Registro Lezioni - Elettronica - TFI e INFO 2010/2011

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

 

  • Lezione Teoria 05/10/2010

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.

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. Postulati e proprietà dell’algebra di Boole. Teorema di De Morgan. Rappresentazione di un funzione booleana con la tavola della verità.

  • Lezione Teoria 06/10/2010

Porte logiche di base AND, OR e NOT e costruzione di circuiti digitali dalla rappresentazione algebrica di una funzione booleana. Sviluppo in minterm e maxterm delle funzioni booleane e determinazione della rappresentazione algebrica dalla tavola della verità. Esempio di costruzione di un circuito logico dalla tavola della verità. Circuito di abilitazione, True/Invert, XOR, XNOR. Porte logiche universali NAND e NOR e applicazioni. Principio di dualità nell’algebra di Boole e applicazione ai circuiti digitali. XOR con NAND e XNOR con NOR per il principio di dualità.

  • Lezione Teoria 19/10/2010

Studio dei circuiti MUX a 2 e 4 ingressi, DEMUX a 2 e 4 uscite, comparatore a 1 bit e XNOR come funzione di uguaglianza. Circuito comparatore dal circuito XNOR con NOR. Logica per il comparatore a 4 bit. Circuito per la somma algebrica di due bit: semisommatore (half-adder) e sommatore completo (full-adder). Somma algebrica di parole binarie a più bit in parallelo, in serie e cenni sul sommatore con fast- carry. Il DEMUX come decodificatore, accoppiamento con un codificatore e principio di realizzazione di una ROM. Esercitazione per il laboratorio: realizzazione di un codificatore decimale-binario a 4 linee di ingresso e due bit di uscita.

  • Lezione di Laboratorio 20/10/2010

Introduzione al laboratorio: breadboard, circuiti integrati e strumentazione. Esperienze svolte:

  1. Verifica della tavola dela verità di porte logiche di base.
  2. Verifica del Teorema di De Morgan
  3. Realizzazione di un MUX a 2 ingressi
  4. Realizzazione di un DEMUX a 2 uscite 
  • Lezione di Teoria 26/10/2010

Mappe di Karnaugh. Rappresentazione di una funzione con la mappa K a partire dalla forma canonica. Raggruppamenti e semplificazioni con le mappe K. Rappresentazioni nelle mappe K di termini diversi da minterm. OR logico e AND logico nelle mappe K. Rappresentazione di una funzione booleana con la mappa K a partire da una forma algebrica generica.

  • Lezione di Laboratorio 27/10/2010

Progettazione e realizzazione del codificatore decimale-binario a 4 ingressi e 2 uscite.

  • Lezione di Teoria 02/11/2010

Progettazione del codificatore decimale- binario a 4 ingressi e 2 uscite affrontato nella lezione di laboratorio del 27/10/2010. 

Introduzione alla logica sequenziale. Cella di memoria base realizzata con NAND e con NOR (FF-NonSetNonReset e FF-SR). Celle di memoria con circuito di abilitazione (FF-NonSetNonReset e FF-SR).

  • Lezione di Laboratorio 03/11/2010

Realizzazione e studio delle celle di memoria con e senza abilitazione. Studio degli stati metastabili con il passaggio dallo stato non permesso a quello di memoria.

  • Lezione di Teoria 09/11/2010

Analisi delle esperienze di laboratorio del 03/11/2010 sugli stati metastabili. Fenomeno di corsa critica e stati metastabili nelle strutture di memoria trasparenti. FF con struttura Master-Slave come soluzione al problema della trasparenza. FF-SR-MS, FF Toggle (MS). FF-JK (MS) come soluzione al problema della configurazione non permessa. Funzionamento del FF-JK e FF-JK con Preset e Clear (variabili sincrone e asincrone). Applicazioni dei FF-JK: contatore asincrono modulo 16.

  • Lezione di Laboratorio 10/11/2010
  1. Realizzazione del FF-SR-MS con porte NAND
  2. Verifica della tavola della verità
  3. Inserimento di collegamenti di retroazione per la configurazione Toggle e verifica del funzionamento
  4. Costruzione del FF-JK a partire dal circuito in 1) e verifica del funzionamento 
  5. Uso di un FF-JK con Preset e Clear
  6. Verifica dell'azione delle variabili asincrone
  • Lezione di Teoria 16/11/2010

Applicazioni dei FF. Contatore asincrono modulo 16. Contatore sincrono con propagazione del riporto in serie e in parallelo. Registri a scorrimento e modalità di funzionamento SISO, SIPO, PISO, PIPO. Retroazione nei registri per la realizzazione di contatore ad anello e contatore ad anello incrociato. Uso dei contatori per la misura di frequenze e periodi di tempo. Circuiti integrati Totem-Pole, Open-Collector e Tri-State. Visualizzazione degli stati 0, 1 e OC. Uso dei circuiti integrati con uscita OC nella condivisione di linee di comunicazione.

  • Lezione di Laboratorio 17/11/2010
  1. Realizzazione di un contatore asincrono modulo 16 con FF-JK.
  2. Realizzazione di un registro a scorrimento con FF-JK e verifica delle diverse modalità di funzionamento.
  3. Uso di una porta logica con uscita OC.
  4. Uso di un circuito integrato TS. 
  • Lezione di Laboratorio 24/11/2010

Presentazione di proposte per il progetto di fine corso:

  1. Sommatore/sottrattore fra parole a 4 bit
  2. Inserimento dati da tastiera con la tecnica dello scanning
  3. ALU (Unità Aritmetico Logica)
  4. Misure di tempi e frequenze
  5. Orologio digitale (minuti:secondi)
  6. Codificatore Grey
  7. Codificatore Manchester
  8. Circuito per funzione logica programmabile a 4 variabili
  9. Circuito per il controllo di un incrocio semaforico

Inizio progettazione progetto di fine corso.

  • Lezione di Laboratorio 30/11/2010

Progetto di fine corso

  • Lezione di Laboratorio 01/12/2010

Conclusione progetto di fine corso.

 

 

quello che segue non è aggiornato

  •  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.