Simulação de Circuitos Microcontrolados com o Proteus

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1 Universidade Federal do Pará Laboratório de Processamento de Sinais (LaPS) Simulação de Circuitos Microcontrolados com o Proteus Flávio Hernan Figueiredo Nunes flaviohernanfnunes@gmail.com 25 de janeiro de 2012 Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

2 Sumário 1 Histórico 2 Introdução ao Proteus 3 Criando Esquemático 4 Importando Arquivo.hex do Arduino 5 Simulação 6 Conclusões Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

3 Histórico SPICE SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) é um programa de computador que foi desenvolvido na Universidade da California, campus de Berkley, no ano de 1975 pelos pesquisadores Larry Nagle e Donald Petterson. Este software foi desenvolvido com o objetivo simular o comportamento de circuitos analógicos, voltado principalmente para os circuitos integrados; O software possui modelos matemáticos que representam os principais elementos de um circuito, que são, transistor, resistor, capacitor, indutor, diodo e entre outros elementos elétricos; Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

4 Histórico Necessidade da simulação de um circuito O desenvolvimento de um sistema sem o uso da simulação, torna o processo lento e caro, podendo até mesmo ser inviável. Mesmo seguindo um rigoroso protocolo para o desenvolvimento do projeto, na grande maioria dos casos, algum tipo de ajuste é feito no protótipo. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

5 Introdução ao Proteus Descrição geral sobre o Proteus O Proteus é um conjunto de softwares, desenvolvidos pela Labcenter Eletronics Ltd., voltados para a criação de esquemático, simulação e desenho de circuito impresso, os softwares são: ISIS é uma ferramenta usada para captura de esquemático e simulação de circuitos eletrônicos, analógicos e\ou digitais, com a possibilidade de utilizar microprocessadores e microcontroladores, tais como, PIC, 8051, MSP430, AVR, HC11, ARM7/LPC2000 e Basic Stamp; ARES é uma ferramenta para a confecção do layout (roteamento), de uma PCI(Placa de Circuito Impresso). Esta última ferramenta, não será descrita neste documento. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

6 Introdução ao Proteus Interface inicial do ISIS Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

7 Introdução ao Proteus Identificação das Principais Ferramentas Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

8 Criando Esquemático Selecionando os Componentes Os componetes podem ser encontrados das seguintes formas: Pressionado a letra p no teclado; Clicando em Ferramenta de Componente, circulo vermelho, e em seguida Pegar Componente, seta amarela. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

9 Criando Esquemático Selecionando os Componentes A janela, Pick Devices, abrirá. A caixa de texto Keywords, seta amarela, serve para procurar os dispositivos, nesse caso foi o atmega168. Apos determinar o componente, fazer um click duplo sobre o nome, seta vermela, em seguida o nome do componente aparecerá na Caixa de Componentes, circulo vermelho. Nota: As buscas devem ser feitas em inglês. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

10 Criando Esquemático Selecionando os Componentes A seleção dos componentes continua com a busca de resistores, capacitores, led, cristal e botão: Resistor, procurar por res, este é um modelo genérico, pois permite a edição de seu valor nominal; Capacitor, procurar por cap, este é um modelo genérico; Botão, procurar por button, este componente é interativo, pois permite a atuação de seu contato através do click do mouse; Cristal, procurar por crystal, este é um componente genérico. Led, procurar por led-, assim a busca fica restrita aos leds com animação. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

11 Criando Esquemático Selecionando os Componentes Para o led, é necessário ter atenção na escolha do componente, pois existem modelos não animados na biblioteca do ISIS. Após selecionar todos os componentes, a lista deve ficar igual a da figura acima, Caixa de Componentes, e depois fechar a janela Pick Devices. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

12 Criando Esquemático Posicionando os Componentes O posicionamento dos componentes é fácil, para isto basta clicar no botão da Ferramenta de Componentes (este passo é feito uma vez, desde que nenhuma outra ferramenta tenha sido usada), depois clicar sobre o nome no dispositivo, na Caixa de Componentes, e por fim clicar na Área de Desenho do Esquemático. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

13 Criando Esquemático Posicionando os Componentes Após soltar o componente, é possível movimentar, editar propriedades, apagar, rotacionar e espelhar, mas para isso, basta clicar com o botão direito sobre o mesmo, para um pequeno menu abrir. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

14 Criando Esquemático Posicionando os Componentes Especiais Para o correto funcionamento da simulação, são necessários componentes de alimentação, neste caso são referenciados como ground e VCC. O ground está localizado em, Terminais de Conexão, e o VCC em Gerador de Sinais, com o nome DC. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

15 Criando Esquemático Interligando os Componentes Esta é uma das partes mais importantes, pois agora serão definidos as ligações entre os componentes. Uma boa estética do esquemático ajuda, em uma possível correção do esquemático, portanto a organização dos fios é muito importante. Para se conectar um componente a outro, primeiro verificar se a Ferramenta de Componentes está selecionada, em seguida, ao passar o ponteiro do mouse sobre a Área de Desenho, este deve mudar para uma pequena caneta. Deve-se passar o cursor sobre um terminal do componente que se queira ligar, quando a caneta mudar de cor, deve-se clicar com o botão esquerdo, e a partir desse ponto, o cursor passa a desenhar uma linha, que deve ser ligada a outro ponto. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

16 Criando Esquemático Interligando os Componentes Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

17 Criando Esquemático Finalizando a Interligação dos Componentes Esquema com todas as ligações finalizadas. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

18 Criando Esquemático Editando as Propriedades dos Componentes Para editar as propriedades do componente, deve-se clicar com o botão direito sobre o mesmo, depois clicar em Edit Properties. Os componentes devem ter os seguintes valores: Resistor, R1 -> 10k, R2 -> 330; Capacitor, C1 -> 22pF, C2 -> 22pF; Cristal, X1 -> 16MHz; Fonte DC, Voltage -> 5; Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

19 Criando Esquemático Editando as Propriedades do Atmega168 O microcontrolador é o agente que determinará o comportamento do led, mas que ele opere normalmente será necessário configura-lo, na figura está sendo mostrado as configurações para o correto funcionamento do microcontrolador. Cada seta representa uma configuração importante: Seta Verde, permite escolher o diretório onde o arquivo.hex se encontra; Seta Azul, seleciona o tipo de oscilador, interno ou externo; Seta Vermelha, seleciona a frequencia do clock que o microcontrador funcionará, para a simulação o valor do cristal externo não possui efeito. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

20 Criando Esquemático Editando as Propriedades do Atmega168 Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

21 Importando Arquivo.hex do Arduino Compilador para Arduino É possível simular um código de ardino no ISIS, para tanto é necessário seguir alguns passos: Primeiro configurar para a placa alvo, Arduino Diecimila ou Duemilanove com Atmega168; Abrir o código, Blink, em File->Examples->Basics->Blink; Compilar o código normalmente na IDE; Fazer upload para a placa do Arduino, mesmo desconectado; No Windows 7, o arquivo.hex fica localizado no seguinte diretório, C:\Users\<seu usuario>\appdata\local\temp; Procurar uma pasta com o seguinte aspecto, build tmp Dentro da pasta haverá um arquivo com o nome, Blink.cpp.hex, sendo este o arquivo que deverá ser importado no ISIS. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

22 Importando Arquivo.hex do Arduino Disposição dos Pinos Arduino e Atmega168 Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

23 Simulação Iniciando a Simulação Para iniciar a simulação, basta pressionar o botão de play. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

24 Conclusões Conclusão Podemos observar que o auxílio de um simulador de circuitos eletrônicos é muito importante, principalmente no que diz respeito ao tempo de desenvolvimento e dos custos, que passam a ser reduzidos. A prototipação passa a ser somente uma etapa de validação do modelo computacional. Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

25 Conclusões Bibliografia Bruno Bastos, Tutorial Arduino: botão [internet] [acesso em 14 Jan 2012] Disponível em : tutorial-arduino-botao.html Labcenter Eletronics, The Home of Proteus. [internet] [acesso em 15 Jan 2012] Disponível em : Labcenter Eletronics, Labcenter Wiki. [internet] [acesso em 16 Jan 2012] Disponível em : Wikipedia, SPICE. [internet] [acesso em 17 Jan 2012] Disponível em : Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26

26 Conclusões Agradecimentos UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ LABORATÓRIO DE PROCESSAMENTO DE SINAIS - LaPS Flávio Nunes (UFPA) 25 de janeiro de / 26