Introdução ao Laboratório Digital Versão 2007 RESUMO Esta experiência tem como objetivo um contato inicial com o Laboratório Digital. Além de apresentar algumas informações gerais sobre a disciplina, são descritos também: Regras de conduta; Critérios de aproveitamento; Introdução aos procedimentos experimentais. 1. INTRODUÇÃO 1.1. Informações Gerais da Disciplina Os objetivos da disciplina, conforme constam na ementa, são: Familiarização com instrumentação de bancada; Observação prática e montagem de dispositivos de eletrônica digital; Treinamento em depuração; Treinamento de trabalhos em grupo. As aulas do Laboratório Digital constam de projetos e montagens experimentais, envolvendo conceitos de Projeto Lógico Digital, componentes digitais e metodologias de projeto. As atividades discentes envolvem: Projeto de circuitos digitais (preparação para as experiências); Preparação das documentações pertinentes (planejamento, cartas de tempo, diagramas lógicos, simulações, etc); Montagem e depuração do(s) circuito(s) projetado(s); Elaboração de um relatório final da experiência. 1.2. Passos a serem Executados a Cada Experiência A cada aula de Laboratório Digital, será realizada uma experiência. Para isto, cada equipe deve realizar as seguintes atividades, divididas em etapas: I. Atividades realizadas antes do laboratório: 1. Obter a apostila da experiência na página Internet da disciplina. 2. Elaborar os projetos solicitados para a experiência. 3. Documentar os projetos no formato padrão da disciplina. 4. Detalhar os procedimentos experimentais previstos para execução no laboratório. 5. Redigir o planejamento da experiência II. Atividades realizadas durante a aula de laboratório: 1. Executar os procedimentos experimentais planejados anteriormente pela equipe no planejamento da aula. 2. Anotar os resultados experimentais obtidos na bancada. 3. Analisar os resultados obtidos e, se possível, compará-los com valores esperados. 4. Responder as questões da apostila e elaborar as conclusões da experiência 5. Redigir o relatório, com base no planejamento. Introdução ao Laboratório Digital semestral (2007) 1
2. Regras da Disciplina 2.1. Turmas de Laboratório Os alunos são divididos em turmas, cada qual com até 5 grupos de até 3 alunos cada, totalizando um máximo de 15 alunos por turma. 2.2. Horários da Aula As turmas de Laboratório Digital estão divididas em dois horários de aula, a saber: Manhã: 9h20-12h50 Tarde: 14h00-17h40 Qualquer alteração de horário deve ser realizada de acordo com a turma, o professor responsável e o coordenador da disciplina. 2.3. Local das Experiências de Laboratório Todas as aulas se utilizarão do laboratório localizado na sala C1-17, andar térreo. A sala é dividida em dois conjuntos de 5 bancadas, cada conjunto constituindo uma turma. No dia da primeira aula os alunos de cada turma ocuparão as bancadas em grupos de até 3 elementos e deverão utilizar a mesma bancada em todas as experiências. Casos excepcionais devem ser tratados com o professor responsável pela turma e pelo coordenador da disciplina. 2.4. Critério de Aproveitamento O cálculo da nota de aproveitamento do Laboratório Digital é baseado nas notas de procedimentos experimentais (experiências e provas) a serem realizadas ao longo do semestre e segue um procedimento descrito abaixo. Inicialmente, a nota de aproveitamento é calculada da seguinte forma: onde: A = nota de aproveitamento N + 2 A = 3 1 N 1 e N 2 = médias ponderadas das notas das experiências da primeira e segunda partes. N 2 Cada uma das médias ponderadas é calculada segundo a expressão: M i = (0,2 x E i + 0,8 x P i ), com i=1, 2 onde: E i = médias das notas das experiências; P i = nota da prova prática. As notas das experiências E i são formadas pelo seguinte critério: E i = ( planejamento + procedimento experimental + relatório ) O item planejamento tem pontuação de 0 a 3 e os itens procedimento experimental e relatório somam de 0 a 7. Caso o aluno se atrasar mais de 30 minutos, será atribuída uma nota zero à respectiva experiência. Introdução ao Laboratório Digital semestral (2007) 2
2.5. Planejamento e Relatório O planejamento deve constar do projeto elaborado pelo grupo, uma descrição do seu funcionamento e de um detalhamento dos procedimentos a serem executados em laboratório. O relatório é basicamente composto pelo planejamento, acrescentado pelas anotações dos resultados experimentais obtidos ao longo da aula e pelas análises dos resultados e conclusões destas análises. Maiores detalhes sobre planejamento e relatório devem ser obtidos na página Internet do curso, no link Documentação de Aula. 2.6. Regras de Conduta São descritas abaixo algumas regras de conduta, que devem ser seguidas por todos os alunos: a) Cada grupo deverá permanecer o mesmo durante todo o transcurso da disciplina. Em caso de ausência de um ou mais elementos de um grupo, de forma temporária ou definitiva, o grupo prosseguirá com os elementos restantes. b) Dado o número de pessoas em atividade no laboratório, deverá ser evitada a visita de outros alunos aos que estejam realizando a experiência. c) Por se tratar de trabalho em grupo, será exigida pontualidade de cada aluno para o início das experiências conforme o horário programado para cada turma. O não cumprimento do horário implicará em penalidade na avaliação do aluno. Além da penalização, não será permitida a entrada no laboratório de aluno que se apresente com atraso superior a 30 minutos. d) Na data e horário previstos para a realização da experiência, logo no seu início, cada grupo deverá apresentar, ao professor responsável pela turma, um planejamento. Esse documento deve ser o resultado de uma reunião prévia entre os integrantes do grupo, e deverá conter a organização prevista para a execução da experiência. No ato de sua apresentação ao professor, o planejamento será avaliado, e a nota resultante será atribuída ao todos os elementos do grupo que o tenham assinado. No caso de experiência que requeira um projeto, tal projeto deverá fazer parte do planejamento. Neste planejamento deverão ainda constar previsões de resultados para facilitar a avaliação do experimento e) No decorrer das experiências deverão ser anotadas as observações e medidas obtidas. f) Ao término de cada experiência a bancada deve ser arrumada e limpa. Os componentes, fios e acessórios deverão ser separados de forma organizada. Não se deve escrever nas bancadas e nem nos painéis. O desrespeito a essas normas poderá acarretar em punição (pela nota) ao grupo. g) Não jogar fora nenhum circuito integrado, fio, jumper ou outro componente usado pelo grupo. Em caso de defeito ou problema, deixar o componente suspeito na bancada central para ser examinado pelos técnicos do laboratório. h) Se algum equipamento apresentar defeito, chamar o professor responsável para providenciar a troca. i) Os documentos apresentados deverão ser originais. Não serão aceitas cópias de qualquer documento na realização da experiência. j) As experiências somente poderão ser realizadas nos dias e horários previamente programados para cada grupo. Não haverá reposição de experiências. k) Na eventualidade do aluno não poder comparecer em uma das provas práticas, este deverá comunicar ao seu professor a causa desta ausência (portando um documento comprovando a causa) e se inscrever na Secretaria do PCS para realizar uma prova substitutiva. l) Todas as dúvidas deverão ser apresentadas ao professor responsável pela turma e/ou ao coordenador do curso. Introdução ao Laboratório Digital semestral (2007) 3
2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1. Familiarização com os Equipamentos de Bancada a) Utilize o texto que descreve o "Dispositivo para Montagens Experimentais" e procure familiarizar-se com ele. Este dispositivo, também conhecido como Painel de Montagens, é bastante similar ao utilizado na disciplina PSI-2221 (Práticas de Eletricidade e Eletrônica I). Descreva os recursos disponíveis ao aluno no painel. b) Localize os seguintes equipamentos na bancada: fonte de alimentação fixa, fonte de alimentação variável, osciloscópio digital, multímetro digital, gerador de funções, terminal serial e computador. Procure se familiarizar com eles, principalmente com os controles e sinais de entrada e saída. Elabore uma lista de equipamentos disponíveis na bancada (função, fabricante, modelo). 2.2. Uma Montagem Experimental Estudo do circuito a) Será feita neste item a montagem do circuito lógico da figura 2.1. Determine a Tabela Verdade para a saída Y. A B Y C Figura 2.1 Circuito lógico a ser montado. Montagem Experimental b) Antes de efetuar a montagem do circuito, consulte os manuais dos componentes 7408 e 7432 e verifique os pinos para os sinais a serem utilizados. c) Elabore um diagrama lógico com a montagem experimental usando os componentes acima. d) Procure a localização das chaves CH0, CH1 e CH2 e do led L0 no painel de montagens. Use as chaves para ligar as entradas A, B e C e o led L0 para a saída Y. e) Realize a montagem do circuito no painel de montagens. Procedimento Experimental f) Varie os valores das chaves e anote o valor observado na saída Y do circuito para cada combinação de valores de entrada. Comparação e Análise de Resultados g) Compare os resultados experimentais obtidos com os valores da tabela verdade. Os valores experimentais foram consistentes com os valores esperados? h) Apresente uma aplicação prática para este circuito. 2.3. Ferramenta de Projeto e Simulação a) Consulte o documento Projeto de Circuitos com MAX+PLUS II disponível em sua bancada. De posse do documento, verifique o funcionamento da ferramenta MAX+PLUS II. b) Usando o MAX+PLUS II, elabore o projeto e verifique o funcionamento do circuito da figura 2.2 abaixo. Siga os passos descritos no documento, com o desenvolvimento do projeto, compilação e simulação do circuito. DICA: use o componente 74161 para o módulo CONTADOR. Consulte o manual do componente (datasheet) para obter informações sobre o seu funcionamento e os sinais de entrada e saída. Introdução ao Laboratório Digital semestral (2007) 4
c) Apresente no relatório a saída da simulação do circuito, junto com o diagrama lógico do circuito analisado. GERADOR DE PULSOS CONTADOR A B C Circuito da figura 2.1 Y OSCILOSCÓPIO Figura 2.2 Circuito a ser desenvolvido no MAX+PLUS II. 3. BIBLIOGRAFIA BÁSICA DA DISCIPLINA Apostilas da disciplina. FREGNI, Edson e SARAIVA, Antonio M. Engenharia do Projeto Lógico Digital: Conceitos e Prática. Editora Edgard Blucher Ltda, 1995. TOCCI, R. J. Sistemas digitais: princípios e aplicações. LTC, 7 a ed., 1998 ou TOCCI, R. J. & WIDMER, N. S. Sistemas digitais: princípios e aplicações. Prentice-Hall, 8ª ed., 2003. WAKERLY, John F. Digital Design Principles & Practices. 4 th edition, Prentice Hall, 2006. Manuais de componentes digitais. 4. MATERIAL DISPONÍVEL Circuitos Integrados TTL. Componentes discretos. 5. EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS 1 painel de montagens experimentais. 1 fonte de alimentação fixa, 5V ± 5%, 4A. 1 fonte de alimentação variável de 0 a 5V ± 5%, 4A. 1 osciloscópio digital. 1 multímetro digital. 1 gerador de pulsos. Histórico de Revisões E.T.M./2004 primeira versão da experiência E.T.M./2005 revisão do texto E.T.M./2006 revisão to texto E.T.M./2007 revisão do texto e versões específicas para PCS2011 e PCS2305/2355. Introdução ao Laboratório Digital semestral (2007) 5