O Sistema de controle de um motor de passo com máquina de estados

Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR Câmpus Ponta Grossa – Paraná – Brasil [pic 1]

Relatório Eletrônica Digital 2 2017

Sistema de controle de um motor de passo com máquina de estados

Adriane Alessi1; Maurici Onesseken¹; Nelson Anthony Los1

[e-mail]; [e-mail]; [e-mail]

1Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR – Ponta Grossa – Paraná

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo apresentar um sistema de contagem digital de placar de basquete, utilizando-se apenas de circuitos lógicos, com ênfase em circuitos sequenciais, mas também se utilizando de circuitos combinacionais, para que assim possa ser alcançado tal propósito. Para a obtenção de um placar digital de basquete utilizando-se apenas de circuitos lógicos sequenciais, foi pensado na utilização de contadores de 0 a 9 onde seriam utilizado 3 dígitos, ou seja, três contadores distintos de 0 a 9 onde um representa a casa das unidades dezenas e centenas, obtendo assim uma contagem de 0 a 999, um valor jamais obtido em um jogo de basquete profissional em função do tempo e outros fatores, como oponentes ou as regras, este placar poderia ser obtido utilizando-se de 4 Flip-flops cada digito, entretanto, foi informado sobre um contador de década comercial, que para o propósito deste trabalho tem total compatibilidade, foram ainda utilizados contadores JK para realizar a contagem de outros estágios do projeto, sistemas de disparo de pulso, contagem de pulsos, divisão de Frequências e também a interrupção de pulsos estes pulsos gerado pelo oscilador, projetado pela equipe utilizando-se do CI 555. Este projeto pode ser dividido em 4 estágios, contador, divisor de frequências, regulador de pulsos e gerador de pulsos.

Palavras-chave: placar; contador; circuitos integrados; circuitos sequenciais; flip flop; frequência;

1. Introdução

  Em 1854, o matemático britânico George Boole (1815 - 1864), através da obra intitulada An Investigation of the Laws of Thought (Uma Investigação Sobre as Leis do Pensamento), apresentou um sistema matemático de análise lógica conhecido como álgebra de Boole. Apenas em 1938, o engenheiro americano Claude Shannon utilizou as teorias da álgebra de Boole para a solução de problemas de circuitos, tendo publicado um trabalho denominado Symbolic Analysis of Relay and Switching, praticamente introduzindo na área tecnológica o campo da eletrônica digital. Esse ramo da eletrônica emprega em seus sistemas um pequeno grupo de circuitos básicos padronizados conhecidos como Portas Lógicas.

Desde a concepção de Boole, deu-se a combinação de portas logicas obtendo latch, flip flops, etc, Fazendo com que o conhecimento da eletrônica digital tenha evoluído esporadicamente. Em face com tal realidade deu-se surgimento e importância ao circuito sequencial, que é composto por um circuito combinacional e elementos de memória. Segundo GUNTZEL e NASCIMENTO (2001),  as entradas e as saídas do circuito sequencial estão conectadas somente ao circuito combinacional. Os elementos de memória são circuitos capazes de armazenar informação codificada em binário. Algumas das saídas do circuito combinacional são entradas para os elementos de memória, recebendo o nome de variáveis do próximo estado. Já as saídas dos elementos de memória constituem parte das entradas para o circuito combinacional e recebem o nome de variáveis do estado atual. As conexões entre o circuito combinacional e os elementos de memória configuram o que se costuma chamar laço de realimentação, pois a saída de um bloco é entrada para o outro e vice-versa. A informação armazenada nos elementos de memória num dado instante determina o estado em que se encontra o circuito sequencial. O circuito sequencial recebe informação binária das entradas que, juntamente com a informação do estado atual, determinam os valores das saídas e os valores do próximo estado. Desta forma, fica evidente que as saídas de um circuito sequencial dependem não apenas das entradas, mas também do estado atual, armazenado nos elementos de memória. E o mesmo pode ser dito para as variáveis de próximo estado. Em função deste comportamento sequencial, um circuito sequencial é especificado pela sequência temporal de entradas, saídas e estados internos.

[pic 2]

Figura 1-Funcionamento de um Circuito Logico

O projeto estabelecido foi de um placar eletrônico, que se destina à exibir os pontos obtidos por times de basquete, nele é indicado com precisão e confiabilidade os pontos de uma partida, o nosso placar foi desenvolvido utilizando-se do software de desenvolvimento de circuitos eletrônicos Proteus Isis, e colocado fisicamente em protoboard com auxílio do professor Sergio. Desenvolvemos o circuito e criamos todas as simulações possíveis para sua eficácia, antes de ser colocada fisicamente para que se adeque com o conteúdo abordado em sala de aula.

1. Desenvolvimento

1. Metodologia

Primeiramente foi pensado em construir um diagrama de blocos onde a ideia primordial fosse colocada sem necessariamente pensar nos circuitos integrados que seriam utilizando facilitando assim o compreendimento e ainda fazendo com que quem estivesse projetando o circuito assimilasse de maneira diferente o projeto como um todo, em seguida a partir do diagrama de blocos colocar em simulação todos os blocos, onde nesta etapa pensando nos circuitos e nos eventuais problemas, testes e com isto resolvendo-os, com a etapa de simulação pronta e livre de problemas colocar em pratica os circuitos projetados e simulados, realizando a montagem em PROTOBOARD e assim como na etapa de simulação realizar testes e até mesmo modificações no projeto visando minimizar erros de mal contato, ou até mesmo erros de projeto.

1. Proposta

A ideia inicial do projeto surgiu a partir da iniciativa do professor que desafiou a turma a escolher temas que fossem de agrado para a equipe e que envolvessem os assuntos abordados em sala. Após algumas alternativas pensadas e rejeitadas, como um gerenciador de estacionamento, todos da equipe decidiram motivados pelo gosto ao esporte, realizar algo relacionado ao basquete.

        O projeto consiste um circuito digital de contadores, em sua maioria composto por Flip-Flops, acionados por três botões, cada um responsável pela marcação de uma pontuação do jogo. No jogo de basquete são possíveis cestas de três pontuações diferentes, existe a cesta de um ponto (lance livre), a cesta de dois pontos (qualquer arremesso ou bandeja de dentro da linha de três pontos) e a cesta de três pontos (arremesso de qualquer lugar na quadra fora da linha de três pontos), sendo impossível que alguém marque mais de uma pontuação em uma cesta acertada, logo, foi necessário impedir que fossem acionados mais de um contador ao mesmo tempo. No projeto seriam necessários seis botões, cada time com três marcando seus respectivos pontos e também um painel em que é exibido o placar para visualização em geral.