Il più semplice computer fai da te esegue una semplice operazione di somma di due numeri binari. Questo progetto utilizza solo transistor per creare le porte logiche necessarie alla costruzione del sommatore. E’ programmabile attraverso 8 interruttori. Nel sito internet dell’autore (in lingua inglese) trovate il circuito elettrico completo, le spiegazioni e principi di elettronica digitale utili per realizzare questo computer fai da te a 4 bit. In pratica il circuito elettronico è formato da 4 full adder, sommatore completo, collegati in cascata.

Il computer a 8 bit più semplice l’ha costruito Jack Eisenmann, che tra l’altro ha realizzato dei computer fai da te, anche complessi, su breadboard. Assolutamente da visitare il suo sito ostracodfiles.com in inglese.

Il DUO Basic è un semplice computer ad 8 bit costruito interamente con porte logiche della serie 7400. Questo microprocessore è stato realizzato per l’utilizzo didattico, per dimostrare i principi della logica digitale e di come funziona un computer nelle sue componenti di base.

Questo progetto è dotato di una memoria di programma di 256 byte direttamente programmabile attraverso interruttori presenti sulla scheda; ha un accumulatore A, un registro di memoria B per uso generico, ed un Program Counter (PC). Non ha memoria RAM. Il computer è dotato di clock.

Lo studio e l’utilizzo di questo semplice microprocessore vi permetteranno di comprendere come funzionano i computer. Le istruzioni assembler che utilizza sono 2, ed è in grado di eseguire somme di più numeri. Nel sito internet trovate un emulatore software che vi permette di immettere le linee di programma assembler e verificarne il funzionamento direttamente dal sito web, senza necessità di scaricare programmi sul vostro PC.

Se avete la pazienza e le possibilità potreste costruire una copia del primo microprocessore costruito dalla Intel, il 4004. Per assemblare la replica di questo glorioso microprocessore dovrete saldare qualche migliaio di transistor come hanno fatto nel sito Intel 4004 – 35° Anniversario.

I realizzatori di questa epica impresa mettono a disposizione il circuito elettrico verificato, la lista componenti ed un simulatore java animato. Il circuito stampato che vedete in figura è realizzato con componenti smd, ma replica fedelmente le funzioni e la disposizione dei vari componenti elettronici e moduli svolte dal microprocessore Intel 4004. Con mia sorpresa ho scoperto che questo microprocessore, quello che ha fatto la gloria e la storia della Intel, è stato inventato, progettato e costruito da un italiano, Federico Faggin, un vero genio.

Il sito web 6502.org invece studia e replica composizione e funzioni del microprocessore omonimo. Ci sono bellissime fotografie in alta risoluzione del wafer del microprocessore 6502.

GianLuca G. ha creato un lavoro davvero notevole con il suo Apollo 181, un computer in piena regola. Bravo per essere riuscito con un set di sole 16 istruzioni, 1K byte di memoria di programma e 256 byte di RAM a creare programmi dimostrativi per un led light dimmer (variatore di luce a led), uno stepper motor control (controllo di un motore passo passo),  un cronometro ed un generatore di numeri casuali. Il mini computer è completo di alimentatore ed è stato cablato a mano su una scheda millefori, complimenti. Il sito internet spiega in dettaglio (in inglese) il funzionamento del microprocessore, come programmarlo e gli schemi elettrici per la sua replica.

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link utili:

https://en.wikibooks.org/wiki/Microprocessor_Design/Wire_Wrap

https://6502.org/homebuilt

https://www.vttoth.com/CMS/index.php/projects/47

microcode sequencer

https://www.ljw.me.uk/educ8/

https://cpuville.com/index.htm

https://cpuville.com/Main_2.htm

https://www.homebrewcpu.com/

open source hardware

https://www.bradrodriguez.com/papers/piscedu2.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_Guidance_Computer

https://homepage.cs.uiowa.edu/~jones/arch/

https://3.14.by/en/read/homemade-cpus

https://www.aholme.co.uk/Links.htm#Homemade

https://david.carybros.com/html/computer_architecture.html#simple_cpu

https://members.iinet.net.au/~daveb/simplex/ringhome.html

https://www.ttlcpu.com/articles/4-bit-ttl-scratchbuilt-computer

https://sites.google.com/site/feinbergcompsci/

1-bit computer

2-bit paper processor

A transistorized 4-bit digital computer made out of discrete DTL

Advanced Topics in Computer Science

https://insanity4004.blogspot.it/

8-bit TTL CPU

Nibbler 4-bit CPU

ANITRA MIT Computer

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In poche ore e semplicemente, con esempi pratici, imparerete ad utilizzare al meglio il software descritto e ad effettuare lo sbroglio di un circuito stampato. Chiunque potrà imparare il gergo tecnico utilizzato dai professionisti ed il vocabolario inglese specifico per questo settore. L’arte della creazione di circuiti stampati non sarà più un segreto per soli professionisti. Parole come “file Gerber” o “Netlist” non saranno più solo fumose parole inglesi. Finalmente ci potremo divertire nel creare circuiti stampati, senza dover lottare con mille comandi e mille procedure.

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è un programma gratuito per il disegno e la simulazione di circuiti elettronici. In questo articolo trovate video corsi e come funziona il software Solve Elec.

Il programma può disegnare un circuito elettrico-elettronico, simulare il circuito in tensione continua e alternata, creare grafici, calcolare equazioni del circuito, visualizzare con oscilloscopio virtuale, disegnare i diagrammi di Bode dei filtri e stampare i risultati per creare una ricerca o report. E’ uno strumento semplice e veloce ad apprendersi, adatto per studenti e docenti che lo possono utilizzare come strumento di spiegazione e verifica. Il programma non simula il circuito nella fase transistoria, ma solo in quella stazionaria, e questo ne limita l’utilizzo nell’ambito amatoriale e didattico. Il software è in lingua inglese e francese. Può essere installato su sistema operativo Windows e Mac OsX.

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 Fritzing

Questo software incorpora tre funzioni: disegnare il circuito su una breadboard, tradurre il circuito nel disegno dello schema elettrico, creare e progettare il circuito stampato pcb. Tutto questo viene creato in un ambiente software unico.

Fritzing è gratuito, ma all’atto del download vi viene sottoposta la possibilità di fare una donazione, che può essere anche zero. Fritzing è installabile su sistemi operativi Windows, Mac Osx e Linux. E’ anche in lingua italiana.

Sulla carta è il tool ideale per lo sperimentatore.

 FreePCB

Questo programma gratuito ha la sola funzione di disegnare il circuito stampato. Il pcb progettato viene convertito facilmente in file di produzione gerber e contemporaneamente in file jpg per la stampa su foglio trasparente o adatto per la produzione fai da te del circuito stampato. Può essere installato su sistema operativo Windows, ma funziona altrettanto bene su Mac OsX o Linux-Ubuntu + l’emulatore gratuito Wine.

La lingua utilizzata è l’inglese, ma sul sito PcbGratis trovate video in italiano che insegnano ad utilizzare il programma. Per imparare ad utilizzarlo in modo approfondito potete acquistare il libro “PCB facile e veloce” che trovare qui. Avendo utilizzato questo software per progettare e produrre alcune schede elettroniche possiamo dire che è un buon software gratuito open-source adatto a chi inizia.

La maggiore limitazione è la mancanza di una libreria componenti aggiornata che vi costringe a costruire da voi alcune parti-componenti. Questo suo limite è facilmente superabile data la facilità di utilizzo, ed allo stesso tempo vi permette di imparare il “mestiere” di masterista.

Al contrario di Eagle non ha limitazioni nelle dimensioni della scheda, ne dei layer che possono variare da 1 a 16, adatto per pcb multistrato.

 Eagle

Eagle è il programma con cui è stata disegnata la scheda Arduino. E’ gratuito ma con limitazioni nelle prestazioni: la scheda non può essere più grande di 8 x 10 centimetri, si può disegnare un solo foglio di schema elettrico, e il pcb può avere solo due facce.

I punti di forza sono una libreria componenti aggiornatissima e completissima, che alle volte crea il problema contrario della scarsità e l’autorouter per lo sbroglio automatico. Il programma può essere installato su Windows, Mac e Linux. Non è un software dall’apprendimento immediato. Guide in italiano su come usare Eagle le trovate qui e qui.

Ho creato alcuni circuiti stampati con Eagle ed ho trovato difficoltà solo con il test elettrico del mio fornitore, che mi ha costretto a modificare alcune librerie di componenti, e con la generazione dei file gerber.

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Kikad

Questo software gratuito open source è completo di un visualizzatore della scheda 3D, di un visualizzatore dei file gerber, oltre a disegnare lo schema elettrico ed il circuito stampato.

Il processo, che dal disegno del circuito elettrico, passando per l’associazione dei simboli elettrici ai componenti, per arrivare al circuito stampato pcb, è lo stesso del programma Eagle. E’ un software sofisticato e necessita di un pò di pazienza, partite con questa guida in italiano qui.

La nostra esperienza con Kikad si ferma all’utilizzo dell’editor per gli schemi elettrici. Per vedere qualche lavoro fatto con Kikad guardate qui.

Per avere un primo approccio con Wikipedia cliccate qui. Kikad è un software open source multi piattaforma e lo potete installare su sistemi operativi Windows, Linux, Mac e BSD.

 Target 3001

Questo programma ha veramente tante possibilità che non si trovano in altri software. Le funzioni principali sono:
– Schematic (disegno schema elettrico).
– Simulation (simulazione spice e elettromagnetica EMC).
– Layout (disegno circuito stampato pcb).
– Autorouter (sbroglio delle piste automatico).
– 3D view (visualizzazione della scheda tridimensionale).
– Prototype (possibilità di ordinare e calcolare il costo del pcb direttamente dal software).
– Component (possibilità di ordinare e calcolare il costo dei componenti del pcb direttamente dal software con svariati fornitori tra cui Farnell e RS).
– Frontpanel (disegno di pannelli strumenti e serigrafie con la possibilità di ordinarli direttamente tramite software).

Funziona solamente in ambiente Windows. La versione gratuita, limitata a 250 pins e 2 layer la trovate qui. Il manuale di Target 3001 in italiano lo trovate qui.
Il programma Target 3001 è uno strumento di lavoro che aumenta la produttività in modo impressionante. Sulla carta sembra il tool completo per il professionista.

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