Arduino e porte logiche

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In genere i circuiti con porte logiche sono collegati a dispositivi programmabili. Obbiettivo di questa attività è utilizzare Arduino per ricavare automaticamente la tabella di verità di una porta logica.

Compito di Arduino sarà:

Generare i segnali logici da applicare agli ingressi della porta logica
Leggere l’uscita della porta logica
Visualizzare sul Monitor seriale la tabella di verità, per esempio come di seguito mostrato (nota 1)

Prerequisiti

Prima di iniziare questa attività occorre possedere qualche competenza di base con Arduino. In particolare:

Saper programmare un Arduino (nota 3)
Saper configurare ed utilizzare i pin di Input/Output come ingresso oppure uscita
Utilizzare il Monitor Seriale

Il circuito

Il circuito elettrico è semplice e lo schema potrebbe essere simile all’esempio qui sotto riportato (nota 2):

Alcuni dettagli:

L’alimentazione del circuito integrato 74HCxx contenente le porte logiche (nota 2) è fornita da Arduino (Vcc, +5 V) che a sua volta utilizza la connessione USB del PC
I tre LED e le tre resistenze sono facoltativi, servono solo per una verifica visuale di funzionamento
Non è rilevante quale porta logica verrà utilizzata, purché la scelta di ingressi ed uscite sia coerente. Nell’esempio:
- D2 e D3 sono due ingressi per la porta logica, quindi due uscite per Arduino
- D4 è una uscita per la porta logica e quindi un ingresso per Arduino
[opzionale] Potrebbe essere buona norma collegare gli ingressi non utilizzati del circuito integrato a massa o V_CC (non mostrato nello schema)
E’ buona norma realizzare un circuito facilmente “leggibile”, per esempio usando correttamente i colori e mantenendo fili e collegamenti logicamente ordinati

Nella fotografia di apertura: una possibile realizzazione.

Il software

Il codice dovrà:

Configurare ingressi e uscite di Arduino
Impostare le uscite di Arduino (ingressi della porta logica) a 00 e leggere l’ingresso (uscita della porta logica)
Stampare la prima riga della tabella di verità
Utile attendere un secondo tra i vari passi successivi, per poter vedere lo stato dei LED
Impostare le uscite a 01, leggere l’ingresso e stampare la seconda riga della tabella di verità
Impostare le uscite a 10 e 11 e ripetere i passi precedenti

I passi da 2 a 6 possono essere inseriti nel loop().

Note

Quale porta è stata utilizzata?
L'alimentazione della porta logica è, al solito, sottointesa e non mostrata nello schema
Se usate un Arduino non originale, soprattutto se "Nano", in ambiente Windows 10 potrebbe essere necessario installare i driver USB. Per fare ciò, dopo aver collegato Arduino al computer, avviate "Windows Update" ed installate tra i driver facoltativi "whc.cn - Port", proposto automaticamente. Se usate Linux, non serve fare nulla: semplicemente funziona. Inoltre, a volte potrebbe essere necessario impostare "Old bootloader".

Pagina creata nell'ottobre 2020
Ultima modifica: 18 novembre 2020