PicProto board and PC interface

Proposta de Dissertação de Mestrado 2008/2009

 

Interfaces USB para apoio à aprendizagem de circuitos e sistemas electrónicos

 

 

 

Enquadramento:

 

O objectivo de tornar mais rápida e eficiente a formação de nível superior é ubíquo e consensual. O processo de Bolonha é um passo importante assente na premissa fundamental de criação de novas formas de aprendizagem dinamizadas pelos próprios alunos. A carga lectiva presencial é reduzida para favorecer o desenvolvimento das estratégias pessoais de aprendizagem. Há contudo um conjunto de experiência lectiva acumulada que não deve ser perdida, antes sim colocada em forma de auto-aprendizagem.

 

Em particular na licenciatura do IST em Eng. Electrotécnica e de Computadores pré-Bolonha, existe uma ampla experiência lectiva laboratorial em aspectos essenciais de sinais, circuitos e sistemas electrónicos. Esta formação não deverá ser perdida por ser essencial para o estudo avançado de processamento e geração de sinais em sistemas industriais ou comerciais.

 

 

Objectivos:

 

O objectivo principal do trabalho desta dissertação é a construção de um equipamento que permita realizar experiências em electrónica. O trabalho inclui a elaboração de um guia experimental onde se descreverão as várias experiências realizáveis pelo equipamento. O equipamento deverá conter um gerador de sinais de custo reduzido, implementado por um microcontrolador (PIC), e re-configurável com o auxílio de um PC. O gerador deverá gerar formas de onda convencionais (sinusóides, ondas triangulares e quadradas) em formato analógico ou digital (8 bits por amostra) permitindo por exemplo obter diagramas de Bode ou testar conversores digital-analógico. Para auxiliar o processo de aquisição de sinais será utilizado um osciloscópio digital baseado em PC construído sobre um dispositivo AD/DA ligado a PC por via USB.

 

 

Descrição:

 

As primeiras experiências em electrónica são normalmente centradas em circuitos resistivos simples, tendo por objectivo dominar equipamento laboratorial comum tal como o multímetro, o osciloscópio, o gerador de sinais ou a fonte de alimentação. Actualmente, com a vulgarização dos PCs e a continua diminuição de preço dos dispositivos conversores A/D, a aquisição de sinais (multímetro, osciloscópio digital) tornou-se acessível a nível pessoal. A geração de sinais tornou-se de igual forma acessível: microcontroladores com preços na ordem da dezena de euros permitem com uma programação simples gerar sinais com uma taxa de amostragem na ordem de 10KHz.

 

Neste trabalho propõe-se precisamente a criação de um gerador de sinais, e da elaboração de um conjunto de experiências que sejam realizáveis autonomamente por estudantes de 2º ano. A vantagem de criar um gerador baseado num microcontrolador centra-se na flexibilidade de modificar a forma dos sinais gerados e o tipo de saída desejado (analógico ou digital). Esta flexibilidade permite aumentar o número de experiências realizáveis com um conjunto mínimo de hardware.

 

Como experiências tipo a realizar esperam-se por exemplo:

- observação de formas de onda realizadas pelo gerador e eventualmente atenuadas por circuitos resistivos ou ampliadas por amplificadores operacionais,

- estudo de circuitos resistivos como a malha R-2R de conversão analógica digital,

- realização de diagramas de Bode e identificação de filtros passa-baixo, passa-banda ou passa-alto, e

- geração de sinais digitais para controlo de sistemas tais como mostradores digitais ou servomecanismos utilizados por exemplo em modelismo.

 

Em resumo, com a realização das experiências associadas ao EKit espera-se fornecer uma forma rápida de auto-aprendizagem, motivadora de várias aplicações futuras e também de estudo avançado em processamento de sinais e controlo de sistemas.

 

Referências:

- estrutura LEEC 2003 e do MEEC 2006 / IST (consultar em particular cadeiras com componente de hardware)

http://www.ist.utl.pt/html/ensino/

http://www.bolonha.ist.eu/html/cursos/

- microcontroladores PIC

http://www.microchip.com/

- versatilidade de aplicação de microcontroladores PIC

http://www.google.com/search?q=pic+applications

 

 

Resultado esperado:

 

No final do trabalho de dissertação terão sido adquiridas competências na implementação de sistemas baseados em microcontroladores e na interface aos sistemas envolvidos nas experiências propostas. Esperam-se em particular como resultados:

1) construção de um gerador de sinais baseado num microcontrolador,

2) realização de experiências de estudo sobre filtros (por RC analógicos) ou outros sistemas electrónicos ou electromecânicos, e

3) elaboração de um guia experimental contendo várias experiências realizáveis autonomamente por alunos de licenciatura a nível do 2º ano.

 

 

Planeamento:

 

1) Escolha do microcontrolador de menor custo com a versatilidade desejada.

2) Implementação da placa de circuito impresso que conterá o microcontrolador.

3) Realização das experiências a associar ao equipamento.

4) Elaboração do guia experimental.

 

 

Observações:

 

Extraído do site http://www.vermontficks.org/students.htm:

"In summary...you don't always get the luxury to pick your term project, but if you can, find a problem you want to solve for yourself in your own life. Design a novel solution for it with a PIC or other microprocessor. Wire it up and program it. Understand the hardware and software well so that you can present it well. Have a fun time doing it. If you find that you lose track of time while you are working on the program and find it hard to put it down even at midnight, you've got exactly the right idea! Best wishes!"

 

 

More MSc dissertation proposals on Computer and Robot Vision in:

 

http://omni.isr.ist.utl.pt/~jag