Professores Orientadores:
Prof. Gil Marcos Jess - Física IV - gltjessj@terra.com.br
Prof. Afonso Ferreira Miguel - Sistemas Digitais II - afonso.miguel@pucpr.br
Prof. Edson Pacheco - Estrutura de dados - pacheco@ppgia.pucpr.br
Prof. James Alexandre Barauniuk - Circuitos Elétricos - barauniuk@rla01.pucpr.br 

1. Resumo
Neste projeto, mostramos uma estrutura conhecida por todos nós. Uma ponte levadiça. Mas tivemos como objetivo, demonstrar as vantagens de um sistema DIGITAL para controla-la. O projeto da PONTE DIGITAL foi feito com a integração das matérias: Física IV, Sistemas Digitais II, Circuitos elétricos II e Estrutura de dados. Como no semestre anterior, um projeto envolvendo estas matérias deveria ser feito pelos alunos.
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2. Objetivos
O principal objetivo do projeto é integrar as matérias citadas anteriormente, de forma que um sistema, HARDWARE fosse controlado por algum tipo de SOFTWARE. Unimos então as disciplinas para construir um equipamento de forma semelhante a qual trabalharemos após conclusão do curso.
Referente a matéria de FÍSICA IV, utilizamos vários conhecimentos adquiridos, dando prioridade ao conhecimento do eletromagnetismo. Por esse motivo utilizamos Interruptores magnéticos na PONTE DIGITAL.
Os conhecimentos de SISTEMAS DIGITAIS II foram muito necessários para a construção do projeto. Afinal o circuito controlador da PONTE DIGITAL foi construído de forma digital.
CIRCUITOS ELÉTRICOS II foi onde buscamos soluções pra dificuldades técnicas como a de amplificarmos tensões e correntes durante a execução do projeto.
Nosso programa, que tem o controle total da ponte, foi baseado nos conhecimentos de ESTRUTURAS DE DADOS.
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3. Descrição do projeto
A ponte é controlado pelo programa criado pela equipe. Ao ser dado um comando no programa, através da serial um valor em HEXADECIMAL é recebido pelo circuito. Este circuito converte este sinal para forma BINÁRIA. Assim, conforme comandos mostrados a seguir a ponte funciona da maneira desejada.

Aqui estão descritas todas as partes, circuitos e programa que integram a PONTE DIGITAL.

  Maquete
Uma estrutura comum, conhecida por todos. Uma ponte montada sobre uma estrutura fixa. Na verdade são duas pontes que se unem sobre uma fenda. A base é de madeira rígida de aproximadamente 1,25 x 0,25 m. A fenda entre as duas extremidades é de 51cm e cada estrutura separadamente tem 34x31 cm. Toda a estrutura de cada lado da ponte foi feita com madeira balsa. Escolhido esse tipo de material pela facilidade de trabalhar com ele. As extremidades foram também revestidas com vidros escurecidos, apenas para efeito visual.
Sobre a pista, foram instaladas luzes de emergências, LED´s e também um tipo de semáforo simples para controle de tráfego.

    Circuitos
Alguns circuitos específicos foram necessários.

CIRCUITO DE COMUNICAÇÃO SERIAL E CONVERSOR
Este circuito tem como objetivo estabelecer a comunicação entre um hardware específico e um computador, utilizando a porta serial disponível no PC. O modelo apresentado possui as características de ler até quatro entradas analógicas e ainda possui 8 entradas ou saídas digitais.

O circuito de comunicação serial e conversor é composto do PIC, do MAX-232, do cristal, de um resistor e do cabo serial.
       O PIC deve ser alimentado com 5V no pino 20 e o GND nos pinos 8 e/ou 19. Um cristal oscilador de 4MHz deve ser ligado entre os pinos 9 e 10 e um resistor de 1kΏ deve ser ligado no pino 1 para reset.
       A interface serial tem como principal componente o MAX-232. Sua função é conformar o sinal do padrão RS-232, que trabalha com níveis de tensão de 12V a -12V, para o padrão TTL. São necessários quatro capacitores que devem ser ligados, lembrando que os pinos de alimentação são respectivamente os pinos 16 e 15, para Vcc (5V) e GND. Os pinos 9 e 10 são os pinos de TX e RX que devem ser ligados ao PIC, pois trabalham com níveis TTL. Os pinos 7 e 8  são ligados nos pinos 2 e 3 do  conector DB-9, no qual o sinal é do tipo RS-232. O GND do conector DB-9 (pino 5) deve ser ligado com o GND da placa, necessariamente.
O diagrama deste circuito se encontra nos DIAGRAMAS ELÉTRICOS.

CIRCUITO CONTROLADOR DE ILUMINAÇÃO E ALERTAS
Utilizando as saídas do CIRCUITO DE COMUNICAÇÃO SERIAL E CONVERSOS o CIRCUITO CONTROLADOR DE ILUMINAÇÃO E ALERTAS recebe estes sinais de forma que ativam separadamente as luzes de alerta, os semáforos e a iluminação interna. Este circuito foi feito com 4 transistores TIP31C. Como as lâmpadas e conjuntos de LED´s trabalham com uma tensão de 5V, com a utilização do TIP31C foi possível ter controle recebendo apenas o sinal TTL que não é suficiente para o funcionamento destes.
O diagrama deste circuito se encontra nos DIAGRAMAS ELÉTRICOS.

CIRCUITO CONTROLADOR DOS MOTORES
Este circuito recebe para cada motor 2 bits específicos. Por exemplo, se o circuito receber o sinal binário 10, os motores devem girar em um sentido. Caso o sinal recebido for 01, os motores giram para o sentido contrário. Cada motor tem um circuito específico. Como a ponte deve parar de descer ou subir ao encontrar seu limite, foram instalados interruptores magnéticos na maquete. Estes interruptores foram ligados à um BUFFER 3-STATE.

O sinal para o motor entra em IN e sai em OUT, mas é interrompido quando o G recebe o valor lógico  0. por isso os interruptores magnéticos ao serem fechados enviam valor 0, parando o movimento do motor.

Como o sinal OUT é um sinal TTL, não temos tensão nem corrente suficientes para movimentar os motores, acrescentamos a este circuito drivers do tipo SM-DRV. Que ao receber sinal lógico 0, envia para sua saída 0V, e ao receber 1, envia 5V.
O diagrama completo deste circuito se encontra nos DIAGRAMAS ELÉTRICOS.
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4. Lista de materiais

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5. Diagramas elétricos
Aqui estão todos os Diagramas dos circuitos usados no projeto.
 
Circuito comunicação serial e conversor


Circuito controlador de iluminação e alerta


Circuito controlador dos motores
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6. Diagrama da placa de circuito impresso
Circuito impresso do circuito de comunicação serial e conversor.


Circuito impresso do circuito do BUFFER 3-STATE


Circuito impresso do controlador dos motores
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7. Software desenvolvido
O grupo desenvolveu um software que controla a ponte. Veja aqui a interface do programa.


Faça aqui o download do código fonte.
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8. Conclusão
Conclui-se ao fim deste projeto, que ao integrar as matérias do nosso curso resultamos em um sistema funcional de muito bom desempenho.
O empenho desde o começo do semestre foi a chave para a conclusão do projeto. A pesquisa e a aplicação dos conhecimentos adquiridos nos permitiram analisar alguns circuitos e também pudemos criar os necessários.
Sendo assim, as técnicas empregadas nos levaram a obter os resultados esperados.
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9. Referências

  Bibliografia
Tocci, Ronald; Sistemas Digitais - Princípios e Aplicações; LTC LIVROS TECNICOS E CIENTIFICOS;
Nilsson, James W; Circuitos elétricos; LTC LIVROS TECNICOS E CIENTIFICOS;
Deitel, H. M;  - C++, Como programar; EDITORA BOOKMAN;
Mendonça, Alexandre; Hardware :programação virtual de I/O e interrupções

  Internet
http://www.icet.pucpr.br/afonso
http://www.national.com/
http://www.ti.com/
http://www.eletricazine.com.br/

  Pessoas
Prof. Afonso Ferreira Miguel
Prof. Gil Marcos Jess
Prof. James Alexandre BarauniuK
Carlos Paraguay
Guilherme Campagnolli
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10. Galeria de fotos

Os alunos Luciano Daniel Amarante e Ricardo Watzko.


Mecanismo da ponte


Circuitos, mecânica e muitos fios


Interruptor magnético


Conexão PC - Hardware






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