PicProto board and PC interface
Proposta de Dissertação de Mestrado 2008/2009
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
-
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