Logisim

Questo è un programma libero, si può scaricare sul computer gratuitamente.

 E' un simulatore di circuiti logici off-line facile da usare.

Logisim è un software utilissimo per uso didattico, si possono progettare, sviluppare e simulare circuiti logici.

 Non è utilizzabile per circuiti analogici a differenza del simulatore Tinkercad che abbiamo visto nel precedente post..

Qui sotto il link per scaricarlo.

Logisim 2.7.1

Lanciato il programma ci troviamo in questa schermata.

Prima riga Logisim MAIN senza nome ( lo possiamo assegnare anche in seguito dal menù FILE)

sotto i classici File, Edit, Project, Windows, Help.

Aprite il menù Help, in realtà è un tutorial completo con esempi e descrizione di tutte le funzionalità del programma.

Qui sotto una traduzione parziale della parte inziale della guida.

Logisim è uno strumento didattico per la progettazione e la simulazione di circuiti logici digitali.

 Con la sua semplice interfaccia con barra degli strumenti e la simulazione dei circuiti mentre vengono costruiti, è abbastanza semplice da facilitare l'apprendimento dei concetti più basilari relativi ai circuiti logici.

 Con la capacità di costruire circuiti più grandi da sotto-circuiti più piccoli e di disegnare fasci di fili con un singolo trascinamento del mouse.

 Logisim può essere utilizzato (e viene utilizzato) per progettare e simulare intere CPU a fini didattici.

Gli studenti di scuole e università di tutto il mondo utilizzano Logisim per una varietà di scopi :

In corsi di informatica di livello secondo anno

Oltre un intero semestre in corsi di architettura informatica di livello superiore.

Non sottovalutate l'utilità della guida - tutorial e consultatela per tuttte le operazioni che desiderate intraprendere.

Ad esempio qui sono spiegati i colori che assumono i fili di collegamento.

Verde scuro =       filo che trasporta un BIT basso 0

Verde brillante =  filo che trasporta un BIT alto 1

Rosso   =  valore di errore.

Grigio  = valore sconosciuto

Blu      =  valore di un bit ma non determinato (flottante)

Nero    = valore multi-bit

Arancione = valori bit non concordanti.

Ho realizzato un esempio (tratto dalla guida ) di un semplice circuito che realizza la funzione XOR fra A e B

La tabella di verità dello XOR è :

                                                            A B AXORB

                                                            0 0 0

                                                            0 1 1

                                                            1 0 1

                                                            1 1 0

Attivando la simulazione in alto a sinistra si possono verificare i valori cliccando su  A e B si potrà verificare la tabella di verità.

Abbiamo anche un'altra possibilità di controllo, apriamo il menù Project e selezioniamo Analyze Circuit si aprirà un riquadro che contiene diverse schede.

Da qui potremo vedere le schede Inputs, Outputs, Table, Expression, Minimized.

Qui sopra si vede l'espressione dell'XOR, in Table la tabella della verità, in Minimized la mappa di Karnaugh.

Con questo simulatore si lavora semplicemente e velocemente nello studio e la progettazione didattica di circuiti digitali, fino ad arrivare a realizzare circuiti anche molto complessi.

Si può arrivare a circuiti molto complessi utilizzando la possibilità di creare dei circuiti personalizzati.

"Con la capacità di costruire circuiti più grandi da sotto-circuiti più piccoli e di disegnare fasci di fili con un singolo trascinamento del mouse."

Nel mio canale YouTube ho utilizzato in molti video schermate realizzate con Logisim.

Appunti elettronica

In conclusione il simulatore Logisim per quanto riguarda lo studio e le esercitazioni di elettronica digitale è senza dubbio un ottimo aiuto per lo studente e per i docenti di questa materia.

Simulatori

 Simulatori di circuiti elettronici

Nello studio dell'elettronica sia analogica che digitale si possono utilizzare per le varie esercitazioni pratiche dei simulatori.

Vediamo insieme un simulatore molto utilizzato in ambiente didattico.

Ho utilizzato questo simulatore in classe ed è interessante perché si possono condividere progetti ed esercitazioni.

TINKERCAD

Questo è un simulatore disponibile ON-LINE è un prodotto AUTODESK, è GRATUITO

Occorre registrarsi ed accedere .

Nell'ambiente di sviluppo troviamo :

Progetto 3D   "Dove potremo realizzare disegni in 3D"

Blocchi di codice  " Dove possiamo programmare con blocchi disegni animati"

Circuiti "Dove potremo realizzare circuiti elettrici ed elettronici con componenti anche programmabili come Arduino".

Qui vedremo come utilizzare "Circuiti"

Dopo la registrazione ed eseguito l'accesso vi troverete in questa pagina.

Da qui si può scegliere l'attività che vogliamo fare.

La prima volta i quadri a sinistra sono vuoti in attesa del Vostro primo progetto, successivamente potrete vedere i Vostri progetti.

Sulla destra ci sono delle esercitazioni già programmate da autodesk, altre ne trovate cliccando sul cappellino nella colonna a sinistra.

Le esercitazioni sono guidate e facili da seguire, ci sono anche con componenti avanzati come Arduino e Microbit.

Premiamo sul primo progetto di circuiti

Nella pagina abbiamo:

Nella prima riga il nome assegnato che è possibile modificare.

La vista del circuito, la vista schematica, l'elenco componenti, il profilo utente.

Sotto abbiamo i simboli standard, copia, incolla, cestino, annulla e ripeti.

Un fumetto per scrivere delle note, accanto un fumetto per attivare o disattivare le note.

Poi un quadratino con il quale è possibile selezionare il colore del filo dei nostri collegamenti, accanto il tipo di collegamento.

Seguono i simboli ruota e specchia il componente.

Poi abbiamo il pulsante per attivare o disattivare la scrittura di codice, per i componenti programmabili.

Sulla stessa riga il pulsante per attivare e disattivare la simulazione.

Sotto a queste due righe abbiamo a sinistra lo spazio per inserire i componenti del nostro circuito, che potremo poi collegare con il filo, e poi avviare la simulazione del circuito per poter verificare il funzionamento.

A destra la colonna con i componenti da utilizzare,  inizialmente si vedono i componenti di base ma è possibile attivare il combo a destra per aprire un menù che da la possibilità di visualizzare tutti i componenti.

Poi sempre nello stesso menù a tendina si possono selezionare vari "STARTER", circuiti già preparati da usare per iniziare.

Questo è un circuito "STARTER" di base.

Questo è un circuito "Starter" con Arduino con il suo codice.

Questi circuiti starter si possono modificare ed ampliare.

Qui ho modificato il circuito starter aggiungendo un led giallo.

Ho modificato anche il codice aggiungendo le istruzioni per accendere il led giallo.

// C++ code

//

/*

  This program blinks pin 13 of the Arduino (the  built-in LED)

*/

// aggiungo il led giallo collegato al pin 9

int led = 9;

void setup()

{

  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

  pinMode(led, OUTPUT);

}

void loop()

{

  // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);

  digitalWrite(led, LOW);

  delay(1000); // Wait for 1000 millisecond(s)

  // turn the LED off by making the voltage LOW

  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);

  digitalWrite(led, HIGH);

  delay(1000); // Wait for 1000 millisecond(s)

}

In verde le istruzioni aggiunte a quelle originali dello Starter Autodesk.

Con questo simulatore ho realizzato molti circuiti ( anche complessi).

Per i dispositivi programmabili è possibile effettuare il debug del programma cosa molto utile nel caso di malfunzionamenti.

In caso di errori nel circuito il simulatore evidenzia il possibile danneggiamento del componente, basterà correggere l'errore e il componente è di nuovo funzionante.

Si può utilizzare il simulatore per un progetto ed una volta eseguite le prove di funzionamento realizzare il circuito con componenti reali.

Ho realizzato un piccolo video qui sotto.

esercitazione tinkercad

Altra esercitazione fatta con Tinkercad.

Qui sopra la realizzazione di una semplice porta AND a due ingressi.

I due led rossi sulla sinistra vengono accesi indipendentemente  da i due interruttori e simulano ingresso ALTO acceso ingresso BASSO spento.

Solo con i due ingressi ALTI avremo il led Verde ( che rappresenta l'uscita) ALTO e quindi acceso.

Rispettando la tavola della verità della porta AND.

Schema elettrico della porta AND a due ingressi

Ho realizzato un piccolo video dimostrativo che duplica la porta AND con TINKERCAD

Video porta AND

In questo modo potrete vedere la semplicità della costruzione di un circuito e simulare il funzionamento.

Su Tinkercad si possono condividere i progetti.

Dovrete accedere con il Vostro nome e utilizzare il link qui sotto per aprire il progetto.

collegamento al progetto

Per quanto riguarda il simulatore Tinkercad mi fermo qui.

Se ci sono domande o dubbi lasciate un commento, esaminate la galleria dei progetti pubblicati su Tinkercad da moltissimi utenti e troverete sicuramente molte risposte.

 

Esercitazioni logica combinatoria

Insieme NAND

Partiamo da queste definizioni

Si definisce  " rete combinatoria" quel circuito logico la cui uscita dipende soltanto
dalla combinazione dei suoi ingressi.

La rete combinatoria non ha memoria dello stato precedente.

Ingressi e uscite si possono rappresentare con una tabella delle verità.

In questa tabella per ogni combinazione degli ingressi si associa ad una corrispondente uscita, che sarà data dalla funzione logica del circuito.

Una rete combinatoria è descrivibile in termini di funzioni booleane.

Qui sotto presenterò delle esercitazioni sul tema della logica combinatoria, la parte teorica potrete trovarla nei video che trovate nella Playlist indicata sotto.

Esercitazione in riferimento al video 005 le operazioni logiche di base,  NOT - AND - OR

Qui sotto sulla sinistra una basetta per predisporre INPUT sulla destra dall'alto

Porte logiche NOT - AND - OR

Esercitazione fatta su tinkercad 

Qui sotto il link al progetto su tinkercad

Porte logiche di base

Accedere a tinkercad e collegarsi attraverso il link che ho condiviso, poi avviare la simulazione e cambiando le posizioni  del commutatore INPUT potrete vedere il funzionamento delle porte.

Tutta la parte teorica e lo schema su Logisim dovrebbero chiarire meglio il funzionamento.

Ho realizzato una playlist sul tema della logica combinatoria.

Qui sotto trovate l'elenco ed una breve descrizione dei video: