Il simulatore Deeds

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Deeds (Digital Electronics Education and Design Suite)

Deeds (Digital Electronics Education and Design Suite) è un programma di simulazione e progettazione di circuiti digitali. In questa pagina si utilizzerà la versione 2.50.200 del febbraio 2022, l'ultima disponibile al momento della stesura di questa pagina.

Per installarlo: www.digitalelectronicsdeeds.com/downloads. Il programma è gratuito, ma non libero.

Questa attività ha due scopi:

Imparare ad usare i comandi fondamentali di Deeds-DcS (ci serviranno per l'analisi di circuiti complessi)
Usare Deeds per verifica le proprie competenze. Per fare questo consiglio di progettare e analizzare il circuito "a mano" e, successivamente, verificate se le vostre conclusioni sono corrette simulando il circuito con Deeds.

Attività 1 - Introduzione a Deeds DcS

Il primo circuito è decisamente semplice: una singola porta AND a tre ingressi. Questa attività è brevemente descritta alla pagina www.digitalelectronicsdeeds.com...labtopics, topic 1.1.

Disegno del circuito

Disegnare la porta AND a tre ingressi individuandola tra le icone, nel caso specifico tra le ANDs ANDs

Collegare tre interruttori ai tre ingressi della porta Input switch (nota 1)

Collegare un visualizzatore all'uscita Output (one bit) Sono adatti, in alternativa, anche un Test LED oppure un Test Point (nota 1)

Collegare i vari componenti con un Wire. Per interrompere il disegno il filo, premere ESC oppure usare il tasto destro del mouse Wire (CTRL + W)

AND a tre ingressi

Controllare la presenza di errori formarli (ERROR) oppure di aspetti a cui prestare attenzione (WARNING) attraverso l'icona Error Check

Simulazione "Animation"

Dopo aver salvato il file, avviare la simulazione interattiva: Start Animation Start Animation (F9(

Agire sui tre interruttori e osservare la corrispondente uscita al fine di scrivere la tabella di verità:

Avviare la simulazione in modalità Animation
Impostare al livello basso i tre ingressi A, B, C
Leggere l'uscita Q: dovrebbe essere LOW
Scrivere in un foglio Excel/Calc la prima riga della tabella di verità. Le tre colonne riportano A, B, C e Q
Modificare uno alla volta gli ingressi, al fine di scrivere tutte le 2³ righe che costituiscono, in questo caso, la tabella di verità

Simulazione "Timing diagram"

Avviare la Timing Diagram Simulation Timeng Diagram Simulation (F8) che mostra un diagramma temporale, cioè un grafico come il seguente:

Diagramma temporale

Sull'asse orizzontale abbiamo il tempo. Le tre righe mostrano gli ingressi A, B e C; prima di iniziare la simulazione è necessario disegnare gli istanti in cui gli ingressi valgono 1 oppure 0: per fare ciò è necessario utilizzare il mouse direttamente sul grafico, cliccando do si desidera inserire i fronti di salita o i fronti discesa. L'uscita Q sarà invece calcolata dal simulatore, come descritto nei punti successivi.

Per simulare il funzionamento del circuito nell'intervallo di tempo compreso tra le linee verticali rossa e blu occorre usare l'icona Execute Timing Simulation (F9)

Utilizzare l'icona Time Zoom In (PgUp) per ingrandire l'intero diagramma temporale

Utilizzare l'icona Show Magnifier per ingrandire i dettagli del diagramma temporale

Utilizzare l'icona Time Meter Cursors per posizionare i cursori per misurare gli intervalli di tempo

Analizziamo il funzionamento della porta AND:

Disegnare l'andamento degli ingressi, facendoli cambiare in modo arbitrario. Unica attenzione: almeno per qualche istante i tre ingressi dovranno essere contemporaneamente alti (perché?)
Avviare la simulazione in modalità Timing
Cliccare più volte sull'icona per eseguire la simulazione (oppure premere F9)
Verificare che, nei vari istanti, l'uscita sia corretta
Misurare il tempo di propagazione utilizzando Magnifier e Meter Cursors (4,993 ns nell'immagine seguente)

Misura del tempo di porpagazione

Bus

In alcuni schemi è utile raggruppare più wire in un unico bus attraverso l'apposita icona:

Bus

Alcuni componenti sono già predisporti per l'utilizzo di bus. Per esempio l'immagine seguente mostra il collegamento tra quattro interruttori (Input Dip-Switches → 4 bit, bus) e quattro LED (Output LED Arrays → 4 bit, bus):

Ingressi ed uscite con bus

Alcune osservazioni:

Sul bus è opzionalmente indicata la dimensione, 4 nell'esempio
Sul bus sono opzionalmente indicati il nome dei singoli fili, da 00 a 03 nell'esempio
Il bit meno significativo (00) è indicato sui componenti con un cerchio nero
Nel diagramma temporale un bus è visualizzato come descritto in questa pagina sia in esadecimale (Hex) che, opzionalmente, come singole linee binarie (da .0 a .3 nell'esempio, da attivare cliccando sul cerchio azzurro):

Il collegamento di componenti non predisposti per l'utilizzo di bus è fatto con l'uso dei taps (Bus → Bus taps). Per esempio l'immagine seguente mostra il collegamento tra quattro interruttori (Input Dip-Switches → 4 bit, bus), quattro LED (Output LED Arrays → 4 bit) e l'ingresso di un inverter, quest'ultimo collegato al filo 02:

Taps

Attività 2 - Analisi di semplici porte logiche

Simulare alcuni tipi di porte logiche come descritto alla pagina www.digitalelectronicsdeeds.com...labtopics, topic 1.2.

Scrivere la tabella di verità delle singole porte, confrontandole con quanto presentato nella pagina Porte logiche.

Attività 3 - Analisi di semplici reti logiche

Verificare l'equivalenza dei due circuiti relativi alla prima e alla seconda forma canonica. Per questa analisi è utile inserire nelle linee intermedie Test point oppure Test LED, questi ultimi senza nome e non visibili nel diagramma temporale.

Disegnare e simuliamo la rete con due uscite (MSB e LSB) descritta in questa pagina. Osservare in particolare l'organizzazione delle porte e dei collegamenti, utile per realizzare disegni facili da leggere.

Attività 4 - Progettazione di un circuito

Progettare ed analizziamo il circuito "votatore".

[Avanzato] Attività 5 - Altri esercizi di sintesi

Il testo di altri esercizi è disponibile alla pagina https://www.digitalelectro...labtopics.html:

3.1 - Analysis of a multi-level logic network
3.2 - Synthesis of a simple boolean function
3.5 - Functional analysis of a two-level combinational network
4.1 - Design of a two-bits binary comparator
4.2 - Design of a two-bits binary multiplier
4.3 - Design of a sign converter
4.4 - Analysis and synthesis of a two-bit adder

Attività 6 - 3-state

Analizzare il seguente circuito, contenente 4 buffer 3-state non invertenti

Tri-state

Note

Deeds è un simulatore digitale ed ignora aspetti come le tensioni, le correnti, le resistenze. Alcuni componenti come LED ed interruttori possono essere quindi usati con modalità che, nella realtà, sarebbero non funzionanti.

Pagina creata nell'ottobre 2020
Ultima modifica: 10 gennaio 2024