LAB DE SIST MICRO CONTROLADO

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1 01. O transistor é um componente eletrônico que começou a popularizar-se na década de 1950, tendo sido o principal responsável pela revolução da eletrônica na década de São utilizados principalmente como amplificadores e interruptores de sinais elétricos, além de retificadores elétricos em um circuito, podendo ter variadas funções. O termo provém do inglês transfer resistor (resistor/resistência de transferência), como era conhecido pelos seus inventores. Analisando o princípio de funcionamento e aplicado no circuito abaixo, quando operar na condição de chave, o componente em questão, terá corrente de coletor quando: a) for um transistor PNP b) esfriar o circuito c) não existir corrente na base d) ligado a um motor de passos e) existir corrente na base 02. O TRIAC faz parte da família dos tiristores, e está intimamente relacionadas com os retificadores controlados de silício (SCR), seu nome vem do inglês Triode for Alternating Current. O TRIAC é formado por dois SCR ligados em antiparalelo, ou seja, um ao contrario do outro, mas em paralelo e com os gates (gatilhos) ligados juntos. Com esse tipo de configuração o TRIAC se torna uma chave eletrônica bidirecional, que pode trabalhar com a corrente elétrica em ambos os sentidos guando o gatilho é acionado. Com relação ao tiristor Triac, assinale a alternativa correta. a) Ele aciona e protege altas potências, pois abre quando há uma sobrecarga. b) É um interruptor com temporizador. c) É um transistor que só liga ou desliga quando acionado por um diodo Diac. d) É um chaveador controlado que pode acionar altas potências. e) É um conjunto de diodos controlado por um transistor.

2 03. O gráfico abaixo mostra várias regiões de operação de um transistor NPN, numeradas de I a V, e o circuito ao lado do gráfico corresponde a uma interface de potência para acionamento de um motor CA: O transistor Q1 do circuito opera APENAS nas regiões a) I e II b) II e III c) III e IV d) I e IV e) IV e V 04. Microprocessadores, microcontroladores e o próprio PC possuem saídas que podem ser usadas para controlar circuitos externos. As portas desses dispositivos normalmente são compatíveis com lógica TTL e CMOS, o que permite utilizar no interfaceamento circuitos relativamente simples para o controle de cargas de alta potência. Por regra de construção um circuito microcontrolado, deve acionar uma carga CA por meio de uma interface de potência. Analisando o circuito abaixo, podemos atribuir a função de D1 como: a) reduzir a reatância da bobina no momento de sua magnetização. b) reduzir a reatância da bobina no momento de sua desmagnetização. c) proteger o relé em caso de ligação da fonte de alimentação com polaridade invertida. d) proteger o transistor da força contra-eletromotriz que surge na bobina do relé quando ela é desenergizada. e) proteger o transistor em caso de ligação da fonte de alimentação com polaridade invertida.

3 05. Considere o circuito com transistor a seguir para responder à questão. Nesse circuito, o nível de saturação Icsat corresponde, em ma: a) 2,27 b) 19,61 c) 21,88 d) 81,47 e) 90, O tipo de configuração montada com o transistor mostrada na figura acima corresponde ao tipo de polarização conhecido por: a) corrente de emissor constante b) realimentação negativa controlada c) divisor de tensão na base d) coletor comum e) base comum 07. No circuito abaixo, o transistor bipolar de junção, Q, é polarizado pelos resistores RB1, RB2, RC e RE. Considerando que esse circuito esteja sendo analisado para fins de manutenção, julgue os itens a seguir, quanto aos testes e às observações que podem ser realizados nesse circuito. I - O transistor Q é do tipo NPN II - Se o capacitor C1 estiver danificado, apresentando curto-circuito entre seus terminais, a polarização do transistor Q não é alterada III - Se o transistor Q estiver operando na região ativa, a tensão de emissor é pouco menor que a tensão de base IV - O transistor Q é do tipo PNP a) Apenas I correta b) Apenas II, e IV corretas c) Apenas IV correta d) Apenas I e III corretas e) Apenas III correta

4 08. Retificador é um dispositivo que permite que uma tensão, ou corrente alternada(ca) (normalmente senoidal) seja constante, ou seja transformada em contínua. Existem vários tipos de retificadores e métodos complexos para seu projeto e construção, normalmente sendo empregados no circuito diodos e tiristores. Sobre diodo retificador, é correto afirmar: a) No diodo de silício, a tensão reversa de ruptura é igual ou superior a 0,6 V. b) A tensão direta quando o diodo está em condução pode atingir valores superiores a 1 kv. c) Para o diodo entrar em condução, é necessário aplicar uma tensão direta superior a 13 V. d) Na polarização reversa, o diodo entra em condução normal apenas se a tensão aplicada for superior à especificação breakover voltage. e) O diodo conduz quando o potencial do anodo é, aproximadamente, 0,6 V acima do potencial do catodo. 09. Devido ao seu desempenho, os microcontroladores AVR têm assumido um papel de destaque entre os microcontroladores de 8 bits. Sua arquitetura moderna, além de permitir execuções mais rápidas dos programas, permite uma maior densidade de código comparado às outras tecnologias de 8 bits. A unidade central de processamento (UCP), também chamada de CPU (do inglês, Central Processing Unit), ou ainda de microprocessador, é responsável por simular o cérebro do ser humano. Fisicamente é um circuito integrado, constituído por milhões de transistores, que incorpora uma variedade de circuitos (registradores, somadores, comparadores, temporizadores e etc.). Sobre seu funcionamento e sua estrutura interna marque a alternativa correta. I - É constituído de três partes, que são formadas pela Unidade Lógica e Aritmética, pelos registradores internos e pelo bloco de temporização e controle. II - O microcomputador é uma máquina eletrônica capaz de buscar ou executar instruções de programas alocados em memória. Cada instrução tem uma função que o microprocessador deve processar para executar uma determinada interrupção. III - Sempre que o microcomputador for energizado, existirá um sinal de reset, que inicializa o contador de programa, e o microprocessador do microcontrolador fará uma operação de leitura da instrução no endereço de memória definido pelo contador de programa, que decodifica e executa essa instrução. Cada vez que uma instrução é executada, o contador de programa é ajustado para apontar para a próxima instrução do programa. Esse processo é cíclico e o programa alocado na memória é rodado por inteiro, instrução por instrução, fazendo com que o microcomputador alcance seu objetivo funcional desejado. IV - Os eventos do sistema microprocessado/microcontrolado para que ocorra a busca e a execução de uma única instrução chamam-se ciclo de instrução, que são composto de outros dois ciclos, o de busca e o de execução. a) ( ) Somente I correta b) ( ) somente I, IV e II corretas c) ( ) somente II correta d) ( ) Somente I, III e IV corretas e) ( ) Apenas IV correta

5 10. Existem três tipos diferentes de memória no PIC18F: a memória de programa (flash/não volátil), a memória de dados (RAM/volátil) e a memória EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) de dados (não volátil). As funções principais da memória de programa são: I - Armazenar o software, ou seja, o programa que dá a funcionalidade básica de um equipamento inteligente. II - Armazenar valores constantes (fixos) que são usados durante o processamento de uma determinada tarefa. III - Armazenar as variáveis do sistema que se deseja controlar, como o valor lido de um sensor de temperatura, que varia ao longo do tempo. IV - A memória de dados EEPROM é considerada um dispositivo periférico, desde que seu endereçamento seja feito a partir de um conjunto de registradores de controle. a) ( ) Somente I correta b) ( ) somente I, IV e II corretas c) ( ) somente II correta d) ( ) Somente II, III e IV corretas e) ( ) Apenas II correta 11. Em geral a alimentação dos circuitos microcontrolados deve ser tratada a fim de evitar oscilações e mau funcionamento. No entanto o valor de tensão da fonte externa deve estar entre os limites 9V a 14V baseado no circuito abaixo. Porém se alimentada com uma tensão abaixo de 6V, podemos afirmar que: I - A tensão de funcionamento do ATMEGA 328P que é 5V, pode ficar instável e quando alimentada com tensão acima de 20V, o regulador de tensão apresentado no circuito pode sobreaquecer e danificar o conjunto. Dessa forma, é recomendado para tensões de fonte externa valores de 7V. a 12V. II - O circuito regulador para entrada externa é exibido acima. Nota-se que o CI responsável pela regulação de tensão é o NCP1117, da OnSemi. Destaque para o diodo D1 que protege o circuito caso uma fonte com tensão invertida for ligada. III Por comodidade a maioria dos circuitos de prototipagem são alimentados diretamente pela USB do computador. E o circuito da USB apresenta alguns componentes que protegem a porta USB do computador em caso de alguma anormalidade o qual dispensa o esquema acima. IV - Além dos recursos apresentados, o circuito acima conta com um circuito pra comutar a alimentação automaticamente entre a tensão da USB e a tensão da fonte externa. Caso haja uma tensão no conector DC e a USB é conectada, a tensão de 5V será proveniente da fonte externa e USB servirá apenas para comunicação com o PC. a) Apenas I correta b) Apenas I e II corretas c) Apenas I, III e IV corretas d) Apenas III correta e) Apenas III correta

6 12. Um microprocessador executa instruções da memória. Se ocorrer uma descarga elétrica próxima ao sistema, o barramento de dados do processador pode ser momentaneamente perturbado e fazer com que o processador leia algum byte errado da memória. Pode ocorrer ainda um bug do software que resulte em um estouro de pilha, então o processador pega lixo quando tenta voltar de uma sub-rotina. Nestes dois casos, o processador se perde e passa a executar o programa de forma equivocada. Se estes problemas acontecerem em um computador, a solução seria simplesmente resetá-lo que ele voltaria a executar o programa normalmente. Porém, em sistemas embarcados, normalmente não existe este botão de reset e para prevenir estes problemas muitos sistemas utilizam o Watchdog Timer (WDT). Abaixo segue um exemplo de um código utilizando WDT. Sobre as questões pertinentes ao WDT, julgue os itens baixo I - O WDT tem um função muito importante não apenas contra bugs de software, mas também em situações ambientais agressivas. O WDT oferece a impossibilidade de restabelecer o controle da aplicação pelo microcontrolador através da reinicialização do sistema (um simples RESET) mesmo que a falha esteja na próprio oscilador do microcontrolador. II - Um watchdog timer é um dispositivo temporizador que dispara um reset ao sistema se o programa principal estiver em uma condição de funcionamento. É utilizado com a finalidade de fiscalizar o processamento e quando necessário aplicar correções e até mesmo um reset no hardware. Quando ativado, precisamos zerar o Watchdog, caso contrário, ele vai estourar e resetar o sistema. III - Consiste essencialmente em um timer, que deve ser resetado periodicamente pelo sistema para demostrar que o mesmo está funcionando corretamente. Se por algum motivo esse comando de reset do timer não for acionado o Watchdog é ativado e reseta parte do sistema ao estado inicial. IV - O WTD serve justamente para reiniciar a CPU de tempos em tempos para certificar que o programa não parou de funcionar por algum motivo. Após o reset do WDT, a CPU começa a executar as instruções a partir do vetor de reset, ou seja, no endereço 0x000 da memória de programa. a) Apenas I e IV corretas b) Apenas II e III corretas c) Apenas I, III e IV corretas d) Apenas IV correta e) Apenas I correta

7 13. Os microcontroladores são fortemente usados em circuitos de automóveis, eletrodomésticos, brinquedos, na robótica e aparelhos de um modo geral que necessitam de automação e controle. Para um funcionamento satisfatório, no corpo da instrução são utilizados duas formas de vetores (vetor de reset e vetor de interrupção). Na figura abaixo é mostrado o esquema em questão, em resumo o vetor de reset é para onde o programa vai quando ele é inicializado, enquanto que o vetor de interrupção é a posição da memória de programa para onde o processamento é desviado quando ocorre uma interrupção. Às vezes desejamos, por algum motivo, reinicializar o MCU, seja para restabelecer alguma condição inicial ou seja porque a CPU parou de funcionar por um motivo desconhecido. O fato é que todo MCU pode ser reinicializado de duas maneiras: desligando e religando a fonte de alimentação ou então usando as funções de reset do mesmo. Sobre a função reset julgue os itens baixo. I - O reset no pino MCLR limpa alguns registradores de controle do MCU mas mantem intactos todos os dados da memória de dados (RAM). II - Durante a operação normal, esse pino deve ser mantido em nível alto (+5V), conectado ao VDD através de um resistor de, por exemplo, 10K. Para efetuar o reset, deve-se aterrar esse pino manualmente, isto é, levá-lo ao nível 0V, por exemplo, através de uma chave táctil. III - Esse procedimento fará com que a CPU comece a executar as instruções a partir do vetor de reset, ou seja, no endereço 0x000 da memória de programa. IV - Esse reset só acontece quando o circuito é ligado. É usado para aguardar a tensão de alimentação subir a um ponto confiável antes da CPU começar a executar as instruções. a) Apenas I e IV corretas b) Apenas II e III corretas c) Apenas I, II e III corretas d) Apenas IV correta e) Apenas I correta 14. Sobre a configuração dos MCU temos em geral dois bits que configuram o oscilador externo. Esses definem, basicamente, o tipo de oscilador (cristal, ressonador ou RC) e a velocidade de chaveamento. Os valores possíveis para teste registrador são: Para um circuito alimentado com baterias é importante economizá-las o máximo possível. O modo Sleep permite que a CPU consuma uma corrente muito baixa, da ordem de uns 4uA (microamperes) quando esse modo é requisitado. A escolha entre esses modos tem mais a ver

8 com a frequência do que com o tipo do oscilador em si. As configurações HS, XT e LP podem ser aplicadas tranquilamente para um cristal oscilador, e HS e XT também aceitam ressonadores. Como é mostrado na tabela abaixo, os valores de frequência que vão definir qual será a configuração. A opção HS é para cristais ou ressonadores de 4MHz a 20MHz. Já para frequências entre 200KHz e 4MHz, deve-se utilizar a configuração XT. Sobre a instrução SLEEP julgue os itens baixo. I - Esse modo deve ser usado quando houver processamento durante muito tempo, isto é, quando o programa estiver esperando uma interrupção acontecer para poder prosseguir. II - Como opção de baixo consumo, o LP trabalha da mesma forma que o HS e XT. No entanto, com frequência de trabalho bem mais baixa, na faixa das dezenas ou centenas de KHz. Neste caso, o maior ganho é na potência consumida, uma vez que todo o circuito consome menos nessa frequência de operação. III - Como regra geral, antes de entrar em Sleep, deve-se ativar todos os comparadores e as portas de I/O do chip. O ideal é configurar todos os I/O como entrada. Para entrar no modo Sleep, é usada a instrução SLEEP. IV - Quando uma interrupção acontece, o MCU sofre um reset e começa a executar as instruções a partir do vetor de reset, ou seja, no endereço 0x000 da memória de programa. a) ( ) Apenas I e IV corretas b) ( ) Apenas II e III corretas c) ( ) Apenas II e IV corretas d) ( ) Apenas IV correta e) ( ) Apenas I correta 15. Os primeiros microprocessadores apareceram em 1969 por uma empresa japonesa de nome BUSICOM que fabricou uma calculadora eletrônica. Em 1971, a Intel comprou a licença da BUSICOM começando a fabricar processadores de 4 bits, que batizou de 4004, processando 6000 operações por segundo, ou 6KHz. Em 1972, a Intel lança o 8008, processador de 8 bits com até operações por segundo. No contexto técnico, julgue quanto a real definição, os itens abaixo. I - Os microcontroladores têm função específica para executar. Uma vez que o microcontrolador é programado, ele pode trabalhar por conta própria seguindo as instruções armazenadas e podem executar as operações ou as tarefas como e quando necessário. Microprocessadores são normalmente chamados de Unidade Central de Processamento ou CPU. Também é considerado o coração e o cérebro de uma máquina computadorizada. Um microprocessador é necessário para executar uma série de tarefas. É um pequeno computador, que é usado para fazer operações aritméticas e lógicas, tais como controlar o sistema, armazenar os dados, etc. II - Um microprocessador é um circuito integrado que realiza funções de cálculo e tomada de decisões do computador. Os microcontroladores são mais poderosos, mais rápidos e possuem um espaço de endereçamento menor que os microprocessadores. Permitem a implementação de sistemas mais compactos. E seu conjunto de instruções limita-se as instruções mais simples de um microprocessador.

9 III - Um microprocessador é um dispositivo que desenvolve dados, e o microcomputador organiza esses dados e processa um resultado final. Por exemplo, digamos que o professor de física esteja ensinando MRUV, e ele lhe informa todos os dados pra que você possa calcular (função Processador). IV - A diferença entre microcontroladores e microprocessadores, está na forma em que os componentes abaixo são distribuídos dentro do processador. - Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU); - Memórias ROM (podendo ser EPROM ou EEPROM) e RAM; - Temporizadores; - Conversores analógicos-digitais (A/D) e digitais-analógicos (D/A); - Portas de saídas e entradas (paralelas e seriais); Enquanto um microprocessador utiliza externamente as memórias, temporizadores, conversores e portas instaladas em uma placa com slots que os interliga de forma não on board, os microcontroladores são totalmente on board, ou seja, interligam todos os componentes em um único chip. a) ( ) Apenas I, II e IV corretas b) ( ) Apenas I e II corretas c) ( ) Apenas I, III e IV corretas d) ( ) Apenas IV correta e) ( ) Apenas I correta