Mini-Projecto · Dado eletrónico digital
Contexto
A "Engenho Lúdico", uma pequena fábrica de brinquedos educativos, quer um protótipo de dado eletrónico digital para expor numa feira de ciência: um circuito que, ao premir um botão, gera um número aleatório-aparente entre 1 e 6 e mostra-o num visor de 7 segmentos, tal como um dado real.
Foste contratado/a como técnico/a de eletrónica e automação para configurar e montar o circuito em software de simulação, executar e comparar diferentes configurações, e implementar o resultado validado numa breadboard que a fábrica vai levar à feira.
Trabalhas individualmente ou a pares, entregando o circuito simulado, o circuito montado fisicamente e um pequeno dossiê técnico com as decisões tomadas.
Requisitos
Funcionais
- Um contador (0 a 5, ou 1 a 6 conforme a implementação) que avança a cada impulso de clock rápido enquanto o botão está premido.
- Um descodificador que converte o valor do contador na ativação dos segmentos certos de um visor de 7 segmentos, mostrando o algarismo de 1 a 6.
- O contador para num valor quando o botão é largado, simulando o "lançamento" do dado.
- Um circuito de clock (ex.: temporizador 555 em modo astável) rápido o suficiente para o valor parecer aleatório ao olho humano.
- Consulta documentada dos datasheets de todos os circuitos integrados usados.
Não-funcionais
- Circuito simulado antes de qualquer montagem física, com capturas de ecrã da simulação.
- Pelo menos duas configurações diferentes comparadas (ex.: contador síncrono vs assíncrono, ou dois circuitos de clock distintos), com registo do desempenho de cada uma.
- Fiação organizada na breadboard, com cores distintas para sinal, alimentação e massa.
- Alimentação e polaridade confirmadas antes de qualquer ligação (documentado no dossiê).
Fases
Fase 1 · Estudo e seleção de componentes (3h) Estudar as opções de contador e descodificador (ex.: 4017 + LEDs, ou contador BCD + descodificador 7-segmentos), consultar os respetivos datasheets e justificar a escolha.
Fase 2 · Configurar e montar em software de simulação (4h) Novo projeto no software escolhido; colocar e configurar os componentes (contador, descodificador, clock, botão, visor); ligar tudo segundo o esquema definido.
Fase 3 · Executar a simulação (3h) Configurar as condições de simulação (análise transiente para ver o cronograma do contador); correr e interpretar os resultados face ao esperado.
Fase 4 · Comparar configurações (3h) Simular uma segunda configuração do circuito (ex.: clock mais rápido/lento, ou contador síncrono vs assíncrono); comparar desempenho, número de componentes e comportamento observado; escolher a melhor.
Fase 5 · Implementação física em breadboard (5h) Montar a configuração escolhida na breadboard, confirmando alimentação, polaridade e pinout de cada componente antes de ligar; testar o funcionamento.
Fase 6 · Apresentação e dossiê (2h) Demonstrar o dado eletrónico a funcionar à turma; entregar o dossiê com o esquema, os resultados de simulação, a comparação de configurações e as fotos da montagem.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Seleção e consulta de datasheets | 15% |
| Configuração e montagem em software de simulação | 20% |
| Execução da simulação e interpretação de resultados | 20% |
| Comparação de configurações diferentes | 15% |
| Implementação física em breadboard | 20% |
| Dossiê e apresentação | 10% |
Erros comuns
- Saltar a simulação e ir logo para a breadboard, perdendo horas a depurar um circuito ainda por validar na lógica.
- Esquecer a resistência limitadora nos segmentos do visor ou no LED de teste, queimando componentes.
- Ligar o circuito integrado ao contrário na breadboard, ignorando a marca do pino 1.
- Usar um clock demasiado lento, tornando óbvio o algoritmo do "dado" em vez de parecer aleatório.
- Comparar configurações sem documentar o critério de comparação (velocidade, componentes, consumo).
- Não confirmar a tensão de alimentação de cada componente antes de ligar tudo à mesma fonte.
Bónus (opcional)
- Adicionar um segundo dado (dois visores), com dois contadores independentes.
- Substituir os LEDs individuais por um visor de 7 segmentos real com descodificador dedicado, em vez de simulação por LEDs soltos.
- Registar o histórico dos últimos 5 lançamentos num pequeno registo de deslocamento.
- Medir e documentar o consumo de corrente real do circuito montado com um multímetro.
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que a simulação deve sempre anteceder a montagem física em breadboard? E, entre as duas configurações que compararam, qual foi melhor e porquê, com base nos critérios de desempenho (velocidade, componentes, consumo) que aprenderam nesta unidade curricular?