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Relazione di laboratorio di elettronica - Creare un circuito in grado di convertire un codice BCD in eccesso 3

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Relazione di laboratorio di elettronica 

Obbiettivi : Creare un circuito in grado di convertire un codice BCD in eccesso 3

COMPONENTI UTILIZZATI NELLA REALIZZAZIONE DEL CIRCUITO

Bread Board (Come Supporto Per Il Circuito)

3 Diodi Led  (Verde)



Diodo Led  (Giallo)

Fili Conduttori

N°6 Resistenze Da 1kW

N°5 Resistenze Da 330W  

Interruttore (A quattro ingressi)

Comparatore 7485

Sommatore 7483

STRUMENTAZIONE UTILIZZATA


Sonda Logica            Alimentatore stabilizzato


SOMMATORE:  Il sommatore è un circuito digitale atto ad eseguire la somma aritmetica tra due numeri ad n bit nel codice binario. Quando si devono addizionare due parole a più bit è necessario tener conto, oltre che della somma delle cifre dello stesso ordine anche del riporto proveniente dai bit di ordine immediatamente inferiore

Indicando con An e Bn due bit da sommare e con Sn e Cn rispettivamente il risultato della somma e del riporto, si perviene alla seguente tabella di verità


An       Bn

Cn       Sn


0


0

1

1

0

1

1

0



7483: il dispositivo è dotato internamente di un generatore simultaneo di riporto che gli consente una velocità di calcolo tipica di 16 ns. con una dissipazione di circa 76 mW per la serie standard.

COMPARATORE: I atori sono dispositivi digitali che consentono di stabilire se tra due numeri A e B il primo è maggiore, minore o uguale al secondo. Sei i due numeri sono espressi nel sistema binario naturale la azione si effettua nel seguente modo. Dei due numeri in esame si paragonano i bit dello stesso ordine partendo da quelli più significativi. Se i due bit sono uguali si confrontano quelli di peso immediatamente inferiore fino a che si verifica un risultato di maggiore o minore. Se, in particolare, il confronto di tutte le cifre fornisce un risultato di eguaglianza i due numeri sono uguali.

Supponiamo per esempio di confrontare i seguenti numeri a 4 bit A= A3A2A1A0 = 1110 e B= B3B2B1B0 = 1101. Si confrontano A3 con B3; essendo uguali si passa al confronto fra A2 e B2 e l’operazione di confronto ha termine con il risultato: A>B; infatti in decimale: A=14 e B=13.

7485: E’ un atore di maggioranza, minoranza ed uguaglianza che presenta un tipo di proazione tipico tp= 21 ns con un consumo Pd= =275 mW. Il dispositivo opera su parole di 4 bit: A= A3A2A1A0 e B= B3B2B1B0 e fornisce sulle tre uscite A>B A<B A=B il risultato del confronto. Dispone di tre ingressi di cascading per il collegamento di più chip.


Dispositivo in grado di confrontare due parole binarie ad un solo bit, che costituisce l’elemento fondamentale per la realizzazione di atori a più bit

 




M m U

A B

A>B    A<B A=B


0 0

0 0 1

0 1

0 1 0

1 0



1 0 0

1 1

0 0 1


DISPLAY LED A SETTE SEGMENTI: I display permettono di visualizzare in forma numerica decimale e in forma letterale i dati disponibili in binario. Il tipo più diffuso è quello a LED (light emitting diode) da noi usato nell’esecuzione dell’esperienza. In particolare abbiamo scelto un display LED a sette segmenti con il quale, in relazione ai LED accesi (uno per segmento) è possibile ottenere tutti i numeri compresi da 0 a 9, oltre alle lettere dell’alfabeto fino alla F che rendono così possibile una visualizzazione esadecimale. Risulta normalmente presente un ottavo led per il punto decimale (dp).



10 9 8 7 6

 
I display possono presentare i LED connessi in due modi diversi: anodo comune e catodo comune. Nel primo caso l’anodo è posto a Vcc e di conseguenza si accenderanno i LED i cui catodi vengono mandati a livello basso. Nel secondo caso, invece, si accenderanno i LED i cui catodi vengono mandati a livello alto.


a











 

















Analizziamo il comportamento del sistema: il circuito realizzato ha lo scopo di ottenere in uscita un codice BCD in eccesso 3; per riuscire ad ottenere tale codice, che va da 3 a 12 poiché si somma il numero 3 al normale codice BCD, si utilizza un sommatore che addizioni al numero fornito tramite interruttori dip-switch il numero 3, corrispondente all’eccesso, ottenuto fissando gli ingressi del secondo addendo del sommatore al codice binario 0011 (tre decimale); il codice di uscita è rappresentato tramite l’accensione dei quattro diodi LED. Bisogna tuttavia considerare che tramite gli interruttori possiamo fornire ingressi da 0 a 15, mentre il BCD arriva fino a 9; dobbiamo pertanto realizzare un sistema che ci indichi quando l’uscita rappresentata supera l’intervallo di valori del BCD a eccesso 3. Per ottenere questa funzione si utilizza un atore a cui vengono associati come bit della prima parola gli stessi ingressi del sommatore, derivanti da dip-switch, mentre come secondo termine di paragone fissiamo il codice 1001, corrispondente al 9 decimale; in questo modo quando in ingresso viene fornito un numero maggiore di 9, che quindi supera il valore massimo BCD, il atore darà come uscita A>B, facendo accendere il led giallo collegato all’uscita stessa, segnalandoci che il codice in uscita non corrisponde al codice ad eccesso 3, poiché l’ingresso non risulta in BCD. Si deve quindi tener conto che l’uscita ottenuta con un ingresso maggiore di 9 non è attendibile, anche se i led si accendono.

Un’ulteriore modifica del circuito consiste nel collegare l’uscita del sommatore in modo tale da visualizzarla in un display a sette segmenti, e attuare opportune modifiche in modo da disattivare la rappresentazione di numeri quando il codice è superiore al BCD eccesso 3.

Osservando lo schema circuitale si può notare che il piedino del atore corrispondente all’ingresso A=B è collegato a VCC tramite resistenza da 1KW, mentre gli altri due ingressi A>B e A<B sono collegati a massa; questo perché il collegamento di più atori in cascata permette il confronto di parole a più di quattro bit: il primo atore analizza i primi quattro bit più significativi. Dal risultato della prima azione si possono ottenere A>B oppure A<B: in questo caso l’uscita ottenuta sarà inviata come ingresso al atore successivo, che la riporterà come uscita; se invece l’uscita del primo atore è A=B, cioè le quattro cifre più significative delle due parole sono identiche, porterà l’uscita A=B (attiva alta) al secondo atore, che procederà alla azione dei successivi quattro bit (meno significativi dei precedenti),  finché un bit delle due parole non risulta diverso, quindi una parola risulta maggiore dell’altra; questo sistema permette di collegare più atori per l’analisi di parole binarie anche molto complesse.


ANALISI DEL FUNZIONAMENTO DI COMPARATORI COLLEGATI IN CASCATA



USCITA A<B

 


CONCLUSIONI

L’esperienza è risultata utile per comprendere le applicazioni del sommatore e del atore, purtroppo non siamo riusciti a svolgerne la seconda parte per alcuni problemi sorti durante la realizzazione della prima che hanno richiesto molto tempo per essere risolti.






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