Esercizio 1. semaforo verde semaforo rosso T V1 VG 1. semaforo verde-giallo semaforo rosso T G V 2. semaforo rosso semaforo verde T V2 VG 2

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Michele Viola
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1 Esercizio 1 Il sistema di controllo di un impianto semaforico posto all incrocio di due strade deve operare secondo due distinte modalità di funzionamento, selezionate rispettivamente dal valore logico 1 (funzionamento diurno) e dal valore logico 0 (funzionamento notturno) di un segnale di ingresso x proveniente da un timer elettromeccanico esterno. Il funzionamento diurno prevede la generazione ciclica ed ordinata delle seguenti quattro segnalazioni: segnalazione 1 a direttrice di marcia 2 a direttrice di marcia durata [s] semaforo verde semaforo rosso T V1 semaforo verde-giallo semaforo rosso T G semaforo rosso semaforo verde T V2 semaforo rosso semaforo verde-giallo T G Il funzionamento notturno prevede la generazione ciclica ed ordinata delle seguenti due segnalazioni: segnalazione 1 a direttrice di marcia 2 a direttrice di marcia durata [s] semaforo spento semaforo spento T S semaforo giallo semaforo giallo T S A seguito di una variazione del segnale x, la commutazione dall una all altra modalità di funzionamento può avere luogo soltanto al termine della generazione della segnalazione o nel caso di passaggio al funzionamento notturno, della segnalazione nel caso di passaggio al funzionamento diurno. La generazione ciclica delle segnalazioni corrispondenti alla nuova modalità di funzionamento selezionata deve iniziare con e, rispettivamente.

2 Il sistema di controllo dell impianto semaforico deve essere strutturato secondo lo schema indicato in figura. L unità di temporizzazione ha il compito di generare un segnale di di frequenza 1 Hz a partire da un segnale digitale di frequenza 50 Hz e duty-cycle 50%, derivato tramite apposito circuito di rettificazione dalla tensione di alimentazione del sistema. L unità di controllo ha il compito di identificare via via la segnalazione corrente da generare ( ), in dipendenza del valore assunto dal segnale di ingresso x, opportunamente sincronizzato tramite un circuito di campionamento, ed in accordo alle regole in precedenza delineate. Il tempo di permanenza della segnalazione corrente è reso disponibile dall unità di memoria, la quale comprende quattro locazioni di otto bit indirizzabili tramite i segnali A 1 e, in cui sono riportati, nell ordine, i valori di T V1 (A 1 = ), T G (A 1 = ), T V2 (A 1 = ), T S (A 1 = ), ciascuno espresso in secondi e rappresentato mediante due cifre BCD. L unità di elaborazione ha il compito di indicare all unità di controllo, tramite attivazione del segnale TO, il completamento dell intervallo di generazione della segnalazione corrente. L unità di uscita, infine, ha il compito di gestire, in dipendenza della segnalazione corrente, i segnali L V1, L G1, L R1, L V2, L G2, L R2 che comandano l accensione delle lampade rossa, gialla, verde per le due direttrici di marcia. Allorché il segnale reset è attivo (a seguito dell accensione dell impianto o della pressione di un pulsante previsto allo scopo), tutte le lampade devono essere mantenute spente. Il sistema di controllo dovrà poi attuare la modalità di funzionamento selezionata dal segnale x, a partire dalla corrispondente prima segnalazione, non appena il segnale reset si disattiva. 1. Si definisca il grafo degli stati dell unità di controllo ed una sua possibile realizzazione basata su un contatore bidirezionale. 2. Si esegua il progetto delle unità di temporizzazione, di elaborazione e di uscita, avvalendosi dei componenti ritenuti più idonei allo scopo.

3 3 U.U. 6 L V1 L G1 L R1 L V2 L G2 L R2 x FF-D X U.C. A 1 2 U.M. 8 (50 Hz) U.T. (1 Hz) reset TO U.E. U.T.: unità di temporizzazione U.C.: unità di controllo U.M.: unità di memoria U.E.: unità di elaborazione U.U.: unità di uscita

4 U.C. Segnalazione 0 0 reset X TO A 1 rete combinatoria LD R E U/D I 0 I 1 I 2 3-bit counter y y 2

5 Unità di controllo X TO, A 1 stato (y 2 ) n -0 X TO -1,,,, 0 0,-- 1, 0, 0 0,-- 0, 0, 1 1,-- 0, 0, -1, 0 0,-- 0, 1, 0 0,-- 0, 0,,, ,-- ---,-- ---,-- 1 1,-- 0, 0, -1,, ,-- ---,-- ---,-- (y 2 ) n+1,(a 1 ) n A 1 = X + +y 2 Funzionamento notturno Funzionamento diurno = X +

6 Unità di controllo X TO stato (y 2 ) n ,0-0- 1,0-0,0-0 0,0-0- 0,0-0,0-1 1,0-0- 0,0-0,0-0 0,0-0- 0,-- 1,0-0 0,0-0- 0,-- 0, , , , ,0-0- 0,0-0, , , ,---- E = TO U/D = X+ LD = TO (X +y 2 ) I 2 = 0 I 1 = 0 I 0 = X R= reset [+ y 2 ( )] (y 2 ) n+1,(ld I 0 E U/D ) n

7 Unità di elaborazione Unità di uscita TO reset LD I 0 I 1 I 2 I 3 LD I 0 I 1 I 2 I 3 0 U/D BCD U/D BCD 1 E counter Z E counter Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 (1 Hz) LSB U.M. DEC 1 Unità di temporizzazione MSB stato y (50 Hz) E BCD Z E BCD R counter counter Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 (1 Hz) L V1 L G1 L R1 L L L V2 G2 R2 L V1 = L V2 = L R1 L G1 = y 2 + L = y G2 2 L R1 = y 2 + y 2 L R2 = L V1

8 Problema 2 Una rete sequenziale asincrona è caratterizzata da due segnali d ingresso X 1, X 2 (i quali non variano mai contemporaneamente) e da un segnale di uscita Z. Z può cambiare di valore soltanto se: X 1 presenta due consecutivi fronti e corrispondentemente X 2 mantiene il valore logico 0; X 1 presenta due consecutivi fronti e corrispondentemente X 2 mantiene il valore logico 1. Nel primo caso Z deve assumere il valore 0, nel secondo il valore 1. Si determini: 1) il diagramma degli stati della rete; 2) una possibile tabella delle transizioni minima priva di corse critiche. X 1 X 2 Z

9 X 1 X 2 Grafo degli stati 0-0- A,0 C,0 E,1 G,1 B,0 D,0 F,1 H, Classi massime di compatibilità {A}, {B}, {CH}, {DG}, {E}, {F} Diagramma delle adiacenze e mappa di codifica /y 2 y 3 0 A CH F B 1 DG E - - ecc.

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