Registro Lezioni - Elettronica - TFI e INFO 2009/2010

 Registro delle lezioni di Elettronica dei Sistemi Digitali per Informatica e di Laboratorio di Elettronica per TFI

 

  • Lezione Teoria 29/09/2009

Presentazione del corso: orari, tipi di lezione, modalità d’esame, dispense, appunti e testi.

Introduzione delle grandezze fisiche che interessano in elettronica digitale.

Matematica per l’elettronica digitale: introduzione ai sistemi di numerazione posizionali con esempi dei sistemi decimale e binario. Sviluppo di un numero in serie di potenze della base e conversione in base dieci.

Conversione decimale binario. Operazioni algebriche. Complementazione a 1 e 2 nel sistema binario e a 9 e 10 nel sistema decimale. Trasformazione di una sottrazione con la tecnica della complementazione.

  • Lezione Teoria 30/09/2009-INFO e 01/10/2009-TFI

Introduzione all’algebra di Boole. Variabili booleane e operazioni logiche di base AND, OR e NOT. Rappresentazione delle operazioni logiche di base con le tavole della verità. Simboli circuitali delle porte logiche AND, OR e NOT. Postulati e proprietà dell’algebra di Boole. Teorema di De Morgan. Rappresentazione di un funzione booleana con la tavola della verità. Sviluppo in minterm e maxterm delle funzioni booleane. Determinazione dell’espressione algebrica di un funzione booleana a partire dalla tavola della verità. Realizzazione del circuito logico a partire dall’espressione algebrica.

  • Lezione Teoria 06/10/2009 

Principio di dualità nell’algebra di Boole e applicazione ai circuiti digitali. Porte logiche universali NAND e NOR. Operazione logica XOR e XNOR e corrispondenti porte logiche. Applicazioni del teorema di De Morgan e utilizzo delle porte universali. Circuiti di abilitazione e inibizione, funzione True/Invert. MUX e Demux a 2 e 4 bit. Comparatore a 2 bit con porte di base e con porte NOR.

  • Laboratorio 07/10/2009-INFO e 08/10/2009-TFI 

Introduzione al laboratorio. Esercitazione di laboratorio:

  1. Test di una porta logica
  2. Verifica del teorema di De Morgan (AND con OR e NOT; OR con AND e NOT).
  3. Realizzazione di XOR con NAND e XNOR con NOR
  4. Utilizzo di XNOR con NOR come comparatore
  5. MUX e Demux a 2 bit
  6. MUX a 4 bit
  • Lezione Teoria 13/10/2009 

Comparatore di parole binare a 4 bit. Espressione algebrica delle funzioni di confronto. Circuito integrato comparatore. Cenni sull’utilizzo di due comparatori a 4 bit per il confronto di parole a 8 bit. Mezzo sommatore e sommatore completo (half e full adder). Utilizzo di sommatori in serie e parallelo. Cenni sul Full adder con fast carry. Demux come decodificatore. Codificatori. Cenni sulle ROM per la conversione di codici a diversi bit ottenuta dall’unione di un decodificatore e un codificatore. Spiegazione della esperienza di laboratorio  sul decodificatore decimale-binario a 2 bit.

  •  Laboratorio 14/10/2009-INFO e 15/10/2009-TFI

 Esercitazione di laboratorio su un decodificatore decimale-binario a 2 bit:

  1. studio e semplificazione delle funzioni algebriche
  2. progettazione del circuito
  3. realizzazione e test del circuito
  • Lezione Teoria 20/10/2009

Cella di memoria base con porte NAND e NOR. FF-SR e FF-SR con abilitazione. Stato di SET, RESET, MEMORIA e NON PERMESSO e comportamento a seguito del passaggio fra le diverse configurazioni.

  • Laboratorio 21/10/2009-INFO e 29/10/2009-TFI

 Esercitazione di laboratorio sulle celle di memoria.

  1. Realizzazione della cella di memoria base e verifica della tavola di verità.
  2. Realizzazione del FF con abilitazione con porte NAND o NOR e verifica della tavola della verità.
  3. Simultanea attivazione e disattivazione di SET e RESET nella cella di memoria base e osservazioni sul comportamento del dispositivo.
  • Lezione Teoria 03/11/2009

Analisi dell’esperienza di laboratorio sulla simultanea attivazione e disattivazione degli ingressi della cella di memoria. Fenomeno della corsa critica, tempi di propagazione e situazioni ideali, quasi ideali e reali.

FF-D e costruzione della logica del FF-T e FF-JK a partire da una struttura trasparente. Struttura Master-Slave per l’eliminazione del problema della trasparenza. FF-SR-MS, FF-T-MS e FF-JK-MS. FF-JK-MS con Preset e Clear e distinzione fra variabili asincrone e sincrone.

  • Laboratorio 04/11/2009-INFO e 05/11/2009-TFI

Esercitazione di laboratorio sui FF.

  1. Realizzazione di FF-T e FF-JK da un FF-SR trasparente e verifica del non corretto funzionamento.
  2. Realizzazione di FF-T e FF-JK da un FF-SR-MS e verifica del corretto funzionamento.
  3. Uso del FF-JK-MS con Preset e Clear e verifica della tavola di verità.
  •  Lezione Teoria 10/11/2009

 Applicazioni dei FF. Contatore asincrono modulo 16. Contatore sincrono con propagazione del riporto in serie e parallelo. Applicazione dei contatori per la misura di tempi e frequenze.

Registro a scorrimento e modalità di utilizzo SIPO, SISO, PISO e PIPO. Registro a scorrimento come divisore per 2. Contatore ad anello e contatore ad anello incrociato.

  •  Laboratorio 11/11/2009-INFO e 12/11/2009-TFI

 Esercitazione di laboratorio su contatori e registri.

  1. Realizzazione di un contatore asincrono modulo 16 con 4 FF-JK con Pr e Cr.
  2. Realizzazione di un contatore sincrono modulo 16 con propagazione del riporto in parallelo.
  3. Realizzazione di un registro a scorrimento a 4 bit e utilizzo nelle quattro modalità previste.
  4. Modifica del registro del punto 3 per la realizzazione del contatore ad anello e ad anello incrociato.
  •  Lezione Teoria 17/11/2009

 

Uscite dei circuiti integrati: Totem-Pole, Open-Collector e Three-State. Visualizzazione dei tre stati 0, 1 e OC con LED AA e AB. AND cablato con le uscite OC. Applicazioni dei circuiti con uscita OC nella condivisione di linee di comunicazione.

Illustrazione di alcuni possibili progetti di fine corso:

  1. Sommatore/sottrattore
  2. Inserimento dati da tastiera con la tecnica dello scanning
  3. Utilizzo dell’ALU
  4. Misure di tempi e frequenze
  5. Orologio digitale
  6. Codifica  Grey
  7. Codifica Manchester
  8. Controllo di un semaforo
  9. Circuito con funzione logica programmabile
  10. Circuito controllo pompe caldaia-serbatoio
  • Laboratorio 18/11/2009-INFO e 19/11/2009-TFI

 

Esercitazione di laboratorio su TP, OC e TS.

  1. Visualizzazione degli stati 0, 1 e OC con LED AA e AB e misura della tensione fra i LED.
  2. AND cablato.
  3. Comunicazione fra due postazioni con bus in comune.
  4. Visualizzazione all’oscilloscopio di un segnali abilitato.
  •  Lezione teoria 24/11/2009

Mappe di Karnaugh.

Caratteristiche generali, celle adiacenti da un punto di vista geometrico ed algebrico. Regola algebrica per le celle adiacenti  costruzione della mappa K. Esempi di Mappe K. Rappresentazione dei termini di una funzione nella mappa K. OR logico come sovrapposizione e AND logico come intersezione nella mappa K. Raggruppamenti e loro regole per la  semplificazione delle funzioni con le mappe K.

  • Laboratorio 25/11/2009-INFO e 26/11/2009-TFI

Esercitazione di laboratorio. Progetto di fine corso.