Riprendiamo gli esperimenti con i dispositivi di base dell'elettronica digitale cercando di realizzare un semplice semaforo. Analizzeremo tutti i passaggi necessari partendo dall'idea di ciò che intendiamo realizzare per arrivare, attraverso opportuni ragionamenti e semplificazioni, all'assemblaggio dei componenti su BreadBoard atti a simulare un impianto semaforico su due strade, quindi, con 2 semafori rappresentati da 2 terne di LED (verdi, gialli e rossi). L'azionamento sarà, per ora, manuale con microinterruttori, giusto per verificare la correttezza dei collegamenti effettuati e la bontà di quanto escogitato.Lo scopo di questo articolo, come i precedenti della stessa serie, è di permettere ai principianti di familiarizzare con i componenti elettronici attraverso la realizzazione di piccoli esperimenti, banali per i più esperti, ma entusiasmanti ed appaganti per chi li affronta per la prima volta.

Oggi ci divertiamo con qualche esperimento col comparatore digitale 74LS85. Potrebbe sempre tornare utile, infatti, saper confrontare due valori numerici e stabilire se sono identici oppure individuare il maggiore o minore. Allo scopo torna utile e comodo il dispositivo Logic Switch visto nella parte III di questa serie di esperimenti pratici, per impostare manualmente i due valori da confrontare ed anche il Logic Indicator per avere subito un riscontro visivo sul risultato del confronto. L’occasione è favorevole per affrontare i display numerici a 7 segmenti ed il relativo Driver 74LS48. Useremo un display in modo un po’ anomalo: non per visualizzare numeri bensì lettere. Infatti abbineremo i tre risultati possibili del comparatore alle seguenti lettere: L per Low (minore), H per High (maggiore) ed E per Equal (uguali). Avremo bisogno di un Encoder e sarà interessante vedere come riusciremo a visualizzare lettere sul display che di solito viene impiegato per visualizzare i numeri da 0 a 9. Allora, siamo pronti? Allestiamo la nostra basetta sperimentale e via col comparatore!

Nella scorsa puntata abbiamo affrontato il tema della gestione dell'input e del controllo dell'output negli esperimenti con dispositivi digitali, predisponendo un semplice Logic Switch a controllo manuale per gli ingressi ed un Logic Indicator a LED per le uscite. Oggi esaminiamo un'alternativa più sofisticata per la gestione automatica sia degli ingressi sia delle uscite. Useremo un analizzatore logico presente come funzione aggiuntiva nell'oscilloscopio USB presentato nel primo articolo: il PoScope Basic2. Grazie a questo economico strumento potremo provare con un solo click, in sequenza, tutte le combinazioni degli ingressi e vedere a video su PC lo stato dell'uscita. Non solo, mentre a mano le prove erano necessariamente statiche, qui potremo testare diverse frequenze partendo da 1 kHz fino ad 1 MHz. Grazie a questo strumento potremo affrontare, nella seconda parte dell'articolo, il tema del clock che, d'ora in poi, sarà il cuore pulsante dei nostri sistemi digitali. Per la generazione di un segnale di clock il Forum è pieno di articoli e discussioni al riguardo per cui mi limiterò a sperimentare un multivibratore astabile con porte NOT. Cominciamo, quindi, col Logic Analyzer.

Continua la serie di articoli di introduzione all'Elettronica Digitale per principianti, ponendo ancora particolare rilievo all'aspetto pratico, poiché come disse Confucio:

Questo per ribadire che non basta leggere un articolo, un libro, un manuale per capire, ma occorre inevitabilmente provare, fare, testare. E di prove ne faremo con l'argomento di oggi, che si ricollega al precedente articolo Elettronica Digitale Pratica II dove avevamo notato un paio di problemi legati all'operatività degli esperimenti:

Dopo aver preso visione e dimestichezza con i circuiti integrati che realizzano le porte logiche elementari (vedasi l'articolo Elettronica Digitale Pratica I - Primi Passi) e ricordando che l'articolo è rivolto a principianti, vogliamo cimentarci nella realizzazione di qualcosa di pratico e realmente utilizzabile, un semplice circuito che, sfruttando solo porte logiche, soddisfi un'esigenza concreta.

Partiremo dall'idea percorrendo tutti i passaggi intermedi che portano alla realizzazione fisica. L'occasione è propizia anche per confrontare diversi metodi di minimizzazione della funzione logica: algebra booleana e mappa di Karnaugh, evidenziandone le analogie semplificative.

Ricavato il circuito base, grazie alla funzione logica, vedremo come semplificare ulteriormente la realizzazione utilizzando solo porte NAND o, in alternativa, solo porte NOR. La trattazione è inevitabilmente estesa, ma i meno pazienti non si preoccupino: darò indicazioni per saltare i paragrafi opportuni per giungere subito alla pratica.

Capita che il percorso scolastico, il lavoro e le faccende della vita tengano una persona distante dall'Elettronica anche se essa, vuoi per la sua natura pervasiva negli oggetti d'uso quotidiano oppure per il suo fascino intrinseco, un angolino nel cuore lo tiene occupato e negli anni scava e si espande finché non si riesce più ad ignorarla e si decide di darle spazio e tempo almeno come hobby. Si decide di darle spazio trovando un angolo di casa, un ripiano, un cassetto, una scatola dove riporre e custodire componenti e strumenti. Si decide di dedicarle tempo impiegando le ore libere della sera o del weekend perché avvertiamo che non sarà tempo perso ma ci ripagherà con soddisfazione, divertimento ed appagamento.

Visto che uno tra i temi di interesse del sito è MATLAB e conoscendolo un poco (veramente poco rispetto alle sue potenzialità) ho pensato di inserire nel blog un intero programma con lo scopo di far sorridere chi conosce bene MATLAB e di incuriosire chi lo conosce meno.

La peculiarità del programma in oggetto è di essere ricorsivo (ricorsivo è un programma, o una sua funzione, che richiama se stesso) e questo potrebbe interessare chi sta approfondendo la programmazione per apprendere la tecnica della ricorsione: una tecnica molto utile e sfruttata in tanti linguaggi per risolvere con eleganza ed efficacia problemi complessi.

Darò per scontato che si abbia MATLAB installato, che si sappia gestirne gli script e che si abbia dimestichezza con almeno un linguaggio di programmazione.