PicProto board and PC interface
Proposta de Dissertação de Mestrado 2015/2016
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 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. O equipamento deverá
também permitir adquirir sinais analógicos, i.e. conter a funcionalidade de ADC. No final do trabalho, deverá também ser
elaborado um guia experimental onde
se descreverão as várias experiências realizáveis pelo equipamento.
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)
Realização das experiências a associar ao equipamento.
3)
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