In breve: Le reti logiche elaborano segnali digitali. Quelle sequenziali ricordano anche gli stati precedenti.
Cosa sono le reti logiche
Una rete logica è un circuito che lavora con segnali a due valori. Questi valori sono 0 e 1, cioè spento e acceso.
Le reti logiche si dividono in due grandi famiglie. Le reti combinatorie dipendono solo dagli ingressi attuali. Le reti sequenziali dipendono anche dagli stati passati.
Pensa a un interruttore della luce. Una rete combinatoria reagisce subito al comando. Una rete sequenziale invece ha memoria degli eventi precedenti.
Come si progettano
La progettazione parte da una descrizione del problema. Si scrive una tabella della verità che elenca tutti gli ingressi e le uscite.
Da questa tabella si ricava una funzione logica. La funzione usa gli operatori AND, OR e NOT. Poi si semplifica con metodi come le mappe di Karnaugh.
Le reti combinatorie si costruiscono con porte logiche elementari. Le reti sequenziali aggiungono elementi di memoria chiamati flip-flop. Un flip-flop conserva un bit di informazione fino al comando successivo.
Il segnale di clock scandisce il tempo nei circuiti sequenziali. A ogni impulso il circuito aggiorna il proprio stato interno.
Esempi pratici
Esempio combinatorio: un allarme suona se la porta è aperta e l'antifurto è attivo. Si usa una porta AND con due ingressi.
Esempio sequenziale: il contatore di un ascensore ricorda il piano corrente. Premendo un pulsante, il contatore aumenta o diminuisce. Servono flip-flop collegati in cascata.
Esercizio tipico in laboratorio: realizzare un semaforo a tre stati. Si parte dal diagramma degli stati. Poi si scelgono i flip-flop e le porte logiche necessarie. Infine si monta il circuito su breadboard e si verifica il funzionamento.
Parole difficili
- Porta logica: componente elementare che esegue una operazione booleana di base.
- Tabella della verità: schema che mostra le uscite per ogni combinazione di ingressi.
- Flip-flop: circuito che memorizza un singolo bit di informazione.
- Clock: segnale periodico che sincronizza le operazioni del circuito.
- Mappa di Karnaugh: metodo grafico per semplificare le funzioni logiche.
- Diagramma degli stati: rappresentazione grafica delle situazioni possibili del sistema.
Riferimenti
- Norma: Riordino degli istituti tecnici
- Obiettivo formativo coperto: ob.tecnico-meccanica-meccatronica-energia.sistemi-e-automazione.cl3.logica-digitale.05