SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL
PROJETO DE APRENDIZAGEM TERCEIRO PERÍODO
Mesa Didática Para Resistores
CURITIBA
2014
Rua Senador Accioly Filho, 298 | 81.310-000 | Cidade Industrial | Curitiba PR (41) 3271-7100
EMERSON ALEXANDRE LOPES
WILLIAN PIRES TEIXEIRA
PROJETO DE APRENDIZAGEM TERCEIRO PERÍODO
Trabalho apresentado para obtenção de nota
no trabalho do Projeto de Aprendizagem sob
orientação do Professor Engenheiro Carlos
Alexandre Gouvêa da Silva.
CURITIBA
2014
Rua Senador Accioly Filho, 298 | 81.310-000 | Cidade Industrial | Curitiba PR (41) 3271-7100
AGRADECIMENTOS
Agradecemos as nossas famílias, pelo apoio constante durante este um ano e
meio de curso. Aos colegas que tornaram nossa jornada mais fácil e prazerosa, e aos
professores pelo auxílio.
“Se algum dia eu cair, se lembre que eu vou levantar”
-Ideologia Consistente
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Associação em Série (INFOESCOLA, 2014) ............................................................................... 2
Figura 2: Associação em Paralelo (INFOESCOLA, 2014) .......................................................................... 2
Figura 3: Primeiro Modo - Aplicativo ...................................................................................................... 4
Figura 4: Segundo Modo - Aplicativo ...................................................................................................... 5
Figura 5: Camadas LCD (WIKIPEDIA 2014) .............................................................................................. 6
Figura 6: Pixels dos Caracteres ................................................................................................................ 7
Figura 7: Pinos dos bits de dados LCD ..................................................................................................... 8
Figura 8: Pinos de controle LCD .............................................................................................................. 8
Figura 9: Pinos alimentação LCD ............................................................................................................. 8
Figura 10: Pinagem completa LCD .......................................................................................................... 9
Figura 11: Configuração padrão LCD com AT89S52 - 8-bit (ELECTROSOME) ........................................ 10
Figura 12: Pinagem AT89S52 ................................................................................................................. 11
Figura 13: Diagrama em Blocos ............................................................................................................. 13
Figura 14: Bloco 1 - ISIS ......................................................................................................................... 14
Figura 15: Bloco 2 - ISIS ......................................................................................................................... 15
Figura 16: Bloco 3 - ISIS ......................................................................................................................... 16
Figura 17: Bloco 4 - ISIS ......................................................................................................................... 17
Figura 18: Bloco 5 - ISIS ......................................................................................................................... 18
Figura 19: Bloco de Representação - ISIS .............................................................................................. 18
Figura 20: Desenho CAD - Front ............................................................................................................ 19
Figura 21: Desenho CAD - Side .............................................................................................................. 20
Figura 22: Cronograma ............................................................................................................................ 1
Figura 23: Esquemático Completo ISIS.................................................................................................. xiii
Figura 24: Simulação - Estado Inicial ..................................................................................................... xiv
Figura 25: Simulação - Modo Consulta.................................................................................................. xv
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Valores Nominais (WIKIPEDIA) ................................................................................................ 3
Tabela 2:Valor da tolerância (WIKIPEDIA) ............................................................................................... 3
Tabela 3: Valores Comerciais .................................................................................................................. 3
Tabela 4: Pinos LCD 16x2 ........................................................................................................................ 7
Tabela 5: Especificações Técnicas ......................................................................................................... 12
Tabela 6: Valores Cores ......................................................................................................................... 16
Tabela 7: Lista de Componentes ........................................................................................................... 18
LISTA DE EQUAÇOES
Equação 1: Valor Resistor........................................................................................................................ 2
LISTA DE SIGLAS
A
Amperes
DC
Direct Current
E
Enable
LCD
Liquid Crystal Display
RS
Register Select
RW
Read/Write
V
Volts
W
Watts
LISTA DE SÍMBOLOS
Ω
Ohms
SUMÁRIO
1. OBJETIVOS ........................................................................................
1.1 OBJETIVO GERAL .............................................................................
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...............................................................
2. INTRODUÇÃO .................................................................................. 1
2.1 RESISTORES .................................................................................. 1
2.2 APLICATIVO SEMELHANTE ............................................................ 4
2.3 DISPLAY LCD 16X2: ........................................................................ 6
2.4 MICROCONTROLADOR – AT89S52 .............................................. 10
3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO .............................................. 13
3.1 FUNCIONAMENTO EM BLOCOS .................................................. 13
3.2 MESA DIDATICA – PROJETO MECÂNICO ................................... 19
3.3 FUNÇÕES DA PROGRAMAÇÃO ................................................... 20
3.4 CRONOGRAMA.............................................................................. 25
3.5 LISTA DE COMPONENTES ........................................................... 27
3.6 DESENHO DO CIRCUITO NO PROTHEUS ................................... 28
3.6.1 ISIS.............................................................................................. 32
3.7 SIMULAÇÃO DOS CIRCUITOS ...................................................... 35
3.7.1Proteus ......................................................................................... 37
4. CONCLUSÃO.................................................................................... 39
OBJETIVOS
1.1
OBJETIVO GERAL
Melhorar a qualidade e eficiência do estudo e identificação de resistores,
auxiliando alunos e professores, com uma ferramenta rápida e eficiente.
1.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aplicar os conhecimentos adquiridos no decorrer do curso para projetar uma
ferramenta didática eficaz, capaz de ajudar todos envolvidos na aprendizagem, seja
tanto como forma de consulta como de avaliação do conteúdo. Sendo os objetivos:
1. Facilitar a consulta, e identificação rápida dos resistores;
2. Permitir a consulta de valores comerciais;
3. Realizar o teste de conhecimento de tabela de cores;
4. Avaliar o conhecimento dos alunos.
2. INTRODUÇÃO
A ideia do projeto surgiu pela dificuldade de alguns alunos no começo da
matéria de eletrônica, em aprender os respectivos valores das faixas de cores de
resistores, e da demora que se tem durante o ensino do mesmo.
Apesar de já existirem aplicativos parecidos, como por exemplo o Resistor
Calculator (2.1 APLICATIVO SEMELHANTE) e outros programas com funções
similares, nenhum deles é voltado a didática e ao aprendizado, sendo assim, não
podem ser usados em sala de aula.
Há também funções com a intenção de facilitar a identificação dos resistores e
o arredondamento para valores comerciais, além do modo de avaliação, sendo assim
uma ferramenta para agilizar o processo de ensino.
Durante as pesquisas de campo, confirmamos que muitos alunos sentiram
dificuldade durante o primeiro período para aprender as faixas, e 6 de 8 alunos
entrevistados disseram ter dificuldades ainda hoje. Enquanto 5 de 8 alunos gostariam
de um método mais eficiente (o modelo do questionário usado encontra-se em
ANEXO I).
A metodologia utilizada no desenvolvimento foi a pesquisa na internet, com uso
de apostilas e sob a orientação do professor engenheiro Carlos Alexandre Gouvêa.
2.1 RESISTORES
O
resistor
é
dispositivo
muito
utilizado
na
eletrônica,
tanto
para
transformar energia elétrica em calor, como para limitar a corrente elétrica em
um circuito.
Resistores são componentes que oferecem uma oposição à passagem
de corrente elétrica. Essa oposição é chamada de resistência elétrica ou impedância
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(unidade ohm). Nos circuitos eletrônicos em geral, os resistores são encontrados
associados em série ou em paralelo, e muitas vezes em associações mistas.
No caso da associação em série, a corrente elétrica é a mesma para todos os
resistores do circuito. A somatória das quedas de tensão no circuito é igual à tensão
aplicada nos extremos A e B do circuito. (INFOESCOLA)
Figura 1: Associação em Série (INFOESCOLA, 2014)
Quando o circuito se divide em ramificações, a corrente se divide entre estas
ramificações do circuito (Associação paralela).
Figura 2: Associação em Paralelo (INFOESCOLA, 2014)
Os resistores são fabricados basicamente de carbono, podendo apresentar
resistência fixa ou variável. Resistores que apresentam resistência variável são
chamados de potenciômetros.
Por seu tamanho muito reduzido, é inviável imprimir nos resistores as suas
respectivas resistências. Optou-se então pelo código de cores, que consiste em faixas
coloridas indicadas como a, b, c e % de tolerância, no corpo do resistor. As primeiras
três faixas servem para indicar o valor nominal de sua resistência e a última faixa, a
porcentagem na qual a resistência pode variar seu valor nominal. (WIKIPEDIA)
Equação 1: Valor Resistor
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Tabela 1: Valores Nominais (WIKIPEDIA)
Tabela 2:Valor da tolerância (WIKIPEDIA)
A tabela RETMA é adotada pelos fabricantes a fim de padronizar os valores
comerciais de componentes eletrônicos.
É útil ter noção dos valores disponíveis no mercado ao se projetar um circuito
novo. Por exemplo, se desejo obter uma resistência de 2 Ohms, deve-se saber que
não existe um resistor comercial com esse valor. Logo, uma associação em série de
dois resistores de 1 Ohm será necessária.
Os valores comerciais de resistores (e capacitores) são potências de 10
multiplicadas pelos valores abaixo.
Tabela 3: Valores Comerciais
10
12
15
18
22
27
33
39
47
56
68
82
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2.2
APLICATIVO SEMELHANTE
Alguns aplicativos para celular mostram o valor do resistor que o usuário deseja
de dois modos: pressionando as faixas para mudar as cores ou inserindo os valores
para achar as suas respectivas cores.
Aplicativo: Resistor Calculator;
Desenvolvedor: Armando Rochin;
Plataforma: Android;
Modo 1: Pressione as cores;
Como funciona: O usuário pressiona várias vezes a faixa fazendo ela mudar
de cor e respectivamente o valor do resistor se altera.
Figura 3: Primeiro Modo - Aplicativo
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Modo 2: Digite o valor numérico;
Como funciona: O usuário digita os números e pressiona "calculate" e o valor
inserido é mostrado em cores no resistor.
Figura 4: Segundo Modo - Aplicativo
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2.3
DISPLAY LCD 16X2:
LCD (em inglês liquid crystal display) é um painel fino usado para exibir
informações por via eletrônica, é composta por um líquido polarizador de luz
comprimido, controlado por via elétrica, dentro de lâminas transparentes. Cada uma
delas possui pontos de eletricidade que faz o campo elétrico se unir ao líquido no
interior.
Figura 5: Camadas LCD (WIKIPEDIA 2014)
1. Filtro vertical para polarizar a luz que entra;
2. Carcaça de vidro com eletrodos;
3. Trançado;
4. Carcaça de vidro com a película de eletrodo comum;
5. Filme filtro horizontal para bloquear / permitir através da luz;
6. Superfície reflexiva para enviar luz de volta para espectador.
Display LCD 16x2: Estes LCD’s são muito simples e mesmo possuindo certas
limitações (não possuem gerenciamento automático de pixels, não são coloridos, não
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possuem iluminação ativa, etc.), ainda são muito utilizados em equipamentos
industriais. Por esses motivos, e pelo baixo custo optamos por utiliza-lo.
Basicamente, cada caractere do LCD é composto de 8 pixels na horizontal e 5
pixels na vertical.
Figura 6: Pixels dos Caracteres
Apresenta 14 pinos de acesso: 8 pinos de dados (DB0 à DB7), 3 pinos de
controle (E, RW e RS), 3 pinos de alimentação (VO, VDD, VSS).
Tabela 4: Pinos LCD 16x2
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Figura 7: Pinos dos bits de dados LCD
Figura 8: Pinos de controle LCD
Figura 9: Pinos alimentação LCD
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Figura 10: Pinagem completa LCD
RS (4): pino de registros, quando este pino está em nível lógico 0 os dados
enviados para o LCD são tratados como comandos e os dados lidos do LCD indicam
o seu status. Quando este pino está em nível lógico 1, os dados são tratados como
caracteres, tanto para leitura como para escrita.
●Nível lógico 0: Comandos
●Nível lógico 1: Dados
R/W (5): controla se a operação será de leitura (1) ou gravação (0)
Enable (6): habilita os comandos do LCD em descida (de 1 para 0). É utilizado
para iniciar a transferência de comandos ou caracteres entre o módulo e as linhas de
dados. Os dados serão transmitidos apenas depois de um pulso.
Os pinos (7) à (14) são os bits de dados (8 bits). Ele trabalha com os oito sinais
em paralelo ou ainda pode trabalhar apenas 4 (normalmente D4 a D7), mas os dados
devem ser transmitidos em dois pacotes.
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Figura 11: Configuração padrão LCD com AT89S52 - 8-bit (ELECTROSOME)
2.4
MICROCONTROLADOR – AT89S52
O AT89S52 faz parte da popular família de micro controladores (primeiramente
fabricados pela intel) de 8 bits, a 8051. Este microcontrolador é muito utilizado
atualmente em diversos projetos acadêmicos ou certos protótipos pelo seu baixo custo
e fácil programação sendo considerado um dos microcontroladores mais utilizados.
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Figura 12: Pinagem AT89S52
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Tabela 5: Especificações Técnicas
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3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
3.1
FUNCIONAMENTO EM BLOCOS
2
Chaves
1
Chave modo/Enter
3
4
3
3
AT98S52
Display
Clock
5
3
Figura 13: Diagrama
em Blocos
O microcontrolador recebe os dados e interpreta qual modo da programação
será usado
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Bloco 1
Figura 14: Bloco 1 - ISIS
Funções:
Chave dos modos (SW2)
Escolhe o modo Teste ou Consulta.
Botão Enter (SW-SPDT)
Entra o modo.
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Bloco 2
Figura 15: Bloco 2 - ISIS
Funções: Botões (preto a branco)
Indica o bit de controle da cor para o microcontrolador.
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Tabela 6: Valores Cores
Cor
Número
Multiplicador
Preto
0
100
Marrom
1
101
Vermelho
2
102
Laranja
3
103
Amarelo
4
104
Verde
5
105
Azul
6
106
Violeta
7
107
Cinza
8
108
Branco
9
109
Bloco 3
Figura 16: Bloco 3 - ISIS
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Função:
Microcontrolador (AT89S52)
Recebe e lê o estado dos botões e chaves e envia os dados ao display.
Bloco 4
Figura 17: Bloco 4 - ISIS
Função:
Display 16x2 (LCD)
Mostra ao usuário informações respectivas dos resistores, modos e passos.
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Bloco 5
Figura 18: Bloco 5 - ISIS
Funções:
Realiza o clock de 12MHz.
Bloco de representação
Figura 19: Bloco de Representação - ISIS
Função:
Representar as cores (preto, marrom, vermelho, laranja, amarelo, verde, azul,
violeta, cinza, branco).
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3.2
MESA DIDATICA – PROJETO MECÂNICO
A ideia da parte mecânica da mesa seria uma caixa retangular, feita de material
resistente (provavelmente acrílico), segue abaixo o esquemático:
Figura 20: Desenho CAD - Front
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Figura 21: Desenho CAD - Side
3.3
FUNÇÕES DA PROGRAMAÇÃO
Função if/else: Pode decidir entre duas sequências de comandos qual vai ser
a executada.
Sintaxe:
if (<expressão>)
{ // caso a expressão verificada seja verdadeira
<sequência de comandos>
}
else
{ // caso a expressão verificada seja falsa
<sequência de comandos>
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}
Função while: Pode ser usado para gerar laços (loops). Ele permite que o
código fique sendo executado numa mesma parte do programa de acordo com uma
determinada condição, ele é executado desde que a condição seja verdadeira.
Sintaxe:
while(condição)
{
<comandos>;
}
Função for: Possui três elementos: a inicialização é um comando de atribuição
para estabelecer a variável de controle do loop. A condição é uma expressão de
relação que testa a variável de controle do loop contra algum valor para determinar
quando o loop terminará. O incremento define a maneira como a variável será alterada
cada vez que o programa repetir o loop.
Sintaxe:
for (i=0;i<=5;i++)
{
printf (“ Digite uma idade”);
scanf (“%d”,&idade);
printf (“A idade digitada foi %d \n”);
}
return 0;
}
Função Delay: função criada usando o laço “for”, usada para contagem de
tempo no programa.
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Sintaxe:
Delay(1000); // delay de 3 segundos.
Funções da Biblioteca lcd.h:
Lcd8_Clear(): Limpa o display de informações anteriores, utilizado antes de
outras funções.
Lcd8_Set_Cursor(x,y): Seta o cursor do display para a posição desejada,
sendo:
x: representa a linha;
y: representa a coluna.
Lcd8_Write_String("<informação desejada>"): Escreve no display as
informações desejadas.
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3.4
CRONOGRAMA
Mês
Ord.
1
2
3
3
4
5
6
7
8
9
10
Atividades
Planejamento
Coleta de dados
Pesquisa de campo
Programação - Keil
Isis
Ares
Testes de software
Power Point
Documentação final
Revisão do texto
Defesa final (banca)
1
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Semana
Semana
Semana
Semana
Semana
Semana
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
X
Figura 22: Cronograma
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4
3.5
LISTA DE COMPONENTES
Tabela 7: Lista de Componentes
Quantidade
Componente
Especificação
Valor
1
CI Microcontrolador AT89S52
8K Bytes / 24 Pinos
R$7,20
12
Chave Push Button
NA / 3A 250V
R$0,99
2
Capacitor Cerâmico
27nF x 16V
R$0,09
1
Cristal de Quartz
HC49U
R$0,69
1
Display 16x2
Backlight - Verde
R$19,99
1
TRIMPOT
10K Ohms
R$1,02
10
Resistor
220 Ohms – ½W
R$0,15
1
Chave Alavanca
3 Terminais, 6A
R$1,95
LISTA DE FERRAMENTAS
Softwares utilizados:

Keil uVision4;

Proteus 8 Professional;

AutoCAD 2014;

Microsoft Word 2014;

Microsoft Excel 2014;

Microsoft Power Point 2014;

Dropbox.
xii
3.6
DESENHO DO CIRCUITO NO PROTHEUS
Isis
Figura 23: Esquemático Completo ISIS
xiii
3.7
SIMULAÇÃO DOS CIRCUITOS
Proteus
Figura 24: Simulação - Estado Inicial
Estado inicial:
Ao ligar a mesa, o usuário verá a seguinte mensagem: “Escolha o Modo”, ao
mudar a posição da chave e pressionar o botão Enter, o aluno vera uma das telas
seguintes: A do modo de consulta representada abaixo e o modo de teste, sem
representação no proteus
xiv
Figura 25: Simulação - Modo Consulta
Modo de Consulta:
Após pressionar Enter o display ira exibir a mensagem do modo de consulta,
após um delay de 2 segundos, o usuário poderá pressionar um dos 10 botões que
representam as faixas de cores, após as três faixas serem colocadas (como indicado
no display) o valor final será apresentado ao aluno. Após um delay ao pressionar enter
o programa volta para a tela de seleção de modos
xv
CONCLUSÃO
Durante o processo do desenvolvimento do projeto colocamos em pratica todos
os conteúdos e ensinamentos nos dados no decorrer do curso de aprendizagem, com
o auxílio dos profissionais do SENAI e até mesmo de outros colegas, conseguimos
nos organizar e tirar nossa ideia inicial do papel.
No período em que trabalhamos no projeto encontramos certas dificuldades, a
maior delas acabou sendo a programação, pelo fato de que nossos conhecimentos
anteriores não eram amplos o suficiente para implementarmos certas funções. Para
superar esse desafio a equipe realizou inúmeras pesquisas, em apostilas e sites, e
com a orientação do professor conseguimos aprimorar as nossas habilidades.
Infelizmente na data de entrega ainda não havíamos implementado todas as
funções que inicialmente tínhamos planejado, sendo assim queremos concluir a mesa
didática em breve com todos os seus modos e funções.
Ainda pensamos em utilizar a experiência ganha para a criação de outros
projetos inovadores para programas como o Inova do SENAI/SESI.
Ao fim do curso vemos um amadurecimento das ideias e conhecimentos
adquiridos durante o curso e um preparo para o mercado de trabalho e a indústria.
xvi
REFERÊNCIAS
ELECTROSOME.
Bits
no
display
LCD.
Disponível
em
<http://electrosome.com/interfacing-lcd-with-8051-using-keil-c-at89c51/>
Acessado em 20/02/2014.
FLEURY, Claudio Afonso. Roteiro para programação LCD 16x2 Disponível em
<ftp://ftp.dca.fee.unicamp.br/pub/docs/ea079/complementos/Lcd.pdf>
Acessado em 20/06/2014
GEOCITIES.
Simulação
do
display.
Disponível
em
<http://www.geocities.com/dinceraydin/djlcdsim/djlcdsim.html>
Acessado em 22/02/2014
MACIEL,
Marcelo.
Display
e
sua
estrutura
interna.
Disponível
em
<http://www.marcelomaciel.com/2012/03/configuracao-display-lcd-no-pic.html>
Acessado em 28/03/2014
MIGUEL,
Afonso.
LCD
16X2.
Disponível
em
C.
em
<www.afonsomiguel.com/sites/default/files/lcd16x2_1.pdf>.
Acessado em 03/03/2014
RESENDE,
Sergio
Ferreira.
Programação
em
Disponível
<http://homepages.dcc.ufmg.br/~rodolfo/aedsi210/printf_scanf/printfscanf.html>
Acessado em 18/06/2014
SALES,
André
Barros.
Programação
em
C.
Disponível
em
<http://www.lei.unbgama.eng.br/vec/images/apostila%20Programa%C3%A7%C3%A
3o%20em%20Linguagem%20C%20atraves%20de%20erros.pdf>
Acessado em 19/06/2014
WIKIPEDIA.
Funções
em
C
e
C++.
Disponível
em
<http://en.wikipedia.org/wiki/Operators_in_C_and_C%2B%2B>
Acessado em 15/04/2014
BRASILESCOLA.
Resistores.
<http://www.brasilescola.com/fisica/resistores.htm>
Acessado em 08/07/2014
xvii
Disponível
em
WIKIPEDIA. Resistores, teoria. Disponível em
<http://pt.wikipedia.org/wiki/Resistor>
Acessado em 15/04/2014
ELETRONICA PROGRESSIVA. Associação em série e paralelo. Disponível em
<http://www.eletronicaprogressiva.net/2013/07/O-que-e-um-resistor-para-que-serveassociacao-em-serie-e-paralelo.html>
Acessado em 08/07/2014
INFOESCOLA. Física de um resistor. Disponível em
<http://www.infoescola.com/fisica/resistores/>
Acessado em 08/07/2014
ELETRICAMENTE FALANDO. Valores comerciais de um resistor. Disponível
em
<http://eletricamentefalando.blogspot.com.br/2011/08/valores-comerciais-deresistores.html>
Acessado em 08/07/2014
OOCITIES.
Resistores
e
capacitores.
<http://www.oocities.org/br/gedaepage/Doc/Res_e_Cap.htm>
Acessado em 08/07/2014
xviii
Disponível
em
ANEXO I – PESQUISA DE CAMPO
Questionário
Nome:
Período:
1. Você teve dificuldades para aprender o código de cores para resistores? Se
sim quais foram e por quê?
2. Você realmente aprendeu os respectivos valores, ou seja, lembra-se deles
sem auxílio de uma tabela ou aplicativo?
3. Você acha que esse tempo poderia ser usado para o aprendizado de outras
matérias?
4. Você gostaria de um método mais rápida?
xix