Es. 3 - Ipsia "L. Cremona"

Rete combinatoria 1
17. Rete combinatoria 1
Scopo della prova
Progetto e verifica di funzionamento di una rete combinatoria.
Materiali e strumentazione
1 Alimentatore stabilizzato. + 5 V - 1 A
1 Sonda logica e/o un diodo LED
1 Circuito integrato 74LS08
1 Circuito integrato 74LS32
1 Resistore da 220 Ω - 1/2 W
1 Basetta sperimentale
Fig. 1
Nozioni preliminari
Una macchina operatrice per il taglio dei metalli (fresa) è provvista di due pulsanti, ognuno dei
quali, se premuto, aziona il motore della macchina utensile. Il primo pulsante (A) è posto ai piedi
dell’operatore e il secondo (B) in un lato della macchina (Fig. 1).
La macchina è provvista inoltre due microinterruttori (microswitches) usati come dispositivi di
emergenza che arrestano il motore non appena uno di essi viene aperto.
Il primo microinterruttore (M1) , posto sul pannello frontale di protezione dell’apparato di taglio, si
apre non appena viene aperto il pannello arrestando così il motore della macchina se in funzione. Il
secondo (M2) microinterruttore è posizionato sullo sportello che permette l’accesso al sistema di
alimentazione della fresa : aprendolo si ha l’ arresto immediato del motore se in movimento.
Progetta e realizza la rete combinatoria di comando necessaria per il funzionamento richiesto.
1
Rete combinatoria 1
Procedura
Individuazione delle variabili presenti nel sistema
Le variabili d’ingresso sono i pulsanti A e B e i microinterruttori M1 e M2 ; il livello logico a loro
associato è riportato nella tabella 1.
Variabile
Stato del segnale
Livello logico
binaria
associato
A
pulsante non premuto
0
pulsante premuto
1
B
pulsante non premuto
0
pulsante premuto
1
M1
microswitch 1 chiuso
1
microswitch 1 aperto
0
M2
microswitch 2 chiuso
1
microswitch 2 aperto
0
Tabella 1
Stesura della tabella della verità
La tabella della verità , costituita da 16 combinazioni facenti capo alle quattro variabili binarie
indipendenti ( 24 = 16) è quella di figura 1 in cui allo stato del motore della macchina indicato con
YM (variabile d’uscita) è associato un 1 logico o uno 0 logico a seconda che il motore sia in azione
o fermo.
Variabili
Variabile
in uscita
in ingresso
A B M1 M2
YM
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
Note
Motore fermo
Motore fermo
Motore fermo
Motore fermo
Motore fermo
Motore fermo
Motore fermo
Motore in movimento
Motore fermo
Motore fermo
Motore fermo
Motore in movimento
Motore fermo
Motore fermo
Motore fermo
Motore in movimento
Fig. 1
2
Rete combinatoria 1
Traduzione della tabella in funzione Booleane
La funzione logica, considerando i mintermini che valgono 1, è:
YM = m7 + m11 + m15 = A BM 1 M 2 + AB M 1 M 2 + ABM 1 M 2
Semplificazione della funzione
Applicando le regole e i teoremi dell’algebra di Boole si ha:
YM = A BM 1 M 2 + AB M 1 M 2 + ABM 1 M 2 = M 1 M 2 ( A B + AB + AB) =
= M 1 M 2 [ A B + A( B + B )] = M 1 M 2 ( A B + A) = M 1 M 2 ( A + B )
Schema del circuito logico
Lo schema del circuito che meccanizza la funzione trovata è quello di figura 2 in cui sono
necessarie due porte logiche AND e una porta logica OR e quindi due circuiti integrati diversi
(7408 e 7432 rispettivamente).
Fig. 2
Esecuzione della prova
1. Servendoti di una basetta sperimentale monta il circuito così come mostrato in figura 3
Fig. 3 - Schema di montaggio.
3
Rete combinatoria 1
2. Accendi l’alimentatore e fissa la sua tensione d’uscita a + 5 V misurandola mediante un tester.
3. Collega le uscite dell’alimentatore al circuito logico facendo attenzione di rispettare le polarità (+
VCC e GND dei circuiti integrati).
4. Mediante una sonda logica e/o un diodo LED, verifica che il circuito logico montato soddisfa la
tabella 2 (tabella della verità) facendo assumere agli ingressi le 16 combinazioni possibili. Ciò può
essere fatto utilizzando semplicemente quattro fili ( uno per ogni ingresso) collegandoli di volta in
volta o a + 5 V (1 logico) oppure a GND (0 logico).
5. Nel caso non fosse disponibile una sonda logica, verifica la tabella della verità mediante un diodo
LED collegato all’uscita del circuito tramite un resistore, oppure con un tester con fondo scala di 5
V in d.c.
6. Con l’ausilio dei teoremi di De Morgan prova a realizzare lo stesso circuito logico mediante solo
porte logiche NAND (del tipo 74LS10) e compara i dei due circuiti deducendo che:
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