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FACULDADE PITÁGORAS DE BETIM 7º Período de Engenharia Elétrica, 2º semestre 2014
Moisés Clemente
TRABALHO DE SINAIS DIGITAIS Análise de circuitos lógicos, simplificação e proposição de melhoria.
Entrega: 03/11/2014
Betim 2014
Moisés Clemente.
TRABALHO DE SINAIS DIGITAIS Análise de circuitos lógicos, simplificação e proposição de melhoria.
Trabalho acadêmico apresentado até o dia 03 de Novembro à disciplina Sinais Digitais do curso de Engenharia Elétrica na Faculdade Pitágoras de Betim para soma de pontos com peso de avaliação parcial e conteúdo para auxiliar o entendimento sobre sistemas combinacionais, bem como prática para aperfeiçoamento e familiarização com montagens eletrônicas.
Orientador: Ítalo Alves
Betim 2014 Primeiro exercício A figura apresenta o diagrama de blocos de uma câmera fotográfica acionada por um controlador digital para o qual foi proposta a seguinte lógica: 𝐹𝑙𝑠 = 𝐹̅ . 𝐵. 𝐶
𝑂𝑏𝑡 = 𝑃̅. 𝐵. (𝐹 ⊕ 𝐶)
A experimentação da câmera, entretanto, indicou que havia erros no projeto. Utilizando o software Logic Friday, conseguimos obter o circuito lógico para o funcionamento proposto na figura acima. O software nos retornou um esquema, mas utilizamos uma outra forma elaborada no Multisim.
𝐹𝑙𝑠 = 𝐶𝐹̅ 𝐵
𝑂𝑏𝑡 = 𝑃̅ 𝐶𝐵
Figura 1: Esquema obtido através das funções
Fonte: Próprio autor com auxílio do Logic Friday
Utilizamos o Multisim, como já citado anteriormente, para melhor testarmos o circuito, bem como obtermos imagens melhores que nesse outro software. Figura 2: Esquema obtido através das funções
Fonte: Próprio autor com auxílio do Multisim
A figura abaixo mostra a montagem virtual desse circuito visto no software Simutador de Circuitos Digitales onde, as entradas F, B, C e P estão respectivamente montados abaixo da protoboard, o primeiro led corresponde ao Fls e o segundo corresponde ao Obt. Figura 3: Esquema obtido através das funções
A condição lógica de entrada para a qual o controlador digital apresenta um erro no comando do flash pode ser observado na imagem abaixo:
Figura 4: Erro no comando do flash
Fonte: Próprio autor com auxílio do Multisim
O erro observado é que o flash dispara ao pressionar o botão, mesmo com o protetor estando posicionado protegendo a lente. Chegamos ao consenso que não justifica disparar o flash se não for, ao menos preparar para capturar uma imagem. A condição lógica de entrada para a qual o controlador digital apresenta um erro no comando do obturador é o seguinte: Figura 5: Erro no comando do obturador
Fonte: Próprio autor com auxílio do Multisim
Este é o primeiro erro observado para o comando do obturador. Quando há luz suficiente no ambiente e o flash ainda está sem carga o controlador não permite o comando do obturador. Consideramos erro porque, se há luz suficiente, o flash se torna opcional (don’t care). Após as devidas correções observadas no software Logic Friday, o circuito do controlador ficou da seguinte maneira:
Figura 6: Circuito proposto pelo Logic Friday VCC 5V Obt P
C
F Fls
B
Fonte: Próprio autor com auxílio do Multisim
Utilizamos outro modelo de circuito, mas que possui a mesma lógica nas saídas, como pode ser visto na figura a seguir. O flash não dispara mais quando P estiver em zero, sendo assim, não dispara se não houver como fotografar.
𝐹𝑙𝑠 = 𝑃̅ 𝐶𝐹̅ 𝐵 Convencionamos que para o flash disparar só haverá uma condição porque ele dependerá de ter carga (C), de ter pouca luz no ambiente (F) e de pressionar o botão (B).
Figura 7: Correção para o Flash VCC 5V OBT1 P
U3 OR2
C
F FLASH1 U1 B AND4
Fonte: Próprio autor com auxílio do Multisim
Fizemos novamente a montagem virtual que logicamente nos proporcionou o mesmo resultado. Figura 8: Correção para o Flash
Fonte: Próprio autor com auxílio do Simulador
A lógica agora permite que se acione o obturador independente de ter ou não carga suficiente para disparar o flash e se houver luz suficiente para tal, não havendo carga para o flash nem luz suficiente o obturador não será acionado. Nota-se também que o circuito ficou mais simples. Com o mapa de Karnaugh encontramos a equação booleana mais adequada para o funcionamento do obturador:
𝑂𝑏𝑡 = 𝑃̅𝐶𝐵 + 𝑃̅ 𝐹𝐵 = 𝑃̅ 𝐵(𝐹 + 𝐶)
Figura 9: Correção para o Obturador VCC 5V OBT1 P
U3 OR2
C
F FLASH1 U1 B AND4
Fonte: Próprio autor com auxílio do Multisim
Utilizamos o porta or para o obturador, em condições de iluminação, só ser acionado com luz ambiente ou flash carregado, na intensão de não capturar imagens no escuro ou melhor do escuro.
Figura 10: Correção para o Obturador
Fonte: Próprio autor com auxílio do Simulador
Segundo exercício Deseja-se construir um sistema de monitoramento para carros que, por meio de um alarme sonoro, alerte o motorista toda vez que o motor do seu veículo estiver trabalhando em regime “perigoso”, caracterizado por pressão do óleo insuficiente ou pela temperatura da água acima do valor estabelecido. Para tal controle, existem sensores que indicam a velocidade de rotação do motor, a pressão do óleo e a temperatura da água. Se o número de rotações do motor estiver acima de 2.000 rpm, a temperatura da água deverá estar abaixo de 80 0C. Porém, com o motor girando abaixo de 2.000 rpm, tolera-se uma temperatura de até 90 0C. Abaixo temos o mapa de Karnaugh elaborado após elaboração da tabela verdade e posteriormente, analisando o mapa, obtivemos a equação reduzida.
A equação booleana reduzida ficou assim: 𝑆 = 𝑇9 + 𝑃 + 𝑅𝑇8 Figura 21: Esquema obtido através da função
Fonte: Próprio autor com auxílio do Logic Friday
Figura 12: Circuito simulado
Fonte: Próprio autor com auxílio do Simulador
Como não nos foi solicitado melhoria para este sistema e, aparentemente é o melhor dentro do que foi pedido, então concluímos nosso exercício.
