Analizzatore di stati logici 101

In fase di sviluppo Stesura preliminare In fase di sviluppo

L'analizzatore di stati logici, insieme all'oscilloscopio, è lo strumento più utilizzato per esaminare il comportamento di un circuito digitale. In questa attività utilizzeremo Picoscope 2205A-MSO (Mixed Signal Oscilloscope), uno strumento molto versatile e dal costo relativamente contenuto che svolge entrambe le funzioni, perfetto per l'uso in ambito scolastico.

Ovviamente i concetti presentati sono generali.

La fotografia di apertura mostra un HP 1663A uno strumento di circa 40 anni fa, decisamente obsoleto, ma con il fascino degli strumenti di un tempo.

Cosa serve

Iniziamo utilizzando il Picoscope come oscilloscopio, cioè come strumento capace di visualizzare alcuni segnali analogici, in genere 2 o 4.

Prima di iniziare verifichiamo di disporre di quanto necessario:

La sonda deve apparire come in figura. In particolare si noti la posizione X1 dell’interruttore giallo e la presenza di un anello colorato sul cavo che serve per identificare velocemente la sonda grazie ad un altro anello dello stesso colore all’altro capo del cavo.

Sonda per oscilloscopio

Come sorgente dei segnali utilizzeremo Arduino. Il codice iniziale è il seguente:

void setup() { pinMode(2, OUTPUT);
             }
void loop() { digitalWrite(2, HIGH);
              digitalWrite(2, LOW);
            }

Questo codice alterna velocemente in uscita sul pin 2 un segnale alto ed uno basso. Per iniziare, non serve collegare nulla ad Arduino; in particolare non è possibile cercare di osservare il segnale con un LED: il nostro occhio non è abbastanza veloce e lo vedremmo come "acceso a metà".

Osserviamo un segnale ad onda quadra

Colleghiamo la sonda del canale A dell’oscilloscopio al pin 2 di Arduino. Il coccodrillo nero va connesso a massa (GND).

Avviamo il software Picoscope e cerchiamo di visualizzare sullo schermo un segnale simile al seguente:

Schermata

Per ottenere un'immagine simile occorre impostare i seguenti parametri:

Altre domande a cui rispondere usando i ruler oppure contando i quadretti:

E stesse domande a cui rispondere usando il menu Mesuraments:

Arduino e porte logiche

Colleghiamo una porta logica qualunque a due ingressi a due pin di Arduino e modifichiamo il codice per generare due segnali (nota 4)

Aggiungiamo la seconda sonda al canale B per mostrare i due pin di Arduino, cioè gli ingressi della porta logica. Di seguito un esempio:

L'oscilloscopio usato possiede solo due canali analogici A e B. Per poter visualizzare anche l'uscita della porta logica useremo gli ingressi digitali D0 → D15 (per cominciare ce ne serviranno solo 3); useremo cioè il Picoscope come analizzatore di segnali logici (logic analyser).

Analizzatore di stati logici e Arduino

Ecco cosa dobbiamo aspettarci di vedere: in blu e rosso i due ingressi (nell'esempio seguente duplicati sui canali analogici e digitali), in verde l’uscita (solo digitale).

Trigger diditale avanzato

Note

  1. Impostato nell'immagine su "Auto"
  2. Gli spazi bianchi e le domande richiedono una risposta ottenuta semplicemente provando a cambiare le impostazioni predefinite e descrivendo quanto succede
  3. Righelli verticali ed orizzontali, spostati muovendo con il mouse i quadratini bianchi e blu (ed eventualmente di altri colori) lungo gli assi
  4. LED e resistori non sono richiesti
  5. Non è quella disegnata nello schema...


Pagina creata nell'ottobre 2020. Ultima modifica: 23 ottobre 2020


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