sistemas digitais - parque de carros

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Índice

Resumo 3

Problema

Solução

Palavras-chave

Descrição do problema 4

Explicação/Interpretação do enunciado

Diagrama de blocos abstracto da solução

Descrição funcional pretendida para cada bloco 5

Descrição da interligação entre blocos

Descrição da solução realizada 6

Reset

Sensores

Contador/Display 7

Semáforos

Máquina de Estados 8

Temporizador de bloqueio/Display 18

Ligação entre Contador/Display, Reset, Sensores e Semáforos 20

Ligação entre Máquina de Estados, Reset, Sensores e Contador/Display 21

Temporizador de bloqueio/Display, Reset, Sensores e Semáforos 23

Conclusão 24

Anexos 25

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Resumo

Problema:

O problema proposto, consiste em regulamentar a entrada e saída de veículos de um parque de estacionamento com um semáforo, mostrador de lugares vagos e sinalização de bloqueio dos sensores.

Solução:

Como solução para tal, simulámos os sensores de passagem através de dois botões de pressão, tendo uma máquina de estados para interpretar os sinais dos mesmos como entrada ou saída de veículos. Um display mostra o número de lugares vagos, com LEDs verde e vermelho criámos um semáforo que acenda verde quando passagem livre e existência de lugares e vermelho pelo contrário, este último piscará após 8 segundos de pressão sobre um dos botões.

Palavras-chave:

Sensores, semáforos, bloqueio de passagem, máquina de estados, reset, contador, parque, veículos

Descrição do problema

Explicação/interpretação do enunciado

O problema proposto, consiste em regulamentar a entrada e saída de um

parque de estacionamento, em que apenas pode passar um veículo de cada

vez, apresentando também o número de lugares vagos num

semáforo com luz verde e vermelha que indica a

passagem e a existência ou não de vagas.

por mais de 8 segundos, a luz vermelha do semáforo deverá piscar.

Diagrama de blocos abstracto da solução:

Descrição do problema

Explicação/interpretação do enunciado :

O problema proposto, consiste em regulamentar a entrada e saída de um

parque de estacionamento, em que apenas pode passar um veículo de cada

vez, apresentando também o número de lugares vagos num

semáforo com luz verde e vermelha que indica a possibilidade ou não de

passagem e a existência ou não de vagas. Se a passagem estiver bloqueada

por mais de 8 segundos, a luz vermelha do semáforo deverá piscar.

Diagrama de blocos abstracto da solução:

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O problema proposto, consiste em regulamentar a entrada e saída de um

parque de estacionamento, em que apenas pode passar um veículo de cada

vez, apresentando também o número de lugares vagos num display e um

possibilidade ou não de

Se a passagem estiver bloqueada

por mais de 8 segundos, a luz vermelha do semáforo deverá piscar.

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Descrição funcional pretendida para cada bloco:

Reset – tem como objectivo iniciar ou reiniciar todo o circuito;

Sensores – consistem em dois sensores que vão detectar a presença de veículos na passagem;

Máquina de Estados – controla as sequências verificadas nos sensores, interpretando-as posteriormente como entrada ou saída de veículos;

Contador / Display (vagas) – conta o número de lugares vagos, apresentando-o no display;

Temporizador / Display (bloqueio) – controla o tempo máximo que pode demorar uma manobra, mostrando a contagem do tempo num display;

Semáforos – sinaliza existência ou não de lugares vagos, passagem livre ou ocupada e bloqueio dos sensores.

Descrição da interligação entre blocos:

Reset > Máquina de estados

> Temporizador / Display (bloqueio) Inicia ou reinicia estes blocos;

> Contador / Display (vagas)

Sensores > Semáforos – quando os sensores detectam veículo, a luz vermelha acende e apaga a verde, quando isso não se verifica acontece o contrário;

Sensores > Máquina de estados – enviam as sequências possíveis de entrada e saída;

Sensores > Temporizador / Display (bloqueio) – accionam a contagem do tempo em que os sensores estão a detectar veículo;

Máquina de estados > Contador / Display (vagas) – consoante a sequência que detecta (entrada ou saída), conta ou desconta um lugar;

Contador / Display (vagas) > Semáforos – quando o contador tem o número 0 faz acender a luz vermelha do semáforo, tendo um número maior fará acender a luz verde;

Temporizador / Display (bloqueio) > Semáforo – se o temporizador contar 9 segundos de bloqueio na passagem, fará piscar a luz vermelha.

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Descrição da solução realizada

Reset: envia um impulso que iniciará ou reiniciará os blocos onde tal tem de acontecer

Sensores: são dois botões que enviam impulsos para os LEDs para que se saiba se estão pressionados, para a máquina de estados para que esta os “descodifique” em estados e para o temporizador de bloqueio pare o circuito se detectar esse mesmo bloqueio por 9 segundos

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Contador/Display: neste circuito é feita a contagem dos veículos que entram ou saiem, isso depende da sequência que é enviada para a máquina de estados e se a mesma é terminada. Essa contagem é demonstrada num display

Semáforos: sinalizam se existe pressão nos botões, se não existem mais vagas no parque e se a passagem foi bloqueada por 9 segundos

Máquina de Estados: descodifica a sequência enviada pelos botões, de modo a contar ou descontar um veículo no parque

Estado Presente

A B C D E F G H

descodifica a sequência enviada pelos botões, de modo a contar ou descontar um veículo no parque

Estado Presente Saída (CLK Contador) Estado Seguinte

S1 S20 0 0 1 1

0 A E X0 A X C0 X D C0 H D C0 A E F0 X E F0 H X F1 X X X

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descodifica a sequência enviada pelos botões, de modo

Estado Seguinte S1 S2

1 1 1 0 X B C B C B C X F X F G F G X X

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Qn Qn+1 D 0 0 0 1 1 0 1 1

0 1 0 1

Estado Combinação Q2 Q1 Q0

A 0 0 0 B 0 0 1 C 0 1 1 D 0 1 0 E 1 0 0 F 1 0 1 G 1 1 1 H 1 1 0

Estado Presente Saída (CLK

Contador)

Estado Seguinte 0 0 0 1 1 1 1 0

Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 X X X 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 X X X 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 X X X 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 X X X 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 X X X 1 0 1 0 X X X 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 X X X 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 X X X X X X X X X X X X

D Qn+1 0 0 1 1

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Oscilador 50kHz: Envia impulsos em intervalos de 20ns para actualizar sucessivamente a máquina de estados de modo a esta processar os impulsos dos sensores

t = 150 KHz = 20 ns

t = 2,20 R C ⇔

⇔ 20 ns = 2,20 R × 1F ⇔

⇔ R = 9090,9 Ω

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Temporizador de bloqueio/Display: quando detecta um bloqueio na passagem maior que 8 segundos, fará parar o contador e piscar a luz vermelha. A contagem de tempo é demonstrada no display

Oscilador 1Hz: Envia impulsos em intervalos de 1s para fazer a contagem

t = 11 Hz = 1 s

t = 2,20 R C ⇔

⇔ 1 s = 2,20 R × 10µF ⇔

⇔ R = 45,454 kΩ

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Oscilador 2Hz: Envia sinais para o LED vermelho piscar

t = 12 Hz = 0,5 s

t = 2,20 R C ⇔

⇔ 0,5 s = 2,20 R × 10µF ⇔

⇔ R = 22,727 kΩ

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Ligação entre Contador/Display, Reset, Sensores e S emáforos:

Nesta parte do projecto, temos:

− Actuação do Reset sobre o contador/display; − O parar da contagem crescente quando nos encontramos no número 9

e da decrescente quando estamos no 0; − O acender da luz vermelha (verde apagada) quando um dos botões

está a ser pressionado e o contrário quando tal não acontece; − O acender da luz vermelha (verde apagada) quando temos o número 0

no contador e o contrário quando temos qualquer outro número.

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Ligação entre Máquina de Estados, Reset, Sensores e Contador/Display:

Nesta parte do projecto, temos:

− Actuação do Reset sobre a máquina de estados; − Receber as sequências dos sensores para que sejam descodificadas; − Definição de contagem crescente ou decrescente consoante o sensor

que é pressionado primeiro; − Enviar o sinal de contar/descontar para o contador/display

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Temporizador de bloqueio/Display, Reset, Sensores e Semáforos:

Nesta parte do projecto, temos:

− Actuação do Reset sobre o contador/display; − Enviar do sinal intermitente para piscar o LED vermelho quando conta

até 9; − A contagem dos 9 segundos de bloqueio de passagem.

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Conclusão

O trabalho foi positivo, ajudando a desenvolver bastante a nossa aptidão prática e teórica já que nos obrigou a desenvicilharmo-nos do problema proposto. Pela interpretação que fizémos do enunciado, pensamos que cumprimos as permissas propostas.

No que toca à implementação da solução o maior problema foi a máquina de estados, a construção que idealizámos primeiramente para a mesma, não nos parecia a mais simples estando arquitectada por muitos integrados, o que a tornava díficil de analisar, acabámos por arranjar outra solução que nos agrada muito mais.

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Anexos

Integrado Quantidade 7411 1 7447 2

Display 7seg 2 4029 2 4047 3

74106 1 Botões de pressão 3

LEDs 2 7408 5 7432 4 7404 3 7474 2