IFSP Campus Cubatão. Laboratório de Eletrônica Digital LELD1 Notas de aula sobre CircuitMaker. Conceitos básicos.
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- Anderson da Rocha Natal
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1 Conceitos básicos. O CircuitMaker (CM) é um simulador de circuitos analógicos e digitais. Com ele, é possível elaborar esquemas de circuitos eletrônicos e simular o funcionamento destes mesmos circuitos. Vamos apresentar algumas funcionalidades do CM que serão utilizadas ao longo das nossas aulas. Utilizaremos a versão do estudante (CM 6.0) pois ela é gratuita e, por isso, existem algumas limitações como por exemplo o número máximo de componentes (50) e a não funcionalidade de alguns tipos de análise, o que não compromete o uso para o fim que propomos. Vamos utilizá-lo principalmente para permitir aos que nunca utilizaram um simulador, o façam sem a necessidade de grandes conhecimentos de uso de softwares. Por ser simples, seu uso é quase intuitivo, más é logico que é necessário aprofundar os estudos de eletrônica, pois como poderá ser constatado, para que a simulação seja eficaz é necessário saber o que esperar, é necessário ter uma boa ideia do que deverá acontecer e principalmente entender os dados obtidos com o uso do simulador, seja ele qual for. No tempo que temos, veremos apenas alguns recursos cabendo a cada um, o aprofundamento. 1 Área de trabalho. A figura abaixo mostra a área de trabalho do CM. Barra de menus e atalhos. Área d e trabalho É na área de trabalho onde serão desenhados os esquemas dos circuitos que serão simulados. Para isso, é necessário localizar nas bibliotecas do CM, os componentes desejados. Mais à frente, veremos as bibliotecas. PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXV V3-1
2 2 - DICAS IMPORTANTES. Ao elaborar um desenho, procure fazê-lo sempre no modo ampliado. Para isso, após selecionar alguns componentes, pressione a tecla F4. Isso fará a ampliação da imagem envolvendo todos os componentes que estão na área de trabalho. Para sair do modo ampliado, use F3. Não se esqueça de salvar o arquivo. Logo após o posicionamento dos primeiros componentes, no menu FILE, selecione SAVE AS. Dê preferência para salvar no seu PEN DRIVER. O nome do arquivo é importante. Utilize o mesmo nome utilizado na legenda. Isto facilita a localização de uma atividade. Depois da primeira vez, pode-se utilizar apenas SAVE. A seguir, uma pequena lista de atalhos. F2 escala do desenho visualização. F4 modifica a escala ajustando-a para que sejam visualizados todos os componentes posicionados na área de trabalho. F3 - retorna a escala de visualização para 100%. ALT + W modifica o cursor para WIRE, permitindo a interligação dos terminais dos componentes. ALT + A modifica o cursor para ARROW, permitindo a seleção do componente. ALT + D modifica o cursor para DELETE, permitindo que o componente seja apagado. Um componente fica selecionado quando estiver vermelho. Para isso, basta clicar com o botão esquerdo do mouse sobre o componente com o cursor ARROW Para DELETAR (Apagar) um componente, ou ROTACIONÁ-LO, basta clicar sobre o componente com o botão direito do mouse. Será aberta uma caixa com diversas opções. Para COPIAR o esquema desenhado no CM para um outro programa, como o WORD, basta selecionar no menu EDIT, COPY TO CLIPBOARD. Aparecerão duas opções: CIRCUIT ou WAVEFORMS. Para colar, pressione CTRL V no local onde quer colar o esquema ou a forma de onda. PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXIV V2-2
3 3 - Elaborando o primeiro esquema. A primeira providência é informar ao CM qual é o modo de simulação, ou seja, se o circuito será analógico ou digital. A imagem ao lado, mostra o botão onde podemos selecionar o modo de simulação. Visualizando o botão como uma porta AND (E) estamos na simulação digital. Visualizando o símbolo de um transistor, estamos no simulador analógico. Uma vez selecionado o modo digital, vamos localizar os componentes que queremos utilizar. De forma semelhante aos outros simuladores, no CM os componentes estão organizados em bibliotecas. As bibliotecas podem ser encontradas no menu parts. Ao selecionar o menu parts, uma caixa será aberta como a mostrada a seguir: Uma vez escolhido o componente, basta selecionar o botão PLACE para que o mesmo seja colocado na área de trabalho. PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXIV V2-3
4 Os componentes lógicos podem ser encontrados em bibliotecas (Major Devices Class) específicas descritas a seguir. Digital: Nesta biblioteca, podemos encontrar alguns instrumentos como o Data Seq e o Pulser (Minor Divice Class Instruments) e na Power, podemos encontrar elementos para prover a alimentação do circuito como a fonte de tensão e o terra. Digital Animated: Nesta podemos encontrar componentes animados (que se movem ou que trocam de cor). Nela podemos por exemplo encontrar os LED e os Displays. Digital Basics: Nesta biblioteca serão encontradas portas lógicas básicas e alguns arranjos de Flip Flops. Digital By Function: Nesta biblioteca, os componentes estão organizados por tipo. Basta então saber o tipo do componente e depois selecionar o componente adequado. Por exemplo: vamos utilizar uma porta lógica NAND. Basta então selecionar esta biblioteca e depois GATES NAND em Minor Divice Class. Em Device Symbol pode ser visto uma série de componentes representados pelo código. Resta então selecionar o componente da tecnologia que se quer. Digital By Number: Nesta biblioteca encontramos os componentes divididos em números. Em Minor Device Class podemos ver, por exemplo, 40xx que se for selecionado, à direita em Divice Symbol aparecerão todas as opções de componentes desta série. Acompanhe as instruções para elaborar um esquemático. Vamos desenhar o esquema de um circuito contendo uma porta lógica E, chaves para as variáveis de entrada e um indicador para saber os estados da saída O primeiro passo é selecionar a porta lógica E. Para isso, siga o caminho indicado abaixo. Digital Basics; Gates ; 2-In-AND-74LS08 Clique em Place para colocar o componente na área de trabalho. PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXIV V2-4
5 O componente aparecerá na área de trabalho. Perceba que ele está bem pequeno. Para ampliar o desenho do componente utilize F4. Para selecionar o componente é necessário clicar com o botão esquerdo do mouse uma vez. O componente selecionado ficará vermelho. Clicando mais uma vez no componente, más agora com o botão direito do mouse, será aberta uma caixa de opções, onde será possível modificar alguns parâmetros do componente. Para girar um componente, selecione Rotate 90. Cada vez que clicar sobre esse comando o componente girará 90 graus. Em Mirror, o componente será espelhado. Em Move, o componente poderá ser movido pela área de trabalho. Para apagar o componente pode usar Delete Itens. Se for necessário duplicar o componente, selecione Duplicate. Ao clicar em Edit Device Data, uma outra caixa será aberta. Veja a seguir. PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXIV V2-5
6 Nesta caixa, existem vários parâmetros que podem ser configurados, más apenas dois serão alterados. Em Label-Value o padrão é mostrar o código/nome do componente. Este termo poderá ser alterado sem modificar o funcionamento do circuito. Em Designation, é mostrada a sequência numérica do componente atribuída pelo próprio software. A recomendação é que mantenha a designação sugerida. Estes itens podem ser visíveis ou não. Se a caixa Visible estiver marcada, como no caso da Designação U1A na figura ao lado, isto indica que o que está escrito será mostrado na área de trabalho. Ao terminar, clicle em ok. Agora, coloque na área de trabalho, o componente onde poderão ser obtidos os valores 1 e 0 que devem existir nas entradas da porta lógica. Isto será feito com a Logic Switch. Localize este componente em: Digital; Power; Logic Switch Posicione a Logic Swuitch próximo a uma das entradas da porta lógica. Gire a Logic Switch de modo que a saída da chave fique para baixo. Mude o nome da chave para A. Duplique a Logic Switch e dê o nome de B. Localize a biblioteca Digital Aminated. Selecione Displays e depois Logic Display. Posicione o componente próximo à saída da porta. Veja na próxima imagem. PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXIV V2-6
7 Agora é necessário interligar os componentes. Para interligar os componentes (com fios ) utilizamos a ferramenta wire. Perceba que agora o mouse tem o formato de um sinal de +. Para interligar os componentes pode-se fazer o seguinte: O ponteiro (+) deve ser posicionado no terminal do componente. Imediatamente em sua volta será mostrado um quadrado vermelho, indicando que o terminal está selecionado. Uma vez selecionado, o botão esquerdo do mouse deve ser pressionado e move-se o ponteiro até o outro terminal, formando assim uma linha. Ao chegar ao outro terminal, o botão do mouse será solto e a ligação estará formada. Isso será repetido até completar todas as ligações. Perceba que quando a interligação é finalizada, a cor do fio passa para azul. PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXIV V2-7
8 Para as chaves, vamos realizar uma ligação diferente. A partir das chaves, será criada uma linha onde as variáveis A e B estarão disponíveis. Para isso, vá até o extremo de uma das chaves com o Wire selecionado. Clicle com o botão esquerdo do mouse uma vez e arraste o fio até onde vc achar adequado. Chegando lá, dê dois clicles com o botão esquerdo do mouse e o fio estará feito. Faça isso para a variável B. Para terminar as ligações, interligue as entradas da porta na respectiva variável. Para simular, é necessário clicar no botão Run/Stop. PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXIV V2-8
9 Após clicar no botão Run/Stop, o botão passa a exibir uma mensagem STOP, indicando que para parar a simulação, é necessário clicar novamente no botão. 4 Realizando uma simulação. A simulação consiste em testar todas as possibilidades das variáveis de entrada (como na tabela verdade) e ver o resultado na saída do circuito. Então varie os estados das chaves A e B de maneira a cumprir todas as combinações previstas na tabela verdade e observe o estado da saída para cada uma das combinações. Utilize a tabela abaixo para orientação. A (logic swicth A) B (logic swicth A) S (Logic display L1) LOW (0) LOW (0) LOW (0) HIGH (1) HIGH (1) LOW (0) HIGH (1) HIGH (1) Perceba que o resultado visto na tabela verdade após a realização da simulação é igual ao da tabela verdade da função logica E mostrada em sala de aula. Repita o procedimento descrito agora para simular um outro componente e para isso monte o mesmo circuito, mas agora utilize o componente em: Digital Basics; Gates ; 2-In-OR-74LS32 PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXIV V2-9
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