意。
フリップフロップ-wikipedia
ラッチ回路-wikipedia
実際に作ってみたほうが分かりやすいかもしれません。

同期と非同期

RS Flip-Flop

リセットとセットをする、2つの入力を持つ回路。リセットとは、オフ(0)をすることで、セットとは、オン(1)をすることをいいます。
  • RS NOR Latch(非同期)
RSQ/Q
00保持
0110
1001
11禁止(0)
RとSがどっちも0のとき、出力は前の状態を保持します
前の状態を保持するとは、「ResetとSetがどっちも0になる前に出力されていた信号のその状態を保つ」という意味で、前回の回路の状態をそのまま保つことができます
Resetが1になると、出力は0になります
Setが1になると、出力は1になります
RとSがどっちも1になることは禁止されています。(一応結果は0になる。)
ResetしてSetする、という状態は、どんな状態になるのか、その結果はわかりませんよね。
Qと/Qは反転して反映されるので、これに反するので禁止されています。また、同時に0にしたときに発幅(予期せぬクロック)してしまいます。



ドロッパーを利用した方法(0.14.0〜)

赤い堅焼き粘土の方がセットです。

ホッパーを利用した方法(0.14.0〜)

赤い堅焼き粘土の方がセットです。

コンパレーターを利用した方法(0.14.0〜)


簡単に説明するとONスイッチとOFFスイッチです。両方が0になると、その直前の状態を保持(記憶)します。両方を同時に1にしたり、0にしたりしてはいけません。ONスイッチとOFFスイッチを同時に押したらこわれてしまいますからね。


参考:RS Flip-Flopの原理と制作


  • RS NAND Latch(非同期)
RSQ/Q
00保持
0110
1001
11禁止(1)
RS NOR LatchのR=S=1(禁止されている動作)がQ=/Q=1になりました。動作も多少変化します。
内容画像
NAND回路で制作した原型
原型からNOTが連なっている部分を取り除いた場合
さらに改良して同じ動作はする場合
  • 負論理のRS NAND Latch(非同期)

負論理って何?

/R/SQ/Q
00禁止(1)
0101
1010
11保持
RS NAND Latchの動作が0のときに意味を成す回路です。単体では基本的に使用しません。他の回路に組み込む際に使用されます。
「負論理って何?」と思ったら、上の折り畳みを参照。
内容画像
原型
改良型

RS NOR Latchの入力にNOTがついたものです。両方が1になると、直前の状態を保持します。


  • RS Flip-Flop(同期)
CRSQ/Q
0XX保持
100保持
10110
11001
111禁止(1)
RS NAND Latchの動作を制御するクロック入力が登場しました。1にならないと動作せず、0だったときは保持をします。
内容画像
ANDに直接接続したもの
クロック信号を導入したもの
これはこのようにしてみると分かりやすいと思います。上下のボタンで光るランプを決め、真ん中のレバーを0にすることでロックします。ロックしている間は、光るランプを変更することが出来なくなります。

D Flip-Flop

二つの入力がある回路。片方はリセット・セットを一つの入力で行うもの、もう片方はそれをロックするように保持する入力になっています。
  • D Latch(High Level,非同期)
DCQ備考
000リセット
101セット
X1保持前の出力を保持
D入力は、リセット・セットを一つの入力で行うことができます。
オンの時はセット、オフの時はリセットをします。これだけではただのオンオフをする回路です。
C入力は、オンになることで、オンにする前の出力を保持することができます。
C入力がオンの時は、どんなにD入力を動かしても変化しません。
この回路のDの由来は、「Data(データ、記憶),Delay(ディレイ、遅延)」という意味があります。



リピーターロックを利用する方法(0.14.0〜)


参考:D Flip-Flopの原理と制作

  • D Latch(Low Level,非同期)
DCQ備考
010リセット
111セット
X0保持前の出力を保持
クロック入力が0の時に保持するようにした、クロックの反転。NANDで構成しても同じように制作可能。



リピーターロックを利用する方法(0.14.0〜)

  • D Flip-Flop(同期)
DCQ備考
00リセット
11セット
X保持前の出力を保持
クロック入力の立ち上がり(オフの状態からオンの状態になる瞬間)のときだけDの状態を出力に発します。
それ以外のときは保持されます。



リピーターロックを利用する方法(0.14.0〜)


ホッパーを利用する方法(0.14.0〜)

JK Flip-Flop

これまでやってきた、RS Flip-Flopの最大の問題は、「RとSがオンの時の動作は、わからなくなる」ということでした。
しかし、この回路はその難点を改善し、リセットとセットをどっちもしていたら、反転するように動作します。
  • JK Flip-Flop
CJKQQ(next)Resetset備考
XY
保持
保持
00
保持
保持
0100-0リセット
10110-セット
110101トグル
111010
RS Flip-Flopの問題であった、「リセットとセットをどっちもしていたら、どんな動作になるかわからない」というものを解決した回路がこの回路です。
リセットとセットをする機能はもちろん、どちらもオンだったときの正確な動作が加わり、機能性は充実しています。
どっちもオンだっとときの動作は、「前の状態を反転」します。このことを切り替えるの英語、「トグル」といいます。
なお、回路のJKの由来は不明で、この回路の設計に携わったジャック・キルビー(Jack Kilby)氏の頭文字からとったという都市伝説、トランプのJackとKingが、Queenを奪い合うというジョークなどが有名ですが、真相は不明です。



コンパレーターを利用する方法(0.14.0〜)


ホッパーを利用する方法(0.14.0〜)


参考:JK Flip-Flopの原理と制作の回路

T Flip-Flop

入力をするたびにオンとオフが切り替わる回路。一つの入力でリセット・セットが行えます。
  • T Flip-Flop(非同期)
T(C)QQ(next)Resetset備考
000-0保持
0110-保持
10101セット
11010リセット
この回路は、「入力をオンにするたび、オンオフが切り替わる回路」です。
「T」は、「Toggle(トグル)」で、「切り替える」という意味を持ちます。
入力がオフの時は、出力は何もしないので、「前の状態を保持」します。オフになっているのに、回路の状態が変化してしまっては困りますよね。
入力がオンの時は、「前の状態を反転」します。ここで、リセットとセットが交互に切り替わります。
なお、この回路は長時間入力がオンだと発振するので注意。そのため、パルサーを入れます。



リピーターロックを利用する方法(0.14.0〜)


ホッパー・ドロッパーを利用する方法(0.14.0〜)

出力を左側とすると、半時計周りになるようにします。

上記よりも小型なホッパートロッコを利用する方法(0.14.0〜)

ホッパートロッコを利用し、回路部を2×2にしたもの。トロッコが消えたりなどの不具合は勘弁な方は推奨しないです。

参考:ホッパートロッコの利用


参考:T Flip-Flopの原理と制作の解説

※投稿者様から掲載許可を得ています。
  • T Flip-Flop回路(同期)
TCQQ(next)Resetset備考
0
保持
保持
100-0保持
1110-保持
10101セット
11010リセット
T=1のときは、T Flip-Flopの動作をし、T=0のときは、常に保持します。


ホッパーを利用する方法(0.14.x〜)

便利なテクニック

この項は、15年12月30日に他ページと統合された部分です。
この項では、上記項少し工夫した、ちょっとしたテクニックを紹介します。

リピーター

α0.14.0より、レッドストーンリピーターの実装に基づき、旧来のリピーターが必要なくなりました。
詳しくは、レッドストーンのページを参照ください。

旧来のリピーター

上昇信号

レッドストーンの信号を上に持っていくのには、螺旋状に信号を貼ることでできるが、NOTを繰り返すことで少ない範囲で上に持っていくことができます。
ただし、信号が反転しないように上に持っていく必要があるときはNOTを偶数にすること。

下降信号

レッドストーンの信号を下に持っていく場合も螺旋状にレッドストーンをはったり、上昇信号と同様に行えば、簡単にできるが、工夫が必要。

半ブロックの利用

半ブロックは、レッドストーンとの相性がよく、うまく使用することで回路に応用ができます。
  • 透過ブロック
下半ブロックは、透過ブロックと同様の効果を得ます。
上半ブロックも、同様の効果を得ます。
  • 上における
上半ブロックは、レッドストーン関連アイテムを置くことができます。
  • 一方通行(ダイオード)

下りの場合は、信号を断線します。つまり通せません。
逆に、上りの場合は、信号を通過します。つまり通します。
まとめると、一方通行(ダイオード)の効果があります。
  • 上昇信号に使う

ダイオードの性質は、上昇信号を作成することもできます。

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