Robot Elettronica

tutte le informazioni per costruire i tuoi robot

Questo sito utilizza cookie per funzionare al meglio. Per maggiori informazioni qui

Porte Logiche

Le porte logiche in elettronica, sono dei circuiti integrati in grado di eseguire le operazioni logiche dell'algebra di Boole (algebra booleana).
Queste operazioni sono descritte dagli operatori logici AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR. Ad ogni operatore corrisponde una tabella di verità, cioè una tabella nella quale vengono riassunte le possibili combinazioni dei segnali d'ingresso e i rispettivi segnali d'uscita, il risultato della operazione eseguita.
La "N" davanti al nome dell'operatore logico sta ad indicare le il risultato della operazione viene restituito "negato", il contrario dell'operazione eseguita dall'operatore logico senza la "N" davanti.
La "X" invece sta ad indicare la "esclusività" della operazione. Vedremo meglio con la tabella di verità della porta logica XOR.

Tabelle di verità

NOT

La porta logica NOT restituisce un valore invertito dell'input in ingresso.

Input   Output  
A not A
0   1  
1   0  

AND

La porta logica AND restituisce il valore 1 se e solo se tutti i sui ingressi sono a livello 1, altrimenti il valore dell'operazione sarà 0.

Input   Output  
A B A and B
0 0 0  
0 1 0  
1 0 0  
1 1 1  

OR

Nella operazione OR il valore dell'operazione sarà 1 quando almeno uno degli ingressi è ad 1. Quindi se A=1, oppure B=1, oppure entrambi uguali ad uno.

Input   Output  
A B A or B
0 0 0  
0 1 1
1 0 1  
1 1 1  

NAND

Come una porta logica AND ma con l'uscita invertita.

Input   Output  
A B A nand B
0 0 1  
0 1 1  
1 0 1  
1 1 0  

NOR

Come una porta logica OR ma con l'uscita invertita.

Input   Output  
A B A nor B
0 0 1  
0 1 0  
1 0 0  
1 1 0  

XOR

L'operazione XOR ha il carattere di esclusività. E' un connettivo logico che restituisce 1 se e solo uno dei due valori di ingresso sono 1, ma non entrambi.

Input   Output  
A B A xor B
0 0 0  
0 1 1  
1 0 1  
1 1 0  

XNOR

L'equivalente di una XOR con l'uscita invertita.

Input   Output  
A B A nor B
0 0 1  
0 1 0  
1 0 0  
1 1 1  

Utilizzo delle porte logiche

Le porte logiche sono molto utili nella realizzazione di circuiti elettronici, soprattutto quando non si ha grande potenza di elaborazione nel microprocessore utilizzato, oppure quando, per l'applicazione desiderata, l'utilizzo di un microchip programmabile risulterebbe "sprecata".

Ad esempio, nel Cubo Led RGB, il controllo dei Shift Register richiedeva due ingressi di clock. Quando il primo era a valore 1 il secondo doveva essere a valore 0. Siccome il picaxe 28x2 ha solo una porta hardware spi, risultava comodo invertire il clock primario con una porta logica not, così da sfruttare appieno la velocità di tale porta hardware spi del picaxe 28x2.

Ricordo che molti programmi per plc industriali si basano esclusivamente sulla interpretazione dei segnali di ingresso tramite porte logiche.

A mio parere, poter togliere carico al processore principale con circuiti integrati dedicati ed economici è sempre consigliabile. Non solo si riduce il numero di codice di programmazione necessario per eseguire quella operazione, ma inoltre si migliorano le performance generali dell'intera applicazione.

Integrati porte logiche

Di seguito una lista degli operatori logici e dei corrispettivi circuiti integrati.

porta logica Integrato
NOT 74hc04
AND 74hc08
OR 74hc32
NAND 74hc00
NOR 74hc02
XOR 74hc86