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Sistema Combinatorio e Sequenziale TTL e CMOS

miracoli dei circuiti combinatori
Il Tecno-pensionato

ATTENZIONE !

Questo ed altri progetti (anni 1988-1997) accompagnati dal "Tecno-pensionato" sono ormai vecchi e superati, nostalgicamente vintage. Sono interessanti solo dal punto di vista didattico, per capire e sperimentare alcune cose in concreto: cos'è un clock, una logica programmabile o combinatoria, come si accende un led o un relè.


Ci tengo a pubblicarli perchè sono affezionato a questi progetti, visto che mi hanno fatto crescere tecnicamente e, considerando che potrebbero essere utili a qualcuno, eccoli a vostra disposizione. 


Gli schemi denotano qualche ingenuità, ma i circuiti funzionano perfettamente. La documentazione è disponibile in PDF, grazie alla scansione di vecchi ed incasinatissimi quaderni di appunti. Per qualsiasi informazione non esitate a contattarmi.



Sistema TTL/CMOS completo
(schede verticali posizionate al contrario per esigenze fotografiche)

Aggiornamenti e download

Progetto completo (.ZIP - 37 Mbyte)

Il mio primo sistema combinatorio e sequenziale

Questo sistema, realizzato completamente con circuiti integrati combinatori (porte logiche) e sequenziali (flip-flop e registri) TTL e CMOS, è stato realizzato negli anni 1989-90 per comandare un rudimentale sistema di movimento XYZ dotato di una pinza in grado di afferrare un motorino con fresa, un pennarello oppure lo scanner ottico RGBW del sistema.

Gli assi vengono mossi da potenti motori in corrente continua con riduttore incluso che dovrebbero essere impiegati come girarrosto, ma che, viste la loro ottima coppia funzionano benissimo anche in altri impieghi pesanti.

Sugli alberi dei motori sono stati previsti anche dei rudimentali encoder per verificare il corretto movimento degli assi. Fu presentato come progetto per la maturità tecnica.

Quella che segue è una descrizione sintetica e sommaria del funzionamento del sistema, mentre tutti i dettagli sono disponibili nel file del progetto completo.

Il sistema è in grado di ricevere ed inviare singoli byte attraverso la porta seriale, quindi, mediante il PC - al quale è completamente asservito - è possibile comandare i dispositivi collegati al sistema e rilevare lo stato di eventuali sensori connessi.

La progettazione del sistema è stata difficoltosa, visto che il progetto è abbastanza complesso e nel 1990 non erano ancora disponibili, a livello hobbistico, programmi per la progettazione elettronica.

I circuiti stampati sono stati realizzati partendo da fogli di acetato sui quali sono stati piazzati elementi trasferibili (la famosa serie R41) sovrapposti agli sbrogli dei circuiti ottenuti con un programma che funzionava su Amiga 500 e visualizzava le schermate in modo interlacciato ovvero, a quei tempi e su monitor economici, tremendamente sfarfallante. La mia miopia, però, è rimasta stabile. Forse è stato tutto merito di quello sfarfallio?

La Scheda di Controllo


Scheda di Controllo

Scheda di espansione del bus

Questa scheda riceve dal PC i dati seriali, livellati sullo standard 0-5 Volt da un circuito di conversione a parte che fornisce anche le alimentazioni stabilizzate necessarie per il funzionamento.

Il circuito di alimentazione e conversione è basato sullo stesso schema impiegato per il progetto più vecchio in assoluto che ho realizzato (1988), il robot Lego Tronic di cui qui e qui potete vedere due foto dello stadio di alimentazione e di conversione, mentre qui è disponibile lo schema della scheda originale.

L'elettronica a bordo della scheda principale non è altro che un doppio registro SIPO (Serial In Parallel Out) quando riceve i dati dal PC e, viceversa, un registro PISO (Parallel In Serial Out) quando vengono trasmessi i dati al PC. Tutte le temporizzazioni sono calcolate per una comunicazione "300,N,1" ovvero 300 bit al secondo, nessuna parità e 1 bit di stop.

La Scheda Display


Display

La scheda display visualizza costantemente il valore dei segnali presenti sul bus di sistema, permettendo di tenere costantemente d'occhio tutte le attività che avvengono sul bus stesso. Sul bus sono presenti i seguenti segnali:


oltre al segnale RES di reset per tutti i dispositivi collegati al bus ed i segnali GND e +5 Volt.

Il Tastierino e la scheda tastiera


Tastierino

Scheda tastiera

La scheda tastiera permette di impostare manualmente sul bus di ricezione o di trasmissione un valore, consentendo al sistema di poter funzionare in modalità autonoma. Sulla tastiera sono presenti i tasti da "0" a "7" per impostare gli omologhi bit. Con il tasto "C" è possibile azzerare l'impostazione precedente, mentre con i tasti "TX" e "RX" la scheda copia il valore impostato direttamente sul bus, rispettivamente, di trasmissione o di ricezione. Il pulsante "ON" attiva o disattiva la scheda che, quando è attiva, blocca la ricezione dei dati dal PC.

La Scheda Scanner RGBW


Scheda Scanner

Particolare dello Scanner

La scheda scanner è in grado di rilevare il colore o la gradazione di bianco di una superficie di circa mezzo centimetro quadrato. Via software è possibile impostare quale dei led (rosso, verde, blu o bianco) attivare e con quale sensibilità impostare la rilevazione del colore della superficie.

La Scheda ingressi digitali


Scheda ingressi digitali

La scheda ingressi digitali permette di collegare al sistema degli interruttori, dei pulsanti o qualsiasi altro elemento meccanico di tipo on-off. Gli ingressi sono connessi a delle resistenze di pull-up, quindi è necessario un contatto che chiuda "verso massa" affinchè il sistema rilevi il valore OFF del sensore connesso.

La Scheda Motori con pilotaggio PWM


Scheda Motori

La scheda permette di pilotare, uno alla volta, due motori in corrente continua, alimentati esternamente, impostandone il verso di direzione. I motori vengono attivati con un primitivo sistema in PWM che permette di migliorare, anche se in minima parte vista la configurazione semplificata del PWM, l'efficienza del motore.

E' possibile impostare un numero di step (rotazioni) che deve eseguire il motore prima di fermarsi. Una volta concluso il numero di step impostati la scheda invierà al PC il comando di "eseguito". Il numero di step viene misurato grazie ad un interruttore che conta le rotazioni di un ingranaggio posto sull'albero del motore.

Conclusioni

Il progetto viene distribuito in modo gratuito. Sono sempre benvenuti suggerimenti e quesiti.

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