FONDAMENTI DI LOGICA DIGITALE 1 DL 3155E20 LOGICA. Blocchi funzionali. Argomenti teorici

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1 L1 LOGICA FONDAMENTI DI LOGICA DIGITALE 1 Concetti di logica: teoremi fondamentali dell'algebra booleana Sistema binario Funzioni logiche Descrizione algebrica delle reti logiche e le tavole della verità I teoremi dell'algebra booleana Tecniche di minimizzazione delle funzioni logiche per mezzo dell'applicazione dei teoremi Tecniche di minimizzazione delle funzioni logiche per mezzo delle mappe di Karnaugh Porte logiche e tavole della verità Fondamenti degli operatori logici Operatore logico NOT Operatore logico AND Operatore logico OR Funzionamento degli operatori logici AND e OR come dispositivi di controllo nel trasferimento di segnali logici Operatore logico OR-esclusivo Forme Canoniche di una funzione Rappresentazione grafica delle funzioni Funzioni AND-OR-NOT Operatore logico NAND Operatore logico NOR Funzionamento degli operatori logici NAND e NOR come dispositivi di controllo nel trasferimento di segnali logici Realizzazione di funzioni logiche con operatori NAND e NOR Generalità e definizione dei Flip-Flop Flip-Flop S-R Flip-Flop S-R con operatori NOR Flip-Flop S-R con operatori NAND Flip-Flop J-K Flip-Flop J-K master-slave Flip-Flop tipo T Flip-Flop tipo D DL 3155E20 AND / NAND OR / NOR XOR / XNOR Open Collector Flip-Flop SET / RESET Flip-Flop tipo D Flip-Flop JK Tri-State Output Confronto TTL / CMOS Controllo Data Bus Inoltre, la scheda include: alimentazione +5 V circuit clock integrato controllo manuale del segnale d ingresso Fondamenti delle famiglie logiche Famiglia TTL Famiglia CMOS Parametri caratteristici delle porte logiche Interfaccia tra le famiglie logiche, uscite e tipi di circuiti TTL Interfaccia da CMOS a TTL Interfaccia da TTL a CMOS TTL con uscite Totem-pole Porte a collettore aperto Funzione AND cablata Tipi di circuiti TTL Tipo Schotty e Schotty a bassa potenza di tipo avanzato (AS/ALS) Interfaccia con bus Un esempio di trasmettitore /ricevitore per bus bidirezionale Simulazione guasti

2 L2 LOGICA FONDAMENTI DI LOGICA DIGITALE 2 Definizione e caratteristiche di una rete logica combinatoria Il codice BCD Convertitori di codice DEC/BCD e BCD/DEC Codificatori Decodificatori Multiplexer Demultiplexer Parità Circuiti logici di parità Generatore/rilevatore di parità a 9 bit Codici bipolari Convertitore A/D Convertitore A/D a scala Convertitore A/D parallelo o del tipo flash Convertitore A/D con rampa semplice Convertitore A/D con doppia rampa Convertitore D/A Convertitore D/A con rete ponderata di resistenze Convertitore D/A con rete R-2R Contatore binario asincrono a 4 bits Contatore binario sincrono a 4 bits Contatore decimale asincrono Contatore decimale sincrono Contatore sincrono ascendente/discendente Sommatori Sommatore binario parallelo - sommatore a 4 bit Comparatori Comparatore a 4 bit Definizione e classificazione dei registri a scorrimento Principio di funzionamento dei registri a scorrimento Registro a scorrimento bidirezionale a 4 bit Applicazioni dei registri a scorrimento Simulazione guasti DL 3155E21 Decodificatore/codificatore BCD/DEC Multiplexer/Demultiplexer Controllo di parità Convertitore A/D e D/A Contatori Sommatori per numeri binari a 4 bit Comparatori a 4 bit Registro di scorrimento bidirezionale a 4 bit

3 LOGICA Circuiti Logici Sistema binario Funzioni logiche La descrizione algebrica delle porte logiche La tabella della verità I teoremi dell Algebra di Boole Tecniche per la minimizzazione delle funzioni logiche attraverso l applicazione dei teoremi Operatori logici fondamentali Operatori logici NOT, AND e OR Uso degli operatori AND e OR come dispositivi di controllo per il trasferimento di segnali logici Operatore logico OR-esclusivo Forma canonica di una funzione Rappresentazione grafica delle funzioni Funzione AND-OR-NOT Operatori logici NAND e NOR Uso degli operatori NAND and NOR come dispositivi di controllo per il trasferimento di segnali logici La famiglia TTL La famiglia CMOS Parametri caratteristici delle porte logiche Definizione and caratteristiche di una rete logica combinatoria Le mappe di Karnaugh Il codice BCD Encoders, decoders, multiplexer e de multiplexer Simulazione guasti DL 3155M18 Porte logiche, Algebra di Boole, mappe di Karnaugh e reti combinatorie Encoder e decoder Multiplexer e de multiplexer Caratteristiche elettriche delle porte logiche TTL La famiglia logica TTL La famiglia logica CMOS Porte logiche, Algebra di Boole, mappe di Karnaugh e rete combinatoria Codificatori, decodificatori Multiplexer e de multiplexer Flip Flop Contatori Registri di scorrimento DL 3155M18T Sistema binario Funzioni logiche e tavole della verità I teoremi dell'algebra di Boole Operatori logici fondamentali Operatori logici NOT, AND e OR Uso degli operatori AND e OR come dispositivi di controllo per il trasferimento di segnali logici Operatore logico OR-esclusivo Forma canonica di una funzione Rappresentazione grafica dele funzioni Funzione AND-OR-NOT Operatori logici NAND e NOR Uso degli operatori NAND y NOR come dispositivi di controllo per il trasferimento di segnali logici Realizzazione di funzioni logiche con operatori NAND e NOR Definizione e caratteristiche di una rete combinatoria logica Minimizzazione di reti combinatorie Tecniche di minimizzazione delle funzioni logiche per mezzo delle mappe di Karnaugh Il codice BCD Codificatori, decodificatori, multiplexer e de multiplexer Definizione dei flip flop Flip-flop S-R con operatori NOR e NAND Flip-flop J-K e flip-flop J-K Master-Slave Flip-flop T e D Contatori binari sincroni e asincroni a 4 bit Contatori decimali sincroni e asincroni Registri di scorrimento Simulazione guasti Esperimenti Digitali L3

4 LOGICA Logica Sequenziale Flip-flop S-R Flip-flop S-R con operatori NOR Flip-flop S-R con operatori NAND Flip-flop J-K Flip-flop J-K Master-Slave Flip-flop T Flip-flop D Contatore binario asincrono a 4 bit Contatore binario sincrono a 4 bit Contatore decimale asincrono Contatore decimale sincrono Definizione, classificazione e principio di funzionamento dei più comuni registri a scorrimento Simulazione guasti Flip-flop: Mantenere inalterati per un determinato intervallo di tempo lo stato logico dell uscita Definire l ingresso sincrono e asincrono di un flip-flop Comprendere il funzionamento di un flip-flop di tipo D e di uno di tipo e saperli realizzare partendo da un flipflop J-K Contatori Comprendere il principio di funzionamento dei divisori di frequenza Comprendere analogie e differenze tra un contatore sincrono e uno asincrono DL 3155M19 Registri a scorrimento: Comprendere il principio di funzionamento dei più comuni registri a scorrimento Comprendere le tavole di stato e i diagrammi di tempo dei registri Circuit blocks Flip-flops: - Mantenere inalterato per un determinato intervallo di tempo lo stato logico dell'uscita - Definire l'ingresso sincrono e asincrono di un flip-flop - Comprendere il funzionamento di un flip-flop di tipo D, di tipo T e saperli realizzare iniziando da un flip-flop tipo JK DL 3155M19R Contatori: - Comprendere il principio di funzionamento dei divisori di frequenza - Comprendere analogie e differenze tra un contatore sincrono e uno asincrono - Applicazione di un sommatore completo a 4 bit - Applicazione di un generatore di parità a 9 bit Registro di scorrimento: - Comprendere il principio di funzionamento dei più comuni registri di scorrimento - Comprendere le tavole di stato e i diagrammi di tempo dei registri di scorrimento Flip-flop S-R Flip-flop S-R con operatori NOR Flip-flop S-R con operatori NAND Flip-flop J-K Flip-flop J-K Master-Slave Flip-flop T Flip-flop D Contatore binario asincrono a 4 bit Contatore binario sincrono a 4 bit Contatore decimale asincrono Contatore decimale sincrono Generatore di parità Sommatore Definizione, classificazione e principio di funzionamento dei più comuni registri di scorrimento Simulazione guasti Circuiti Digitali L4

5 LOGICA Elettronica di Potenza DL 3155E22 Struttura del transistor bipolare Il transistor Darlington Il MOSFET L'IGBT SCR e TRIAC Il tiristore GTO Funzionamento con carico resistivo Funzionamento con carico induttivo VDR e DIAC Simulazione guasti Celle elementari di memoria Tipi di memorie: RAM e EPROM DL 3155M20 Funzionamento del BJT Funzionamento dell'igbt Funzionamento del MOSFET Funzionamento del SCR e TRIAC Funzionamento del Transistor Darlington Funzionamento del GTO Funzionamento del VDR e DIAC Funzionamento del Driver Classificazione delle memorie Terminologia e caratteristiche principali Celle elementari di memoria Struttura e principi di funzionamento Memoria ROM Memoria RAM Memoria sequenziale Simulazione guasti Memorie L5

6 LOGICA Segnali analogici e segnali digitali Codici unipolari Codici bipolari La conversione A/D Convertitori A/D a gradino Convertitori A/D di tipo parallelo o flash Convertitori A/D a pendenza semplice Convertitori A/D a doppia pendenza La conversione D/A Convertitori D/A a resistenza pesata Convertitori D/A con rete R-2R Conversione tensione/frequenza Conversione tensione/frequenza con il metodo della pendenza Conversione tensione/frequenza con il metodo del bilanciamento del carico Simulazione guasti DL 3155M21 Conversione Convertitore analogico - digitale Convertitore digitale-analogico Convertitore frequenza-tensione Convertitore tensione-frequenza Convertitore analogico-digitale Convertitore digitale-analogico Convertitore tensione-frequenza Convertitore frequenza-tensione Acquisizione dati Sample & Hold DL 3155M21R Segnali analogici e segnali digitali Codici unipolari Codici bipolari La conversione A/D Convertitori step A/D Convertitori A/D di tipo parallelo o di tipo flash Convertitori A/D a pendenza semplice Convertitori A/D a pendenza doppia La conversione D/A Convertitori D/A con resistenza ponderata Convertitori D/A con rete R-2R Conversione tensione/frequenza Conversione tensione/frequenza con il metodo del bilanciamento del carico Sistema di acquisizione digitale Sample & Hold Conversione tensione/frequenza con il metodo dela pendenza Simulazione guasti Segnale di Processo L6

7 LOGICA Multivibratori x Multivibratore BJT bistabile x Risoluzione o tempo di transizione x Multivibratore bistabile usando gli amplificatori operazionali x Multivibratore BJT astabile x Multivibratore astabile usando gli amplificatori operazionali x Multivibratore BJT monostabile x Multivibratore monostabile usando gli amplificatori operazionali x Trigger di Schmitt x Trigger di Schmitt usando gli amplificatori operazionali x Simulazione guasti DL 3155M22 x Modi di funzionamento di un multivibratore BJT bistabile (flip-flop) x Multivibratore BJT bistabile (flip-flop) usando gli amplificatori operazionali x Modi di funzionamento di un multivibratore BJT astabile x Multivibratore astabile usando gli amplificatori operazionali x Modi di funzionamento di un multivibratore BJT monostabile x Modi di funzionamento di un multivibratore monostabile usando gli amplificatori operazionali x Modi di funzionamento di un trigger di Schmitt BJT x Trigger di Schmitt x Oscillatore a bassa frequenza con scorrimento di fase RC per transistor x Oscillatore a ponte di Vienna con transistor x Oscillatore a ponte di Vienna con amplificatore operazionale x Oscillatore ad alta frequenza x Oscillatore Colpitts x Oscillatore Hartley x Oscillatore Meissner x Oscillatore al quarzo x Oscillatore al quarzo con amplificatore operazionale non invertente x Multivibratori astabili, monostabili e bistabili DL 3155M22R Caratteristiche di un oscillatore sinusoidale con sfasamento R-C. xcaratteristiche di un oscillatore Wien Bridge con transistor x Caratteristiche di un oscillatore Wien Bridge con operazionale, con variazione di ampiezza e frequenza. xcaratteristiche di un oscillatore Colpitts xcaratteristiche di un oscillatore Hartley xcaratteristiche di un oscillatore Meissner xcaratteristiche di un oscillatore a cristallo xcaratteristiche di un oscillatore a cristallo come amplificatore non invertente xcaratteristiche multivibratori astabili, monostabili, bistabili con NE555 xsimulazione guasti x Oscillatori L7

8 Sistemi Programmabili L8 Microprocessori e microcontrollori Microcontrollori PIC File di registro e area di programma Registri ALU e W Stack e contatore di programma Set di istruzioni per PIC 16F84 Scrittura e compilazione di un programma in assembler Porte A e B Stadi di uscita delle linee di I/O ContatoreTMR0 Il prescaler L Interrupt Vettore di Interrupt e gestore di Interrupt Interrupt flag Uso del firmware Interrupt Porte di I/O Controllo di un display LCD Interfaccia seriale DL 3155M24R LOGICA Il modo Power Down L istruzione SLEEP Simulazione guasti Programmazione PIC Routine di ritardo delle porte I/O EEPROM Tastiera a matrice 4 x 4 Display alfanumerico PLC (2 ingressi 4 uscite) Introduzione alla teoria del microprocessore a 8 bits (I) Introduzione alla teoria del microprocessore a 8 bits (II) Programmazione Periferiche Simulazione guasti Microprocessore a 8 bit DL 3155M24

9 LOGICA Microprocessore a 32 bit Struttura interna dei microprocessori Intel Microprocessore Intel 80386EX Controllo di un display a 7-segmenti Controllo di un display LCD Interfaccia della tastiera Interfaccia parallela Interfaccia seriale Convertitori A/D Convertitori D/A Simulazione guasti Interruttori di controllo Interruttori di ingresso 8+8 Display a LED 8+8 DL 3155E24 Microprocessore a 32 bit Interfaccia RS-232 Interfaccia parallela Tastiera Bus seriale Interrupt/Timer Display a 7 segmenti Sonda logica Convertitore A/D Convertitore D/A Bus dati e indirizzi; segnali di controllo Interfacciamento di dispositivi di tipo parallelo Studio della programmazione dei sistemi a microprocessore DL 3155E24/PAR Interfacce Parallele L9

10 LOGICA Interfacce Seriali Trasformazione dei dati seriali in dati paralleli e viceversa per mezzo di un processore programmabile Studio di tutti gli aspetti legati alla comunicazione seriale e relativi protocolli Interfaccia seriale, tipi di dispositivi Studio della programmazione dei sistemi a microprocessore Amplificatore audio CODEC Interfaccia di I/O DSP Interrupts I/O ausiliari Tastiera Schermo a cristalli liquidi DL 3155E26 DL 3155E24/SER Interruttori di controllo Interruttori di ingresso 8+8 Display a LED 8+8 Introduzione alla scheda L'Assembler e il Debugger Formati numerici La Central Arithmetic nel DSP Struttura della memoria Unità di generazione dell'indirizzo Il controllore del programma La Pipeline Le unità periferiche del DSP Il filtro FIR del DSP Simulazione guasti Processore di segnali Digitali L10