minecraft是一款我認為設計得相當好的遊戲，透過簡單方塊的堆積，讓你組出任何你想要的內容；而紅石又是其中最有變化的物件，可以模擬出許多數位電路的行為，老實說基本的邏輯設計課程應該可以用minecraft當作輔助教材(XD)。
minecraft升級到1.5之後，多了很多新的紅石元件，其中包括可以測定日光強度的日光sensor，讓我們有機會在minecraft當中，實現時鐘的功能。
之前已經有相當多相關的設計，包括直接用 sensor 輸出信號接在 redstone lamp (1)
，及用長線分離出各時段的信號[(2)](#reference 等。
因為sensor輸出信號在白天呈現山形，第一種時鐘，共有上午和下午時會呈現相同的時間、計時非線性、晚上也只能顯示為晚上而非確切時間等問題；第二種則需要相當大的空間和電路，在一般server不用creative mode難以實現。 這裡我們就要設計的是，能夠線性計時，利用daylight sensor來校正，同時體積儘量小的設計。
最終設計的minecraft時鐘共有兩個主要部分，分別為：差動雙投擲計時器、雙比較器實現計數器(counter)．本文將分為以下幾個部分：
1. minecraft 時間及sensor介紹：
minecraft 一天有現實的 20 分鐘，共分為 24000 個基本時間單位 ticks，ticks 設為0時相當於每日早上６點。
sensor 的部分，固定每天 22500 ticks 到 13500 ticks 會發出信號，其他時間則不發射，信號強度依日光強度有所不同。
詳細資料請參考：minecraft wiki daylight sensor
。
2. 差動雙投擲計時器之設計：
過去minecraft上常難以實現長時間的delayer，可行的辦法包括用rail+detect rail、dispensor+蜘蛛網、鐵路+流水回收(4)
等、活塞循環(5)
等；但一般 rail+detect rail 需要相當大的面積來達成長delay，一般大小下 delay 只有約10-20秒，且重登入時不容易reset；dispensor+蜘蛛網、鐵路+流水回收則不夠精確，delay時間的可調長度與可調精度不佳；活塞循環相較之下較為可行，但拉到四角的紅石信號容易造成信號線相當複雜，一般體積也較大。
本文提出之差動雙投擲計時器，除了能精確計時外，還具有容易reset、停止、可調長度相當廣及所佔體積相當小等好處，主要的參考來源為SCAMP全自動造山機
。
雙投擲器將兩個投擲器相對，驅動一個投鄭器即會將內容物送至另一個投擲器內，透過1.5版新增的比較器，偵測投擲器是否內含物品，驅動比較器製成的振盪器(圖左)，即可自動將一投擲器(下稱發射端)的物品送到另一側(下稱預備端)，調整投擲器內的物品數量和振盪器的頻率，可以調整輸出變化的時間，由於comparator的delay不明，粗估送完的時間方式為，投擲器內的物品數量*(Osc. Delay)，實測上兩個repeater調最長，17個物品送完的時間是30秒。
理論上可以在另一邊複製相同的振盪電路，將一側電路的輸出鎖住另一方向的repeater，達到來回振盪的功能，但如下圖，repeater要鎖住的方向不同，這樣的設計會讓電路變得相當大；同時兩邊都是相同的振盪頻率，實用上不容易做到校正的功能。
新架構加入另一套雙投擲計時器，兩計時器互鎖，當A方鎖住B方時(A方的Q值為1)，A方輸出和B方預備端是否含物品的信號通過AND閘，驅動高速振盪器，將物品送回發射端。
運作包含五個相位：
- A方發射端將物品送入預備端，B方預備端高速送物品回發射端。
- B方預備端送完，高頻振盪器停止。
- A方發射端送完，B方發射端解鎖，使A方輸出鎖住，並啟動A方預備端高頻振盪器。
- A方預備端送完，高頻振盪器停止。
- B方發射端送完，A方發射端解鎖，使B方輸出鎖住，並啟動B方預備端高頻振盪器，回到相位一。
最後則是控制信號的部分，可以透過強制將A/B方鎖住信號設在1來達成開關計時器的功能；但要注意的是，repeater的鎖住是鎖在 0或1，如果鎖在1的話，會使雙投擲器進入來回投擲的不穩定狀態；因此我們要在控制信號的輸入處，加入一個由輸出控制的鎖，以避免上述狀況的發生，詳細如下圖所示。
完成之雙投擲計時器所佔面積為1083，相當compact，理論上的最長delay時間估計為2032秒左右
3. 雙比較器實現計數器之設計：
由於上述差動雙投擲計時器的輸出端，只能隨時間輸出長週期的1/0信號，因此輸出端先接入一個上升/下降緣檢測電路(edge detector)，產生短脈衝；再接入計數器計算短脈衝的數量，以達成隨不同時間輸出不同信號的能力。
這裡狀態機的設定參考(7)
的設計，功能考量，我們只取其中的down counter跟重設的能力，同樣由雙比較器維持信號強度，每一個脈衝進來，經比較器產生強度一的信號，使狀態強度減小一，達到狀態記錄。
實作上計數器記錄的是計時器發出多少次信號；在這裡我們用來記錄經過多少時間，在日間感測器開始運作之後，到日落的時間為15000ticks=12.5分，晚上感測器則是9000ticks=7.5分，分別需要記錄12, 7個狀態。
為了reset計數器，我們需要特定強度的信號，當然也可以用強度15的信號reset，但這樣會加大計數器的體積；這部分使用箱子+comparator產生，並利用另一個信號為15的信號相減，來產生所需的強度。
以日間計數器需設到強度12的信號，箱子要放345－460個物品。
以日間計數器需設到強度7的信號，箱子要放921－1036個物品。(雞蛋的話請除4)
這個用骨粉來放最容易了。
4. 設計展示：
最終時鐘設計如下圖所示：
中央的日光偵測器為核心，左右各為一套雙投擲計時器，分別在日、夜時工作(左日右夜，不想看到紅石電路請自己拉到地底=w=)；計時器Q+輸出經edge detector進到計數器-1端，Q-經edge detector到對方計數器reset端；上方為夜間計數器，七個狀態；下方為日間計數器，12個狀態；有一些些調整是在鎖住sensor信號跟接到計數器的部分，都是為了讓體積更小。
稍微提一下，因為在雙投擲計時器，鎖住控制信號的那一方(Q-)，在計時器被鎖住時，其輸出為0，如圖中左邊上半的狀態，因此在停止工作的瞬間，會有一個negative edge pulse，利用negative edge detector偵側這個信號幫另一方重設。
開始計時的時候，Q-端會先變1，然後30秒後換Q+端變1，再30秒Q+變0；因此從Q+端接到計數器減一端的detector同樣是negative edge detector。
這大概是整體時鐘的設計了，每個一紅石燈的信號可以自行拉線到想顯示的方式上；就我所知，這是目前能線性計時，同時體積最小的設計。