Projeto dos Semáforos

Projeto dos Semáforos 4712 Luís Talaia 4712 Luís Talaia 4713 João Pereira 4713 João Pereira 1º Ano SDAC IMEI Eletrónica Módulo n.º2 Escola Europeia de Ensino Profissional 1º Ano SDAC IMEI Eletrónica Módulo n.º2 2012 / 2013

Manual do Projeto Controlo de Semáforos 1º Ano SDAC IMEI Eletrónica Módulo n.º2 2012 / 2013 4712 Luís Talaia 4713 João Pereira Escola Europeia de Ensino Profissional D. Manuel Rodríguez Suárez Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos Professores: Sérgio Ruiz Silva Moisés Rodrigues Mário Silva

Resumo O projeto consiste na simulação e montagem de um circuito controlador de um semáforo. Existea criação de umcircuito simplificado, recorrendo aos mapas de karnaugh. O teste do mesmo realiza-se recorrendo ao software de simulação Multisime a sua montagem numa bradboard com o auxílio do EletronicLab. Palavras-chave: Semáforo, Circuito Integrado, Mapas de Karnaugh

Índice Resumo... 3 Índice... 4 Índice de Figuras... 5 Índice de Tabelas... 6 Notação e Glossário... 7 1 Introdução... 8 2 Etapas par a implementação do Projeto... 9 2.1 Primeira Parte Análise e planificação do Projeto... 9 2.2 Simulação do Projeto... 17 2.2.1 Softwares utilizados:... 17 2.2.2 Simulação:... 17 2.3 Norte Sul e Este - Oeste... 20 2.4 Criação do Circuito... 21 2.4.1 Material Utilizado... 21 2.4.2 Etapas:... 21 3 Conclusões... 25 4 Bibliografia... Erro! Marcador não definido.

Índice de Figuras Ilustração 1 - Semáforo... 9 Ilustração 2 - Circuito N-S... 12 Ilustração 3 - Circuito E-O... 14 Ilustração 4 - Circuito EBTMS N-S... 15 Ilustração 5 - Circuito EBTMS E-O... 16 Ilustração 6 - Simulação N-S... 17 Ilustração 7- - Word Generator N-S... 18 Ilustração 8 - Simulação E-O... 19 Ilustração 9 - Word Generator E-O... 19 Ilustração 10 - Simulação de toto o Circuito... 20 Ilustração 11 - Word generator todo o circuito... 20

Índice de Tabelas Tabela 1 - Tabela da Verdade N-S e E-O... 10 Tabela 2 - EBTMS N-S... 15 Tabela 3 - EBTMS E-O... 16

Notação e Glossário SDAC Sistemas Digitais e Arquitetura de Computadores. IMEI Instalação e Manutenção de Equipamentos Informáticos EBTM Expressão Boleana Termos Mínimos EBTMS Expressão Boleana Termos Mínimos Simplificada

Introdução Neste relatório apresentam-se todas as etapas do Projeto acerca do controlo de um Semáforo. O projeto encontra-se dividido em três fases: Planificação, simulação do Circuito Lógico de cada um dos sentidos (N-S / E-O) no programa MultiSim, até à implementação do circuito lógico no EletronicLab 1.1.1 Objectivos: Simular e montar o circuito lógico relacionado com o controlo dos semáforos; Verificar o seucomportamento; Compreender totalmente o processo de montagem após simulação no MultiSim; Compreender o funcionamento do circuito; Aplicar os conhecimentos adquiridos nas disciplinas de SDAC, IMEI e Eletrónica; Saber identificar os circuitos integrados. 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 8

2 Etapas para aimplementação do Projeto 2.1 Primeira Parte Análise e planificação do Projeto Semáforo Ilustração 1 - Semáforo A figura representa o cruzamento de uma via de sentido único, E-W, com uma via de dois sentidos,n-s. Os sensores colocados em cada via põem a sua saída a 0 (baixa) quando não está presente qualquer veículo e a 1 (alta) quando existem veículos. O semáforo do cruzamento é controlado de acordo com as seguintes regras: O semáforo para o sentido E-W fica verde se não existirem veículos nas três vias; O semáforo para o sentido E-W fica verde se existirem veículos na via C, desde que não hajam veículos simultaneamente nos dois sentidos A e B. 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 9

O semáforo para o sentido N-S fica verde se existirem veículos nas vias A e/ou B, desde que não existam veículos na via C. O semáforo N-S fica verde se existirem veículos nas três vias A, B e C. Pretende-se o desenho de um circuito lógico que permite controlar o semáforo, sabendo que os sensores ABC são entradas. Este circuito deverá dispor de saídas para E-W e N-S que ficarão a 1 quando se pretender que o respectivo semáforo fique verde. Deverá ainda, determinar-se o número mínimo de circuitos integrados necessários para a construção do controlador do semáforo. Tabela de Verdade Entrada Saída A B C S - N-S S - E-W 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 Tabela 1 - Tabela da Verdade N-S e E-O 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 10

Expressão Booleana de Termos Mínimos Norte Sul 1ª etapa: L3, L5, L7, L8 2ª etapa:l3 - L5 -. L7 -. L8 -. 3ª etapa:l3-a B C L5-. L7- L8-4ª Etapa: 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 11

Ilustração 2 - Circuito N-S 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 12

Este - Oeste 1ª etapa: L1, L2, L4, L6 2ª etapa: L1 - L2 - L4 - L6-3ª etapa:l1 - L2 - L4 - L6-4ª etapa: 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 13

Ilustração 3 - Circuito E-O 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 14

Expressão Booleana de Termos Mínimos Simplificado Norte - Sul a) b) 1 1 1 1 Tabela 2 - EBTMS N-S c) ; ; - ;. d) Ilustração 4 - Circuito EBTMS N-S 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 15

Este - Oeste a). b) 1 1 1 1 Tabela 3 - EBTMS E-O c) ; ;. ;. d) e) Ilustração 5 - Circuito EBTMS E-O 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 16

2.2 Simulação do Projeto 2.2.1 Softwares utilizados: EletronicWorkBench 2.2.2 Simulação: Norte Sul XWG1 0 16 O 6 U1A 74LS04N U1B 1 2 U2A 74LS11D 9 X1 7 O O X X X 74LS04N U2B U1C 4 10 3 8 U4 74LS04N 74LS11D U1D 74LS04N OR4 13 2.5 V 15 31 R T U1E 5 U2C 11 74LS04N 74LS11D U3A 12 74LS11D Ilustração 6 - Simulação N-S 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 17

Ilustração 7- - Word Generator N-S 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 18

Este Oeste: 17 XWG1 0 16 O O O X X X 15 31 R T 8 15 U1A 74LS04D U1B 74LS04D U1C 74LS04D U1D 74LS04D U1E 74LS04D 1 2 3 4 5 U2A 74LS11D U2B 74LS11D 10 9 U4 OR4 X1 13 2.5 V U1F 74LS04D 6 U2C 74LS11D 11 U5A 7 U3A 12 74LS04D 74LS11D Ilustração 8 - Simulação E-O Ilustração 9 - Word Generator E-O 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 19

2.3 Norte Sul e Este - Oeste 3 4 XWG1 0 16 O O O X X X 15 31 R T U3A 74LS04N U4A 74LS04N 1 5 18 U6A 74LS08D U1A 74LS08D U5A 74LS08D 6 7 8 U7 OR3 X1 9 2.5 V U2A X2 74LS04N U8A 10 11 U11B 74LS08D 2.5 V 74LS04N U9A 74LS04N 12 U6B 74LS08D 14 15 16 U12 OR3 2 U10A 13 U5B 74LS04N 74LS08D Ilustração 10 - Simulação de toto o Circuito Ilustração 11 - Word generator todo o circuito (Pereira);(Talaia) 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 20

2.4 Criação do Circuito 2.4.1 Material Utilizado Para a criação do projeto são necessários os seguintes objetos: Fios Resistência EletronicLab; Circuitos integrados 4001; 4011; 4069; Leds; Fonte de alimentação do EletronicLab 4.5v de tensão e terra; Breadboard; Multímetro. 2.4.2 Etapas: Procurar o chip 4011 e liga-lo à breadboard(manual Eletronic LAB); Procurar e ligar à breadboard o chip 4001(Manual Eletronic LAB); Procurar e ligar à breadboard o chip 4029(Corporation, 2002); Preparar os fios Fazer as ligações conforme planificado Ligar a tensão e terra Ligar o LED Testar! 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 21

Imagens Etapas Figura 1: Material necessário para a montagem do circuito 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 22

Figura 2: Os alunos começam a preparar o circuito 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 23

Figura 3: Circuito já terminado ao qual está a funcionar segundo o que estava previsto 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 24

3 Conclusões No fim deste Projeto estar realizado podemos concluir que as portas lógicas são deveras importantes para o funcionamento dos Semáforos e de todos os circuitos. As portas lógicas estão presentes em todos os circuitos integrados, e cada uma delas tem uma e uma só função. Com a junção delas e de vários circuitos criam circuitos capazes de realizar uma ou mais tarefas automaticamente. É o caso do circuito de simulação dos semáforos, utilizados três circuitos integrados, que ligados entre si e programados são capazes de controlar semáforos de duas direções. Foi um Projeto muito simples, mas que nos deixa preparados para algo mais complexo, que nos preparou para criar circuitos capazes de realizar tarefas mais complexas 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 25

4 Bibliografia Corporation, F. S. (Abril de 2002). fairchildsemi 4069. Obtido em 2 de Fevereiro de 2013, de fairchildsemi: http://www.fairchildsemi.com/ds/cd/cd4069ubc.pdf Manual Eletronic LAB. Pereira, J. (s.d.). Disciplina de SDAC. Obtido de Moodle EEEP. Talaia, L. (s.d.). Disciplina de SDAC. Obtido de Moodle EEEP. 4 7 1 2 & 4 7 1 3 Página 26