GARA NAZIONALE DI ELETTRONICA E TELECOMUNICAZIONI PROVA SCRITTA. 7 maggio 2013

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1 Soluzione Istituto Statale di Istruzione Secondaria Superiore ETTORE MJORN SERITE (G) Via Partigiani 1 -Tel Fax majorana@ettoremajorana.gov.it - sito internet: od.mecc.gis01700 od.fisc Md 01 omunicazioni edizione 1/12 revisione 20/06/12 GR NZIONLE DI ELETTRONI E TELEOMUNIZIONI PROV SRITT. 7 maggio Schema a blocchi Gara nazionale di Elettronica 2013: soluzione (prof. Giorgio Portaluri - Lorenzo hiesa - Luca Ravasio) pag 1 di 5

2 Descrizione dello schema a blocchi Il lettore ottico fornisce due segnali: ODE e K. Il ODE viene letto da un registro SIPO (Serial Input Parallel Output) e la sincronizzazione di lettura è gestita dal segnale di K. Esaminando i codici assegnati ai tre sorveglianti si nota che il primo ed il quinto bit sono uguali per tutti i sorveglianti, in particolare: il primo e sempre un UNO ed il quinto è sempre uno ZERO. Invertendo l ordina di lettura (OUT) il primo è ZERO ed il quinto è un UNO. Pertanto questi due bit possono essere utilizzati per determinare se il sorvegliante entra oppure esce. La parte di codice che distingue i tre sorveglianti è formata da tre bit intermedi, essi hanno la particolarità di essere simmetrici rispetto al centro e quindi formano lo stesso numero sia se letti in un verso sia se letti nel verso contrario. Questa parte di codice viene decodificata mediante un demultiplexer. Il sorvegliante con il codice 111 attiva l uscita Q 7, il con codice 101 attiva l uscita Q 5 ed il con codice 010 attiva l uscita Q 2. Il contatore modulo 5 determina il momento in cui è stato letto il quinto bit del codice e segnala tale situazione con il fronte di discesa sulla sua uscita Q 2. Questo segnale viene convertito in impulso basso e con un certo ritardo viene invertito e inviato al circuito di sincronismo. Quando il circuito di sincronismo riceve l impulso positivo (quindi dopo il quinto impulso di clock) va a vedere quale sorvegliante è stato rilevato e se è entrato o uscito intervenendo sul relativo latch SR per memorizzare l evento mediante l accensione o lo spegnimento del LED corrispondente al sorvegliante rilevato. Il conteggio del numero di visitatori presenti viene effettuato con un contatore Up/Down D a due cifre (quattro bit per cifra = 8 bit). Il segnale di conteggio Up proviene dal tornello di ingresso, mentre il segnale di conteggio Down proviene da uno dei due tornelli di uscita. Il valore degli otto bit del contatore è inviato al visualizzatore per la visualizzazione del numero di visitatori presenti. L allarme entra in funzione se è presente almeno un visitatore (OR fra tutti i bit del contatore) e (ND) non è presente alcun sorvegliante (OR negato fra i sorveglianti). Il blocco del tornello d ingresso si verifica se il numero di visitatori supera 90 (n = 90) oppure (OR) non è presente alcun sorvegliante. L apertura della elettroserratura avviene quando uno dei sorveglianti varia il suo stato da presente diventa assente e viceversa. Gara nazionale di Elettronica 2013: soluzione (prof. Giorgio Portaluri - Lorenzo hiesa - Luca Ravasio) pag 2 di 5

3 Schema elettrico parte Gestione sorveglianti ode lok U1 74LS164 Dsa Q7 Dsb Q6 Q5 P Q4 U6 U13 U2 U14 10K 10K 1N4148 U7 U13D U3 74LS138 74LS E3 E2 E1 1N4148 U7 Q7 Q6 Q5 Q4 U5E U5 U5D U11 U8 U8 U8 U11 U11 U10 S R Q _Q S R U9 Q _ Q N U12 S Q _ R Q N N R3 Il segnale ODE proveniente dal lettore è applicato all ingresso seriale di un registro a scorrimento 74xx164. Lo scorrimento è sincronizzato dal segnale di LOK proveniente dallo stesso lettore. Dopo cinque colpi di LOK il codice è stato letto completamente ed è disponibile sulle uscite da a Q4. I bit, e sono utilizzati per individuare il nome del sorvegliante e sono inviati ad un decoder 74xx138. Le uscite attivabili dai tre codici sono (010); Q5 (101) e Q7 (111). L integrato 74xx138 fornisce uscite attive a livello basso che sono invertite per ottenere un livello alto. Per individuare l entrata del sorvegliante si usa l uscita di U14 che è alta se Q4 = 1 e = 0. Questo livello alto viene utilizzato per abilitare l ingresso SET dei Latch destinati alla memorizzazione dell avvenuta entrata (accensione LED ). Quando invece questo livello è basso viene abilitato il RESET degli stessi Latch e quindi il conseguente spegnimento del LED. L integrato U6 (74xx192) è organizzato come contatore modulo 5 e serve a contare i cinque colpi di LOK generati dalla lettura del codice. Dopo cinque impulsi il contatore genera un fronte di discesa su che, convertito in impulso, abilità il circuito di sincronismo formato da U11, U8, U8, U8, U11, U11. Questo circuito agisce sui latch SR per accendere il LED corrispondente al sorvegliante che entra o a spegnere quello corrispondente al sorvegliante che esce. I terminali,, ed i loro negati N, N, N servono per altri blocchi circuitali. Gara nazionale di Elettronica 2013: soluzione (prof. Giorgio Portaluri - Lorenzo hiesa - Luca Ravasio) pag 3 di 5

4 Gestione visitatori tornin 10k U9 10k U9 U2 U1 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 tornout tornout U3 U3 U4 U7 U8 U8 U6 680k llarme No Il conteggio dei visitatori presenti è affidato a due contatori D 74xx192 in cascata, che contano avanti (Up) ed indietro Down. Il tornello d ingresso chiude il contatto torn IN e produce un segnale che, applicato a, incrementa il conteggio. Il circuito formato da R 1, 2 e la porta NOT triggerata funzionano da antirimbalzo. Ogni tornello di uscita torn OUT produce un segnale che, arrivando a, decrementa il contatore. I pulsanti sono provvisti di circuito antirimbalzo. Il segnale di decremento può provenire da un tornello oppure dall altro. I LED da L1 ad L8 simulano il visualizzatore. L uscita della porta U7 va alta se: almeno un bit del contatore è alto (almeno un visitatore è presente) e (ND) nessun sorvegliante è presente (OR negata). L uscita di U7 abilita il funzionamento dell oscillatore formato da U8,,. Il lampeggio del LED rappresenta l'allarme. Gara nazionale di Elettronica 2013: soluzione (prof. Giorgio Portaluri - Lorenzo hiesa - Luca Ravasio) pag 4 di 5

5 Schema elettrico Parte No 7 U3 U4 4 loctornin R3 U5 Elettro D4 3 U4 4,7k T1 D5 N 4 D6 R6 N 5 U5 N D7 6 R7 D8 R8 Nella parte in alto vengono testati i valori dei bit 7 e 4 che assumono il valore alto con il numero 90 (testando anche il bit 0 si può riconoscere il valore 91, ossia maggiore di 90), quindi il LED (blocco tornello) si accende quando numero di visitatori è 90 oppure se non ci sono sorveglianti ( No ). Quest ultimo segnale proviene dal circuito rappresentato nello schema precedente. Nella parte in basso il filtro passa alto, R3 produce un impulso positivo ogni volta che sul terminale si ha un fronte di salita. Tale impulso ha durata di circa t i = R3 = 220 ms e si propaga fino al transistor T1 che apre l elettroserratura. nalogo risultato si ha quando il fronte di salita proviene dai terminali,, ecc. fino a N. Gara nazionale di Elettronica 2013: soluzione (prof. Giorgio Portaluri - Lorenzo hiesa - Luca Ravasio) pag 5 di 5