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Author Topic: [OT] Un progetto per imparare a conoscere le logiche TTL/CMOS  (Read 9075 times)
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Lamezia Terme
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Agli amici del Forum: in anteprima mondiale smiley-mr-green la mia ultima creatura: il prototipo funzionante di un Capacimetro Digitale in logica TTL. Sapete che non vendo niente smiley-money, voglio solo dare notizia che scriverò un articolo, sempre in chiave didattica, col quale spiegherò non solo lo strumento nella sua interezza, ma anche il funzionamento, data-sheet alla mano, di tutti i tipi di integrati TTL che ho usato per creare la logica di funzionamento: switch, porte logiche, flip-flop, divisori, multivibratori, logiche BCD, display driver.
La scheda Base tempi e logica provede a trasformare la capacità letta in una frequenza, inoltre gestisce tutti i necessari segnali per ii contatori: clock, latch, reset, bi; la scheda contatori e display si innesta sull'altra e mostra sul display il valore del condensatore in esame, inoltre sono presenti un led di gate, uno per l'over-range e cinque per le varie portate, che vengono cambiate con l'apposito tasto. Legge da un minimo di 10pF ad un massimo di 10.000µF. Nella foto "Capacimetro" le due schede sono innestate una sull'altra e sono alimentate (5V esterni) e lo strumento è in funzionamento simulato.
Sarà una buona occasione per chi vuole conoscere meglio queste famiglie di integrati, che certamente hanno fatto la storia dell'elettronica degli anni 80-90. Ancora oggi, pur essendo state soppiantate dai microcontrollori di cui parliamo su questo Forum (infatti un "banale" ATmega328P potrebbe da solo fare il lavoro di questi 22 intregrati!), se ne fa largo uso come integrati di "complemento" e ancora vengono prodotte schede basate su queste logiche che, a costo di una complessità circuitale notevole, hanno il vantaggio di non richiedere alcun firmware.
L'idea è nata da un certo numero di richieste fatte alla Rivista, da parte di gente all'antica come me, rimasta profondamente legata a questo "mondo", che vuole ancora divertirsi a seguire i segnali, per scovare difetti di saldatura, piedini piegati, ponticelli non fatti.
Naturalmente progettare e proporre uno strumento, seppur interessante, come un Capacimetro, sarebbe stata un'operazione fine a se stessa; il fatto invece che il lungo articolo a corredo ci farà entrare in questo fantastico mondo e comprenderlo appieno, può avere una sua utilità. Vi terrò aggiornati, mi scuso con tutti i non interessati per l'OT.


* Base Tempi e Logica.jpg (629.52 KB, 827x875 - viewed 87 times.)

* Contatori e Display.jpg (514.21 KB, 591x781 - viewed 61 times.)

* Capacimetro.jpg (647.02 KB, 827x858 - viewed 71 times.)
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Con tutti quei chippetti, sembra una scheda degli anni '80   smiley-mr-green
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Code fast. Code easy. Codebender --> http://codebender.cc/?referrer=PaoloP

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e a me '80 piace  smiley-mr-green
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Mike, stupenda veramente  smiley-lol

Viva gli anni '80 e le logiche TTL  smiley-lol
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Tuscany
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Bellissima.....
mi ricorda la mia gioventu....

perche' i decoder in SMD ?
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Lamezia Terme
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Beh, grazie a tutti, sono contento che Vi piaccia smiley-lol in effeti mi è costanto tanto lavoro, e ancora sono all'80% smiley-sweat

@ brunello: ottima osservazione, non poteva sfuggire ad uno che c'ha smanettato smiley-wink Ero partito dall'idea di realizzare uno strumento da banco, memore dei PCB disegnati a mano (piste adesive e pad e vias con trasferelli) con piste da 1mm, e lo schema elettrico prometteva bene, due pagine A4 di Eagle smiley-sweat; ma allo sbroglio sono tornato alla realtà ed a quel punto ho deciso di fare un "palmare". Come ben sai il contenitore la fa da padrone perché quello è, una volta sceltolo ho deciso di separare fisicamente le 4 sezioni, a gruppi di due e innestare le due schede una sull'altra, la scheda superiore sarà ad altezza esatta per far fuoriuscire le boccole, il pulsante ed i led e portare "a filo" i display; i due trimmer di taratura devono stare per forza sotto e devono sporgere rispetto alla scheda di sopra altrimenti sono impossibili da gestire; risultato: misure del PCB superiore obbligate. In verità avevo ancora un paio di cm in lunghezza ma il mio vero problema erano le circa 50 piste dei decoder/driver. Credimi, le ho provate tutte, Eagle non è mai riuscito ad andare oltre il 96-97%, poi si arrendeva; il problema erano anche le 11 piste del connettore posto sopra i display (i due PCB sono collegati mediante 22 segnali, alimentazione compresa); infine avevo anche il problema di infilarci 32 resistenze di limitazione. Quindi il limite insuperabile era la larghezza del PCB. Tutto questo perché non fanno più quei meravigliosi 93H68 che certamente ricorderai e che tolleravano tranquillamente la corrente di un display intero, senza R di limitazione. A questo punto non posso dire "per farla breve" smiley-mr-green. La soluzione alternativa a cambiare contenitore (che mi piace moltissimo perché sta in una mano normale come un multimetro) era ricorrere all'SMD e quindi ho optato sia per i decoder/driver che per le R di limitazione. Logica voleva che cambiassi anche i contatori, ma poi avrei creato due PCB "diversi" e questo proprio non mi andava giù; il problema è che per poter montare tutto correttamente i contatori dovranno essere saldati senza zoccoli (in foto ci sono, ma questo è un prototipo, non potevo rischiare smiley-grin) però il risultato finale è bellissimo. Domani lavoro sul contenitore, altra sudata, ma mi sto divertendo da matti smiley-lol
Grazie dell'osservazione, mi hai permesso di "spiegare" questa cosa, l'avevo proprio sullo stomaco smiley-lol
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Bel lavoro mike , mi piace smiley
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Se corri veloce come un fulmine, ti schianterai come un tuono.

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Complimenti, che progettone! Poi da 10pF ..non devono esser facili da misurare!
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Con tutti quei chippettini quanto viene a costare una schedina?
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Con tutti quei chippettini quanto viene a costare una schedina?
I piaceri non hanno prezzo, se ti pono dei problemi di costo non sei degno di quella scheda  smiley-lol smiley-lol smiley-lol

(scherzo  smiley-wink )
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Lamezia Terme
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Con tutti quei chippettini quanto viene a costare una schedina?
I piaceri non hanno prezzo, se ti pono dei problemi di costo non sei degno di quella scheda  smiley-lol smiley-lol smiley-lol

(scherzo  smiley-wink )
Però hai ragione, coloro che hanno insistentemente chiesto progetti con queste logiche non si preoccupano di spendere quanto necessario; è il costo del divertimento, per realizzare il prodotto finito, uno abile ci mette comunque una giornata intera. Certo la cosa non è paragonabile ad un microcontrollore, ma comunque penso che si possa ragionevolmente realizzare con 20-25euro; sto trovando TTL LS a 20-30c, credo che il grosso del costo sia rappresentato dal PCB.

@ DevonMiles: in realtà 10pF rappresentano la risoluzione, quindi si leggono su una sola cifra = 0001, per cui la precisione non può essere elevata per capacità così piccole, ma bisogna considerare che i condensatori in genere hanno tolleranze piuttosto elevate. Per avere questa risoluzione ho dovuto implementare un clock base di 10MHz, oltre davvero non era possibile andare, almeno con questa tipologia di circuito. Inoltre per arrivare a poter leggere gli elettrolitici grossi (fino a 10000µF), ho dovuto far ricorso ad un piccolo trucco, e ho saltato una portata. Ma il capacimetro è uno strumento che serve fondamentalmente a verificare se un condensatore è buono e se la sua capacità corrisponde di massima a quella nominale, è questa la ragione per la quale mi sono fermato a 4 cifre. Ovviamente tutto sarà abbondantemente "svelato" nell'articolo  smiley-lol

Grazie ancora a tutti per i complimenti smiley-lol
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Catania
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Complimentoni Mike davvero un lavoro coi fiocchi, sembra anche a me di essere tornato "giovane" :-)
Devo confessare di avere avuto un "singulto" al cuore nel leggere il nome del celeberrimo "93H68", un meraviglioso decoder ESADECIMALE (ma ne esistono ancora?) che è stato il protagonista della mio primo esperimento di logica TTL all'età di 14 anni (ovviamente insieme all'inseparabile 7490).
Seguirò di certo il tuo articolo.
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"93H68", un meraviglioso decoder ESADECIMALE (ma ne esistono ancora?)

solo dagli spaccini di fiducia  smiley-mr-green

il mio pero' non e' venale e non sono riuscito a corromperlo con della mera pecunia, quindi ho dovuto andare sul pesante e provare a corromperlo offrendomi come "volontario" per la riparazione della sua moto d'epoca e ora mi godo 4 integrati 93H68 in carne ed ossa.

Prima  avevo invece provveduto alla sintesi glue logic scrivendone le equazioni logiche per poi programmare una PAL, non e' la stessa cosa pero' ... ci sta.
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Lamezia Terme
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Complimentoni Mike davvero un lavoro coi fiocchi, sembra anche a me di essere tornato "giovane" :-)
Devo confessare di avere avuto un "singulto" al cuore nel leggere il nome del celeberrimo "93H68", un meraviglioso decoder ESADECIMALE (ma ne esistono ancora?) che è stato il protagonista della mio primo esperimento di logica TTL all'età di 14 anni (ovviamente insieme all'inseparabile 7490).
Seguirò di certo il tuo articolo.
smiley-lol grazie, le risposte che sto avendo sono tutte nella direzione che speravo quando ho accettato la "sfida" di realizzare alcuni progetti (penso ne seguiranno uno o due, ma ancora non ho pensato a cosa, solo un paio di idee ronzanti smiley-wink) con le logiche TTL/CMOS. Penso che veramente questo tuffo nel passato lascerà un buon segno.
Il 93H68 ha fatto la storia dei display driver, soprattutto nella versione con package ceramico, praticamente indistruttibile; come hai giustamente sottolineato è un esadecimale, ho ancora un prototipo di contatore con la classica coppia 7490-93H68 (7+7 per la precisione smiley-grin) che mi pilotano 7 bellissimi display a led puntiformi per la visualizzazione dei caratteri da 0 a F.
Io ne ho almeno una ventina ed il progetto ovviamente si basava su questi integrati, anche perché hanno quella eccellente gestione RBI-RBO, che permette di tenere spente le cifre non utilizzate, permettendo una lettura perfetta delle misurazioni, certamente "24" rende molto più di "0024". Però non potevo fare un progetto irrealizzabile, quindi mi sono posto il problema di andare a cercare sulla rete tutti gli integrati che mi servivano per vedere cosa trovavo. Purtroppo solo Mouser e Digikey lo avevano a listino ma risultava "non approvvigionabile" e su EBay li ho trovati a prezzi indicibili. Anche il 75LS151 non si trova più facilmente, ma qui la cosa è stata semplice, col fratello maggiore LS152. Ho quindi ripiegato sul CMOS 4511, nella versione TTL (74hc/hct4511); però questo ha comportato l'adozione delle R di limitazione sui segmenti e tutto ciò che ne è derivato. Inoltre il 4511 ha un  pin RB che permette lo spegnimento del display, ma in maniera indipendente dall'arrivo di segnali al chip. Allora mi sono inventato una cosa sull'over-range, per usare questa funzione, insomma un po' di coreografia smiley-mr-green

@ legacy: il 93H68 è al 90% pin-to-pin compatibile col 4511, per cui sarebbero sufficienti qualche piccolo taglio e qualche cm di filo wire-wrap per utilizzarli sul PCB dello stadio display. A quel punto si potrebbero anche eliminare le R di limitazione. E' una nota che metterò nell'articolo, credo; per la verità sto pensando anche di fare una variante del PCB, ma sono troppo incasinato, vedremo smiley
EDIT: in realtà poi andrebbe fatto uno stampatino adattatore, visto che i 4511 sono smd.
« Last Edit: April 30, 2012, 04:19:20 am by Michele Menniti » Logged

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ebay, a volte, e' un'ottima cosa!

@ legacy: il 93H68 è al 90% pin-to-pin compatibile col 4511

Ottimo, e c'e' l'altro spaccino che di 4511 ne ha di piu', quindi per la legge della Domanda-Offerta non puo' dirmi che i chip sono piu' rari, o che non hanno prezzo, quindi nemmeno chiedermi di dargli in cambio una mano con le sue radio Ducati smiley-mr-green

Io vorrei usare  6 chip 93H68, o 4511, per una mobo anni '70/'80 che sto realizzando: se ti ricordi i kit home computer Mos tipo KIM1(cosa era il 1975 ?), dove l'utente inseriva i dati da tastierino numerico 4x4, e visualizzava inserimento e il run su display (4+2)xHEX_char (4 char per address, 2 char per data)



La usavamo alle medie nei corsi di informatica di cui ho un po' nostalgia. In UK e in certe zone degli USA ne hanno fatto una versione a Z80.



p.s.

per la verità sto pensando anche di fare una variante del PCB, ma sono troppo incasinato, vedremo

attento che prendo zoccoli wire wrapping per adattare il 4511 al pinout del 93H68  smiley-mr-green
« Last Edit: April 30, 2012, 04:24:17 am by legacy » Logged

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