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SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL

PROJETO DE APRENDIZAGEM TERCEIRO PERÍODO

Mesa Didática Para Resistores

CURITIBA

2014


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

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 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


(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


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


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


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


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


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


Figura 7: Pinos dos bits de dados LCD

Figura 8: Pinos de controle LCD

Figura 9: Pinos alimentação LCD


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.


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.


Figura 12: Pinagem AT89S52


Tabela 5: Especificações Técnicas


3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO

3.1 FUNCIONAMENTO EM BLOCOS

2

1

O microcontrolador recebe os dados e interpreta qual modo da programação

será usado

AT98S52

Clock

Chaves

Display

Chave modo/Enter

4

3

5

3

3

3

Figura 13: Diagrama em Blocos


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.


Bloco 2


Funções: Botões (preto a branco)

Indica o bit de controle da cor para o microcontrolador.


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



Função:

Microcontrolador (AT89S52)

Recebe e lê o estado dos botões e chaves e envia os dados ao display.

Bloco 4


Função:

Display 16x2 (LCD)

Mostra ao usuário informações respectivas dos resistores, modos e passos.


Bloco 5


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).


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


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>


}

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.


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.


3.4 CRONOGRAMA

Ord.

Mês Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho

Atividades

Semana Semana Semana Semana Semana Semana

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Planejamento

X

2 Coleta de dados

3 Pesquisa de campo

3 Programação - Keil

4 Isis

5 Ares

6 Testes de software

7 Power Point

8 Documentação final

9 Revisão do texto

10 Defesa final (banca) Figura 22: Cronograma

xii

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.

xiii

3.6 DESENHO DO CIRCUITO NO PROTHEUS

Isis

Figura 23: Esquemático Completo ISIS

xiv

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

xv

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

xvi

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.

xvii

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>


MACIEL, Marcelo. Display e sua estrutura interna. Disponível em

<http://www.marcelomaciel.com/2012/03/configuracao-display-lcd-no-pic.html>


MIGUEL, Afonso. LCD 16X2. Disponível em

<www.afonsomiguel.com/sites/default/files/lcd16x2_1.pdf>.


RESENDE, Sergio Ferreira. Programação em C. Disponível em

<http://homepages.dcc.ufmg.br/~rodolfo/aedsi210/printf_scanf/printfscanf.html>


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>


WIKIPEDIA. Funções em C e C++. Disponível em

<http://en.wikipedia.org/wiki/Operators_in_C_and_C%2B%2B>


BRASILESCOLA. Resistores. Disponível em

<http://www.brasilescola.com/fisica/resistores.htm>


http://electrosome.com/interfacing-lcd-with-8051-using-keil-c-at89c51/

ftp://ftp.dca.fee.unicamp.br/pub/docs/ea079/complementos/Lcd.pdf

http://www.geocities.com/dinceraydin/djlcdsim/djlcdsim.html

http://www.marcelomaciel.com/2012/03/configuracao-display-lcd-no-pic.html

http://www.afonsomiguel.com/sites/default/files/lcd16x2_1.pdf

http://homepages.dcc.ufmg.br/~rodolfo/aedsi210/printf_scanf/printfscanf.html

http://www.lei.unbgama.eng.br/vec/images/apostila%20Programa%C3%A7%C3%A3o%20em%20Linguagem%20C%20atraves%20de%20erros.pdf

http://www.lei.unbgama.eng.br/vec/images/apostila%20Programa%C3%A7%C3%A3o%20em%20Linguagem%20C%20atraves%20de%20erros.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Operators_in_C_and_C%2B%2B

xviii

WIKIPEDIA. Resistores, teoria. Disponível em

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Resistor>


ELETRONICA PROGRESSIVA. Associação em série e paralelo. Disponível em

<http://www.eletronicaprogressiva.net/2013/07/O-que-e-um-resistor-para-que-serve-

associacao-em-serie-e-paralelo.html>


INFOESCOLA. Física de um resistor. Disponível em

<http://www.infoescola.com/fisica/resistores/>


ELETRICAMENTE FALANDO. Valores comerciais de um resistor. Disponível

em

<http://eletricamentefalando.blogspot.com.br/2011/08/valores-comerciais-de-

resistores.html>


OOCITIES. Resistores e capacitores. Disponível em

<http://www.oocities.org/br/gedaepage/Doc/Res_e_Cap.htm>


xix

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?

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