Projeto dos Blocos

Como o equipamento era bastante complexo, e os estudantes não dispunham de experiência anterior, o projeto foi dividido em blocos gerenciáveis que poderiam funcionar isoladamente, e que poderiam ser adicionados um ao outro de modo incremental. Todo o processo foi documentado em um Logbook que mostra em forma de diário, tanto a evolução do projeto, quanto a do aprendizado dos estudantes, Fig.4.4. Toda a documentação dos datasheets e informações sobre componentes foi organizada em um arquivo de projeto.

Figura 4.4 – Página do Logbook relativa ao controle do LCD.

Os estudantes já conheciam a matriz de contato como ferramenta de prototipagem. Embora existam outras alternativas para a montagem de protótipos eletrônicos, este dispositivo foi mantido por apresentar problemas que iriam contribuir para o aprendizado.

O primeiro bloco implementado foi o de um circuito que permitisse a comunicação serial com um Computador Pessoal (PC), já que o equipamento final iria utilizar esta



interface para comunicação. Para esta tarefa, os estudantes realizaram uma busca no estado da técnica por exemplos de circuitos, datasheets e componentes que realizassem esta função. Um circuito foi montado e testado usando o programa terminal do Windows®. Um display de LEDs de sete segmentos foi então conectado à interface serial recém construída. Caracteres ASCII eram enviados por meio do teclado do Computador Pessoal por meio da sua interface serial e eram exibidos na forma de números no display de LEDs.

O bloco seguinte foi o de um sistema mínimo baseado no micro controlador PIC16F877. Este sistema continha apenas o hardware necessário para uma aplicação simples, o micro controlador, um cristal e alguns resistores. A este sistema mínimo foram anexados a interface serial e o controlador de display de LED de sete segmentos já desenvolvidos. Este novo circuito permitia que um usuário no PC pudesse enviar dados ao micro controlador via interface serial, estes dados eram então processados e exibidos no display de sete segmentos. Uma primeira rotina de software foi escrita para controlar este conjunto.

O bloco seguinte foi o de um acionador para motor de passo, este novo circuito foi anexado ao bloco anterior e testado. O equipamento final iria utilizar motores de corrente contínua. A utilização do motor de passo, por ser um dispositivo de acionamento e controle mais simples, serviu como uma etapa intermediária para demonstrar o princípio do acionamento e controle de motores.

O software escrito para controlar o novo conjunto permitia acionar o motor de passo por meio da interface serial. Era possível enviar valores numéricos pelo teclado do PC para controlar a rotação do eixo do motor de passo. Nesta fase, os estudantes já começaram a guardar as rotinas escritas na linguagem C de forma independente, de modo que da próxima vez que necessitassem de uma rotina como esta, pudessem recorrer a esta biblioteca sendo construída.

A tarefa seguinte foi substituir o display de LEDs sete segmentos por um display de cristal líquido no circuito já construído. O novo conjunto permitia agora usar o teclado do PC para enviar dados pela interface serial, recebê-los no micro controlador PIC16F877, decodificá-los e escrevê-los no display de LCD. A Fig. 4.5 mostra em detalhe a montagem do display de LCD no novo circuito.



Figura 4.5 – Detalhe das conexões do display de LCD

Com a finalidade de iniciar os estudantes no processo de criar um diálogo reflexivo com uma situação problemática [35], construir o problema e resolvê-lo. Foi dado a eles o desafio de inventar o teclado de varredura, a partir da condição de uso de um número limitado de pinos de Entrada e de Saída (E/S) do micro controlador disponível para esta interface. Embora o teclado de varredura seja uma solução clássica entre os projetistas de sistemas embarcados, para os estudantes do segundo semestre de Engenharia Elétrica era algo completamente desconhecido. Foi aproveitado o contexto, para servir de motivação para a busca de uma solução para o problema de criar um teclado com quinze teclas, a partir da disponibilidade de apenas oito linhas de entrada e saída disponíveis no micro controlador. Os estudantes conseguiram inventar a solução para o problema sem nenhuma intervenção e implementaram também a rotina de software de controle. Neste contexto foi também apresentada a necessidade de filtragem para o ruído gerado pela ação de apertar as teclas (debounce).

O sistema até então realizado, consistia então de: i) um micro controlador que dispunha de interface serial; ii) um mostrador de cristal líquido de duas linhas por 16 caracteres; iii) um teclado numérico com quinze teclas; iv) um acionador para motor de passo. A rotina de software escrita para este sistema, permitia ao usuário escrever no



display de cristal liquido utilizando o teclado numérico de varredura recém construído, o número de passos requeridos para movimentar o eixo do motor de passo, e logo em seguida realizar o deslocamento desejado.

O aprendizado continuou com o estudo de: i) conversão Analógica/Digital e Digital/Analógica; ii) princípios de funcionamento de motores de corrente contínua e a utilização de pontes H para o acionamento eletrônico destes motores; iii) métodos de controle utilizando Modulação por Largura de Pulso (PWM). Estes conhecimentos foram obtidos por meio de estudo dirigido e de montagens práticas, as dúvidas que surgiam eram resolvidas pelos professores tutores que se dispunham a ajudar em questões relativas aos conteúdos dos cursos por eles ministrados.

O aprendizado das técnicas de conversão Analógica/Digital e Digital/Analógica e das técnicas de controle utilizando Modulação por Largura de Pulso (PWM) seria importante para o tratamento dos sinais dos sensores e para o controle de motores de corrente contínua que iriam ser usados no projeto.