紅石電路

紅石電路

基于現實生活中的數字電路
電路本身既可以被設計為用于響應玩家的手動激活,也可以讓其自動工作——或是反複輸出信号,或是響應非玩家引發的變化,例如生物移動、物品掉落、植物生長、日夜更替等等。Minecraft中能夠被紅石控制的機械類别幾乎覆蓋了你能夠想象到的極限,小到最簡單的機械(如自動門與光開關),大到占地巨大的電梯、自動農場、小遊戲平台,甚至遊戲内建的計算機。了解如何構建和使用紅石電路及其可控制的機制能極大地增加Minecraft中可遊玩的範圍。[1]
    中文名:紅石電路 外文名:Redstone circuits 定義: 所屬遊戲:Minecraft 電路種類:傳輸,邏輯,脈沖,時鐘,記憶等

基本概念

在描述能夠建築紅石電路的方塊以及可建的電路種類之前,您需要對一些基本概念有所認知。

紅石元件

主條目:紅石

紅石元件是在紅石電路裡具有一定使用目的的方塊,大緻分為三個大類:

電源為整個電路或部分電路提供能量來源,例如紅石火把、按鈕、拉杆、紅石塊、壓力闆等。

傳輸線将電能從電路的一部分傳遞到另一部分,例如紅石粉、紅石中繼器、紅石比較器等。

電動機械接受電能并作出反應(例如移動、發光等),例如活塞、紅石燈、發射器等。

充能

紅石元件與部分方塊能夠被充能或解除充能。如果說一個方塊被“充能”了,則這個方塊就可以作為電源,具有向毗鄰的“電器”方塊供電以使其工作的潛力。(“毗鄰”是這樣定義的:一個方塊是正方體,正方體有6個面。也就是說與一個方塊的任意一個面接觸的方塊最多可能有6個,稱之為“與該方塊毗鄰的方塊”)。

當非透明方塊(例如石頭、沙石、泥土等)被電源(或是中繼器、比較器)充能,我們稱這個方塊被強充能了(這個概念與充能等級不同)。強充能的方塊可以激活毗鄰的紅石線。絕大多數電源可以強充能自身。

當非透明方塊僅被紅石線充能,我們稱這個方塊被弱充能了。與強充能的唯一區别是,弱充能的方塊無法激活毗鄰的紅石線。

被充能的方塊(無論強度如何)都可以影響毗鄰的紅石元件。不同的元件産生的反應不同。您可以查看這些元件的具體描述。

充能等級

充能等級(又稱“信号強度”)為0到15的整數。大多數電源組件均提供滿強度的15級信号,但少數電源組件能提供可定義的信号強度。

紅石線能向相鄰的紅石線傳導信号,但每傳導1格,充能等級就降低1。因此,連續的紅石線最遠能将能量傳到15格遠。為了突破這個限制,你可以保持(使用紅石比較器)或是重新加強(使用紅石中繼器)紅石信号。充能等級隻會因為紅石線之間的直接傳導而衰減,不會在紅石線與其他元件或方塊之間衰減。

紅石(狀态)更新

當電路的某一部分發生狀态的改變,該改變會引起所有毗鄰方塊的“紅石(狀态)更新”(請勿與Minecraft 1.5正式版的代号“紅石更新”混淆)。紅石更新是個連鎖反應,會計算直到到達已載入區塊的邊界。

紅石刻

紅石刻(Redstone tick)為Minecraft計算紅石機構狀态的最小時間單位,等于0.1秒。紅石火把,中繼器以及激活的紅石組件需要1刻或更多時間改變狀态,這就引入了在大型電路中至關重要的延遲。

紅石刻與“遊戲刻”或“方塊刻”不同。當讨論紅石電路時,“刻”一詞僅指“紅石刻”。

信号與脈沖

具有穩定輸出的電路能夠産生信号——“激活/非激活”時稱為“真/假”或“高電平/低電平”。當信号出現一個較為短暫的非激活-激活-非激活過程,該過程通常被稱為脈沖(或正脈沖。相反的過程被稱為負脈沖)。

非常短的脈沖(1-2刻的)可能會使一些電路組件由于紅石部件的更新順序差異而産生問題。例如紅石火把、比較器無法響應由中繼器形成的1刻脈沖。

電路與機械

電路(circuit)為處理信号的結構(生成,修改,組合等)。

機械(mechanism)會對環境産生影響(移動方塊,開門,改變光照強度,播放聲音等)。

所有機械均包含紅石組件或電路,但電路本身是不會對環境産生影響的(除了紅石火把或中繼器在激活時産生的光,或活塞作為電路組成成分之一時造成的推拉方塊的負效果)。明确這些簡單的概念有利于我們理解紅石電路

電路尺寸

本wiki用寬× 長× 高的格式(電路的外切長方體)描述電路的尺寸,其中包括底闆支撐方塊,但不包括輸入/輸出。

描述電路尺寸的另一種方法是忽略最下層支撐電路的那層方塊(例如位于下層紅石粉之下的方塊)。然而這種方法無法區分平面電路與一格高的電路。

通常直接用電路的占地面積,或是直接用1格寬的電路的長度描述電路尺寸較為方便。

電路特性

根據不同的設計目标,您應當考慮一些常見的特性:

1格高電路

1格高電路意味着其縱向隻有1格,也就是說這種電路不能存在需要下方方塊支撐的元件(例如紅石線、紅石中繼器)。

1格寬電路

1格寬電路指至少1個橫向尺寸為1.

平面電路

指的是可以直接建造在地平面,不需要層疊元件(不計方塊支撐紅石元件)。平面電路通常利于初學者理解與學習。

隐形電路

指的是可以完全隐藏在一堵牆,或地闆之下,或天花闆之上的電路。這種電路尤其适合活塞門。

立即響應電路

指一接到輸入信号,能夠馬上輸出的零延遲電路。

靜音電路

指不會發出聲音的電路。這種電路不會有活塞、發射器、投擲器等會發出響聲的元件。此類電路适合陷阱、安靜環境以及需要減噪的電路的建造。

可堆疊電路

指同樣的電路可以一個直接疊在另一個上面的電路,疊放之後電路之間不會互相幹擾。

可并列電路

指同樣的電路可以一個直接毗鄰另一個旁邊建造的電路,毗鄰之後電路之間不會互相幹擾。

可能還會有其他的設計目标,包括降低子電路延遲、減少昂貴元件消耗(例如比較器)與盡量減小設計尺寸等。

電路類型

雖然建造電路的方法無窮無盡,但特定的電路建造樣式是比較固定的。下面的章節對Minecraft社區中流行的電路進行了分類,每個章節有獨立的主條目用于描述具體的電路設計方案。

某些電路可能隻能完成最簡單的控制功能,但你将逐漸能用此類簡單電路的組合成複雜的、能夠滿足機械需要的大型電路。

傳輸電路

主條目:電路

信号傳輸常用術語包括:傳輸類型,縱向傳輸,中繼器與二極管。

傳輸類型

數字的:僅有0/1概念的傳輸。

模拟的:與信号強度相關的傳輸。

二進制的:多條數字線路,每條線路代表一個二進制數的其中一位。

一元的:多條數字線路,激活哪條線路決定傳輸的數據。

雖然橫向傳輸較為直接,但縱向傳輸有時具有出人意料的适應性與集成性。

最簡單的縱向傳輸就是在斜向上的方塊上鋪設紅石線,1×2的上半格半磚(台階)上直線向上鋪紅石,或是2×2的螺旋結構,或是其它類似結構。導線樓梯既能夠向上也能向下傳輸信号,無延遲,但占地龐大,每15個就需要中繼。

因為螢石塊、倒置樓梯與階梯能夠承載紅石線的同時不切斷紅石線,信号就能夠在2×1的“梯子”上縱向傳輸(僅能向上傳輸!)。導線梯占地小,無延遲,但每15個就需要中繼。

紅石火把能夠充能其上方的方塊與相鄰的(包括下方的)紅石線,這樣,縱向傳輸便成為可能(向上與向下的設計不同)。本方案無需中繼,占地小,但會引入不小的延遲。

您也可以用活塞、水等方塊建造其他形式的縱向傳輸方案。

單向電路(即“二極管”)隻允許信号沿着一個方向傳輸,主要用于防止輸出端信号對輸入端電路産生負面影響(例如信号串擾等)。單向電路也可用于電路壓縮時用于防止電路不同部分相互幹擾。

中繼器

“中繼”信号指的是将信号加強到完全信号強度。最簡單的方法就是使用紅石中繼器。但某些電路可能需要無延遲的中繼器電路,或是可以雙向中繼的“雙向中繼器”。

二極管

“二極管”指隻允許信号單向傳輸的電路,通常用于防止電路反向幹擾引起的輸出錯誤,也可以用于防止線路彼此串擾。常用的二極管包括紅石中繼器、螢石與倒置台階。倒置台階無法向斜下方傳輸信号,因此将紅石線鋪上台階就是一種簡單的二極管建造方法。台階二極管不會引入延遲,但也不會把信号加強。

很多電路已經具有單向性,因為它們的輸出端不會接受輸入信号,例如以附着在方塊側面的紅石火把作為輸出的電路。

邏輯電路

主條目:電路

有時,你需要判斷輸入信号,經過一定的算法産生一個輸出。這類電路即為人們耳熟能詳的邏輯門(“門”隻讓滿足“邏輯”的信号輸出)。雖然有很多種類的邏輯門,最基本的隻有三種:與門,或門、非門。

或門

隻要或門的任意一個輸入為1,輸出就會是1。

與門

隻有與門所有輸入均為1時,輸出才會為1。

非門(反相器)

使得輸入信号反相(例如輸入為0,輸出為1;輸入為1,輸出為0)。

另見:教程/基本邏輯門

脈沖電路

主條目:脈沖電路

某些電路需要特定長度的脈沖,其他電路用脈沖長度傳達特定信息。脈沖電路派上了用場。

在一個狀态穩定,另一個狀态不穩定的電路通常稱為單穩态電路(monostable circuit)。大多數脈沖電路屬于單穩态電路電路,因為它們的激活态(非穩态)隻能持續較短時間就回到穩定态。

脈沖發生器

脈沖發生器産生特定長度的脈沖。

脈沖限制器

脈沖限制器(又稱脈沖縮短器)可以縮短過長的脈沖。

脈沖穩定器

脈沖穩定器(又稱脈沖延長器)可以延長過短的脈沖。

脈沖延遲

脈沖延遲電路能夠為脈沖提供延遲。

邊沿感應器

邊沿感應器在信号變化時:從0到1(“上升沿”感應器)或從1到0(“下降沿”感應器),或兩者均感應(“雙邊沿”感應器)。

脈沖長度識别器

脈沖長度識别器能夠在輸入脈沖長度在某個範圍内時輸出信号。

示波器

示波器為依次連接的比較器(1.5以下可以用1刻的紅石中繼器)鍊,據此能夠通過點亮的中繼器數量直觀地測量脈沖長度。

時鐘電路

主條目:電路

時鐘電路為持續、重複提供特定長度脈沖的脈沖發生器。一些時鐘電路可以永久工作,另一些則可控。

簡單的時鐘電路隻有兩個等長的狀态(0與1長度相同)。例如5刻激活與5刻非激活的時鐘被稱為5刻時鐘。

中繼器時鐘

利用中繼器(鍊)獲得時鐘電路中必要的延遲的電路。通常需要紅石火把以獲得反相功能。

漏鬥時鐘

漏鬥時鐘通過漏鬥鍊循環傳遞物品,并通過紅石比較器偵測輸出。

活塞時鐘

利用活塞對方塊的推拉完成電路的反相功能。

時鐘電路也可以基于礦車、船、掉落物品的自然消失等。

記憶電路

主條目:電路

與邏輯電路永遠反映輸入信号不同,記憶電路的輸出不單與輸入相關,還與“過去的輸入”相關。這樣能夠完成對電路過去狀态的“記憶”。在現實生活中的電子學中,鎖存器指對輸入信号的某個狀态産生反應的電路;觸發器指對輸入信号的變化産生反應的電路。

RS鎖存器

RS鎖存器有2個輸入。輸入端為S(Set)端與R(Reset)端:S端輸入一旦變成1,輸入就為1并保持;R端輸入一旦變成1,輸入就為0并保持。最簡單的RS鎖存器為知名的“RS或非鎖存器”,其為Minecraft最古老也是最常見的記憶電路。

T觸發器

T觸發器用于信号切換(類似拉杆)。T觸發器具有“時鐘”輸入端,輸入端滿足特定條件時,輸出端會切換一次。

D觸發器

具有"data(數據)"輸入端與"clock(時鐘)"輸入端。輸入端滿足激活條件時,輸出端會變成此刻數據輸入端相同的狀态。

JK觸發器

具有稍微複雜的時序邏輯。詳見具體條目。

計數器

與基本觸發器不同,計數器能夠具有多個狀态,從而完成對較大數字的計數。

還有很多記憶電路可供選擇。

雜項電路

主條目:電路

此類電路一般不常見,但卻是大型複雜工程的重要組成部分。

數據分配器與繼電器

數據分配器為邏輯門的高級形式之一,選擇端的輸入信号決定輸出端與哪個輸入端相同。

随機信号發生器

随機信号發生器能夠産生無法預測的信号。一些随機信号發生器利用了Minecraft的随機特性(例如仙人掌生長或發射器對發射槽的選擇);另一些則采用數學上的的僞随機算法。

多輸入電路

多輸入電路能夠同時處理多個輸入并得出綜合輸出。此類電路是建造計算器、數字鐘與基本計算機的基石。

方塊更新感應器

方塊更新感應器(BlockUpdateDetector,縮寫為BUD)為能夠對方塊狀态改變産生反應的電路(例如石頭被開采,水變成冰,南瓜長出等一切涉及方塊的數據更改的行為)。

另見:教程/方塊更新感應器

我的世界愛好者們還有很多更複雜的電路方案。

另見:教程/高級紅石電路

建造電路

計劃

建造紅石電路的第一步是确定電路能做些什麼。

應該在哪裡控制整個電路?如何控制?

電路能夠控制什麼樣的機械?

信号如何從控制端傳向機械?

建造

建造電路時使用特定的方塊組合是個不錯的習慣,這樣你當修建其他的工程時,看到這些方塊你就能意識到不能再繼續挖了。常見的選擇有石磚、雪塊與羊毛(不同顔色的羊毛有利于你自己區分電路的不同部分)。

當在水或岩漿邊上建造電路時要特别小心。很多電路組件會在液體流過時被破壞。

建造電路以引爆TNT(陷阱或大炮)時要格外小心。建造中的電路可能會意外觸發TNT,因此強烈建議最後再放置TNT。

解決問題

當電路出問題時,仔細檢查,嘗試尋找出問題的來源。

你是否想從一個弱充能方塊引出電能?也許你需要紅石中繼器使其強充能,或者用紅石中繼器引出電能。

你是否想讓電能穿過一個透明方塊?用非透明方塊代替它,或者繞道而行。

你是否無意中建造了一個短路電路,使得本來應當激活的紅石火把燃盡了?修正短路電路,并更新紅石火把的狀态。

本不該激活的電路部分是否錯誤激活了?也許你不小心把不同部分的線路之間連了起來。

活塞、發射器或投擲器的激活方法錯誤?

精煉

電路正常工作後,考慮一下是否能夠提高電路的性能。

你能讓電路反應更快(延遲更短)嗎?

你能讓電路更小嗎?

Minecraft新版本的特性是否有助于提高電路的效率?(如1.5的紅石比較器等)

電路噪聲能小一些嗎?

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