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Da zero a NUT in tre progetti:

prossimo progetto

(1)   Facciamo lampeggiare un led!

Le uscite del NUTCHIP | Schema elettrico | Montaggio | Tavola della verità | Programmazione
Alcuni esperimenti | E se qualcosa...

Realizziamo insieme un lampeggiatore a LED: è un'esperienza facile e divertente che ci farà toccare con mano tutte le fasi di una realizzazione con i Nutchip.

Le uscite dei NUT

OUT1, OUT2, OUT3 e OUT4 sono le uscite dei Nutchip.Ogni uscita può trovarsi a livello logico zero o a livello logico uno.
Livello zero (detto anche livello basso) significa che sul piedino è presente una tensione di circa zero volt. In queste condizioni l'uscita sarà in grado di assorbire una corrente fino a 20 mA.
Il livello uno (detto anche livello alto) corrisponde invece ad una tensione sul piedino di poco inferiore alla tensione di alimentazione del chip (solitamente 5 volt). Un'uscita pilotata a livello alto è in grado di erogare fino a 10 mA.
In un NUTCHIP lo stato delle uscite non è stabilito a priori, ma siamo noi a decidere quali combinazioni di zeri e di uno fare assumere alle uscite. Scriviamo queste combinazioni nella tavola degli stati, che è una tavola della verità dove a ogni stato corrisponde una combinazione delle uscite a nostro piacere. Più sono gli stati che mettiamo, più sono le combinazioni di uscite che otteniamo dal chip. Torneremo sull'argomento fra pochissimo.

Schema elettrico

Per fare lampeggiare un LED ci basta una sola uscita. Collegheremo il LED all'uscita 4 (OUT4) del NUTCHIP , portando l'altro capo ai +5V tramite una resistenza da 390 ohm.  Collegando il LED al positivo, cioè con l'anodo (A) ad una resistenza che va al positivo al positivo ed il catodo (K) ad un piedino di uscita del NUTCHIP ,  la corrente vi scorrerà quando l'uscita si trova a livello zero, cioè collegata a GND, il polo negativo dell'alimentazione.  Poichè a livello zero un'uscita può assorbire fino a 20 mA,  non ci saranno problemi ad assorbire i pochi mA richiesti dal LED per fornire luce piena. Notate che contrariamente a quanto saremmo portati a pensare, il LED  si accende con l'uscita a livello 0 e si spegne con l'uscita a livello 1.

Un condensatore da 100 nF fra positivo e negativo spianerà gli eventuali disturbi captati dalle linee di alimentazione. Il Nutchip oscilla per mezzo di un risuonatore ceramico a tre piedini collegato ai piedini OSC. Questo genere di oscillatore va a regime molto in fretta, per cui non c'è bisogno di ritardare il RESET, che collegheremo direttamente al positivo. Per il momento, lasceremo scollegati tutti gli ingressi inutilizzati del NUTCHIP .

Montaggio

Questo schema è molto semplice, e lo realizziamo facilmente su una basetta sperimentale con contatti a molla. Fate attenzione a non invertire il verso di inserzione del Nutchip, che nella foto ha il piedino 1 in basso a sinistra, vicino all'oscillatore ceramico. Il piedino 1 è identificato da una tacca o un puntino sul corpo dell'integrato; guardando il chip da sopra, gli altri piedini sono numerati progressivamente, in senso antiorario. Anche il LED ha un polarità che non si deve invertire: il catodo (K) si riconosce dal terminale più corto e dallo smusso sul contenitore.

La tavola della verità

Il Nutchip che abbiamo montato non è ancora in grado di funzionare: infatti dobbiamo inserire al suo interno la tavola degli stati che stabilisca la relazione fra ingressi e uscite. La tavola degli stati è un particolare tipo di truth table, ossia una tavola della verità.
Nella tavola della verità di un Nutchip per ognuno degli stati in cui si viene a trovare il nostro progetto, sono scritte una serie di una o più condizioni che stabiliscono se dobbiamo rimanere nel medesimo stato o se si debba passare ad un altro stato della tabella. Cambiare stato è il modo utilizzato dai Nutchip per "fare muovere" le uscite, perchè ad ognuno degli stati corrisponde una configurazione a nostro piacere dei livelli logici delle uscite.

Ma in quanti stati si può trovare un lampeggiatore? Gli stati di un lampeggiatore sono due: LED spento e LED acceso. Partendo dallo stato zero (in cui il LED è spento), si attende mezzo secondo e poi si passa automaticamente allo stato uno (LED acceso); da qui si attende un altro mezzo secondo e poi si passa di nuovo  allo stato zero (LED spento), e così via all'infinito.

Per schematizzare con carta e penna il funzionamento di un lampeggiatore, possiamo scrivere così:

La prima colonna identifica lo stato: è solo una numerazione progressiva, che per convenzione comincia da zero. Lo stato zero è anche lo stato in cui si trova il NUTCHIP al momento dell'accensione, cioè al RESET. Segue la colonna delle uscite: infatti il LED è collegato alle uscite. Siamo noi che decidiamo se il LED debba accendersi (uscita OUT4 a livello basso) o spegnersi (uscita OUT4 a livello alto) compilando questa casella. L'ultima colonna riporta le condizioni: quando la condizione si verifica, si passa allo stato successivo specificato. In questo esempio è riportata una sola condizione per ogni stato: lo scorrere di un mezzo secondo. Ma i Nutchip permettono di aggiungere anche altre condizioni che tengano conto -oltre che del tempo- anche degli stati logici degli ingressi così come dei tasti premuti sul telecomando (remote).

Compilieremo ora la tavola della verità utilizzando Nutstation.  Quando avremo finito la tabella avrà questo aspetto:

Avrete certo notato una certa somiglianza con la tavola che abbiamo scritto con carta e penna:

• La prima colonna è il numero dello stato (st00, st01, st02, st03...).
• La seconda colonna raggruppa le quattro uscite (output 1...4). NOTA: Il LED è collegato all'uscita quattro.
• La terza colonna raggruppa le condizioni. Le condizioni possono contenere dei temporizzatori (timeout, come in questo caso), oppure combinazioni logiche di 0 e 1 che devono verificarsi sui 4 ingressi (input 1...4). Una particolarità del NUTCHIP è di essere capace di decodificare i segnali dei telecomandi, per cui si possono inserire condizioni che dipendano dall'aver premuto o meno un tasto del telecomando (remote). Vedremo tutte queste possibilità nei prossimi progetti di esempio.
• La quarta colonna indica a quale stato si deve passare quando la condizione è vera (next). Nel caso di questo esempio è lo stato al quale si passa allo scadere del timeout.
• L'ultima colonna è una colonna di commento, in cui possiamo una frase a piacere come promemoria e per rendere più semplice l'interpretazione dei vari stati.

Procedura passo passo per creare la tabella degli stati per il lampeggiatore LED: Cliccate su per cancellare un'eventuale tabella precedente Cliccate sul pulsante "Inserisci Timeout"per inserire un timeout (temporizzatore). Si genera un nuovo stato. Lo stato non ha ancora un numero. Al posto del numero compare "???" sulla prima casella. Cliccate sopra la prima casella per impostare "st00". Passate ora alle caselle delle uscite (colonna outputs 1...4), e portatele tutte a "1" cliccandoci sopra. Ora accorciate il tempo (colonna timeout), che altrimenti rimarrebbe a 1 minuto. Cliccate sul tempo, ed impostate "500 mS" nella finestrella che comprare. NON evidenziare la casella "rimanente". (Nota: 500mS = 500 millisecondi = 0,5 secondi). Impostate ora lo stato a cui passare allo scadere del tempo (colonna next). Anche in questo caso al posto dello stato ci sono dei punti interrogativi, cliccateci sopra fino ad ottenere "st01" Cliccate sul campo del commento (colonna comment), e scrivete con la tastiera la frase "LED spento". La prima riga è ora completa. Cliccate ora in basso su una riga vuota: verrà evidenziata in giallo. Aggiungete un altro stato cliccando su "Inserisci Timeout" Con lo stesso metodo illustrato sopra, impostate lo stato come "st01" Lasciate le uscite tutte a zero, portate invece il tempo (timeout) a 500 mS. Non evidenziate la casella "rimanente". Impostate lo stato successivo (next) a "st00" cliccandoci sopra Battete la frase "LED acceso" nella riga di commento. Controllate il vostro lavoro: dovrebbe essere identico alla figura qui sopra. Nota: questa tabella è memorizzata nel file "led_flasher.nut" che è fornito assieme a Nutstation.

Ulteriori dettagli sull'uso di Nutstation: cliccare qui.

Programmazione del chip

Portatevi sulla pagina "Prog. chip" di Nutstation, e verificate che sia come segue:

Il riquadro"stato della programmazione" ci informa che non ci sono errori di battitura: se il messaggio nel vostro caso fosse diverso, tornate alla tabella della verità e controllate di non avere commesso degli errori, per esempio inserendo un numero di stato sbagliato.Collegate quindi l'interfaccia al PC con un cavo seriale. E' il momento giusto per verificare che la porta usata (com1, com2 etc...) corrisponda a quella memorizzata in Nutstation: fatelo cliccando su  (basta farlo una volta sola, in futuro non ci sarà bisogno di ripetere questa operazione).

Infine, inserite l'interfaccia sul circuito e accendete l'alimentazione a 5 volt (attenzione a non invertire la polarità). Se non sentite puzza di bruciato, potete fare click su "Programma Nutchip"! In pochi secondi la programmazione è completa: complimenti, il vostro lampeggiatore è pronto!

Alcuni esperimenti

Con i valori indicati il LED lampeggia con cadenza di 1 secondo.  Provate a modificarne i tempi: ad esempio, acceso per 1 secondo e spento per 5 secondi; acceso per 0,1 secondi (100 mS) e spento per 0,9 secondi (900 mS).
Provate anche questo valore: acceso per 5 mS e spento per 20 mS: cosa succede? Il LED sembra costantemente acceso, anche se a luce più debole... Ma provate ad allontanarvi di qualche metro e a scuotere rapidamente la testa: vedrete la luce del LED "scomporsi" in segmenti...
Se al posto del led montassimo un relè, avremmo realizzato un interruttore ad intermittenza; se montassimo un buzzer (cicalino), un semplice avviso sonoro intermittente. Potete dare una sbirciatina alla scheda riassuntiva dei collegamenti di ingressi e uscite per assaporare il ricco menù offerto dallo chef NUTCHIP !

Il prossimo passo sarà quello di utilizzare gli ingressi del Nutchip: vedremo come realizzare una accensione di tipo start-stop per il LED. L'accensione start-stop è molto utilizzata per le macchine utensili.

In seguito, affronteremo il collegamento di un telecomando a raggi infrarossi, ottenendo un segnalatore LED telecomandato.

prossimo progetto

E se qualcosa andasse storto?

Prima regola: non demorallizzatevi. Ogni errore è una buona occasione per imparare qualcosa di nuovo!
Controllate minuziosamente che tutto corrisponda a quanto descritto fin qui. In particolare:

• Controllate che il cavo seriale sia effettivamente una prolunga, cioè che il piedino 1 sia collegato con il piedino 1, il 2 con il 2, il 3 con il 3, eccetera (sono in commercio cavi detti "null modem" che NON sono così e quindi non vanno bene).
• Controllate che la porta seriale del PC sia in ordine e che il suo numero corrisponda a quello memorizzato in Nutstation.
• Se vi siete costruiti l'interfaccia da soli, controllatela, o meglio sostituitela con una preassemblata oppure fatevene prestare una sicuramente funzionante.
• Specialmente se la vostra basetta sperimentale non è proprio nuova, assicuratevi che tutti i fili siano ben spelati e restino agganciatii saldamente alle molle.
• Controllate di non avere invertito alcun componente: Nutchip,  LED, alimentazione, interfaccia.
• Ricordate che nelle basette più grandi, le file di contatti esterne di solito sono interrotte a metà
• Assicuratevi che l'oscillatore ceramico sia effettivamente del tipo a 3 piedini e che sia della frequenza giusta (4 MHz). Il piedino di massa è quello centrale.
• Controllate con un tester che l'alimentazione sia di 5 volt e che arrivi ai piedini del NUTCHIP .
• Contate il numero di componenti e di ponticelli di filo che appare sulle fotografie, e controllate che corrisponda a quelli inseriti sul vostro prototipo.
• Se la programmaizone va a buon termine ma il LED non lampeggia, controlate che i tempi siano in millisecondi (mS) e non secondi (S) o ore (h).
• Controllate che la tabella della verità corrisponda a quella indocata: eventualmente caricatela dal file originale led_flasher.nut.

Infine, se tutti questi suggerimenti non dovessero risolvere il problema, non esitate a chiedere aiuto a un amico più esperto di voi!

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