A Máquina de Estados

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL

CAMPUS FARROUPILHA

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

DESENVOLVIMENTO DE CIRCUITOS LÓGICOS PARA O CONTROLE DE VEÍCULO AUTÔNOMO GUIADO POR SENSOR ÓTICO

FERNANDO ROSSINI

GUSTAVO PIETROSKI

JANDIR SCHUTZ

MAATEUS SIMÃO ALVES

THANIRA THOMAZINI

FARROUPILHA

2017

FERNANDO ROSSINI

GUSTAVO PIETROSKI

JANDIR SCHUTZ

MAATEUS SIMÃO ALVES

THANIRA THOMAZINI

DESENVOLVIMENTO DE CIRCUITOS LÓGICOS PARA O CONTROLE DE VEÍCULO AUTÔNOMO GUIADO POR SENSOR ÓTICO

Projeto prático final apresentado como requisito parcial da disciplina de Circuitos Digitais II, IFRS.

Matheus Ribeiro

FARROUPILHA

        2017[pic 1][pic 2]

INTRODUÇÃO

Na área de automação industrial, é frequente a necessidade de utilização de sistemas de transporte de cargas, seja para agilizar o processo, aumentar a confiabilidade ou diminuir os riscos de lesões dos trabalhadores. Pensando nisso, este trabalho propõe a construção de um protótipo de veículo autônomo destinado a realizar a coleta e entrega de baldes de tinta em um ambiente fabril composto por seis estações de trabalho. Para a seleção das cores de tinta, que serão três (vermelho, amarelo e azul), cada um dos seis postos de trabalho seleciona, por meio de um botão, a cor desejada, que é codificada e enviada ao centro de comando. Para atender os objetivos do projeto, o veículo utiliza sensores óticos para seguir uma linha pintada no chão da fábrica e determinar a trajetória a ser percorrida. Em determinados pontos do percurso são colocados marcadores que indicam onde o carro deve fazer a parada entrega e coleta das latas. Após esta etapa o carro retorna ao seu estado inicial e aguarda o comando para realizar a próxima tarefa. Para o controle do processo, serão desenvolvidos circuitos lógicos baseados em máquinas de estados que utilizam componentes eletrônicos para desenvolver as funções pré-estabelecidas. A máquina de estados será alimentada pelos sensores ótico e um contador de eventos, responsável por localizar a máquina durante o percurso.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1.0 Rota percorrida pelo carro

Ao ser acionado um botão em uma estação de trabalho, dentre as seis, escolhendo a cor de tinta necessária, o carro sairá da estação almoxarifado e partirá para a estação que acionou o botão, levando a tinta para seu respectivo destino, após feito isso, o carro retornará ao seu estado inicial, ao almoxarifado, aguardando outra instrução.

Conforme a estação acionada o carro partirá do almoxarifado, para seguir a rota, os pontos P1, P2, P3, P4, P5 serão pontos de decisão se o carro continuará seguindo em frente, fará uma curva ou parará.

[pic 3]

Figura 1: Esquema físico do projeto.

2.0 Parte mecânica do carro

Definiu-se a montagem dos circuitos lógicos em placas padrão. Em uma placa ficará a máquina principal, em outra a máquina de Mealy e uma terceira terá as máquinas de execução de tarefas.

Para que o carro não tenha um tamanho muito grande, ele será formado por três andares, e em cada um destes será colocada uma placa. No último andar será posicionado o braço que moverá uma esponja de um lado para o outro do veículo.

A montagem do carro será feita com peças de madeira de 3mm de espessura, cortadas a laser. Para se reduzir o peso do veículo, vários furos e recortes serão feitos nas peças. Todo o carro será constituído por peças de encaixe, a fim de facilitar a montagem.

//

Descrição circuitos lógicos

O trabalho foi dividido em duas máquinas de estados independentes, uma delas será responsável pelo movimento principal do carro para frente, contendo três máquinas auxiliares. Outra será responsável pelo movimento do carro para trás, contendo outros três circuitos auxiliares.

Máquina principal

Estado	Codificação	Função
A	000	Parada
B	001	Movimento
C	010	Curva
D	011	Passagem
E	100	Correção direita
F	101	Correção Esquerda

Tabela 1: Descrição dos estados da máquina A.

Depois de se determinar os estados e entradas da máquina principal, faz-se o diagrama de transição dos estados com as respectivas condições, conforme a imagem a seguir:

[pic 4]

Figura 2:Diagrama de transição de estados da máquina principal(A)

Com o diagrama de transição de estados, determina-se a tabela dos estados conforme a entrada, para assim se determinar o circuito lógico.

Máquina A
Estado atual	Codificação	Entradas	Próximo estado	Combinacional
BI	Estações	Contagem	Sensores		J2	K2	J1	K1	J0	K0
		E2	E1	E0	C2	C1	C0	S1	S2	S3	S4	R	S
A	000	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	X	X	A	000	0	X	0	X	0	X
A	000	1	0	0	1	X	X	X	0	1	1	0	X	X	B	001	0	X	0	X	1	X
A	000	1	0	1	0	X	X	X	0	1	1	0	X	X	B	001	0	X	0	X	1	X
A	000	1	0	1	1	X	X	X	0	1	1	0	X	X	B	001	0	X	0	X	1	X
A	000	1	1	0	0	X	X	X	0	1	1	0	X	X	B	001	0	X	0	X	1	X
A	000	1	1	0	1	X	X	X	0	1	1	0	X	X	B	001	0	X	0	X	1	X
A	000	1	1	1	0	X	X	X	0	1	1	0	X	X	B	001	0	X	0	X	1	X
B	001	X	X	X	X	X	X	X	0	1	1	0	X	X	B	001	0	X	0	X	X	0
B	001	X	0	0	1	0	0	1	1	1	1	0	X	X	C	010	0	X	1	X	X	1
B	001	X	0	1	0	0	0	1	1	1	1	0	X	X	C	010	0	X	1	X	X	1
B	001	X	0	1	1	0	1	0	1	1	1	0	X	X	C	010	0	X	1	X	X	1
B	001	X	1	0	0	0	1	0	1	1	1	0	X	X	C	010	0	X	1	X	X	1
B	001	X	0	1	0	0	1	0	1	1	1	0	X	X	D	011	0	X	1	X	X	0
B	001	X	0	1	1	0	0	1	1	1	1	0	X	X	D	011	0	X	1	X	X	0
B	001	X	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	X	X	D	011	0	X	1	X	X	0
B	001	X	1	0	0	0	1	1	1	1	1	0	X	X	D	011	0	X	1	X	X	0
B	001	X	1	0	1	0	0	1	1	1	1	0	X	X	D	011	0	X	1	X	X	0
B	001	X	1	0	1	0	1	0	1	1	1	0	X	X	D	011	0	X	1	X	X	0
B	001	X	1	1	0	0	0	1	1	1	1	0	X	X	D	011	0	X	1	X	X	0
B	001	X	1	1	0	0	1	0	1	1	1	0	X	X	D	011	0	X	1	X	X	0
B	001	X	1	1	0	0	1	1	1	1	1	0	X	X	A	000	0	X	0	X	X	1
B	001	X	0	0	1	0	1	0	1	1	1	0	X	X	A	000	0	X	0	X	X	1
B	001	X	0	1	0	0	1	1	1	1	1	0	X	X	A	000	0	X	0	X	X	1
B	001	X	0	1	1	0	1	1	1	1	1	0	X	X	A	000	0	X	0	X	X	1
B	001	X	1	0	0	1	0	0	1	1	1	0	X	X	A	000	0	X	0	X	X	1
B	001	X	1	0	1	0	1	1	1	1	1	0	X	X	A	000	0	X	0	X	X	1
B	001	X	1	1	0	1	0	0	1	1	1	0	X	X	A	000	0	X	0	X	X	1
B	001	X	X	X	X	X	X	X	0	1	0	0	X	X	E	100	1	X	0	X	X	1
B	001	X	X	X	X	X	X	X	0	0	1	0	X	X	F	101	1	X	0	X	X	0
C	010	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	1	X	B	001	0	X	X	1	1	X
D	011	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	1	B	001	0	X	X	1	X	0
E	100	X	X	X	X	X	X	X	0	1	1	0	X	X	B	001	X	1	0	X	1	X
F	101	X	X	X	X	X	X	X	0	1	1	0	X	X	B	001	X	1	0	X	X	0
C	010	X	x	x	x	x	x	x	x	x	x	X	0	X	C	010	0	X	X	0	0	X
D	011	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	0	D	011	0	X	X	0	X	0
E	100	X	X	X	X	X	X	X	0	1	0	0	X	X	E	100	X	0	0	X	0	X
F	101	X	X	X	X	X	X	X	0	0	1	0	X	X	F	101	X	0	0	X	X	0