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TITOLO: realizzare un software che funzioni da contapezzi
SCOPO: realizzare un software che funzioni da contapezzi
CIRCUITO: possiamo dire che questa prova era essenzialmente composta da due circuiti: CIRCUITO DI INIZIALIZZAZIONE e di CONTEGGIO
CIRCUITO DI INIZIALIZZAZIONE
Figura
CONTEGGIO
Figura
Il circuito di inzializzazione non fa altro che acquisire i dati che gli fornisce il nostro contatore. L'acquisizione dati(eseguita via hardware c 444f56e on diversi tipi di interfaccia), avviene tramite software, con due strumenti virtuali fornitici da Labview: write to digital line e read from digital line.
Il primo imposta una linea della porta configurata precedentemente ad un valore logico alto o basso. Questo strumento è composto da diversi ingressi:
Figura 3
Il secondo legge lo stato logico di una linea digitale su una porta configurata dall'utente. Anche qui ci sono diversi ingressi, essi hanno le stesse funzioni dello strumento precedente, tranne che per gl'ingresso line e line state:
Figura 4
Nel disegno si possono notare dei quadrati blu, fucsia e verdi; essi li incontreremo anche più avanti perché hanno delle funzioni fondamentali all'interno di un sistema.
In figura è rappresentato una costante
numerica, essa specifica le costanti a cui si deve attenere il circuito.
La figura sottostante rappresenta una stringa costante. Le stringhe, sono un'insieme
dei
caratteri ASCII. Essa viene utilizzata per il controllo di strumenti, che,
grazie a questo strumento, da i dati numerici ad esso come se fossero stringhe
di caratteri, per poi essere riconvertiti in numeri.
A lato è rappresentata una costante boleana
essa ha la funzione di dare un valore vero o falso alla sua uscita.
Spiegato il circuito di inzializzazione passiamo al contapezzi.
Questo circuito è composto da diversi
componenti che ora spiegherò:
nel circuito si evidenziano tre principali strutture: la prima, è la struttura sequence, che ha una serie di riquadri sovrapposti
Figura con un bordo che ricorda quello
forato di una pellicola cinematografica e viene utilizzata per eseguire le
operazioni secondo una sequenza preordinata. La struttura sequenze, è il mezzo
utilizzato da Labview per controllare l'ordine di esecuzione dei vari nodi di
programma. Per controllare l'ordine, si inserisce un codice che viene inserito
all'interno del riquadro 
, premendo sulla freccia destra del riquadro,
verrà visualizzato un 1, qui si comporrà un altro circuito che si svolgerà dopo
aver compiuto il primo. Quindi la struttura sequence viene usta per eseguire i
nodi di un diagramma secondo un ordine predefinito.
La seconda struttura riconoscibile è il ciclo while o while loop, esso è riconoscibile dalla frecciettina che fa angolo sulla destra della sua cornice.
Esso svolge le operazioni al suo interno
fino a che il valore Booleano passato al terminale condizione 
, non
diventa falso. Questa struttura virtuale controlla il terminale condizione di
ciascuna
iterazione; quindi
il ciclo while viene sempre eseguito una volta. Dalla figura si nota un altro
terminale: il terminale di iterazione 
,
questo è un terminale di uscita numerico che contiene il numero di volte che il
ciclo è stato eseguito.
La terza struttura che si nota, disposta
all'interno del ciclo while, è la struttura case; questa struttura è
rappresentata da una serie di schede sovrapposte, di cui se ne può
una sola alla volta. La seguente struttura può ricevere sia costanti numeriche che boleane, in base alla variabile che riceve essa assume "forme diverse":Struttura case Boleana
Quindi la struttura case viene utilizzata per eseguire diversi segmenti di codice in relazione al valore in ingresso sul terminale di selezione della struttura.
Per far fronte alle nostre esigenze, abbiamo dovuto utilizzare diverse porte logiche, che verranno descritte di seguito.
PORTA NOT
Questa porta svolge una operazione di negazione: essa si esegue con una sola variabile, di cui inverte il livello logico, fornendone l'opposto di quello ricevuto. Di seguito vengono riportati il simbolo circuitale della porta Not (per Labwiev) e la propria tabella di verità.
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B |
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PORTA AND
Le porte And
svolgono un prodotto logico: danno sempre in uscita uno 0 tranne quando tutte
le variabili in ingresso assumono livello logico 1, nel qual caso il prodotto
logico da 1. Di seguito vengono riportati il simbolo circuitale della porta Not
(per Labwiev) e la propria tabella di verità. B Y
A
PORTA OR
Questa operazione consiste in una somma logica: il risultato è sempre 1, tranne quando tutte le variabili assumono livello 0, nel qual caso la somma è 0. Di seguito vengono riportati il simbolo circuitale della porta Or (per Labwiev) e la propria tabella di verità.
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A |
B |
Y |
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PORTA B Y
A
Il Latch SR (set-reset) è un elemento circuitale necessario del nostro circuito,
Questo tipo di circuito è formato da porte logiche NOR che sono considerate come delle porte OR, seguite da uno stadio di inversione (una porta NOT è come uno stadio di inversione).
Qui di seguito è riportata la tabella di verità con il simbolo della porta NOR:
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S |
R |
Y |
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Questo circuito ha due ingressi S (Set= impostare) e R (Reset= azzerare), e due uscite Q e Q. IL circuito svolge le sue funzioni in questo modo:
Con questi due valori in ingresso, l'uscita della porta A è 1, quindi gli ingressi della porta B sono 0 e 1, di conseguenza la sua uscita sarà pari a 1 e ci troviamo nella condizione di memoria (latch), cioè Qn+1 e Qn+1 saranno le uscite precedenti del Latch.
L'uscita della porta A è 1 con ciò gli ingressi della porta B saranno 0 e 1, ma con 0 e 1 la porta NOR ha uscita 0, quindi Qn+1 è 0 e Qn+1 è 1, ci troviamo nella condizione di reset.
L'uscita della porta A è 0, questo valore riportato nell'ingresso della porta B fa sì che i suoi ingressi siano 0 e 1, questo impone la sua uscita nello stato di 1 in questo modo il Latch è nella funzione di set.
Con questi valori in ingresso, la porta A ha un'uscita nello stato di 0 così come anche la porta B ha uscita 0, questa soluzione alle due uscite delle porte NOR non è usata perché non possiamo passare tra questi due stati poiché non riusciamo a prevedere le uscite del circuito.
SQn+1 |
Funzione |
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0 |
Qn funzione di comparazione, che alla sua uscita da un valore vero se alla sua entrata ha 0.
Tromba: questo è uno strumento virtuale chiamato "Beep . Nel nostro caso se l'uscita del comparatore è uguale al numero dei pezzi da contare, il Beep emette un suono. Labview è composto da un pannello frontale e da un diagramma a blocchi. Il pannello frontale (con manopole, interruttori, grafici ecc.) definisce i dati di ingresso e quelli di uscita, esso costituisce l'interfaccia utente che consente la scambievolezza dei dati col programma. Il diagramma a blocchi rappresenta il programma eseguibile. I componenti del diagramma a blocchi, chiamati icone, rappresentano gli strumenti di più basso livello e le strutture di controllo del programma.
COTROLLI NUMERICI
Per il nostro circuito abbiamo utilizzato tre controlli boleani e due controlli numerici, quest'ultimi utilizzati per visualizzare il numero di pezzi da contare e il numero di pezzi contati. FUNZIONAMENTOLo scopo del nostro circuito, è di contare il numero di volte che l'oggetto che scegliamo passa davanti ad una fotocellula. Questo avviene su di un nastro che, mosso da un motore passo- passo, li quale muove il nastro dove, nel nostro caso, ci sarà un bicchiere di plastica, che passerà davanti ad una fotocellula. La rilevazione poteva avvenire in altre maniere, ma noi abbiamo scelto di creare un software che rilevi il numero di volte che il bicchiere passa davanti alla fotocellula. Usando il programma Labview, fornitoci dalla scuola, abbiamo iniziato a ragionare su come poter realizzare un software che iniziasse a contare quando volevamo, ma che si doveva fermare da solo. Il diagramma di flusso, spiega come dovrebbe funzionare il programma.
STOP Il primo problema postoci è stata l'acquisizione dati. Risolvere questo problema non è stata una grossa difficoltà perché Labview ci fornisce degli strumenti virtuali capaci di rilevare i dati dall'esterno (fig. 1,2); questi strumenti sono collegati fra loro avendo un device e una linea diverse, essi sono collegati virtualmente all'interfaccia con l'esterno. Per ottenere il risultato che ci aspettiamo (rilevazione e conteggio), abbiamo dovuto dividere in due parti il problema: l'acquisizione appunto che svolge anche la funzione di inzializzazione, e la parte del conteggio. La prima parte l'abbiamo già risolta, ora esaminiamo la seconda parte. La seconda parte deve svolgere essenzialmente la funzione di conteggio e stoppaggio del motore che fa muovere il nastro trasportatore. Come sappiamo Labview ci fornisce diverse strutture che svolgono diverse funzioni, a noi serviva una struttura che aveva la capacità di eseguire dei cicli, perché logicamente il motore passo- passo per far si che il nastro si muova, esegue dei giri, ad ogni giro il bicchiere posizionato sul nastro passerà davanti alla fotocellula, questo procedimento si svolgerà fino a quando avremo raggiunto il numero di pezzi da contare da noi predisposto, ogni giro che il nastro compirà, o per meglio dire, ogni qual volta che il bicchiere passerà dinanzi alla fotocellula possiamo dire che si sarà compiuto un ciclo. La struttura che ha la capacità di tenere conto di un ciclo o più cicli, è il while loop (o ciclo while), precedentemente spiegato. Da
come si può notare dalla fig. 2, all'interno del while loop ci sono dei
componenti, essi hanno una funzione ben specifica, e tutti insieme
contribuiscono allo svolgimento del conteggio. Premendo sul pannello frontale
il tasto START,
si fa partire il circuito, il quale grazie al circuito di inizializzazione,
controlla se il motore passo- passo è acceso, se è acceso passa l'informazione
alla parte del conteggio la quale dopo aver rilevato il primo passaggio
dell'oggetto, comincia a contare. Avendo rilevato il primo passaggio, il primo
digline fornisce alla porta AND un valore alto, dato che la porta AND è composta da due ingressi, al secondo
ingresso gli arriva il valore fornitogli dalla porta NOT. Il funzionamento della porta AND lo ho già citato precedentemente, ma in
questo caso possiamo associare il suo funzionamento A F F F F V F V F F V V V La sopraccitata
porta OR,
ha gli ingressi collegati al RESTART, e alla funzione "Equal to 0"; quest'ultima è formata da un
solo ingresso che è collegato al terminale di uscita numerico (della struttura
case) che contiene il numero di volte che il ciclo è stato eseguito. La struttura
while, ci permette di svolgere i cicli, fino a che il valore Booleano passato
al terminale condizione, non diventa falso. Questa struttura virtuale
controlla il terminale condizione di ciascuna iterazione; quindi il ciclo while viene sempre eseguito una
volta, e smetterà di svolgere i cicli quando premeremo sul pannello frontale il
tasto STOP,
che dovrebbe generare un valore vero, ma se ad esso gli colleghiamo una porta NOT, il valore vero generato dal nostro
interruttore diventerà un valore falso, in modo tale da fermare il nostro
circuito. Risolte
le due parti ( inizializzazione e conteggio), dobbiamo trovare una struttura
che sia in grado di far svolgere prima le operazioni svolte dal circuito di
inizializzazione, e successivamente quelle del circuito di conteggio. La
struttura che ci permette di svolgere questo processo è struttura "sequence"(fig.
5), visto che ci permette di eseguire le operazioni secondo una sequenza
preordinata. Elaborare
questo circuito non è stato facile, anche per la complessità del software
(Labview) che abbiamo utilizzato per questa applicazione, visto che ci sono alcune
funzioni che sono complicate da comprendere. |
,
queste figure sono dei controlli boleana che prima di apparire nel diagramma a
blocchi, vengono selezionate nel pannello frontale tramite un menù a tendina
come quello in figura. Da questo menu possiamo scegliere diversi tipi di
controlli di cui vi elenco i più usati: 
