segunda-feira, 9 de junho de 2014

Fotos do Grupo6

Fotos do grupo responsável pela montagem do projeto-Controle de Vagas de Estacionamento

Queríamos também agradecer a Professora Débora Meyhofer Ferreira, e o professor William Cesar Mariano pela ajuda dada nos projetos!
Felipe Elisei, William Vinicius, Matheus Nunes,Murilo Zanella,
Gabriel Carmona e o Professor William Mariano
(ordem esquerda pra direita)

Felipe Elisei, William Vinicius, Matheus Nunes,Murilo Zanella,
Gabriel Carmona(ordem esquerda pra direita)

Felipe Elisei, William Vinicius, Matheus Nunes,Murilo Zanella,
Gabriel Carmona (ordem esquerda pra direita)

O Projeto

A cada dia mais no mundo, o uso do carro se torna cada vez mais essencial, e com o aumento destes veículos na rua faz com que haja um aprimoramento no sistema de estacionamento de vários estabelecimentos, e uma das melhorias que seriam muito úteis, é a contagem de vagas.
Com uma contagem de vagas eficiente, poupará tempo ao motorista na hora de procurar estacionamento, principalmente em dias que há um movimento intenso no local.
Por isso, o projeto tem como objetivo de facilitar a vida das pessoas, bem como poupar o tempo gasto por manobras, caso o estacionamento estivesse lotado, e também para evitar transtornos no trânsitos na entrada de veículos do estacionamento.

Maquete do Projeto

A maquete foi feita com isopor representando um estacionamento, com 15 vagas.
Na maquete contém também postes feitos com LEDs comuns da cor amarela, que representam postes, assim tendo um circuito elétrico apenas, com resistores e luzes.
Com o conjunto de sistema digital e elétrico, além de concluir o projeto interdisciplinar, simula bastante uma cidade real, assim simulando com fidelidade o funcionamento do projeto de estacionamento.




Imagens do Projeto

Após os posts e videos que foram postados aqui no blog explicando sobre o funcionamento do projeto,você pode ver abaixo as imagens das ligações que foram feitas na Protoboard.






Videos do Projeto em Funcionamento


Videos

Após os posts que foram explicados sobre o funcionamento do projeto, abaixo está os vídeos das ligações que foram feitas na Protoboard.
Ligação do Contador ao Decodificador ao Display


Parte Logica do Projeto


Entrada de Carro no Estacionamento(Infravermelho)


Saída de Carro no Estacionamento(Infravermelho)

sábado, 7 de junho de 2014

Infravermelho

Para fazer a contagem de carros do estacionamento, ultilizamos dois LEDs emissores e dois LEDs receptores infravermelho.
O sistema funciona como um interruptor, logo que a luz do emissor é atravessada pelos carros, ela permite a passagem da corrente para o circuito, que no caso do projeto, libera o funcionamento do CI 555, fazendo com que dê pulsos no contador.

 Existem vários modelos de LEDs, porém ultilizamos no projeto, esses LEDS, que são comuns:

Para que possa fazer os LEDs funcionarem, é preciso ligar o LED emissor como se fosse um LED normal, ou seja, na perna maior é o terminal positivo do LED, e essa vai ser colocada na VCC com um resitor de 300 ohms, e a perna negativa será colocada no terra. Porém, no receptor é preciso ter muito cuidado, pois na maioria das vezes, ele é invertido, a perna maior do LED vai para o terra, e a menor para o VCC com um resitor de 10k ohms. Além disso, o circuito é conectado com a conexão de 10k ohms.

  • Observação: É recomendável verificar o alinhamento dos LEDs, para evitar erros de contagem e disparos indesejáveis.

Sistema Lógico do Projeto

O sistema lógico do projeto é composto por 3 CIs que são responsáveis pelo RESET e o PRESET do contador. Em nosso projeto, foi ultilizado: CIs 44LSO5, 74LSO8 E 74LS20.

  • 74LS05
0 74LSO5 é um CI, que contém 6 inversores, para inverter o sinal de entrada, por exemplo: entra 0 (terra) e sai 1 (VCC), se entrar 1 (VCC) sai 0 (terra).

O diagrama de pinos do CI 74LS05:


A função do 74LS05 em nosso projeto, é para inventer o sinal da saídas C e a A do contador das unidades, pois irá garantir que o CI 74LSO8 funcione corretamente.
  • 74LS08
O 74LS08 é um CI que contém 4 Portas AND de 2 entradas.
A porta AND multiplica as entradas e deixa a saída com o resultado da multiplicação. Ex: 1x1 resulta em 1 e 0x0, 0x1 resulta em 0.
A seguir o diagrama de pinos:



Em nosso projeto ela atua junto com o CI 74LS05 para ativar o RESET de nosso contador, que é ativo em ALTO (1).

  • RESETANDO (1010 -> 0000)
Como explicado no post sobre o contador, temos que resetar o "10" para que vire 0.
 DCBA = 1010 (10 em binário), as saídas D e B do contador já estão prontas para o 74LS08. Porém, C e A não!
C e A não estão prontos, pois se ignorarmos eles, na contagem decrescente o contador irá resetar no 15 (1111) pois ele irá entender que D e B são 1, e irá resetar, assim prejudicando a contagem.
Para corrigir isso, temos que garantir que o reset ative em 10, que tem como código único 1010, então passemos no inversor C e A.
Para exemplificar melhor:
Números de 0 a 7 têm como D 0, ou seja: 0: 0000 e 7 : 0111... então na multiplicação DxC(invertido)xBxA(Invertido) sempre será 0.
Segue uma imagem:

Na imagem acima, estamos exemplificando o que acontece com 0, o 3 e o 7, tendo em vista que, o foco principal é ver que o algarismo correspondente ao D é e não muda, portando esse diagrama serve para os números de 0 a 7. Concluindo que os números com D = 0 sempre resultará em 0.

Para números maiores que 7, que usam D segue a imagem a seguir:


Na imagem acima, estamos exemplificando o que acontece com 8,9,10 e 15, mostrando que o contador só resetará quando o CI de portas AND obtiver 1 em seu resultado, e esse resultado, que determinamos é o 10, por isso o uso dos inversores em C e A, assim garante que o código de 10 seja o correto.
Pelo Reset ser mais rápido que o Clock, antes mesmo de ele mudar e registrar 10, o contador já está zerado e pronto para continuar a contagem!

  • 74LS20
O 74LS20 é um CI que contém 2 Portas NAND de 4 entradas.
Seu funcionamento é muito parecido com o CI 74LS08. Ele multiplica as entradas como o 7408, porém ele automaticamente inverte a saída.Ex: 1x1 resulta em 1, a saída é invertida, logo, será 0. e 0x0, 0x1 resulta em 0, com saída invertida, resultando em 1.
A seguir o diagrama de pinos:


Esse CI foi utilizado para a ativação do PRESET do contador, que é ativa em BAIXO, ou seja 0.
Configuramos o contador para estado de 9, porém ativo em 15.
O estado configurado foi 9, simulando uma contagem decrescente, exemplo: 11-10 - 09.
Além disso, colocamos na saída do 7420 também o preset para 0 das dezenas, simulando a contagem feita logo a cima.
Essas portas são ativas em 15 (1111), visto que o contador conta, decrescentemente, 2-1-0 - 15 - 14...
Como o número 15 é formado por todo 1, não temos que passar por um inversor antes, ou seja, qualquer algarismo contendo o 0, seu resultado será 0, invertido no final dará 1, e o PRESET não é ativado (LEMBRE SEMPRE QUE O PRESET SE ATIVA EM 0)!
A seguir uma imagem exemplificando:


Como podemos observar, toda combinação que contenha algum algarismo 0, seu resultado invertido dará 1 e assim NÃO ativa o Preset, logo, para ele ser ativo, todos os números terão de ser 1 para após sua múltiplicação com produto 1, invertido dando 0, e o único número é o 15 (1111).

Com isso encerramos a parte lógica do projeto. 


quinta-feira, 5 de junho de 2014

CI 555

o CI 555, é um oscilador e temporizador que, em nosso projeto serve para controlar a entrada dos carros, evitando que crie mais de um pulso para o CLOCK. Segue abaixo o diagrama de pinos.

O pino 2 serve para para receber o disparo, no caso, o sinal do foto transmissor.
O pino 4, Reset, quando ativo ele pára o funcionamento do CI. O Reset é ativo em baixo, portanto ligaremos ele na VCC.
Conectamos um capacitor de 10nF para controlar o voltagem interna do 555, ajudando a evitar fugas e erro de pulso, assim melhorando a contagem.
Os pinos 6 e 7, carga de descarga, respectivamente, serve para controlar o tamanho da duração do pulso, eles são conectados a um capacitor e resistor, que você escolhe através da fórmula: 
T = 1,1 x RxC

Assim que a barreira do LED emissor Infravermelho é cortada, o 555 é acionado através do pino 2, o capacitor carrega e descarrega com o tempo e gera o pulso na saída 3 que é ligado ao CLOCK do contador 74LS193.

Em nosso projeto, usamos R= 3.3 M ohms e C 1uF.

T=1,1x3.3x10^6x1x10^-6
T=3,63 segundos

Ou seja, os carros só entram a cada 3.63 segundos, evitando erros na contagem.


Display 7 segmentos

O Display de 7 Segmentos de ânodo comum, é muito utilizado com o decodificador 74LS47. Seu diagrama de pinos segue a seguir:


Para fazer a ligação, cada pino representa uma letra no display e decodificador, que representa um LED que será aceso.
É Muito importante o uso de resistores de 330 ohms para controlar a tensão evitando que queime algum LED.
O pino 5(p) não tem conexão com o decodificador, e nós também não utilizamos ele no projeto. 

Decodificador 74LS47

O CI 74LS47 é um decodificador de 7 segmentos próprio para o uso com display ânodo comum de 7 segmentos também.
Para ligarmos ele ao contador fazemos a ligação como diz o datasheet.
A seguir segue o diagrama de pinos do decodificador 74LS47.


Os pinos 7,1,2,6 (ABCD) são ligados em Q0, Q1, Q2, Q3 do contador respectivamente.
Os pinos 3,4,5 são ativados em baixo, portanto, como não queremos eles ativados, ligamos na VCC.

LT serve para testar os LEDs do Display.
Enquantos as outras servem para conectar mais de um display, que serve para apagar quando for 0. Mesmo utilizando dois displays no projeto, não ligamos essa função, pois queríamos mostrar o zero, garantindo que está funcionando adequadamente, visto que o 15 é apagado todos os LEDs.



Funcionamento do Contador 74LS193

O CI 74LS193 é um contador binario de 4 bits crescente e decrescente que possui dois clocks (CPD e CPU), e contém também as entradas de Preset (P0, P1, P2 e P3).
Seu Reset(MR) é ativo em alto enquanto seu Preset (PL) é ativo em baixo.
Seu Diagrama de pinos pode ser visto na imagem abaixo.


Por ser um contador binário de 4 bits, o 74LS193 realiza a contagem de 0 a 15, e para o projeto, necessita de uma modificação em sua contagem.
Sua contagem padrão é:
0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15- TCU. (Para contagem crescente)
15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1-0- TCD. (Para contagem decrescente)

Em nosso projeto, ao utilizar o display de 7 segmentos, que mostra algarismos de 0 a 9 que são decodificados pelo decodificador 74ls47 (que serão mencionados em futuros posts) nós precisamos modificar a contagem dele até 9.
Para isso, basta ligar as entradas de Preset (P3 em positivo, P2 em negativo, P1 em negativo e P0 em positivo). Ligando-as dessa forma, temos (1001 - que é nove em binário), e todas as vezes que o pino 11 (PL) for ativado, automaticamente o contador irá para o estado de contagem que selecionamos (1001 - 9).
Porém precisamos também escolher quando o contador ativará essa entrada, que, em nosso caso será quando ele realizará a contagem decrescente.


  • Presetando o Contador para Nove


Como dito a cima, ele conta "1- 0 - 15-14.... 9....." temos que fazer com que o contador ao chegar em 15 ele pule a contagem para nove, assim contando "1-0 - 9 ...".
Para fazer isso, o Preset tem que ser ativo em 15 (1111 em binário) então, devemos pegar as saídas (Q0, Q1, Q2 e Q3) em uma porta NAND para que ela ative o Preset.
O Preset do contador usado ativa em baixo, ou seja 0. A porta NAND ela multiplica as entradas e inverte a saída, sendo assim, quando todas as saídas do contador forem 1, ou seja 15 (1111), quando ligados a uma porta NAND, ela multiplicará os valores 1x1x1x1 = 1 e inverterá o resultado, saindo assim, 0 ativando assim o PL. E quando não for 1111, por exemplo, escolhendo aleatoriamente um número, por exemplo o 3 (0011), quando ligados a essa porta, ela multiplica 0x0x1x1 = 0 e inverte o resultado, resultando em 1, ou seja PL não está ativa e o contador realiza a contagem normalmente. O CI usado para isso foi o 74LS20 (que falaremos em outra postagem detalhadamente). E é nessa saída além de ativa o PL do contador, também ativa o PL do contador das dezenas.


  • Resetando o Contador para Zero

Como dito anteriormente, nosso contador conta 0...8-9-10-11-12

Diferente do Preset, o Reset ele quando ativo sempre faz o contador ir para 0.
Outra diferença, nesse caso, o 74ls193, seu Reset é ativo em alto.
Como nós queremos que ele conte 8-9 - 0, temos que ativar o reset em 10.(1010).
Para fazer isso precisamos de portas AND e portas inversoras.(Detalharemos em outros posts)
A diferença da porta AND para a NAND, é que a porta AND não inverte o resultado da multiplicação, e como o Reset ativa em alto, ela é útil para nosso caso.
E Para ficar completa, conectamos Q2 e Q0 no inversor, quando forem 0, o inversor lançará 1 como saída, assim garantindo que o reset será ativo em 10. Pois será na saída da porta AND que ligaremos o Reset do Contador da Unidade, e geraremos o CLOCK do segundo contador (Dezena) caso não garantir o código binário, ele pode ligar o reset em combinções que Q3 e Q1 forem 1.
Quando o Q3 for 1, Q2 for 0, Q1 for 1, e Q0 for 0, forma dez, e nossa porta AND ativará o RESET, e acionará também o clock do segundo contador para dezena. (Lembrando que antes de conectarmos Q2 e Q0 na porta AND elas passam pelo inversor, assim, tornando 1 ativando o RESET de forma correta) Para isso usamos CI 74LS08 (Portas AND) e 74LS05 (Inversor).


  • Entendendo a Contagem:

Como as entradas PL e MR (Reset) são mais rápidas que o Clock, antes mesmo de ele chegar ao 15 (1111), ele já presetou para 9, zerando o contador de dezena também, simulando assim 10-> 09

E quando chegar em 10(1010), ele automaticamente ativa o Reset e aumenta a contagem da dezena, simulando assim : 09 -> 10.

* PS: Colocamos para ativar o PL da dezena, pois não queríamos que ele contasse livremente variando apenas de 0 e 1.


Com o Contador Configurado, segue agora nos próximos posts os outros componentes do projeto.


Materiais Utilizados no Projetos

Lista de materiais utilizados no projeto:


  • 2 contadores 74LS93
  • 2 decodificadores 74LS47
  • 2 displays de 7 segmentos
  • 2 CI 555
  • 4 portas AND de duas entradas 74LS08
  • 6 inversores 74LS05
  • 2 portas NAND de quatro entradas 74LS20
  • 14 resistores 330Ω
  • 8 resistores de 10KΩ
  • 2 resistores de 3.3MΩ
  • 2 capacitores de 10 nano farad (nF)
  • 2 capacitores de 1 micro farad (µF)
  • 2 leds emissores de infra-vermelho IR333
  • 2 leds fototransmissores infra-vermelho
  • Fonte regulável (utilizado no projeto 3 V(volts) )
  • Foi também utilizado alguns fios e jumpers para fazer as ligações
  • 4 protoboards

segunda-feira, 26 de maio de 2014

Teste do contador e decodificador




Teste para rezalizar os últimos ajustes da montagem do circuito integrado, e também para obter o controle de vagas do estacionamento.