教程:活塞电路

活塞是一种可操作性极高的方块。通常玩家可借助活塞优化常规红石电路，使其更小或更快（通常仅限Java版）。本教程默认读者已掌握红石电路的基础原理。

简介

1. 活塞电路在多个方面展现出显著的优势。
2. 首先，红石中继器与活塞不会像红石火把那样发生“烧毁”现象。
3. 其次，在Java版中，如果黏性活塞受到小于3个游戏刻的脉冲，其表现会是单向推动或拉动。
4. 此外，活塞电路通常可以设计得更为紧凑。
5. 最后，活塞的材料相对容易获得，使其在构建时更加便利。
6. 活塞在红石信号变化后会迅速启动，因此电路延迟极短，在Java版中甚至可低于1个游戏刻。
7. 活塞电路的基本组成包括活塞、黏性活塞、黏液块或蜂蜜块、侦测器和音符盒。
8. 其他常见的组成成分还包括铁轨、红石线、中继器和红石火把等。
9. 在大多数情况下，活塞电路所使用的主要是黏性活塞。

机械逻辑门

1. 活塞可用于构建机械式逻辑门。

非门/反相器

或门

与门

1. 一种极其迅速的与门设计，其结构特征在于利用黏性活塞的独特性质。

2. 在未接收到激活信号时，黏性活塞会将方块拉回至下方，从而中断整个电路的连接。

3. 一旦激活，黏性活塞会伸出，允许红石信号在其上方进行流动。

4. 这一系统需要两个输入：一个为活塞供电，另一个则为活塞所阻断的线路提供信号。

5. 只有在这两个输入都处于活动状态时，才能输出信号。

6. 利用活塞实现与门的线路配置，其输入到输出的反应一般是无延迟的，尽管需要留意信号可能会衰减。

7. 若从活塞输入端获得信号，则输出反应将依赖于活塞的具体状态，可能导致时序控制的复杂性。

8. 这种电路设计可通过非门和或门类型的组合来构建，符合逻辑表达式 !(!A+!B)。

蕴含门

1. 活塞蕴含门电路与常规红石蕴含门电路在结构和运作速度上十分相似。
2. 蕴含门是一种基本的逻辑门，其工作原理是：仅在A为真且B为假时输出0，其余情况下输出1。
3. 此类电路可以通过与门与非门或或门与非门的组合来构建，其逻辑表达式为B + !A。

异或门

1. 逻辑门是一种基本的电路元件，其主要功能是根据输入端状态的不同，输出相应的信号。

2. 在逻辑门的应用中，特定设计可以直接实现该功能，例如文中展示的设计实例。

3. 另外，逻辑门也可以通过组合其他元件形成，如使用两个蕴含非门（例如比较器）来构建相应的逻辑门。

同或门

锁存器

1. 锁存器是一种记忆电路。
2. 活塞能移动方块的特性，使其自然成为锁存器的实用工具。

RS锁存器

1. 基本的活塞RS锁存器设计紧凑，制作相对简单。
2. 在这个电路中，所用的活塞是普通活塞，且通过在两个装有红石火把的凹槽上方放置一个方块来实现功能。
3. 若只需要一条输出信号，可以选择移除其中一个凹槽。
4. 利用红石块的方式，可以进一步缩小电路的体积。

T-触发器

1. 这些T-触发器（简称TFF或T触）通过输入在两种状态间切换，有些需上升沿触发，有些则需短脉冲才能正常工作。

设计A

1. 该装置的体积为4x2x4方块。
2. 其构建需要使用普通活塞，且必须有两个普通活塞。
3. 该触发器具有响应迅速和体积较小的优点。
4. 当输入信号由1变为0时，装置会切换其工作状态。
5. 请留意，可以通过反向输入来使电路提早做出反应。

设计C

设计D

1. 本文介绍了一种名为单片黏性活塞T触的设计，其尺寸为5×1×3格。

2. 该设计利用了黏性活塞在移动方块时出现的1游戏刻的短暂延迟特性，构建了一种称为脉冲缩短器的装置。

3. 脉冲缩短器可为黏性活塞提供1游戏刻的脉冲信号，促使红石块从黏性活塞上脱落，从而实现输出。

4. 当装置再次被触发时，黏性活塞会将红石块重新拉回，随之切断电源。

5. 基于这一原理，玩家可以将此TFF结构进行堆叠，以达到更复杂的红石电路效果。

活塞轮储存器

1. 活塞轮储存器，也称为活塞环储存，是一种利用红石技术构建的装置。
2. 该装置通过将红石导体（或红石块）与非红石导体结合，形成一个环状的方块结构。
3. 通过控制若干个活塞，能够使方块环进行旋转，从而构建出这一装置。
4. 类似于传统的环储存，包括“锁存环”和“旋转环”两种类型，活塞轮储存器则分为“静态”和“动态”两种形式。
5. 所有形式的活塞轮储存器都具备一个计数器，用于追踪环旋转到达的具体位置。

静态活塞轮储存器

静态活塞轮储存器在正常状态下不工作，只在需要执行读写任务时调整方块环的位置，有不同的调整策略：

复位式

读写时将方块环旋转到目标位置完成读写任务，随后继续旋转方块环使其回到初始位置（即“复位”）。

• 方块环每次都会旋转一周，因此它会有一个固定的起始位置，读写延迟只取决于目标位置距离起始位置的方块数。

优点：

• 延迟很容易计算。

缺点：

• 读写需要旋转方块环一周，且每次只能完成一个读写任务，可能需要控制器缓存多个读写任务避免遗漏。

暂停式

暂停式类似于复位式，但其不会复位而是暂停。读写时只将方块环从当前位置旋转到目标位置，然后直接完成读写任务。

• 每次读写只最低限度旋转方块环，因此方块环的起始位置为上次读写任务的位置。

优点：

• 卡顿很低，速度可能比复位式更快。

缺点：

• 延迟计算更复杂。

动态活塞轮储存器

一种动态活塞轮储存器。读入端在环的右侧，最右边的电路是驱动时钟

1. 动态活塞轮存储器配备了一个驱动时钟，旨在持续推动方块环的旋转，并自动更新计数器。

2. 在执行读写操作时，仅需检测当前位置与目标位置的一致性。

3. 方块环的不断旋转意味着，读写延迟将依据请求的时机而有所不同。

4. 用户在执行读写任务时，可能会遇到几乎无延迟的情况，或者只需极短的延迟。这种情况就如同“运气”一样，存在一定的波动性。

优点：

• 实现最简单无脑，“撞运气”可能获得更低延迟。

缺点：

• 卡顿极高，且“撞运气”亦可能导致更高延迟。

活塞磁带

1. 通过将多个活塞轮储存器（通常为1宽或2宽的堆叠）结合在一起，并共享控制线，玩家可以构建出活塞磁带系统。
2. 活塞磁带的工作速率受到所选活塞轮储存器性能的影响。
3. 通常情况下，活塞磁带主要用于读取数据，因为可堆叠的写入器往往在体积、延迟和材料消耗方面具有较高的要求。

铜灯轮/铜灯磁带

1. 在传统的活塞轮储存器中，写入操作存在相当大的限制，因此需要设置一个专门的方块储存区域以存放备用方块以便进行方块循环操作。

2. 这一需求无疑增加了装置的体积和复杂性。

3. 然而，在《Minecraft》的1.21版本中，加入了铜灯这一新元素，成功解决了活塞轮储存器写入困难的问题。

4. 铜灯可以通过红石信号直接控制其开关状态，并且具备被推动的特性，这使得利用铜灯来构建方块环成为可能。

5. 这一改变显著降低了写入操作的成本，简化了相关的机械设计。

容器轮/容器磁带

1. 在基岩版中，容器具有可被推动的特性，因此用于构建方块环的材料应替换为容器及非红石导体。

2. 通过在容器中放置物品，以设置容器的占用比率，并利用比较器检测该比率，从而可以实现容器磁带的构建。

3. 容器磁带的设计使其能够在不增加体积和延迟的情况下，提供四倍的储存空间和读取带宽。

4. 然而，由于代码逻辑上的缺陷，推动容器时可能会导致较高的卡顿，这对容器磁带的表现产生了一定影响。

5. 需要注意的是，容器磁带目前只支持读取功能，因为尚未设计出写入器。

时钟

快速活塞时钟

1. 该活塞时钟设计简洁，由两个普通活塞、两个中继器、六个红石以及五个红石导体构成。

2. 中继器的延迟设置需至少为两刻，并确保两个中继器的延迟相同。

3. 最后，在时钟启动时放置一个可移动方块进行激活。

4. 输出信号可以从任意一侧或红石线路中取得。

5. 需要注意的是，此时钟无法通过常规方式开关，若系统意外停止，重启过程难度较大。

6. 玩家可以通过拆除并重新放置可移动方块或调整中继器的延迟来重启时钟。

7. 只有当两个中继器的延迟均设置为至少两刻并且保持一致时，时钟才能成功重启。

时钟信号发生器

1. 此时钟发生器的体积为2×3×2，结构稳定且具较高的实用性。

2. 该装置的周期可通过中继器进行调整，以满足不同场合的需求。

3. 通过设置拉杆，可以轻松控制时钟的开关状态。

4. 当拉杆被拨动至启用位时，时钟将开始运行，而拉杆处于关闭状态时，时钟则停止。

5. 此外，拉杆的安装位置不受限制，可以被放置在任意红石导体上，增加了其灵活性。

活塞高频

1. 另一种创建机制的方法是将红石块放置在黏性活塞的前方，并通过红石粉将两者相连。

2. 该装置的长度必须至少为两个方块，否则将会被锁定。

3. 你可以使用红石粉与拉杆的连接来实现控制开关的功能，这种设计非常适合用来制作陷阱。

边沿检测器

一个上升沿检测器在输入开启时输出一个短信号。反过来，下降沿检测器在输入关闭时输出一个信号。双边沿检测器（dual-edge，又作zero-crossing）就会对两者做出反应。

设计A可以为上升或者下降，取决于中继器的延迟。

• 对于上升沿，把中继器设置1刻延迟。
• 对于下降沿，把左侧中继器设置4刻延迟，右侧中继器为1刻。这会产生2刻信号。

设计B是异或门的变种，并且是一个双边沿检测器。右边的中继器可以用来调整成不同长度的输出。

设计D、E、F都是直线型，体积1×2×2。设计D为上升沿检测器；设计F为下降沿检测器。设计E是一个双边沿检测器，能在上升和下降时激活。可以通过在输出端增加一个中继器来调整脉冲长度。

二段递推器

1. 在《Minecraft》Java版中，建造竖直的二段递推器相较于水平递推器更具挑战性。
2. 这种设计的尺寸为5×5×5块。
3. 靠近活塞的两个中继器需要设置为2刻延迟。
4. 对于更长的竖直递推器，其电路设计则更加复杂，通常用于建造电梯。
5. 为了简化所需的电路配置，可以使用受到重力影响的方块，例如沙子或者沙砾，作为电梯的驾驶平台。
6. 这样可以避免顶部黏性活塞进行多次伸出操作的需求。