Esercizio 11dispenser automatico di disinfettante (tema d'esame febbraio 2023)

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Teoria usata: Sintesi delle reti sequenziali - riconoscitore di sequenza e codifica degli statiSintesi di una rete sequenziale sincrona: specifiche $\to$ diagramma degli stati $\to$ tabella (riduzione degli stati equivalenti) $\to$ codifica binaria degli stati $\to$ scelta del FF (D PET) $\to$ equazioni di ingresso dei FF e delle uscite $\to$ minimizzazione $\to$ circuito e verifica. Lo stato riassume la parte di storia utile; per i riconoscitori si ha uno stato per ogni prefisso riconosciuto, riusando gli stati (sovrapposizioni). Reset: stato iniziale noto. Codifica Gray (numero minimo di FF) vs 1-hot (un FF per stato, logica più semplice): per il riconoscitore 1101 Gray costa circa la metà.Sintesi delle reti sequenziali - riconoscitore di sequenza e codifica degli stati →, Analisi delle reti sequenziali - tabella e diagramma degli stati, Mealy e MooreAnalizzare una rete sequenziale sincrona significa ricavare, dal circuito, le equazioni di ingresso dei flip-flop (stato futuro) e dell'uscita, la tabella degli stati ($2^{m+n}$ righe per $m$ FF e $n$ ingressi), il diagramma degli stati (cerchi = stati, frecce = transizioni con ingresso/uscita) e la simulazione temporale. Mealy: uscita funzione di stato e ingresso (scritta sulle frecce, può cambiare tra due fronti di clock); Moore: uscita funzione del solo stato (scritta nel cerchio, cambia solo al fronte). Due stati sono equivalenti se danno le stesse uscite e portano a stati equivalenti: si fondono per ridurre i FF.Analisi delle reti sequenziali - tabella e diagramma degli stati, Mealy e Moore →.

Passo 1: che cosa deve ricordare la macchina

Ci sono due informazioni da tenere nello stato:

1. la modalità scelta (flusso basso o elevato), che persiste tra un'erogazione e l'altra;
2. se è in corso un'erogazione.

Combinandole si hanno quattro stati (macchina di Moore, active nello stato):

BASSO e ALTO hanno la stessa uscita (00) ma non sono equivalenti: con btn vanno in stati diversi (BASSO $\to$ ALTO e ALTO $\to$ BASSO) e con sens in stati di erogazione diversi (EROG_B contro EROG_A). Il testo non dice la modalità iniziale: si assume il flusso basso (BASSO) al reset.

Passo 2: transizioni

Spiegazione delle scelte:

• Inizio dell'erogazione: negli stati di attesa (BASSO e ALTO) il valore sens=1 fa partire l'erogazione nella modalità corrente. Si arriva in BASSO/ALTO solo dopo sens=0 (o dal reset), quindi vedere sens=1 in questi stati equivale a rilevare la transizione $0\to1$ ("inizio della presenza di una mano"); la mano che resta sotto il dispenser non ricomincia l'erogazione perché la macchina è già in uno stato di erogazione;
• Fine: l'erogazione dura finché sens=1; con sens=0 si torna allo stato di attesa della stessa modalità;
• Il pulsante conta solo negli stati di attesa e solo se sens=0: durante l'erogazione btn è ignorato (non compare nelle condizioni di EROG_B e EROG_A). Se sens=1 e btn=1 contemporaneamente in attesa, si dà la precedenza all'erogazione (scelta di progetto; il testo non specifica);
• il testo specifica che la commutazione avviene solo ad erogazione non in corso: ottenuto dalle righe sopra.

Diagramma (frecce con sens btn, X indifferente; uscite nello stato): $$\text{BASSO}/00\xrightarrow{1X}\text{EROG\_B}/01\xrightarrow{0X}\text{BASSO},\qquad\text{ALTO}/00\xrightarrow{1X}\text{EROG\_A}/10\xrightarrow{0X}\text{ALTO},$$ $$\text{BASSO}\xrightarrow{01}\text{ALTO},\quad\text{ALTO}\xrightarrow{01}\text{BASSO},\quad\text{BASSO}\xrightarrow{00}\text{BASSO},\ \text{ALTO}\xrightarrow{00}\text{ALTO},\quad\text{EROG\_B}\xrightarrow{1X}\text{EROG\_B},\ \text{EROG\_A}\xrightarrow{1X}\text{EROG\_A}.$$

Passo 3: simulazione

Scenario: si preme btn al ciclo 1 (passaggio a flusso elevato); una mano resta sotto il dispenser dai cicli 3 a 5, e btn è premuto al ciclo 4 (ignorato); btn al ciclo 7 riporta a flusso basso; mano ai cicli 9–10.

Al ciclo 3 la mano è rilevata (sens sale), dal ciclo 4 il flusso è elevato (10) finché sens torna a $0$ (ciclo 6); il btn del ciclo 4 non cambia il flusso. Al ciclo 7 btn porta in BASSO; il successivo uso (cicli 9–10) è a flusso basso (01). La tabella è stata ottenuta e controllata con un modello della macchina.

Errori comuni

• Un solo stato di attesa: si perde la modalità scelta.
• Far cambiare modalità con btn durante l'erogazione.
• Tornare sempre alla stessa modalità al termine dell'erogazione: bisogna ricordarla (due stati di erogazione).
• Usare btn e sens in modo che un'erogazione ripartisca a ogni ciclo con la mano presente.