Eletrônica Tecnologia

Interface de Entradas e Saídas para Micro controladores

Novamente estou aqui para falar de um assunto global. Como o mundo está cada vez mais na palma de nossas mãos, também trataremos aqui (na categoria eletrônica) de sistemas embarcados. Para quem não sabe, um sistema embarcado por suas características é um conjunto de circuitos ou mesmo um único chip microprocessador ou micro controlador, que em sua arquitetura física, encontramos tudo o que um pc comum possui, mas diversas vezes menores, permitindo aos mesmos executar programas previamente gravados em suas memórias.

Estes realizam tarefas específicas, determinadas unicamente ao propósito de seu desenvolvedor, por exemplo, um sistema de monitoramento, onde uma simples placa (com sistema embarcado) captura sinais provenientes de sensores, instalados em uma empresa ou residência e utilizando-se de qualquer forma de conexão com à internet, avise o proprietário sobre uma possível invasão ou mesmo falha do sistema.

Vários são os sistemas embarcados, partindo de simples roteadores, celulares, aparelhos de dvd, som automotivo e muitos outros. Não é difícil reconhecer um sistema embarcado, em geral, qualquer dispositivo que de alguma forma possa interagir com o usuário, é na maioria dos casos “embarcado”.

Neste post, iniciaremos por construir uma pequena placa que será de grande auxílio no aprendizado com micro controladores. De muito baixo custo (não ficamos presos aos “circuitos prontos” das grandes placas de desenvolvimento, difíceis de adquiri-las muitas vezes pelo preço não acessível. Nada contra elas, mas pagar em torno de R$500,00 para mim, não é um bom negócio) ela nos possibilita 5 entradas ou 5 saídas ou um “mix” de io’s ! Direto no pino desejado com o auxílio de um simples protoboard.

Selecionamos o que será entradas ou saídas por meio de mini jumpers (iguais aos encontrados em placas-mãe, drives de cd-rom e hd’s) ligados de J1 à J5. A imagem abaixo é uma parte do esquema completo que estará anexo à quem desejar montar a placa.

O esquema mostra alguns componentes iguais, mas com nomes diferentes. O motivo é que quando desenvolvi este circuito, não dispunha de tempo para criar na biblioteca do Proteus os formatos pertinentes aos leds e switches. Então utilizando conectores de pinos, que são do tamanho exato dos terminais dos leds e switches, chegamos ao layout de circuito impresso abaixo:

Uma coisa interessante é que ela já está prepolarizada, fazendo com que o usuário apenas conecte as saídas ou entradas de 1 à 5 direto ao pino do micro controlador. Nesta configuração, quando utiliza-se uma chave, fazemos o pino do micro controlador que estava em “pull-up” (5v através do resistor de 10k + 470R), ir para “down” (0v), indicando ao mesmo a ocorrência de um evento. Outro detalhe é que ela oferece uma certa segurança em relação ao micro controlador utilizado.

Mesmo que um pino for setado como saída e um jumper na placa como switch, temos o resistor de 470R no caminho, o que impedirá de jogarmos o pino do micro controlador direto à gnd, causando a destruição do bit ligado à ela. Esta placa também precisa ser alimentada com 5Vcc e será feito através dos dois últimos pinos do J6 onde está marcado “+” e “-“. Perceba que é toda blindada para evitar interferências e recomendo a transferência térmica em sua confecção como forma mais simples, pois manualmente o trabalho não será tão simples assim. Para testá-la com um multímetro comum, é muito simples:

  1. Coloque os pinos de alimentação da placa em uma fonte com 5Vdc. Com o multímetro na escala de 20Vdc,  ligue a ponta de prova preta ao GND em qualquer parte do circuito.
  2. Mude os mini jumpers de modo que fiquem à esquerda (switches selecionados).
  3. Com a ponta vermelha do multímetro, meça a tensão em todas as 5 saídas. Deverá ter 5Vdc em cada.
  4. Agora com a ponta vermelha na primeira saída (você deverá estar vendo 5Vdc no multímetro), pressione o switch correspondente.
  5. A tensão de 5Vdc, deverá ir para 0V. Faça este teste com todos os outros e obrigatoriamente o resultado terá de ser o mesmo.
  6. Agora vamos testar os Leds.
  7. Mude os mini jumpers para à direita. (todos os leds estarão apagados).
  8. Ligue cada uma das entradas correspondentes em 5Vcc. O resultado será o acendimento do led correspondente à entrada conectada à Vcc.

Se todos os testes efetuados forem satisfeitos às condições acima, ela está aprovada para as aplicações que desejarmos.

O arquivo para download, está disponível aqui. 

Abra com Proteus (Isis e Ares) 7 Professional. *Nota: você pode copiar, reproduzir, melhorar e até vender, sob a condição de mencionar as origens (Projetos e TI), bem como o desenvolvedor do circuito. O valor dos componentes está no esquema eletrônico. Os demais não listados são 2 leds verdes, 2 leds vermelhos, 1 led amarelo (todos de 5mm e alto brilho), 5 chaves tipo táctil redonda (de 2 terminais).

Perfure apenas onde irão os terminais dos leds e dos switches (normalmente, os furos são feitos nas extremidades, deixando o do meio sem a perfuração). Para facilitar a conexão com o protoboard, utilize pedaços de fios de cores diferentes, solde em pinos separados (iguais aos dos mini jumpers), por fim, dê acabamento com um pedaço de tubo termo retrátil. Abaixo uma foto da placa, com o teste proposto para os leds (fio vermelho = +5Vdc, fio preto = GND, fios azuis = i/o’s):

Em seguida, um exemplo de conexão com o micro controlador:

Placa completa:

Detalhes dos mini jumpers:

Outro:

Termina aqui nosso segundo post. Com certeza iremos ter exemplos aplicados com esta simples mas funcional placa e algumas outras (motor de passo, controle de nível, display de 7 segmentos) que farão parte de nossos exemplos, já estão prontas aguardando somente alguns testes. Uma coisa de cada vez, senão perdemos o rumo! Todas as críticas, sugestões, dúvidas serão aceitas e na medida do possível comentadas!

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Fábio L. Betoni

Formado em Gestão de Tecnologia da Informação, Técnico em Automação Industrial – CREA/SP, Técnico em Eletrônica – CREA/SP, Pós-Técnico em Automação Industrial. Atualmente trabalha como Analista de Sistemas (Com ênfase em Infraestrutura de Datacenter e Redes, MS Hyper-V, MS Windows e Gnu/Linux); Desenvolvedor de circuitos, layout, protótipos, montagens, testes de placas de circuito impresso e projetos com microcontroladores Microchip©, técnico em radiocomunicação terrestre e via satélites.


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