Pórtifolio de Sistemas Digitais e Microprocessadores

NORMAS PARA ELABORAÇÃO E ENTREGA DO RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA Olá estudante Tudo bem As atividades práticas visam desenvolver competências para a atuação profissional Elas são importantes para que você vivencie situações que te prepararão para o mercado de trabalho Por isso trazemos informações para que você possa realizar as atividades propostas com êxito 1 Que atividade deverá ser feita As atividades a serem realizadas estão descritas no Roteiro de Atividade Prática disponível no AVA Após a leitura do Roteiro você deverá realizar as atividades práticas solicitadas e elaborar um documento ÚNICO contendo todas as resoluções de acordo com a proposta estabelecida O trabalho deve ser autêntico e contemplar todas as resoluções das atividades propostas Não serão aceitos trabalhos com reprodução de materiais extraídos da internet 2 Como farei a entrega dessa atividade Você deverá postar seu trabalho final no AVA na pasta específica relacionada à atividade prática obedecendo o prazo limite de postagem conforme disposto no AVA Todas as resoluções das atividades práticas devem ser entregues em um ARQUIVO ÚNICO de até 10 MB O trabalho deve ser enviado em formato Word ou PDF exceto nos casos em que há formato especificado no Roteiro O sistema permite anexar apenas um arquivo Caso haja mais de uma postagem será considerada a última versão IMPORTANTE A entrega da atividade de acordo com a proposta solicitada é um critério de aprovação na disciplina Não há prorrogação para a postagem da atividade Aproveite essa oportunidade para aprofundar ainda mais seus conhecimentos Bons estudos Roteiro Aula Prática SISTEMAS DIGITAIS E MICROPROCESSADORES ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1 NOME DA DISCIPLINA SISTEMAS DIGITAIS E MICROPROCESSADORES Unidade CIRCUITOS LÓGICOS COMBINACIONAL E SEQUENCIAL Seção CIRCUITOS COMBINACIONAIS OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Introduzir a utilização do simulador Logisim Utilizar entradas e saídas no simulador Logisim Utilizar o circuito codificador de prioridade Utilizar o circuito decodicador Simular o funcionamento de um circuito digital no Logisim INFRAESTRUTURA Instalações Materiais de consumo Equipamentos LABORATÓRIO DE INFORMÁTICA Equipamentos Desktop Lab Informatica Positivo C6300 1 computador para cada 2 alunos SOLUÇÃO DIGITAL LOGISIM Simulador LogiSim Software para simulação digital de circuitos lógicos EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI Não se aplica PROCEDIMENTOS PRÁTICOS ProcedimentoAtividade nº 1 Somente virtual Atividade proposta Implementar um circuito que registre a produção de uma fábrica através de 8 teclas a cada produção será pressionada a quantidade produzida 1 2 3 4 5 6 7 8 O circuito deve demonstrar na saída o número de itens produzidos na sequência decimal Procedimentos para a realização da atividade Caro estudante iniciaremos uma sequência de operações para a montagem e simulação de um circuito digital com codificador e decodificador de acordo com a atividade proposta É muito importante que você não pule nenhuma etapa demonstrada para que no final obtenhamos o resultado desejado 1º Passo Abra o software simulador Logisim Observe se a sua tela condiz com a tela mostrada na imagem abaixo 2º PassoComo a nossa atividade consiste em registrar a produção de uma fábrica através de 8 teclas vamos inserilas e colocar os respectivos rótulos em cada uma Para isso clique neste ícone localizado no ponto 1 mostrado na imagem abaixo Coloque 8 teclas alinhadas conforme a imagem Logo após coloque os rótulos para saber qual tecla corresponde a qual número clicando no ícone indicado como o ponto 2 na imagem Verifique se a sua montagem está igual à imagem abaixo 3º Passo Vamos inserir o Codificador de Prioridade Esse codificador mostra na sua saída a maior entrada selecionada Para inserilo siga a sequência numerada de cliques indicada na figura Depois ligue as outras 7 teclas no codificador conforme a figura 4º Passo Insira a entrada de Enable no codificador de prioridade Para isso siga a sequência numerada de cliques na imagem e verifique se a sua montagem está igual a da imagem 5º Passo Agora vamos inserir a saída Esta saída vai exibir o valor binário de 0 a 7 8 possibilidades dependendo de qual entrada estiver habilitada ele sempre exibirá a de valor mais alto Para inserir a saída siga a sequência numerada de cliques indicada na imagem 6º Passo Agora vamos simular o funcionamento do codificador de prioridade Para isso siga a sequência indicada de cliques Preencha a tabela abaixo com entradas e saídas do codificador de Prioridade Enable Tecla Acionada Saída 0 Tecla de 1 a 8 acionada 1 Nenhuma tecla acionada 1 1 000 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 Note que a primeira tecla é ligada na entrada 0 o codificador tem entradas de 0 a 7 então a saída exibe o valor 0 em binário 000 mesmo que a primeira tecla esteja acionada E 8ª tecla exibirá a saída 7 em binário na saída 111 7º Passo Iniciaremos agora a inserção do decodificador Para executar este passo siga a sequência de cliques onde você vai adicionar o decodificador no circuito clique 1 e 2 no clique 3 você vai definir quantos bits ele receberá na entrada o mesmos 3 bits de saída do Codificador de Prioridade Nos cliques de 4 a 7 são feitas as conexões do circuito 8º Passo Neste passo vamos inserir as saídas do decodificador Para inserilas siga a sequencia de cliques da imagem e repita para as saídas 1 a 7 9º Passo Neste passo vamos testar todas as possibilidades do circuito digital que já está pronto Clique em todas as teclas de entrada e perceba quais saídas acionam e complete a tabela Enable Tecla Acionada Saída do Decodificador 0 Tecla de 1 a 8 acionada 1 Nenhuma tecla acionada 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 10º Passo Faça um resumo explicando suscintamente a lógica de funcionamento do circuito escolha 3 combinações de chaves diferentes e explique o resultado obtido na saída Checklist Codificador de prioriade funcionando pelas entradas e saídas Decodificador funcionando pelas entradas do codificador e pelas saídas do decodificador Tabelas preenchidas através da simulação Prints do circuito montado com 3 combinações diferentes de chaves e sua respectiva explicação 10º Passo escrito RESULTADOS Resultados de Aprendizagem Utilizar o Logisim para executar o codificador de prioriade funcionando pelas entradas e saídas 11 ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2 NOME DA DISCIPLINA SISTEMAS DIGITAIS E MICROPROCESSADORES Unidade CIRCUITOS LÓGICOS COMBINACIONAL E SEQUENCIAL Seção FLIPFLOPS E CIRCUITOS CORRELATOS OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Projetar simular e montar circuitos lógicos INFRAESTRUTURA Instalações Materiais de consumo Equipamentos LABORATÓRIO DE INFORMÁTICA Equipamentos Desktop Engenharia Positivo Master D3400 1 para cada 2 alunos SOLUÇÃO DIGITAL LOGISIM Simulador LogiSim Software para simulação digital de circuitos lógicos EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI Não se aplica PROCEDIMENTOS PRÁTICOS ProcedimentoAtividade nº 1 Físico e Virtual Atividade proposta Aprendendo a usar a ferramenta Logisim Contador binário de 4 bits e contador de década BCD Procedimentos para a realização da atividade Exercício 1 O Logisim permite projetar e simular circuitos digitais Foi planejado como ferramenta educacional para ajudar você a aprender como os circuitos funcionam Para praticar o uso do Logisim vamos construir um circuito com uma porta NAND Figura 1a e verificar sua equivalência com a porta OR negativa Figura 1b Figura 1 Circuito lógico a porta NAND b porta OR negativa Após baixar e executar o Logisim o primeiro passo será acrescentar as portas lógicas no ambiente de simulação Para isso clique na pasta Portas Figura 2a assim a lista de portas disponíveis será mostrada Figura 2b Figura 2 Tela inicial do Logisim Clique na porta NAND a quinta da lista e em seguida clicar na área de edição onde você desejar que a primeira porta NAND deva ficar Certifiquese de deixar espaço sufi ciente para outras coisas do lado esquerdo Em seguida clicar na porta OR a quarta da lista e a coloque um pouco mais abaixo adicione duas portas inversoras em frente de cada uma das entradas da porta OR Figura 3 Figura 3 Posicionamento das portas Observar que haverá cinco pontos do lado esquerdo de cada porta Esses serão os pontos onde os fios poderão ser conectados Acontece que nós iremos usar apenas dois deles para o nosso circuito mas para outros circuitos você poderá achar mais útil ter mais de duas conexões em uma porta lógica Agora queremos adicionar as duas entradas A e B no diagrama Selecione uma entrada e coloque os pinos voltados para baixo utilizando o atributo posição da entrada Você também deverá colocar uma saída junto a cada uma das portas usando Figura 4 Figura 4 Posicionamento das entradas e saídas Depois de ter todos os componentes colocados na área de desenho tela você estará pronto para começar a adicionar as conexões Selecionar a ferramenta Editar Quando o cursor estiver sobre um ponto que receberá uma extremidade do fio um pequeno círculo verde será desenhado em torno dele Pressione o botão do mouse e arraste até onde você quiser que a outra extremidade do fio vá As conexões fios em Logisim deverão ser horizontais ou verticais Figura 5 Figura 5 Conexão entre as portas O passo final será testar o circuito para garantir que ele realmente realiza o que pretendemos O Logisim já está simulando o circuito Se olharmos atentamente para o nosso circuito da Figura 5 veremos que para as entradas A 0 e B 0 tanto a saída da porta NAND quanto a da porta OR negativa estão no nível lógico 1 Agora tentaremos outra combinação das entradas Selecione a ferramenta Testar Poke e altere as entradas clicando sobre elas Cada vez que fizer isso sobre a entrada seu valor será alternado Quando você mudar o valor de entrada o Logisim irá mostrarlhe que os valores seguirão pelos fios marcandoos com a cor verdeclaro para indicar um valor 1 ou verde escuro quase preto para indicar um valor 0 Com isso preencha a tabela verdade para as duas portas em questão Lembrando que uma maneira de verificar a equivalência entre dois circuitos lógicos é verificar se suas tabelas verdade são iguais Agora que o já sabemos como usar o Logisim vamos projetar e simular um circuito meio somador Projete e simule um circuito lógico para um meio somador binário com duas entradas A e B e duas saídas Uma para o bit da soma S e outra para o bit vai um C como indicado na Figura 6 Figura 6 Circuito meio somador de 2 bits Para iniciar o seu projeto preencha a tabela verdade para cada uma das saídas de acordo com as regras da aritmética binária para a soma Feito isso use as portas lógicas que você já conhece AND OR NOT NAND NOR XOR e XNOR e projete o circuito lógico do meio somador Dica o circuito do meio somador é bastante simples e pode ser executado apenas com duas portas lógicas Uma vez que o seu circuito foi projetado simule ele na ferramenta Logisim e verifique se ele executa exatamente as operações esperadas na tabela verdade do meio somador Exercício 2 Os contadores são circuitos lógicos projetados encadeando flipflops eles podem ser classificados como assíncronos ou síncronos de acordo com a forma que eles recebem os pulsos de o clock Nos contadores assíncronos o primeiro flipflop recebe um sinal de clock externo e cada flip flop subsequente recebe o clock através da saída do flipflop anterior Nos contadores síncronos o mesmo sinal de clock é fornecido para todos os flipflops de forma que eles recebem o clock simultaneamente Projete um contador de 4 bits assíncrono e simule no Logisim Os contadores também podem ser projetados de modo a ter um número de estados menor em sua sequência que o valor máximo de Esse tipo de sequência é chamada de sequência truncada Para se obter uma sequência truncada é preciso forcar que o contador recicle seu estado antes que ele passe por todos os estados possíveis e isso pode ser feito de forma simples utilizando um contador assíncrono Projete um contador de década BCD que conta de 0 0000 até 9 1001 Checklist Faça o download do Logisim Preencha a tabela verdade para o meio somador verifique se ela está realmente correta Essa etapa é fundamental para o projeto de um circuito lógico Revise as tabelas verdade das portas lógicas que você conhece a resposta para o seu projeto está nestas portas Execute a sua simulação e verifique se o circuito se comportou como esperado Explore o ambiente do Logisim os flipflops estão localizados na pasta Memória e o sinal de clock está localizado na pasta conexão Simule os pulsos de clock clicando com a ferramenta testar RESULTADOS Resultados de Aprendizagem Para essa aula prática esperase que o aluno se familiarize com a ferramenta Logisim e seja capaz de projetar e simular circuitos lógicos simples com poucas portas lógicas Além disso se espera que o aluno consiga simular circuitos contadores síncronos e assíncronos ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3 NOME DA DISCIPLINA SISTEMAS DIGITAIS E MICROPROCESSADORES Unidade PROGRAMAÇÃO DE MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES Seção MICROCONTROLADOR ARDUINO OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Compreender o funcionamento de um microcontrolador realizando a programação de algoritmos básicos em um Arduino INFRAESTRUTURA Instalações Materiais de consumo Equipamentos SISTEMAS ELÉTRICOS ELETRÔNICOS E AUTOMAÇÃO Materiais de consumo ARDUINO UNO R3 CABO USB 1 por grupo KIT JUMPER MACHOMACHO PARA PROTOBOARD 1 por grupo LED VERMELHO 5 MM 5 por grupo POTENCIOMETRO 0 100 OHM 1 por grupo PROTO BOARD 2420 PONTOS 1 por grupo RESISTOR 220 OHM 5 por grupo SOLUÇÃO DIGITAL ARDUINO SOFTWARE IDE Software Arduino Software IDE ambiente de desenvolvimento integrado IDE para a plataforma Arduino permitindo a criação de programas para controlar dispositivos eletrônicos TINKERCAD Software Programa de modelagem tridimensional online gratuito que roda em um navegador da web conhecido por sua simplicidade e facilidade de uso EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI Não se aplica PROCEDIMENTOS PRÁTICOS ProcedimentoAtividade nº 1 Somente Físico Atividade proposta Conhecendo o Arduino Sistemas de controle simples Procedimentos para a realização da atividade 11 Crie um programa para Arduino Uno que repete qualquer caractere recebido pela porta serial semelhante a um eco Envie seu programa para o Arduino e teste seu funcionamento 12 Crie um programa para Arduino Uno que faz com que 5 LEDs pisquem sequencialmente de forma cíclica simulando um registrador de deslocamento Nesse programa cada um dos LEDs deverá ficar aceso por 200 ms um de cada vez Portanto o LED 1 acende passado o tempo ele se apaga e o LED 2 é aceso e assim sucessivamente Envie seu programa para o Arduino e teste seu funcionamento ligando 5 LEDs nos pinos de 8 a 12 do Arduino Não se esqueça de colocar um resistor de 220 O em série com cada LED para limitar a corrente 21 Crie um programa para Arduino Uno para o controle da luminosidade de um LED ligado no pino 10 por meio de um potenciômetro com seu pino central ligado no pino A0 e suas extremidades ligadas em 5 V e GND Conforme mudança da posição do potenciômetro a luminosidade do LED deve aumentar ou diminuir Por exemplo se ele estiver na metade de sua excursão o LED deverá estar com 50 de sua luminosidade Envie seu programa para o Arduino e teste seu funcionamento Não se esqueça de colocar um resistor de 220 O em série com o LED para limitar a corrente 22 Crie um programa para Arduino Uno para o controle da luminosidade de um LED ligado no pino 10 por meio da comunicação serial O comando a ser enviado deverá ser em ASCII sempre com 3 caracteres entre 000 e 255 indicando do brilho do LED mínimo e máximo respectivamente Envie seu programa para o Arduino e teste seu funcionamento Não se esqueça de colocar um resistor de 220 O em série com o LED para limitar a corrente Checklist Realize a elaboração dos códigos conforme orientado Monte os circuitos necessários para que seja possível testar os algoritmos elaborados Envie o programa para o arduino e realize diversos testes de funcionamento Realize a elaboração dos códigos conforme orientado Monte os circuitos necessários para que seja possível testar os algoritmos elaborados Envie o programa para o arduino e realize diversos testes de funcionamento ProcedimentoAtividade nº 2 Somente Virtual Atividade proposta A proposta da atividade é desenvolver o conhecimento para aplicar o Arduino a um projeto real utilizando a linguagem de programação C desenvolvendo um projeto completo Monitor de Umidade do Solo aplica os conhecimentos adquiridos para utilizar o Arduino e suas saídas Digitais e analógicas abrindo um mundo de possibilidades Procedimentos para a realização da atividade Para realizar o desenvolvimento Monitor de Umidade do Solo com o Arduino vamos precisar separar os componentes necessários para a construção do circuito separando seus componentes e realizando suas conexões e por fim vamos construir o algoritmo de programação para realizar a operação Todo esse processo deve ser realizado no Tinkercad criando um novo projeto do tipo Circuito 1 Componentes para o Projeto Para construir este projeto precisamos dos seguintes componentes 1 ARDUINO 1 PROTOBOARD 5 LEDS sendo 1 VERMELHO 1 AMARELO 1 LARANJA 1 AZUL e 1 VERDE 5 resistores de 220 Ohms MÓDULO SENSOR DE UMIDADE DO SOLO Separeos para realizar as conexões 2 Conexões a serem realizadas a Conecte as saídas 91011 12 e 13 ao ânodo do LED b Crie a conexão do catodo dos LEDS para os Resistor de 220 Ohms c Conecte o outro terminal dos Resistores ao GND Negativo do Arduino d Crie as conexões de forma organizada e limpa e Conecte o Pino VCC do Sensor de Umidade de Solo na porta A0 f Conecte o Pino GND do Sensor de Umidade de Solo no GND do Arduino g Conecte o Pino SIG do Sensor de Umidade na Porta A1 3 Algoritmo na linguagem C Ao iniciar o desenvolvimento de código texto você terá as duas funções padrões do Arduino a Setup e a Loop a Defina as variáveis antes do bloco void setup Crie uma variável para armazenar o valor do Sinal de Umidade chamado umidade com valor 0 Crie a variável ledvermelho com a porta 13 Crie a variável ledamarelo com a porta 12 Crie a variável ledlaranja com a porta 11 Crie a variável ledazul com a porta 10 Crie a variável ledverde com a porta 9 Crie uma variável pinvcc com a porta A0 Crie uma variável pinsensor com a porta A1 As variáveis com nome inicial led realizará o controle para acender cada LED à medida que o valor da variável umidade for alterado já o pinvcc e pinsensor serão os de controle do sensor de umidade b No bloco void setup crie as definições para as portas utilizeas da seguinte forma Defina as variáveis com inicio led como saída Defina o pinvcc como saída Defina o pinsensor como entrada Defina Serialbegin9600 para que possamos verificar no meio do processo os valores gerados pelo sensor de umidade c E por fim construa a execução das ações do seu código dentro do bloco void loop utilizando as funções digitais e analógica do arduino Inicie o código aplicando tensão no pinvcc Aplique a variável umidade criada os valores do pinsensor com a função AnalogRead Crie uma linha com o código Serialprintlnumidade para verificar os valores da variável umidade no monitor serial Defina que todos os leds estarão desligados ainda neste momento Crie os blocos de verificação para acender cada led em um determinado parâmetro utilize as seguintes regras Se menor que 200 acenderá o ledvermelho Se menor que 400 acenderá o ledamarelo Se menor que 600 acenderá o ledlaranja Se menor que 800 acenderá o ledazul Se for diferente destes valores acenda o ledverde Após seguir todas as etapas execute a simulação para ver a operação O Projeto deve ligar o ledvermelho quando a variável umidade estiver menor que 200 e a medida que é aplicado os valores controlados pela barra de controle no simulador do sensor de umidade irá acender os leds na sequência de amarelo laranja azul e verde O circuito será um loop infinito e manterá a luz acesa conforme os valores recebidos na variável umidade Checklist Realizar as separações dos componentes necessários para o projeto Realizar as conexões do circuito eletrônico Realizar a elaboração do código de programação C Executar o projeto Verificar se o projeto segue o escopo planejando Resultados de Aprendizagem RESULTADOS Compreender como é o processo de desenvolvimento de firmware para microcontroladores utilizando a plataforma Arduino para o projeto de sistemas de controle variados que podem ser reproduzidos facilmente utilizando todas as funcionalidades existentes em um microcontrolador ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4 NOME DA DISCIPLINA SISTEMAS DIGITAIS E MICROPROCESSADORES Unidade PROGRAMAÇÃO DE MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES Seção NOVAS ARQUITETURAS E TENDÊNCIAS OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Compreender o funcionamento de um microcontrolador realizando a programação de algoritmos em um Arduino INFRAESTRUTURA Instalações Materiais de consumo Equipamentos SISTEMAS ELÉTRICOS ELETRÔNICOS E AUTOMAÇÃO Materiais de consumo ARDUINO UNO R3 CABO USB 1 por grupo KIT JUMPER MACHOMACHO PARA PROTOBOARD 1 por grupo MODULO DS1302 RELOGIO TEMPO REAL ARDUINO 1 por grupo PROTO BOARD 2420 PONTOS 1 por grupo RESISTOR 1000000 OHM 1 por grupo SENSOR DHT11 DE TEMPERATURA E UMIDADE PARA ARDUINO 1 por grupo SOLUÇÃO DIGITAL ARDUINO SOFTWARE IDE Software Arduino Software IDE ambiente de desenvolvimento integrado IDE para a plataforma Arduino permitindo a criação de programas para controlar dispositivos eletrônicos EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI Não se aplica PROCEDIMENTOS PRÁTICOS ProcedimentoAtividade nº 1 Somente Físico Atividade proposta Relógio em tempo real e sensor de temperatura e umidade Estação meteorológica Procedimentos para a realização da atividade 1 Crie um programa para Arduino Uno que realiza a leitura de data e hora do módulo relógio em tempo real DS1302 e a envia na serial juntamente com a temperatura e umidade medidas pelo sensor DHT11 a cada 1 minuto Saiba que o sensor demora alguns segundos para realizar a medida então leia a data e hora do módulo para fazer a amostragem com precisão 1 min Não utilize a função delay Envie seu programa para o Arduino e teste seu funcionamento Não se esqueça de colocar um resistor de pullup no pino de dados do DHT11 2 Crie um programa para Arduino Uno que simula uma estação meteorológica utilizando o módulo relógio em tempo real DS1302 e o sensor de temperatura e umidade DHT11 A cada 1 min deve ser feita uma medida de umidade e temperatura que deve ser enviada via porta serial juntamente com data e hora da medida Saiba que o sensor demora alguns segundos para realizar a medida então leia a data e hora do módulo para fazer a amostragem com precisão 1 m Não utilize a função delay Salve os dados de data e hora na memória EEPROM do Arduino juntamente com o valor de temperatura e umidade Para a data utilize 1 byte para o dia um para o mês um para o ano considere apenas os dígitos decimais um para hora e um para os minutos totalizando 5 bytes Utilize mais dois bytes um para a temperatura em ºC e um para a umidade em desconsiderando as casas decimais Faça uma lógica para evitar o estouro da EEPROM e faça com que ao receber o caractere L via serial o microcontrolador retorne todos os dados armazenados No momento que os dados forem lidos eles podem ser apagados ou escritos novos dados sobre eles Envie seu programa para o Arduino e teste seu funcionamento Obs A memória EEPROM do Arduino Uno possui 1024 posições 0 a 1023 de 1 byte cada Checklist Realize a elaboração dos códigos conforme orientado Monte os circuitos necessários para que seja possível testar os algoritmos elaborados Envie o programa para o arduino e realize diversos testes de funcionamento Realize a elaboração dos códigos conforme orientado Monte os circuitos necessários para que seja possível testar os algoritmos elaborados Envie o programa para o arduino e realize diversos testes de funcionamento RESULTADOS Resultados de Aprendizagem Compreender como é o processo de desenvolvimento de firmware para microcontroladores utilizando a plataforma Arduino para o projeto de sistemas de controle variados que podem ser reproduzidos facilmente utilizando todas as funcionalidades existentes em um microcontrolador ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 5 NOME DA DISCIPLINA SISTEMAS DIGITAIS E MICROPROCESSADORES Unidade PROGRAMAÇÃO DE MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES Seção APLICAÇÕES PARA PROCESSADORES ARM OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Compreender o funcionamento de um microcontrolador realizando a programação de algoritmos em um Arduino INFRAESTRUTURA Instalações Materiais de consumo Equipamentos SISTEMAS ELÉTRICOS ELETRÔNICOS E AUTOMAÇÃO Materiais de consumo ARDUINO UNO R3 CABO USB 1 por grupo KIT JUMPER MACHOMACHO PARA PROTOBOARD 1 por grupo PROTO BOARD 2420 PONTOS 1 por grupo RESISTOR 220 OHM 3 por grupo LED RGB 5 MM 1 por grupo SENSOR HCSR04 MEDIDOR DE DISTÂNCIA POR ULTRASOM PARA ARDUINO 1 por grupo SOLUÇÃO DIGITAL 2 ARDUINO SOFTWARE IDE Software Arduino Software IDE ambiente de desenvolvimento integrado IDE para a plataforma Arduino permitindo a criação de programas para controlar dispositivos eletrônicos TINKERCAD Software Programa de modelagem tridimensional online gratuito que roda em um navegador da web conhecido por sua simplicidade e facilidade de uso EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI Não se aplica PROCEDIMENTOS PRÁTICOS ProcedimentoAtividade nº 1 Somente Físico Atividade proposta Sensor ultrassom com LED RGB Sensor ultrassom com timer Procedimentos para a realização da atividade 1 Crie um programa para Arduino Uno que indica por meio de um LED RGB a distância medida pelo sensor ultrassônico Para esse experimento quando um objeto estiver a mais de 50 cm a cor do LED deve ser totalmente verde Com a redução da distância a cor do LED deve ir ficando amarela até a distância de 25 cm quando se torna totalmente amarela A partir desse ponto o LED deve ir se tornando vermelho com a aproximação do objeto e se tornar totalmente vermelho quando a distância for inferior a 5 cm Envie seu programa para o Arduino e teste seu funcionamento Para ligar o LED RGB utilize os pinos 9 10 e 11 do Arduino que possuem saídas PWM Não se esqueça de colocar um resistor em série com cada cor do LED para limitar a corrente que passa por ele 2 Crie um programa para Arduino Uno que realiza a leitura da distância medida pelo sensor ultrassônico e a envie via serial a cada 1 s 3 A medida deve estar em centímetros Programe também o LED ligado ao pino 13 do Arduino para piscar com velocidade proporcional a distância Assim quando a distância medida pelo sensor for de 50 cm ou mais o LED deverá mudar seu estado a cada 1 s Com a redução da distância esse período deve mudar proporcionalmente Perceba que você deve ter duas bases de tempo nesse programa uma para amostragem e envio da distância via serial e outra para o LED para isso utilize uma interrupção do timer para te ajudar Envie seu programa para o Arduino e teste seu funcionamento Checklist Realize a elaboração dos códigos conforme orientado Monte os circuitos necessários para que seja possível testar os algoritmos elaborados Envie o programa para o arduino e realize diversos testes de funcionamento ProcedimentoAtividade nº 1 Somente Virtual Atividade proposta Sensor ultrassom com LED RGB Procedimentos para a realização da atividade Para realizar essa simulação será necessário criar um novo projeto do tipo Circuito no Tinkercad Feito isso adicione os seguintes elementos na montagem 1 Arduino Uno R3 1 Placa de ensaio pequena 1 LED RGB 3 Resistores de 220 Ohms 1 Sensor de distância ultrassônico Adicionados o elementos posicione os resistores LED e sensor na protoboard corretamente realizando as ligações necessárias no Arduino Para ligar o LED RGB utilize os pinos 9 10 e 11 do Arduino que possuem saídas PWM O sinal do sensor de distância pode ser ligado no pino de sua preferência evitando os pinos 0 1 e 13 além dos já utilizados para o LED O procedimento a ser realizado é o seguinte Crie um programa para Arduino Uno que indica por meio de um LED RGB a distância medida pelo sensor ultrassônico Para esse experimento quando um objeto estiver a mais de 50 cm a cor do LED deve ser totalmente verde Com a redução da distância a cor do LED deve ir ficando amarela até a distância de 25 cm quando se torna totalmente amarela A partir desse ponto o LED deve ir se tornando vermelho com a aproximação do objeto e se tornar totalmente vermelho quando a distância for inferior a 5 cm Elaborado o código realize a simulação no Tinkercad clicando sobre o sensor ultrassônico para ajustar a distância que ele estará medindo Não se esqueça de colocar um resistor de 220 Ohms em série com cada cor do LED para limitar a corrente que passa por ele Para que o circuito funcione no Tinkercad faça uma pesqusia sobre como fazer que o sensor de distância ultrassônico funcione Com isso será possivel elaborar a lógica necessária para que o sistema funcione como o desejado Checklist Realize a elaboração dos códigos conforme orientado Monte os circuitos necessários no simulador para que seja possível testar os algoritmos elaborados Realize a simulação a fim de verificar o funcionamento da montagem RESULTADOS Resultados de Aprendizagem Compreender como é o processo de desenvolvimento de firmware para microcontroladores utilizando a plataforma Arduino para o projeto de sistemas de controle variados que podem ser reproduzidos facilmente utilizando todas as funcionalidades existentes em um microcontrolador Portfolio de Aula Pratica Sistemas Digitais e Microprocessadores Seu Nome May 1 2024 1 Atividade Pratica 1 Implementacao de Circuito com Lo gisim 11 Objetivos Nesta atividade pratica os objetivos principais sao Introduzir a utilizacao do simulador Logisim Utilizar entradas e saıdas no simulador Logisim Utilizar o circuito codificador de prioridade Utilizar o circuito decodificador Simular o funcionamento de um circuito digital no Logisim 12 Procedimentos Praticos Os procedimentos para esta atividade sao os seguintes 1 Implementar um circuito que registre a producao de uma fabrica atraves de 8 teclas 2 Inserir as teclas e rotular cada uma delas para identificacao 3 Inserir o Codificador de Prioridade no circuito 4 Inserir a entrada de Enable no codificador de prioridade 5 Inserir a saıda do circuito 6 Simular o funcionamento do codificador de prioridade 1 13 Resultados Os resultados esperados incluem Funcionamento adequado do codificador de prioridade pelas entradas e saıdas Tabelas preenchidas atraves da simulacao realizada no Logisim Captura de prints do circuito montado com pelo menos 3 combinacoes diferentes de chaves acompanhadas de sua respectiva explicacao 2 Exercıcio 1 Uso do Logisim para Construcao de Circuito 21 Objetivos O objetivo deste exercıcio e praticar o uso do Logisim para projetar e simular circuitos digitais com foco na construcao de uma porta NAND e na verificacao de sua equivalˆencia com a porta OR negativa 22 Procedimentos Praticos Os passos para este exercıcio sao os seguintes 1 Construir um circuito com uma porta NAND 2 Verificar sua equivalˆencia com a porta OR negativa 23 Resultados O resultado esperado e a confirmacao da equivalˆencia entre a porta NAND e a porta OR negativa atraves da simulacao realizada no Logisim 3 Conclusao Neste portfolio foram apresentadas as atividades praticas realizadas na disciplina de Sistemas Digitais e Microprocessadores Atraves do uso do Logisim foram explorados conceitos de circuitos logicos combinacionais incluindo codificadores decodificadores e portas logicas O desenvolvimento dessas habilidades e fundamental para a compreensao e atuacao no campo da eletrˆonica digital 2