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UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANADEPARTAMENTO ACADEMICO DE ELETRONICA

MIKHAIL ANATHOLY KOSLOWSKI

KIT DIDATICO DE BAIXO CUSTO PARA O ENSINO DEMICROCONTROLADORES DA FAMILIA MCS-51 USB

TRABALHO DE CONCLUSAO DE CURSO

CURITIBA

2014

MIKHAIL ANATHOLY KOSLOWSKI

KIT DIDATICO DE BAIXO CUSTO PARA O ENSINO DEMICROCONTROLADORES DA FAMILIA MCS-51 USB

Trabalho de conclusao de curso apresentadoao Departamento Academico de Eletronicacomo requisito parcial para obtencao dograu de Engenheiro no curso de EngenhariaIndustrial Eletrica com Enfase em Eletronica eTelecomunicacoes da Universidade TecnologicaFederal do Parana.

Orientador: Gustavo Benvenutti Borba

CURITIBA

2014

RESUMO

KOSLOWSKI, Mikhail. KIT DIDATICO DE BAIXO CUSTO PARA O ENSINO DEMICROCONTROLADORES DA FAMILIA MCS-51 USB. 81 f. Trabalho de conclusao decurso – Departamento Academico de Eletronica, Universidade Tecnologica Federal do Parana.Curitiba, 2014.

Cursos de nıvel tecnico, tecnologo e de engenharia em eletronica e correlatos utilizam kitsdidaticos para o ensino de microcontroladores. A arquitetura MCS-51 ainda e uma bastanteutilizada para este fim, por apresentar caracterısticas como conjunto de instrucoes CISC,amplo suporte, grande disponibilidade de ferramentas de desenvolvimento e de modelos demicrocontroladores. Este trabalho apresenta o densevolvimento de um novo kit didatico parao ensino de microcontroladores da famılia MCS-51, denominado P51USB. Um dos aspectosde destaque deste projeto esta no uso do microcontrolador AT89C5131A-M, que possui umcontrolador USB Full Speed integrado, alem de outros perifericos. A presenca do controladorUSB permite a utilizacao do kit sem a necessidade de circuitos gravadores externos ou deportas seriais e paralelas que nao sao usuais em computadores modernos, alem de dispensara utilizacao de uma fonte de alimentacao externa. O kit P51USB ainda conta com conversoranalogico digital, relogio de tempo real, barramento para display LCD e porta serial paradepuracao. Para facilitar a utilizacao do kit P51USB pelos alunos, foram desenvolvidostambem tutoriais, detalhando a operacao do kit, e exemplos de codigos para os seus principaisperifericos. O kit foi utilizado de forma piloto por uma turma de Engenharia Eletronicada UTFPR campus Curitiba no segundo semestre do ano de 2013, obtendo uma avaliacaosatisfatoria por parte dos professores e alunos.

Palavras-chave: Microcontroladores, Kit didatico, AT89C5131, 8051

ABSTRACT

KOSLOWSKI, Mikhail. EDUCATIONAL LOW COST KIT FOR TEACHINGMICROCONTROLLER OF USB MCS-51 FAMILY. 81 f. Trabalho de conclusao decurso – Departamento Academico de Eletronica, Universidade Tecnologica Federal do Parana.Curitiba, 2014.

Technical, technologist, engineering and related courses in electronics use educational kits forteaching microcontrollers. The MCS-51 architecture is still widely used for this purpose, dueto its characteristics such as CISC instruction set, extensive support, wide availability of bothdevelopment tools and models for microcontrollers. This project presents the developmentof a new educational kit for teaching MCS-51 family microcontrollers, called P51USB. Theinovation of this projet lies in its use of the AT89C5131A-M microcontroller. In addition toall MCS-51 characteristics, it has a USB Full Speed controller and some other peripherals.The presence of the USB controller allows the use of the kit without the need for any externalcircuits or serial and parallel ports to write the microcontroller’s memory and exempt the use ofan external power supply. The P51USB kit also has an integrated analogic to digital converter,real time clock, LCD display bus and a serial port for debbuging. This saves time on mountingthose circuits and helps focusing on learning the microcontroller. To ease the use of P51USB kitby students, tutorials detailing the operation of the kit have also been developed, as well as codesamples for their key peripherals. The kit was used as a pilot project for classes of an ElectronicEngineering course in the second half of the year 2013 on UTFPR Curitiba’s campus, obtaininga satisfactory evaluation by teachers and students.

Keywords: Microcontrollers, Educational kit, AT89C5131, 8051

LISTA DE FIGURAS

–FIGURA 1 Placa didatica P51N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14–FIGURA 2 Diagrama em blocos do microcontrolador AT89C5131A-M. . . . . . . . . . . . . 20–FIGURA 3 Fluxo de verificacoes apos o reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23–FIGURA 4 Fotografia do kit P51USB completo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25–FIGURA 5 Diagrama em blocos do sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26–FIGURA 6 Utilizacao das chaves para acessar os tres modos de operacao do kit. . . . . . 28–FIGURA 7 Tela inicial do Keil uVision 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32–FIGURA 8 Janela para escolha do nome e local de armazenamento do projeto do

uVision. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33–FIGURA 9 Tela para escolha do microcontrolador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33–FIGURA 10 Tela para escolha do microcontrolador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34–FIGURA 11 Menu para acessar as configuracoes do projeto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35–FIGURA 12 Configuracao para criacao de arquivo Intel HEX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36–FIGURA 13 Configuracao para a nao inclusao automatica dos sımbolos do 8051. . . . . . 36–FIGURA 14 Criacao de um novo arquivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37–FIGURA 15 Janela com as opcoes para salvar arquivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38–FIGURA 16 Menu para adicionar arquivos ao projeto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39–FIGURA 17 Opcoes para assemblar e linkar o projeto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40–FIGURA 18 Opcoes para montar e ligar o projeto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41–FIGURA 19 Saıda do programa em caso de sucesso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41–FIGURA 20 Exemplo de dispositivo corretamente enumerado no gerenciador de

dispositivos do Windows. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43–FIGURA 21 Tela inicial do FLIP, com destaque para a selecao do microcontrolador. . . 43–FIGURA 22 Tela para a selecao do microcontrolador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44–FIGURA 23 Selecao do meio de comunicacao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44–FIGURA 24 Tela da conexao USB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45–FIGURA 25 Item do menu para o carregamento do arquivo Intel HEX. . . . . . . . . . . . . . . . 46–FIGURA 26 Informacoes sobre o programa carregado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46–FIGURA 27 Inicio do processo de gravacao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47–FIGURA 28 Fim do processo de gravacao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48–FIGURA 29 Placa executando o programa hello world. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49–FIGURA 30 Configuracao para utilizacao do FlashMon51. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50–FIGURA 31 Escolha dos parametros da porta serial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50–FIGURA 32 Detalhe da porta serial no gerenciador de dispositivos do Windows. . . . . . . 51–FIGURA 33 P51USB em modo debug. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52–FIGURA 34 Opcao do menu para iniciar sessao de download. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52–FIGURA 35 Computador e P51USB em processo de depuracao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

LISTA DE SIGLAS

ADC Conversore analogico-digitalCDC Communication Device ClassCI Circuito integradoDAC Conversores digital-analogicoDAELN Departamento Academico de EletronicaDAINF Departamento Academico de InformaticaEUART Enhanced universal asynchronous receiver/transmitterHID Human Interface DeviceI/O Entrada e saıdaIDE Ambiente de Desenvolvimento IntegradoISP In-System ProgrammingJRE Java Runtime EnviromentMEC Ministerio da EducacaoPCA Programmable Counter ArrayPWM Modulacao por largura de pulsoRTC Relogio de tempo realSO Sistema operacionalUART Universal asynchronous receiver/transmitterUTFPR Universidade Tecnologica Federal do Parana

SUMARIO

Projeto Tecnico 10

1 INTRODUCAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.1 JUSTIFICATIVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.2 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.2.1 Objetivo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.2.2 Objetivos Especıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.3 METODOLOGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.3.1 Etapa 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.3.2 Etapa 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.3.3 Etapa 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.4 APRESENTACAO DO DOCUMENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 MICROCONTROLADOR AT89C5131A-M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.1 CONTROLADOR USB 2.0 FULL SPEED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.2 MEMORIA FLASH E O BOOTLOADER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.3 RESET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.4 I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.5 PROGRAMMABLE COUNTER ARRAY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.6 DRIVER DE LEDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.7 SPI E I2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.8 EUART/RS232 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 KIT P51USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.1 ADC0832 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.2 DS1307 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.3 BARRAMENTO PARA DISLPAY LCD 2X16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.4 FLASHMON51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.5 BIBLIOTECA DE ROTINAS ASSEMBLY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.5.1 Header padrao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.5.2 LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.5.3 ADC via SPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.5.4 RTC via I2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.5.5 Outros exemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 OPERACAO DO KIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.1 GRAVACAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.1.1 Hello world . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.1.2 Requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.1.3 Criando um programa com o uVision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.1.3.1 Criando um projeto no uVision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.1.3.2 Configurando o projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.1.3.3 Adicionando o arquivo com o codigo fonte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.1.3.4 Montando e ligando . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.1.4 Gravando o programa com o FLIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.1.4.1 Colocando a placa em modo bootloader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.1.4.2 Conectando com o FLIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.1.4.3 Carregando o arquivo Intel HEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.1.4.4 Gravando . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.1.5 Testando o programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484.2 DEPURACAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494.2.1 Gravacao do FlashMon51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494.2.2 Configuracao do uVision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494.2.3 Colocar a placa em modo Debug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514.2.4 Carga do programa via FlashMon51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 CONSIDERACOES FINAIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546 PUBLICACOES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Plano de Negocio 56

7 PLANO DE NEGOCIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577.1 SUMARIO EXECUTIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577.2 DEFINICAO DO NEGOCIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587.2.1 Visao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587.2.2 Missao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587.2.3 Valores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587.2.4 Descricao do Negocio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587.3 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597.3.1 Objetivo Principal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597.3.2 Objetivos Intermediarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597.4 PRODUTOS E SERVICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597.4.1 Descricao do Produto e dos Servicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597.4.2 Analise Comparativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597.4.3 Tecnologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607.4.4 Produtos e Servicos Futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607.5 ANALISE DE MERCADO RESUMIDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617.5.1 Segmentacao de Mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617.5.2 Segmento Alvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617.5.2.1 Necessidades do Mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627.5.2.2 Tendencias do Mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627.5.2.3 Crescimento do Mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627.5.3 Analise da Industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637.5.3.1 Players . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637.5.3.2 Modelo de Distribuicao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637.5.3.3 Modelo de Competitividade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637.5.3.4 Principais Players . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647.6 PLANO FINANCEIRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647.6.1 Consideracoes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647.6.2 Investimento Inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647.6.3 Projecao de Resultados e de Fluxo de Caixa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

7.6.4 Indicadores Financeiros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647.6.5 Analise de Break-even . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 657.6.6 Viabilidade do Empreendimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Apendice A -- ESQUEMATICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Apendice B -- ARQUIVOS GERBER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

10

PROJETO TECNICO

11

1 INTRODUCAO

Os microcontroladores estao presentes em praticamente todos os dispositivos

eletronicos que sao utilizados atualmente, nas mais diversas aplicacoes, como por exemplo

equipamentos de telecomunicacoes, automacao e controle, entretenimento, medicina e

transportes. Portanto, e extremamente importante que estudantes de Engenharia Eletronica e

de Computacao possuam uma base solida no projeto de sistemas microcontrolados, uma vez

que estes tambem formam a base a base para a analise e sıntese de sistemas embarcados mais

complexos.

Os cursos de Engenharia Eletronica e de Computacao comumente apresentam os

microcontroladores em um disciplina especıfica ou integrados a disciplina de arquitetura e

organizacao de computadores (REESE; JONES, 2010; BOLANAKIS et al., 2011). Em geral,

a disciplina desenvolve-se a partir de um modelo de microcontrolador especıfico pertencente a

uma das famılias mais comuns disponıveis no mercado, como a Intel MSC51 (HSU; CHAO,

2009; ZHANG, 2009; SELVAKUMAR et al., 2011), Motorola MC68 (BOLANAKIS et

al., 2011), Atmel AVR (HOVEMEYER; LINK, 2011; MA et al., 2010; ARDUINO, 2014),

Microchip PIC (KEANE et al., 2012; REESE; JONES, 2010), Texas Instuments MSP430 (TI,

2014; REESE; JONES, 2010) ou ARM (ST, 2014). Existem, ainda, propostas de arquiteturas

dedicadas ao uso didatico (GAL et al., 2011; J et al., 2006). Os topicos considerados

fundamentais em um curso convencional de microcontroladores sao a arquitetura do modelo

de microcontrolador adotado, a programacao em linguagem assembly e a comunicacao com

dispositivos de entrada e saıda (I/O).

A metodologia mais comum adotada para o ensino de microcontroladores e a que

emprega aulas teoricas e praticas, durante as quais utilizam-se como principais ferramentas

um programa do tipo Ambiente de Desenvolvimento Integrado (IDE) e um hardware com o

microcontrolador adotado, denominado kit de desenvolvimento ou kit didatico. O IDE pode

ser obtido gratuitamente em versoes de avaliacao sem restricao de tempo de uso, com limite

para a geracao de programas de 4 kbytes (KEIL, 2014; RAISONANCE, 2014; IAR, 2014), o

que e suficiente para o contexto de uma disciplina. Ja o kit didatico precisa ser adquirido de

12

terceiros ou desenvolvido pela instituicao de ensino. Ainda, os kits podem ser disponibilizados

pela instituicao para o aluno apenas para uso durante as aulas ou adquirido pelo proprio aluno.

Assim, este trabalho compreende o desenvolvimento de um novo kit didatico, chamado

P51USB, para a disciplina Microcontroladores das atuais matrizes curriculares dos cursos

de Engenharia Eletronica e de Computacao da Universidade Tecnologica Federal do Parana

(UTFPR). O desenvolvimento se deu em torno do microcontrolador AT89C5131A-M da

ATMEL pois este abrange todas as caracteristicas desejadas.

1.1 JUSTIFICATIVA

Segundo dados obtidos nos sites do Departamento Academico de Eletronica (DAELN)

e do Departamento Academico de Informatica (DAINF) da UTFPR, assim como a partir de

conversas com ex-alunos e professores dos cursos de Engenharia Eletronica e de Computacao,

foi possıvel apurar o historico das disciplinas que envolvem microcontroladores, bem como a

famılia de microcontrolador utilizada por cada uma delas. Este historico pode ser observado no

quadro 1.

Desde a disciplina mais antiga citada no quadro 1, todas utilizaram um kit didatico

como a principal ferramenta de ensino. Pelo fato do mercado de microcontroladores mostrar-se

bastante dinamico, estes kits didaticos necessitam de constantes atualizacoes. As principais

razoes para isso sao a obsolescencia dos componentes utilizados, a opcao pela adocao de

outro modelo de microcontrolador, ou ate mesmo de uma famılia diferente e mais atual de

microcontrolador.

No momento, os professores que atuam na disciplina Microcontroladores dos cursos

de Engenharia Eletronica e de Computacao da UTFPR relatam a necessidade da atualizacao do

kit didatico. O kit utilizado atualmente, que utiliza a famılia de microcontroladores MCS51,

exibido na figura 1, e denominado P51N.

Atualmente, os principais problemas relacionados ao kit P51 sao:

• Ausencia de suporte nativo a interface de comunicacao USB;

• Utilizacao de memoria de programa externa, o que requer o uso de ports de uso geral

como barramentos de enderecos e dados, tornado-os portanto indisponıveis para o

interfaceamento assıncrono com dispositivos de I/O;

• Utilizacao de uma CI de memoria RAM modelo 62256, cuja disponibilidade no mercado

tende a ser cada vez menor;

13

Curso Matriz Em vigor ate Disciplina Perıodo Famılia

EngenhariaEletronica

5 AtualmenteMicrocontroladores 6 MCS51Arquitetura eorganizacao decomputadores

6 x86(PC)

SistemasEmbarcados 8 ARM Cortex-M3

4 2006

Digital II 5 MCS51Digital III 6 x86(PC)Microcontroladores Optativa

3 2000Digital II 5 MCS51Digital III 6Microcontroladores Optativa

2 1995Sistemas DigitaisII 9 Z80

Microcontroladores Optativa

Engenharia deComputacao 721 Atualmente

Arquitetura eorganizacao decomputadores

5 MIPS

SistemasMicrocontrolados 6 MCS51

SistemasEmbarcados 8 ARM Cortex-M3

Quadro 1: Historico das disciplinas que utilizam microcontroladores nos cursos de Engenharia daUTFPR.

Fonte: (DAELN, 2014) e (DAINF, 2014)

• Ausencia de suporte nativo a interfaces de comunicacao entre CIs, especificamente I2C e

SPI;

• Impossibilidade de gravar o programa do usuario na flash do microcontrolador sem a

utilizacao de um gravador externo (o programa do usuario e carregado na RAM volatil

externa);

• Necessidade de uma fonte de alimentacao DC externa.

Estes problemas do atual kit didatico implicam em uma maior dificuldade para os

alunos no desenvolvimento de projetos mais sofisticados, como:

• Impossibilidade de utilizacao do kit em aplicacoes stand-alone (exceto quando ha a

disponibilidade de um gravador externo);

• Tempo de adaptacao elevado ao uso do kit comparado a solucoes mais recentes;

14

Figura 1: Placa didatica P51N.

Fonte: Autoria propria.

• Necessidade do uso de um conversor USB-serial, ja que a interface RS232 e ausente na

grande maioria dos computadores modernos.

E importante observar que o kit didatico P51N foi desenvolvido no final da decada

de 90 e atualizado em 2004 (FARIA; LOPES, 2014). Durante este perıodo de cerca de 15

anos, considerando o cenario tecnologico em questao, o kit atendeu com sucesso aos requisitos

tecnicos e pedagogicos exigidos pela displina. No entanto, devido as limitacoes mencionadas

anteriormente, existe a necessidade do desenvolvimento de um novo kit.

Deve-se considerar que existem, ainda, pelo menos duas outras abordagens para a

obtencao de um kit didatico mais atualizado. A primeira seria a aquisicao, por parte dos alunos,

de um kit didatico desenvolvido e manufaturado por terceiros (CERNE, 2014; KIT8051, 2014;

MICROGENIOS, 2014). Porem, kits para a famılia de microcontroladores MCS51 costumam

apresentar um custo relativamente alto. A segunda abordagem seria a aquisicao de um kit de

terceiros pela instituicao, e nao pelos alunos. Uma das desvantagens desta abordagem esta

no alto investimento necessario para a aquisicao de uma quantidade de kits suficientes para a

demanda estabelecida por varias turmas. Outra desvantagem esta na dificuldade da aquisicao

dos componentes necessarios para a manutencao dos kits, pois os procedimentos de compras

em instituicoes publicas costumam ser complicados e demorados.

15

Ainda, e importante mencionar que, uma vez que os professores da disciplina

Microcontroladores fazem uso extensivo do kit didatico, o cenario mais adequado e realmente

aquele no qual o aluno e o proprietario do kit, podendo assim desenvolver as atividades tambem

em casa, sem estar restrito aos horarios da aula e aos recursos disponıveis na instituicao. Para

isso, e importante que, alem de atender aos requisitos pedagogicos, o kit apresente um custo

acessıvel.

Tambem, e importante destacar que o kit nao esta limitado ao uso na disciplina

Microcontroladores, pois pode ser uma plataforma para o desenvolvimento de trabalhos e outras

disciplinas, como as de Controle, Processamento Digital de Sinais, Metrologia, Trabalho de

Conclusao de Curso, entre outras.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVO GERAL

Desenvolver um kit didatico para o ensino de microcontroladores da famılia MCS51

e sua documentacao tecnica para ser utilizado na disciplina Microcontroladores dos cursos de

Engenharia Eletronica e Computacao da UTFPR.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

1. Desenvolver um hardware, denominado kit didatico, que possua um microcontrolador da

familia MCS51 adequado as necessidades atuais da disciplina Microcontroladores e que

possa ser adquirido e montado pelos proprios alunos;

2. Desenvolver a documentacao tecnica do kit (manual) para ser utilizada no processo de

ensino e aprendizagem;

3. Desenvolver firmwares de exemplo contemplando a utilizacao de todos os perifericos

disponıveis no kit em linguagem assembly e/ou C (preferencialmente em assembly);

4. Elaborar roteiros de experimentos que possam servir de base para aulas praticas realizadas

em laboratorio;

5. Desenvolver um site para a disponibilizacao de todo o material referente ao kit, nas

modalidades open-source hardware e open-source software;

6. Implantar, em conjunto com os professores da disciplina Microcontroladores, a utilizacao

da plataforma;

16

7. Avaliar a possibilidade de utilizacao da interface USB no processo de depuracao em

substituicao a interface RS-232.

1.3 METODOLOGIA

As especificacoes deste projetos foram discutidas com os professores das disciplinas

envolvidas em Microcontroladores, as quais irao se beneficiar do kit desenvolvido. Um dos

pontos principais deste projeto, conforme mencionado anteriormente, e a obtencao de um

produto final de baixo custo e facil operacao pelos alunos. Assim, os recursos envolvidos no seu

desenvolvimento tambem sao, na sua maioria, financeiramente acessıveis e de facil obtencao.

Com base nestas discussoes e visando atingir todos os objetivos, o projeto foi divido

em 3 etapas listadas a seguir.

1.3.1 ETAPA 1

1. Especificacao de todos os componentes que irao compor o kit: Selecionar o

microcontrolador, os principais perifericos e qualquer outro componente crıtico que seja

parte do kit;

2. Projeto do esquematico: Com base nas especificacoes dos componentes selecionados na

etapa anterior, compor o esquematico eletrico;

3. Projeto da placa de circuito impresso (PCI): Com base no esquematico eletrico

desenvolvido na etapa anterior e nas especificacoes dos componentes selecionados, criar

o layout da placa de circuito impresso;

4. Fabricacao do primeiro prototipo: Escolher um ou mais fabricantes de PCI para

producao de uma ou mais placas para serem testadas e iniciar o processo de compra

dos componentes para a montagem do prototipo;

5. Testes do prototipo: Montar e testar uma ou mais PCIs fabricadas na etapa anterior. Nesta

etapa sera possıvel determinar qual fabricante de PCI, dentre aqueles escolhidos na etapa

anterior, e o mais adequado para o projeto;

6. Desenvolvimento da documentacao tecnica: Ao longo de toda a etapa 1 sera desenvolvida

parte da documentacao tecnica do kit.

A passagem da etapa 1 para a etapa 2, determinada Gate 1, sera no momento em que o prototipo

estiver completamente testado.

17

1.3.2 ETAPA 2

1. Correcao de eventuais problemas encontrados durante os testes: De acordo com os testes

efetuados na etapa 1, os erros serao corrigidos para que nao ocorram na versao final do

kit;

2. Fabricacao da versao final da PCI: A versao final da PCI sera fabricada no fabricante

selecionado na etapa 1, e servira como base para a documentacao final do kit e os roteiros

de experimentos;

3. Avaliacao da possibilidade da utilizacao da interface USB no processo de depuracao: Sera

avaliada a possibilidade de substituicao da interface RS-232 no processo de depuracao.

Independente do resultado desta etapa, a versao final do kit nao sofrera alteracoes e,

portanto, esta tarefa podera ser postergada ou ate mesmo descartada em prol das demais;

4. Desenvolvimento dos roteiros de experimentos: Como parte da documentacao do kit

serao desenvolvidos alguns roteiros de experimentos que facam o uso extensivo do kit

e que poderao ser utilizados pelos professores da disciplina Microcontroladores como

base em aulas de laboratorio;

5. Desenvolvimento de firmwares de exemplo: Como parte da documentacao do kit serao

desenvolvidos programas de exemplo de todas as funcionalidades do kit, que poderao

servir como base para o desenvolvimento de projetos mais complexos;

6. Conclusao da documentacao tecnica: Alteracoes eventuais decorrentes da correcao de

algum erro encontrado nos testes;

7. Desenvolvimento do site e disponibilizacao da documentacao: O Site sera desenvolvido

para divulgacao e disponibilizacao da documentacao tecnica do kit para o publico e sera

inspirado naquele desenvolvido por Simon Schubert para o kit MC HCK (SCHUBERT,

2014).

A passagem da etapa 2 para a etapa 3, determinada Gate 2, sera no momento em que a versao

final da placa estiver fabricada, testada e completamente documentada.

1.3.3 ETAPA 3

1. Conclusao de relatorio do trabalho: Concluir o relatorio que sera entregue como parte dos

requisitos para aprovacao na disciplina Trabalho de conclusao de curso 2;

18

2. Apresentacao do trabalho a banca avaliadora: Apresentacao publica do trabalho como

parte dos requisitos para aprovacao na disciplina Trabalho de conclusao de curso 2.

1.4 APRESENTACAO DO DOCUMENTO

Este documento descreve o processo de desenvolvimento do Trabalho de Conclusao

de Curso do aluno Mikhail Anatholy Koslowski do curso de Engenharia Industrial Eletrica com

enfase em Eletronica e Telecomunicacoes da UTFPR.

Inicialmente e apresentado o contexto do projeto, os problemas e as premissas

envolvidas no desenvolvimento do projeto e a metodologia escolhida. Na sequencia sao

descritas as tecnologias escolhidas e o desenvolvimento de cada uma das etapas. A seguir

sao apresentados os resultados obtidos e a situacao atual do projeto.

Por fim, e apresentado o plano de negocio desenvolvido para este projeto,

contemplando analise de mercado e a viabilidade economica do projeto.

19

2 MICROCONTROLADOR AT89C5131A-M

O AT89C5131A-M e uma versao de microcontrolador da famılia MCS51 desenvolvido

pela ATMEL com memoria flash interna para codigo, controlador USB Full Speed (USB-IF,

2014) alem uma serie de perifericos integrados para facilitar o desenvolvimento de aplicacoes.

Alem de todas as caracterısticas comuns aos microcontroladores da famılia MCS51,

algumas das principais caracteristicas especıficas deste microcontrolador sao:

• Modo X2, executando uma instrucao a cada 6 ciclos de clock;

• Tres timers/contadores de 16bits;

• Controlador USB integrado compatıvel com os padroes 1.1 e 2.0 Full Speed;

• PLL interno para geracao de clock para USB;

• 32kB de memoria flash interna para gravacao de codigo via USB;

• 3kB de memoria flash interna pre gravada com programa bootloader USB;

• 1kB de memoria EEPROM para dados;

• 1kB de memoria RAM interna;

• Programmable Counter Array de 5 canais com contador interno de 16 bits e capacidade

de geracao de PWM;

• Interface TWI compatıvel com padrao I2C;

• Interface SPI com suporte aos modos mestre e escravo;

• 4 drivers de led com fontes internas de corrente programavel;

• 34 pinos de IO.

20

Figura 2: Diagrama em blocos do microcontrolador AT89C5131A-M.

Fonte: (ATMEL, 2008)

A figura 2 apresenta o diagrama em blocos do AT89C5131A-M.

A descricao de todas as funcionalidades deste microcontrolador pode ser encontrada

no seu datasheet (ATMEL, 2008). Nas proximas secoes serao detalhadas aquelas que foram

utilizadas na composicao do kit.

2.1 CONTROLADOR USB 2.0 FULL SPEED

O barramento serial universal, USB, foi desenvolvido a partir de meados da decada de

90 com o objetivo de ser um substituto aos barramentos que eram entao utilizados para conexao

de perifericos ao computador como a porta serial, porta paralela, PS/2, entre outros que alem

de limitar o uso dos perifericos nao forneciam suporte a configuracao automatica por meio do

sistema operacional(SO) (AXELSON, 2001). As principais caracterısticas do barramento USB

sao:

Padronizacao do conector - Um unico tipo de conector pode ser utilizado para conectar

diversos tipos diferentes de perifericos ao computador host;

Configuracao automatica - O SO e capaz de se comunicar com todos os dispositivos USB

21

atraves de uma interface padrao e atraves desta comunicacao inicial decidir quais acoes

deverao ser tomadas para o correto funcionamento deste dispositivo;

Facilidade para o usuario final - Uma vez que o conector e padrao e o SO se responsabiliza

pela configuracao, o usuario fica isento destas responsabilidades;

Fornecimento de Energia - A USB 2.0 funciona em 5V e e capaz de alimentar dispositivos,

desde que o consumo total de corrente dos dispositivos conectados a um mesmo

barramento nao ultrapasse 500mA.

Atualmente a interface USB esta presente em todos os computadores e notebooks,

tendo substituıdo as portas serial, paralela e PS/2. As aplicacoes legadas que ainda dependem

dessas portas tipicamente utilizam conversores para serem conectadas a porta USB.

O AT89C5131A-M possui um controlador USB 2.0 Full Speed capaz de operar apenas

em modo dispositivo. Este controlador esta disponıvel para ser programado pelo usuario

para implementar diversas classes USB como Human Interface Device (HID), Communication

Device Class (CDC) e Device Firmware Upgrade Class. As duas primeiras sao relevantes para

aqueles que desejarem criar aplicacoes como controladores de jogos e outros dispositivos de

interface humana e dispositivos de comunicacao como portas seriais virtuais e modems. A

classe Device Firmware Upgrade Class e importante para aqueles que buscam criar uma forma

de atualizacao de firmware via USB.

Ainda, o AT89C5131A-M vem pre-gravado de fabrica com um firmwarebootloader

que faz uso da classe Device Firmware Upgrade Class para gravacao de codigos na memoria

flash atraves da interface USB.

2.2 MEMORIA FLASH E O BOOTLOADER

A memoria flash e uma memoria nao volatil do tipo EEPROM que pode ser apagada

e gravada eletricamente. O AT89C5131A-M conta com duas regioes de memoria flash,

sendo 32kB de memoria para programa e 3kB para o programa bootloader. As principais

caracterısticas da memoria flash do AT89C5131A-M sao:

• 32kB de memoria para programa, organizada em 256 paginas de 128 bytes;

• Programa bootloader em area reservada de 3kB, contendo tambem diversas funcoes para

escrita da memoria flash via software, possibilitando a atualizacao de firmware via In-

System Programming (ISP);

22

• Geracao interna das tensoes necessarias para gravar e apagar a memoria.

A ATMEL disponibiliza, pre-gravado de fabrica no AT89C5131A-M, uma serie de

funcoes para a gravacao da memoria flash que podem ser utilizadas por programas para

atualizacoes de firmware sem a necessidade de utilizacao de circuitos especıficos para gravacao.

Entretanto, essas funcoes sao destinadas a usuarios experientes e o seu uso incorreto pode

levar ao apagamento completo da memoria flash e a unica maneira de poder voltar a utilizar

o microcontrolador seria utilizando um circuito gravador externo.

Entretanto, a ATMEL tambem disponibiliza um programa bootloader, tambem pre-

gravado de fabrica, que se comunica com um computador via porta USB e, utilizando o software

FLIP tambem da ATMEL, permite a gravacao de programas. Esta sera a forma pela qual

os programas deverao ser gravados no kit, permitindo assim o seu uso sem a necessidade de

gravadores externos.

A descricao de todas as funcionalidades e do funcionamento do bootloader podem ser

encontradas no datasheet do bootloader (ATMEL, 2007).

2.3 RESET

O reset do AT89C5131A-M, alem de reiniciar o microcontrolador para o seu estado

inicial padrao, tem uma grande importancia pois e no momento do reset que algumas

verificacoes internas sao feitas para decidir se o microcontrolador devera iniciar a execucao

do programa do usuario ou do programa bootloader.

A figura 3 apresenta o fluxo de verificacoes executadas apos o reset para decidir qual

programa sera executado.

2.4 I/O

O AT89C5131A-M esta disponıvel em encapsulamento PLCC de 52 pinos, dos quais

34 podem ser utilizados como I/O, sendo divididos em 4 ports de 8 bits (P0 ao P3) e um port

de 2 bits (P4). Os ports sao todos bidirecionais ou seja, podem ser tanto entrada como saıda.

Os ports P1, P2 e P3 ainda contam com resistores internos de pull-up para manterem

um nıvel logico constante enquanto estiverem desconectados.

23

Figura 3: Fluxo de verificacoes apos o reset.

Fonte: (ATMEL, 2007)

2.5 PROGRAMMABLE COUNTER ARRAY

O modulo Programmable Counter Array (PCA) do AT89C5131A-M e composto de

um timer de 16 bits e cinco modulos de captura e comparacao. A sua principal funcao e prover

um mecanismo de temporizacao mais preciso e que possua menos dependencia de intervencoes

da CPU do que os temporizadores convencionais, esse mecanismo pode ser utilizado para

geracao de sinais de modulacao por largura de pulso (PWM).

2.6 DRIVER DE LEDS

O AT89C5131A-M conta com quatro drivers de LED de corrente programavel em 4

nıveis distintos, dispensando a necessidade de circuitos externos. Esses drivers sao fontes de

24

corrente e portanto ajustam a tensao de acordo com a necessidade. A sua principal funcao e

facilitar o uso de LEDs alem de fornecer um mecanismo para alteracao do nıvel de brilho.

2.7 SPI E I2C

Os protocolos SPI e I2C sao protocolos seriais desenvolvidos para comunicacao

entre circuitos integrados. Em aplicacoes com microcontroladores, eles sao tipicamente

utilizados para a comunicacao entre o microcontrolador e perifericos externos como conversores

analogico-digitais (ADC), conversores digitais-analogicos (DAC), relogios de tempo real

(RTC), sensores, memorias, entre outros.

2.8 EUART/RS232

A porta Enhanced universal asynchronous receiver/transmitter (EUART) do

AT89C5131A-M possui todas as funcionalidades da porta Universal asynchronous

receiver/transmitter(UART) padrao do 8051, alem dos seguintes avancos:

• Capacidade de transmitir e receber dados simultanemante em taxas distintas;

• Deteccao automatica da taxa de recepcao;

• Deteccao de erro de enquadramento dos dados;

• Deteccao automatica de endereco, quando o enderecamento for utilizado.

A principal funcao desta porta e, quando ligada a um conversor de nıvel, prover

comunicacao compatıvel com interfaces RS232 de computadores ou de outros dispositivos e

com isso fornecer um canal de comunicacao serial com o microcontrolador.

25

3 KIT P51USB

O kit P51USB e baseado no microcontrolador AT89C5131A-M e, uma vez que seu

foco e didatico, possui os componentes necessarios para a utilizacao de suas interface de I/O,

barramentos seriais e barramento para interface com display LCD 2x16. O kit completo pode

ser visto na figura 4.

Figura 4: Fotografia do kit P51USB completo.


A figura 5 apresenta o diagrama em blocos do hardware que compoem o kit. As secoes

a seguir descrevem os blocos do diagrama.

Alem do AT89C5131A-M, o kit ainda contem um conversor de nıvel MAX232 para a

interface RS232, 3 LEDs e 2 botoes disponıveis para o usuario, um barramento para interface de

display LCD 2x16 e ainda dois perifericos seriais escolhidos de acordo com a disponibilidade e

preco no mercado local, alem das suas funcionalidades, sendo eles um ADC, ADC0832, e um

RTC, DS1307.

Os esquematicos e layouts estao disponıveis nos apendices A e B respectivamente.

26

Figura 5: Diagrama em blocos do sistema.


3.1 ADC0832

O ADC0832 e um conversor analogico digital de 8 bits, mesma largura do barramento

de dados do microcontrolador utilizado, e podera ser utilizado em experimentos envolvendo

aquisicao de sinais.

3.2 DS1307

O DS1307 e um relogio de tempo real que possui as seguintes funcoes:

• Relogio com contagem de segundos, minutos, horas, dia do mes, mes, dia da semana e

ano com ano bissexto ate 2100;

• 56 bytes de RAM de uso geral;

• Interface I2C;

27

• Consumo de corrente menor que 500nA quando nao estiver em operacao de comunicacao,

dependendo apenas de uma bateria;

• Gerador de uma onda quadrada de frequencia programavel em 1Hz, 4kHz, 8kHz ou

32kHz.

Ele podera ser utilizado em uma serie de experimentos que envolvam a necessidade de

uma base de tempo externa e precisa, ou naqueles que envolvam saber o tempo absoluto de um

determinado evento por exemplo.

3.3 BARRAMENTO PARA DISLPAY LCD 2X16

O kit P51USB conta com um barramento pronto para a conexao de displays LCD 2x16.

Esses displays sao facilmente encontrados no mercado local, alem de terem uma operacao

simples. O barramento e composto de 16 pinos, dos quais 8 sao utilizados para dados, 3

para sinais de controle, 2 para a luz de fundo, 1 para ajuste de contraste e 2 para alimentacao,

conforme o quadro 2.

Pino Nome Funcao1 Led+ Luz de fundo2 Led- Luz de fundo3 GND Terra4 VCC Alimentacao5 VREF Referencia para ajuste de contraste6 RS Modo dados ou comandos7 RW Operacao de escrita ou leitura8 E Envia os dados quando pulsado9 DB0

Barramento de dados

10 DB111 DB212 DB313 DB414 DB515 DB616 DB7

Quadro 2: Descricao dos pinos do barramento para display LCD.


28

3.4 FLASHMON51

O FlashMon51 (KEIL, 2014) e um monitor par depuracao de sistemas

microcontrolados compatıveis com o 8051. Ele utiliza a porta serial do computador para

estabelecer a conexao entre o software IDE Keil uVision e o microcontrolador. Para o caso

do AT89C5131A-M e outros microcontroladores que contem memoria flash, o FlashMon51 ja

possui acesso as funcoes necessarias para gravar o programa do usuario na memoria flash.

Para o kit P51USB, uma pequena modificacao no codigo fonte do FlashMon51 foi

necessaria a fim de prover um mecanismo onde o usuario possa escolher entre os modos

bootloader, “Debug” ou executar diretamente o seu programa.

O acesso a estes modos e feito atraves das chaves “RST”, “ISP” e “SW1” presentes no

kit. A figura 6 apresenta a maneira correta de operacao das chaves para acessar cada um dos

tres modos.

Figura 6: Utilizacao das chaves para acessar os tres modos de operacao do kit.


3.5 BIBLIOTECA DE ROTINAS ASSEMBLY

As secoes a seguir apresentam a descricao dos codigos em linguagem assembly que

podem ser utilizados para explorar algumas funcionalidades do kit P51USB, alem de um arquivo

header que contem definicoes referentes ao kit P51USB. Os codigos estao disponıveis na forma

de projetos do uVision em (KOSLOWSKI, 2014).

29

3.5.1 HEADER PADRAO

Define nomes para alguns pinos da placa, para facilitar a leitura do codigo fonte e o

seu entendimento.

3.5.2 LCD

Implementa as seguintes funcoes:

• lcd ini - Faz a configuracao inicial do display, deixando-o preparado para receber os dados

a serem escritos;

• lcd busy - verifica o flag que indica se o display esta livre ou ocupado para receber um

novo comando ou dado;

• lcd inst - envia uma instrucao ao display;

• lcd dado - envia um dado ao display;

• lcd string - envia uma string terminado em ‘0’ ao display.

3.5.3 ADC VIA SPI


• ini - Faz a configuracao do periferico SPI para utilizacao com o ADC0832;

• ADC SAMPLE - Funcao que faz uso do periferico SPI em modo polling para obter as

leituras do ADC.

Existe tambem o arquivo spi adc.h que define os nomes para algumas configuracoes

alternativas que podem ser utilizadas com o ADC0832 como por exemplo o modo de leitura

diferencial.

3.5.4 RTC VIA I2C


• init]- Inicializa o controlador I2C e configura o relogio;

30

• RTC SET TIME - Utiliza as funcoes da I2C para configurar os regisradores do RTC;

• RTC GET TIME - Le os valores dos registradores do RTC;

• i2c int - Funcao que implementa a rotina de antendimento a interrupcao da I2C. Chama

diversas sub-rotinas, uma para cada estado do controlador;

• decode - Funcao que opera o Program Counter de forma a ‘enganar’ o microcontrolador,

fazendo-o retornar no ponto de entrada da sub-rotina de atendimento da interrupcao.

As demais funcoes implementadas sao sub-rotinas de atendimento a interrupcao, sendo

o mınimo necessario para que o dispositivo opere em modo mestre. Para operacoes em modo

escravo ou para um tratamento diferenciado em caso de erros, algumas sub-rotinas deverao ser

alteradas de acordo e outras deverao ser implementadas.

3.5.5 OUTROS EXEMPLOS

Outros exemplos podem ser encontrados no site da ATMEL, uma vez que eles

disponibilizam exemplos genericos de uso de todos os perifericos para todos os seus

microcontroladores.

31

4 OPERACAO DO KIT

A operacao do kit sera dividida em duas etapas, gravacao e depuracao, sendo cada uma

delas descrita por um exemplo de utilizacao que pode servir como um guia a ser consultado por

quem for utilizar o kit.

Os exemplos a seguir estao disponıveis tambem em (KOSLOWSKI, 2014) na forma

de tutoriais.

4.1 GRAVACAO

O processo de gravacao e apresentado atraves de um exemplo introdutorio hello world.

4.1.1 HELLO WORLD

Um exemplo introdutorio, hello world (ola mundo), e tipicamente utilizado quando

se ve pela primeira vez uma nova linguagem de programacao ou plataforma. Em

microcontroladores o hello world normalmente envolve a simples leitura de uma chave e o

acender de um LED.

Neste exemplo, o programa fara a leitura da chave e de acordo com o resultado sera

feito um toggle (mudanca de estado) de um LED, ou seja, cada vez que o botao for apertado o

LED acende ou apaga.

4.1.2 REQUISITOS

• Hardware

– Placa P51USB;

– Cabo USB-B ou USB-miniB (de acordo com aquele montado na placa).

• Software

32

– Keil uVision 4 C51 versao de avaliacao;

– Atmel FLIP 3.4.7.

A versao de avaliacao do uVision possui todas as funcionalidades da versao completa

porem e limitada em 4k de codigo por projeto.

O Atmel FLIP devera ser instalado preferencialmente com o Java Runtime

Enviroment(JRE) incluıdo.

4.1.3 CRIANDO UM PROGRAMA COM O UVISION

4.1.3.1 CRIANDO UM PROJETO NO UVISION

Ao iniciar o uVision o usuario sera apresentado a uma tela semelhante a da figura 7.

Figura 7: Tela inicial do Keil uVision 4.


Para criar um projeto, deve-se utilizar o item “Project → New uVision Project...” e,

quando solicitado, escolher um nome e um local para salvar o projeto conforme a figura 8.

33

Figura 8: Janela para escolha do nome e local de armazenamento do projeto do uVision.


A seguir, sera necessario escolher o microcontrolador, conforme a figura 9

Figura 9: Tela para escolha do microcontrolador.


Por fim, o usuario sera questionado se deseja que seja incluıdo no projeto o arquivo

“Startup.a51”, devendo selecionar a opcao para nao incluı-lo, conforme a figura 10.

34

Figura 10: Tela para escolha do microcontrolador.


4.1.3.2 CONFIGURANDO O PROJETO

O projeto criado anteriormente devera ser configurado para gerar um arquivo do tipo

Intel HEX como saıda e tambem para nao incluir os simbolos padroes do 8051 pois isso sera

feito no codigo por meio de um arquivo de cabecalho.

Com o botao direito do mouse, o usuario tera acesso ao menu para a escolha da opcao

“Options for Target ‘Target 1’...” como na figura 11.

35

Figura 11: Menu para acessar as configuracoes do projeto.


A primeira configuracao devera ser feita na aba “Output”, selecionando a opcao

“Create HEX File”, como destacado na figura 12

36

Figura 12: Configuracao para criacao de arquivo Intel HEX.


A segunda configuracao devera ser feita na aba “A51”, desmarcando a opcao “Define

8051 SFR Names”, como destacado na figura 13

Figura 13: Configuracao para a nao inclusao automatica dos sımbolos do 8051.


37

4.1.3.3 ADICIONANDO O ARQUIVO COM O CODIGO FONTE

Um novo arquivo devera ser criado, utilizando o botao “New” ou o atalho “Ctrl+N”,

como na figura 14

Figura 14: Criacao de um novo arquivo.


O seguinte codigo fonte sera utilizado neste exemplo:

;Placa P51USB v1.0

;Programa de teste

;------------------------------------------------------

;Chave SW1(P3.2) faz toogle do Led3(P1.4)

#include "at89c5131.h"

; Definicoes da P51USB

LED3 EQU P1.4

SW1 EQU P3.2

ORG 0x00

LJMP main

38

main:

JNB SW1, toggle

SJMP main

toggle:

CPL LED3

SJMP main

END

O arquivo devera ser salvo na mesma pasta do projeto, com a extensao “.a51”, como

na figura 15.

Figura 15: Janela com as opcoes para salvar arquivo.


Por fim, o arquivo devera ser adicionado ao projeto utilizando-se a opcao “Add Files

to Group ‘Source Group 1’...” acessıvel atraves do menu conforme a figura 16.

39

Figura 16: Menu para adicionar arquivos ao projeto.


O tipo de arquivo devera ser escolhido “Asm Source file”, e apos a selecao do arquivo

o usuario devera pressionar os botoes “Add” e “Close”, nesta ordem, conforme a figura 17.

40

Figura 17: Opcoes para assemblar e linkar o projeto.


4.1.3.4 MONTANDO E LIGANDO

Para montar e ligar o projeto, pode-se utilizar o botao “Build”, ou o item de menu

“Build target” ou a tecla de atalho “F7”, conforme a figura 18.

41

Figura 18: Opcoes para montar e ligar o projeto.


Nao ocorrendo erros, a saıda do programa devera ser semelhante a figura 19.

Figura 19: Saıda do programa em caso de sucesso.


42

4.1.4 GRAVANDO O PROGRAMA COM O FLIP

4.1.4.1 COLOCANDO A PLACA EM MODO BOOTLOADER

O modo bootloader do microcontrolador permite a gravacao de um firmware em

formato Intel HEX a partir do FLIP utilizando a interface USB.

De acordo com o datasheet do AT89C5131A-M, para entrar em modo bootloader e

necessario estar com o pino PSEN ligado, por meio de um resistor, ao GND durante um reset.

A P51USB ja possui uma chave para este fim, chamada ISP.

Com a P51USB ja conectada ao computador host, execute as seguintes etapas:

1. Remova o jumper J USB

2. Aperte e segure a chave ISP

3. Aperte momentaneamente a chave RST

4. Solte a chave ISP

5. Conecte o jumper J USB

Note que na primeira conexao com o computador host podera haver a necessidade de

instalacao dos drivers, que podem ser encontrados na pasta onde esta instalado o FLIP.

Para certificar-se que a placa encontra-se em modo bootloader verifique os seguintes

itens:

• O unico LED aceso na placa e o LED4, indicando que a mesma esta alimentada.

• O jumper J USB permanece conectado durante toda a operacao do bootloader. Caso ele

seja removido, mesmo que acidentalmente, o processo devera ser reiniciado.

• No Windows, verifique se o gerenciador de dispositivos mostra corretamente o

dispositivo, conforme a figura 20.

• No Linux, verifique a saıda dos comandos lsusb e dmesg.

43

Figura 20: Exemplo de dispositivo corretamente enumerado no gerenciador de dispositivos doWindows.


4.1.4.2 CONECTANDO COM O FLIP

Durante a primeira utilizacao do FLIP, devemos selecionar o chip com o qual

desejamos nos comunicar. No caso da P51USB o chip e o AT89C5131A-M.

Na tela inicial do FLIP esta funcao pode ser localizada conforme a figura 21.

Figura 21: Tela inicial do FLIP, com destaque para a selecao do microcontrolador.


Na sequencia, o microcontrolador devera ser escolhido conforme a figura 22.

44

Figura 22: Tela para a selecao do microcontrolador.


O proximo passo e a selecao do meio de comunicacao, neste caso USB, conforme a

figura 23.

Figura 23: Selecao do meio de comunicacao.


Na janela apresentada na figura 24 sera possıvel abrir ou fechar a conexao com a placa.

45

Figura 24: Tela da conexao USB.


Caso a conexao nao seja efetuada com sucesso, os seguintes itens deverao ser

verificados:

• Desconecte a placa do computador, reconecte e tente novamente o procedimento;

• Verifique os cabos, dando preferencia para a utilizacao de cabos blindados pois estes

apresentam maior imunidade ao ruıdo;

• Utilize uma outra porta USB no computador host, pois algumas portas possuem maior

capacidade de corrente e tensoes mais estaveis do que outras.

4.1.4.3 CARREGANDO O ARQUIVO INTEL HEX

Apos o estabelecimento da conexao com a placa, deve-se carregar o arquivo Intel HEX

gerado anteriormente para que o mesmo seja posteriormente gravado. Para isso, utiliza-se um

botao do FLIP conforme o destaque na figura 25.

46

Figura 25: Item do menu para o carregamento do arquivo Intel HEX.


Apos a selecao e carga do arquivo, se nao ocorrerem erros, algumas informacoes como

checksum e o tamanho do programa serao exibidas conforme a figura 26

Figura 26: Informacoes sobre o programa carregado.


47

Caso o arquivo hex nao seja carregado corretamente, verifique os seguintes itens:

• O caminho ate o arquivo nao deve conter acentuacoes. Um bom teste e colocar o arquivo

Intel HEX no ‘C:

’ e tentar carrega-lo por la.

• O arquivo Intel HEX pode estar corrompido. Neste caso, gera-lo novamente devera

solucionar o problema.

4.1.4.4 GRAVANDO

Para iniciar o processo de gravacao, basta certificar-se que todos os checkboxes estao

habilitados conforme a figura 27 e iniciar o processo com o botao ‘Run’.

Figura 27: Inicio do processo de gravacao.


Se a gravacao ocorrer normalmente, os ıcones que representam cada etapa serao

alterados para cor verde, indicando o sucesso.

48

Figura 28: Fim do processo de gravacao.


Caso alguma das etapas nao execute com sucesso, recomena-se:

• Verificar todas as conexoes entre a placa e o PC;

• Repetir individualmente cada uma das etapas nesta ordem: Erase, Blank Check, Program,

Verify.

4.1.5 TESTANDO O PROGRAMA

Para testar o programa, desconecte o jumper ‘J USB’ e reinicie a placa apertando

momentaneamente a chave ‘RST’.

Cada vez que a chave ‘SW2’ for pressionada, o ‘LED3’ devera trocar de estado. O

estado aceso e ilustrado na figura 29

49

Figura 29: Placa executando o programa hello world.


4.2 DEPURACAO

4.2.1 GRAVACAO DO FLASHMON51

Inicialmente, e necessario gravar o FlashMon51 na memoria do microcontrolador.

Este procedimento devera ser feito obtendo-se o arquivo Intel HEX do FlashMon51 para

o AT89C5131A-M em (KOSLOWSKI, 2014) e gravando-o utilizando o FLIP conforme

procedimento descrito na secao 4.1.4.

4.2.2 CONFIGURACAO DO UVISION

Posteriormente, e necessario efetuar a configuracao do uVision para utilizar o

FlashMon51. Nas opcoes do projeto, na aba ‘Debug’ devera ser selecionado o item ‘Use Keil

Monitor-51 Driver’, conforme a figura 30.

50

Figura 30: Configuracao para utilizacao do FlashMon51.


A seguir, sera necessario escolher a porta serial, conforme a figura 31.

Figura 31: Escolha dos parametros da porta serial.


51

Esta escolha devera ser feita de forma que a porta utilizada seja aquela listada no

gerenciador de dispositivos do sistema, como o exemplo da figura 32.

Figura 32: Detalhe da porta serial no gerenciador de dispositivos do Windows.


4.2.3 COLOCAR A PLACA EM MODO DEBUG

Para que o programa seja carregado corretamente pelo FlashMon51, inicialmente e

necessario criar o arquivo Intel HEX deslocado de 0x2000 bytes, uma vez que o proprio

FlashMon51 reside nos enderecos mais baixos. Apos alterar o programa, basta monta-lo e

liga-lo novamente.

Para iniciar o processo de depuracao, a placa deve ser colocada em modo bootloader

seguindo as seguintes etapas:

1. Ligue a placa e conecte o cabo serial;

2. Aperte e segure a chave ‘SW1’;

3. Aperte momentaneamente a chave ‘RST’;

4. Solte a chave ‘SW1’

Como indicativo de que o modo debug esta ativado, o LED ‘LED2’ ficara aceso, como

na figura 33. (Note que o LED da figura e amarelo, e por ter brilho baixo nao aparenta estar

aceso.)

52

Figura 33: P51USB em modo debug.


4.2.4 CARGA DO PROGRAMA VIA FLASHMON51

Uma vez que a placa estiver em modo debug, para efetuar a carga do programa, basta

iniciar a sessao de debug atraves do item de menu ‘Start Debug Session’ conforme a figura 34

Figura 34: Opcao do menu para iniciar sessao de download.


A figura 35 apresenta um computador e uma placa P51USB durante o processo de

depuracao.

53

Figura 35: Computador e P51USB em processo de depuracao.


54

5 CONSIDERACOES FINAIS

Os objetivos propostos inicialmente para o projeto foram atingindos, resultando na

producao do kit P51USB, tecnologicamente atualizado e de facil utilizacao. Alem de sua

documentacao tecnica, um site contendo toda a documentacao, tutoriais de utilizacao e links

para os softwares necessarios foi produzido.

Quanto a possibilidade de utilizacao da porta USB para comunicacao direta com o

FlashMon51, sem a necessidade de utilizacao da porta serial e de um conversor USB, apos

diversas tentativas buscando varias abordagens diferentes para este problema, nao foi possıvel

executar simultaneamente o programa necessario para a comunicacao USB, o FlashMon51 e o

programa alvo de depuracao. Caso o codigo fonte do FlashMon51 estivesse disponıvel, seria

possıvel tentar ainda uma nova abordagem onde a comunicacao USB e o FlashMon51 seriam

um unico programa e talvez fosse possıvel efetuar a depuracao, mas com severas limitacoes

temporais pois a USB demanda uma grande fatia do processamento e o FlashMon51, utilizando

as interfaces de escrita e leitura de memoria flash, tambem necessita de uma quantidade razoavel

de recursos.

Parte do resultado deste trabalho, a placa, a documentacao tecnica e um esboco dos

tutoriais, foi utilizada de forma piloto na turma de Microcontroladores do segundo semestre de

2013 do curso de Engenharia Eletronica do campus Curitiba da UTFPR. A utilizacao do kit

P51USB por esta turma, bem como as contribuicoes dos professores que ministram a disciplina

foram de fundamental importancia para o desenvolvimento deste projeto, tendo um grande

impacto no resultado final. A utilizacao deste kit pelas proximas turmas podera contribuir para a

identificacao de melhorias a serem implementadas em versoes futuras e para o desenvolvimento

da qualidade de ensino.

55

6 PUBLICACOES

• Borba, Gustavo B., Soviersovski, Miguel A., Koslowski, Mikhail A., Schwarz, Leandro.

KIT DE DESENVOLVIMENTO PARA O ENSINO DE MICROCONTROLADORES

MCS51 COM COMUNICACAO USB. III Simposio Nacional de Ensino de Ciencia e

Tecnologia. Ponta Grossa, PR, Brasil. Setembro de 2012.

• Koslowski, Mikhail A., Borba, Gustavo B., Faria, Rubens A. de, Goes, Rafael E. de.

AN EASY-TO-USE DEVELOPMENT KIT FOR A MICROCONTROLLER COURSE

BASED ON THE 8051. XIII Conferencia Internacional em Educacao em Engenharia e

Tecnologia - INTERTECH’2014. Guimaraes, Portugual. Marco de 2014.

56

PLANO DE NEGOCIO

57

7 PLANO DE NEGOCIO

7.1 SUMARIO EXECUTIVO

O mercado de trabalho busca cada vez mais profissionais qualificados e principalmente

com experiencia pratica. Neste cenario, alunos com uma formacao apenas teorica acabam

ficando em desvantagem com relacao aqueles que possuem, alem da formacao teorica, um

maior contato com a pratica.

Para promover uma melhor experiencia no contato dos alunos com a pratica faz-se

necessario em algumas disciplinas o desenvolvimento de ferramentas didaticas que reduzam a

lacuna entre teoria e pratica.

O kit P51USB foi desenvolvido para atender as demandas das disciplinas que utilizam

microcontroladores da famılia MCS51 em suas atividades praticas. Ele possui interface USB

para comunicacao com o computador, nao dependendo assim da interface RS232, tipicamente

utilizada para este fim. A porta USB tambem e utilizada para acessar um sistema bootloader e

efetuar a gravacao do microcontrolador, nao dependendo de gravadores externos.

O kit foi desenvolvido apos estudo dos kits previamente existentes para que as

suas principais caracteristicas fossem mantidas e as suas principais desvantagens fossem

contornadas.

Para o desenvolvimento e a producao do kit, um investimento inicial de R$12.735,00

sera necessario. O break-even e previsto para 3 anos e 4 meses apos o investimento inicial e a

taxa interna de retorno do projeto estimada em 114% no quinto ano. Para isso, o preco de venda

estimado de cada kit e de cerca R$ 87,00, corrigido anualmente pela inflacao, estimada em 6%

durante todo o perıodo.

58

7.2 DEFINICAO DO NEGOCIO

7.2.1 VISAO

Ser referencia no desenvolvimento de ferramentas didaticas nas areas tecnologicas.

7.2.2 MISSAO

Desenvolver e entregar ferramentas didaticas acessıveis e eficazes para com isso

promover o desenvolvimento tecnologico.

7.2.3 VALORES

• Etica e profissionalismo em todos os processos;

• Desenvolver e entregar produtos e servicos de qualidade;

• Estar sempre atualizado tecnologicamente;

• Manter um dialogo sempre aberto com o cliente.

7.2.4 DESCRICAO DO NEGOCIO

O mercado no qual o negocio esta sendo proposto e o de educacao tecnologica, na

industrias de educacao e tecnologia, na area de ensino, pesquisa e desenvolvimento tecnologico.

O objetivo do produto e promover uma maior eficacia no ensino tecnologico, proporcionando

ao aluno (usuario) uma ferramenta acessıvel e que promova o aprendizado. A venda do produto

sera feita diretamente ao cliente, por meio de website proprio, ou atraves de distribuidores como

sites especializados e ate mesmo as proprias instituicoes de ensino.

A expectativa e que apos a insercao inicial do produto no mercado, este alcance cada

vez mais clientes, tornando-se assim uma referencia nacional. A expansao se dara atraves de

parcerias com professores e instituicoes de ensino para promover o kit.

O baixo custo do kit e as facilidades que ele prove fazem com que o processo de ensino

e aprendizagem seja mais eficaz, uma vez que professor e aluno podem focar nos seus objetivos

sem ter que se preocupar com questoes secundarias como por exemplo ter que montar e manter

atualizados seus proprios conjuntos de ferramentas de desenvolvimento, depender de outras

ferramentas como gravadores. Essas caracterısticas, entre outras, sao os maiores diferenciais

com relacao aos concorrentes e sao fundamentais para atingir o reconhecimento no mercado.

59

7.3 OBJETIVOS

7.3.1 OBJETIVO PRINCIPAL

Ser a maior empresa no ramo de desenvolvimento de ferramentas didaticas nas areas

tecnologicas.

7.3.2 OBJETIVOS INTERMEDIARIOS

• Introduzir o kit P51USB em no mınimo 5 diferentes cursos no proximo ano;

• Desenvolver nos proximos dois anos um outro kit que atenda outros cursos mais

avancados, com o suporte de um sistema operacional de tempo real;

• Firmar parcerias com fabricantes de microcontroladores e IDEs;

7.4 PRODUTOS E SERVICOS

7.4.1 DESCRICAO DO PRODUTO E DOS SERVICOS

O kit P51USB e a base para aulas praticas de microcontroladores. Utilizando apenas

interface USB e possıvel alimentar e gravar codigo no microcontrolador, facilitando a sua

utilizacao em qualquer ambiente, seja ele em casa ou na aula.

O kit apresenta dimensoes pequenas, podendo ser facilmente transportado, alem de nao

ter dependencia do uso de qualquer outro equipamento como fonte, gravador ou placa base.

Alem disso, o kit conta com documentacao completa, exemplos constantemente

atualizados, e ambiente de desenvolvimento disponıvel gratuitamente. O que o torna uma

excelente ferramenta no processo didatico.

7.4.2 ANALISE COMPARATIVA

Os principais concorrentes do kit P51USB atualmente presentes no mercado sao:

• Cerne Tecnologia (CERNE, 2014)

• Kit8051 (KIT8051, 2014)

• MicroGenios (MICROGENIOS, 2014)

60

Em uma analise simples, e possıvel destacar os seguintes pontos fracos destes kits com

relacao do P51USB:

• Dependem de fonte externa, enquanto o P51USB e alimentado via USB;

• Dependem de porta serial ou paralela para gravacao, ambas nao presentes em

computadores modernos e notebooks, enquanto o P51USB utiliza a interface USB nativa;

• Ofecerem a opcao de gravacao via USB com conversor proprio que custa o mesmo preco

do kit, dobrando o valor total, ou atraves de conversor USB-Serial;

• Nao incluem incluem componentes para utilizacao de protocolos seriais de comunicacao

entre circuitos integrados (CIs) como I2C e SPI, apenas nas versoes “avancadas” dos kits

que chegam a custar mais de 3 vezes o valor do kit basico. O kit P51USB contem dois

CIs para serem utilizados com tais protocolos.

7.4.3 TECNOLOGIA

As tecnologias utilizadas no kit P51USB sao:

AT89C5131 - Microcontrolador da famılia 8051 com suporte nativo a USB, I2C e SPI, 32kB

de memoria flash interna e bootloader USB para gravacao de programas;

ADC0832 - Conversor Analogico Digital de 8 bits com suporte ao protocolo SPI;

DS1307 - Relogio de tempo real com calendario e suporte ao protocolo I2C;

USB - Barramento Serial Universal, interface serial que atualmente prove as funcionalidades

da antiga interface RS232 em computadores e notebooks, alem de outras funcionalidades.

7.4.4 PRODUTOS E SERVICOS FUTUROS

De acordo com a analise de mercado apresentada a seguir, e alinhado aos objetivos da

empresa, a expansao da linha de produtos e servicos se dara inicialmente com a producao de

novos kits, atendendo as necessidades de disciplinas mais avancadas e producao de seu material

didatico, e posteriormente existe a possibilidade da oferta de cursos especializados, fazendo uso

dos kits ja produzidos.

61

7.5 ANALISE DE MERCADO RESUMIDA

A analise de mercado busca contextualizar o mercado atual de kits didaticos e

apresentar os potenciais clientes. Alem disso, sao apresentados os principais concorrentes

e a situacao atual de oferta e demanda. Para todas as analises do mercado, assumiu-se que

cada turma de Engenharia Eletronica e de Engenharia de Computacao possui um professor de

Microcontroladores e 40 alunos que fariam uso dos kits.

7.5.1 SEGMENTACAO DE MERCADO

De acordo com dados obtidos junto ao Ministerio da educacao (MEC) atraves da

plataforma e-MEC(MEC, 2014), existem atualmente, em atividade no Brasil, 52 cursos de

Engenharia Eletronica e 135 cursos de Engenharia de Computacao ofertados por 141 Institucoes

de ensino superior.

Considerando o pior caso em que cada instituicao possua um unico professor para

ministrar a disciplina Microcontroladores ou equivalente e assumindo que as turmas tenham

em media 40 alunos, chegamos aos valores apresentados pela tabela 1 para os potenciais

compradores do kit.

Tabela 1: Estimativa dos tipos de clientes e suas quantidades.

Categoria Total %Instituicoes de Ensino 141 1,82%Professores 141 1,82%Alunos 7480 96,36%


Observando os dados da tabela 1 torna-se evidente que o segmento de mercado a ser

atingido e aquele composto pelos alunos, uma vez que sao a maioria e sao aqueles que de fato

irao fazer o uso do kit. Entretanto, devido a relacao existente entre as instituicoes e professores

com os alunos, devemos buscar esses dois grupos como parceiros, aumentando a visibilidade e

com isso atingindo mais clientes em potencial.

7.5.2 SEGMENTO ALVO

Conforme ja observado anteriormente, o segmento alvo de mercado e aquele composto

pelos alunos dos cursos de Engenharia Eletronica e Engenharia de Computacao.

62

Inicialmente o kit sera utilizado na instituicao de ensino para a qual foi desenvolvido

(UTFPR). Na sequencia, sera iniciado um processo de divulgacao e formacao de parcerias, para

aumentar a abrangencia.

Neste ambito, o kit resolve os problemas atuais de custo e simplicidade de utilizacao.

7.5.2.1 NECESSIDADES DO MERCADO

As necessidades atuais do mercado estao diretamente relacionadas com a qualidade e

eficiencia no processo de ensino, sendo elas:

• Custo baixo, para que o kit possa ser adquirido por todos os alunos;

• Facilidade na montagem e utilizacao do kit, para que seja possıvel focar na atividade a ser

realizada e nao em procedimentos secundarios para funcionamento e operacao do kit;

• Tamanho reduzido sem o comprometimento da funcionalidade, para que seja facil para o

aluno transportar o kit.

7.5.2.2 TENDENCIAS DO MERCADO

As tedencias atuais de kits de microcontroladores, inclusive alguns com propostas

didaticas, tem sido a de kits compactos, com funcionalidades mınimas embutidas mas com

capacidade de expansao atraves de outras placas encaixadas sobre a placa base. Nessa categoria

se enquadram kits como o Arduino (ARDUINO, 2014) e o Launchpad (TI, 2014).

A principal caracterıstica desejada para este tipo de kit e que o funcionamento do

microcontrolador em si seja abstraido e com isso a programacao do mesmo seja simplificada ao

ponto de possibilitar o uso ate mesmo por quem tem pouca experiencia em programacao. Essa

caracterıstica e pouco desejada em uma disciplina introdutoria de Microcontroladores em um

curso de Engenharia, uma vez em que um dos objetivos e a compreensao do funcionamento do

microcontrolador.

7.5.2.3 CRESCIMENTO DO MERCADO

De acordo com as tendencias do mercado atual, o crescimento deste mercado devera

se dar na direcao de kits que abstraiam o funcionamento do microcontrolador, permitindo que

pessoas com pouca experiencia de programacao o facam. Neste cenario havera a criacao

63

de uma lacuna na producao de kits com o objetivo de servir como base para o ensino do

microcontrolador em questao.

Esta lacuna devera ser preenchida com o kit P51USB e seus sucessores.

7.5.3 ANALISE DA INDUSTRIA

7.5.3.1 PLAYERS

Os players sao divididos em categorias, de acordo com a sua funcao no mercado, e sao

eles:

Fornecedores - Fabricantes e Fornecedores de componentes, desenvolvedores de IDEs e

Fabricantes de placas de circuito impresso;

Clientes - Alunos;

Parceiros - Professores, Universidades e sites especializados;

Concorrentes - Outros fabricantes de Kits.

7.5.3.2 MODELO DE DISTRIBUICAO

Inicialmente dois modelos de distribuicao serao adotados, sendo eles:

1. Quando a venda for direta, por meio de website, a entrega sera feita por meio postal ou

tranportadora.

2. Quando a venda for por meio de algum representante, sejam os sites especializados ou os

professores, a distribuicao sera de acordo com a definicao do representante.

7.5.3.3 MODELO DE COMPETITIVIDADE

O modelo de competitividade adotado e o de apresentar recursos inovadores, em

comparacao aos concorrentes, enquanto se mantem o menor preco. Sendo o menor preco

um fator limitante, varios recursos que poderiam estar presentes como extensoes ao kit foram

omitidos.

O preco foi estabelecido tomando-se por base o preco de todos os componentes do

kit, acrescido de impostos, despesas comerciais e pouco ou nenhum lucro, buscando nao gerar

prejuızos no final da conta.

64

7.5.3.4 PRINCIPAIS PLAYERS

Os principais players, por categoria, sao:

Fornecedores - ATMEL, Mouser e Keil;

Clientes - Alunos da UTFPR;

Parceiros - Professores da UTFPR;

Concorrentes - MicroGenios.

7.6 PLANO FINANCEIRO

7.6.1 CONSIDERACOES

Os topicos a seguir apresentam a analise financeira para este projeto, considerando

uma inflacao anual de 6% e um investimento inicial sem incidencia de juros, uma vez que o

montante nao e tao alto e pode ser proveniente de capital proprio.

7.6.2 INVESTIMENTO INICIAL

O investimento inicial, no valor de R$ 12.735,00 foi calculado levando-se em

consideracao a necessidade de producao de 200 kits para venda imediata, alem dos custos com

desenvolvimento, e sua composicao detalhada e apresentada na tabela 2.

7.6.3 PROJECAO DE RESULTADOS E DE FLUXO DE CAIXA

A projecao do fluxo de caixa foi feita tendo como base uma projecao de vendas de kits

P51USB com um aumento progressivo de acordo com a quantidade de turmas que farao adesao

ao uso do kit, sendo 200 kits no primeiro ano, 500 no segundo, 700 no terceiro, 800 no quarto e

900 no quinto.

Ainda, foi considerado um custo de R$ 5,00 por venda para questoes logısticas, custo

este que poderia ser reduzido buscando-se alternativas como distribuidores.

7.6.4 INDICADORES FINANCEIROS

Para as analises financeiras feitas a seguir, os seguintes indicadores foram utilizados:

65

Tabela 2: Detalhamento dos custos iniciais.

DesenvolvimentoProduto Quantidade Valor unitario Valor total

Prototipo 3 R$ 70,00 R$ 210,00Placas para os professores 5 R$ 65,00 R$ 325,00

Subtotal R$ 135,00 R$ 535,00Producao

Produto Quantidade Valor unitario Valor totalPCB 200 R$ 8,00 R$ 1.600,00

AT89C5131 200 R$ 20,00 R$ 4.000,00ADC0832 200 R$ 3,00 R$ 600,00DS1307 200 R$ 5,00 R$ 1.000,00

Demais componentes 200 R$ 10,00 R$ 2.000,00LCD (opcional) 200 R15,00R 3.000,00

Subtotal R$ 61,00 R$ 12.200,00Total R$ 196,00 R$ 12.735,00


• Payback simples

• Valor presente lıquido

• Taxa interna de retorno

7.6.5 ANALISE DE BREAK-EVEN

A Analise de Break-even e uma maneira de avaliar o tempo que leva para que um

projeto se pague. Para isso foi aplicado o metodo de payback simples, onde o valor do

dinheiro no tempo nao e levado em consideracao. Apesar de simples, esta abordagem demonstra

rapidamente um valor aproximado de tempo no qual o projeto estara equilibrado.

O calculo do payback simples apresenta o equilibrio no final de 1 anos e 4 meses.

7.6.6 VIABILIDADE DO EMPREENDIMENTO

Analisando o fluxo de caixa apresentado na tabela 3 atraves do Valor Presente Lıquido

e da Taxa interna de retorno, encontramos valores que parecem muito atrativos para a execucao

do projeto apos o break-even. O Valor presente lıquido no quinto ano e de R$ 1.625,62,

enquanto a Taxa interna de retorno e de 659%.

66

Tabela 3: Projecao do fluxo de caixa.

Receita Bruta em R$Vendas deProdutos 17361.96 46009.2 68277.66 82713.5 98635.85

Total da ReceitaBruta 17361.96 46009.20 68277.66 82713.50 98635.85

(-)Imposto sobrevendas (18%) 3125.15 8281.66 12289.98 14888.43 17754.45

(=)Receita Lıquida 14236.81 37727.55 55987.68 67825.07 80881.40Custos dos Produtos Vendidos em R$

Materia Prima eMateriais Diretos 12735.00 33747.75 50081.66 60670.36 72349.49

(-)Total dos Custosdos ProdutosVendidos

12735.00 33747.75 50081.66 60670.36 72349.40

(=)Margem deContribuicao 1501.81 3979.80 5906.02 7154.72 8532.00

Despesas de Vendas em R$Fixas 1000.00 2500.00 3500.00 4000.00 4500.003% sobre ReceitaBruta 520.86 1380.28 2048.33 2481.41 2959.08

(-)Total deDespesas deVendas

1520.86 3880.28 5548.33 6481.41 7459.08

Despesas Fixas em R$(=)LucroOperacional -19.05 99.52 357.69 673.31 1072.93

(-)Imposto deRenda 0 9.95 35.77 67.33 107.29

(=)Receita Lıquidaapos IR -19.05 89.57 321.92 605.98 965.63

Fluxo de caixa em R$(=)Fluxo de CaixaLivre -19.05 89.57 321.92 605.98 965.63

(=)Caixa Geradono Perıodo -19.05 89.57 321.92 605.98 965.63

(=)Caixa GeradoAcumulado -19.05 70.52 392.44 998.42 1964.05


Entretanto, deve-se verificar que estes valores nao representam adequadamente o

capital de giro necessario para a execucao do projeto, uma vez que a producao e sob demanda e

os custos sao imediatamente cobertos com as vendas.

67

Portanto, a menos que exista uma outra maneira para manter este capital de giro, o

projeto sera viavel apenas em escalas pequenas onde um investimento inicial seria considerado

e em algum tempo ele estaria coberto, propondo a oportunidade de ampliacao do negocio.

Uma das principais causas da falta de capital de giro foi a consideracao da existencia

de pouco ou nenhum lucro no calculo do preco praticado, sendo esta uma das condicoes para

manter o preco o mais baixo possıvel sem que houvesse prejuızo.

68

REFERENCIAS

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DAINF. Matrizes curriculares. 2014. Disponıvel em:<http://www.utfpr.edu.br/curitiba/cursos/bacharelados/Ofertados-neste-Campus/engenharia-de-computacao/matriz>. Acesso em: 5 de marco de 2014.

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71

APENDICE A -- ESQUEMATICO

11

22

33

44

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W2

P3.5

P3.6

/LED

1P3

.7/L

ED2

Text

Text

PIAT89C5131A0M01

PIAT89C5131A0M02

PIAT89C5131A0M03

PIAT89C5131A0M04

PIAT89C5131A0M05

PIAT89C5131A0M06

PIAT89C5131A0M07

PIAT89C5131A0M08

PIAT89C5131A0M09

PIAT

89C5

131A

0M01

0PIAT

89C5

131A

0M01

1

PIAT

89C5

131A

0M01

2

PIAT89C5131A0M013

PIAT

89C5

131A

0M01

4

PIAT

89C5

131A

0M01

5

PIAT89C5131A0M016

PIAT89C5131A0M017

PIAT89C5131A0M018

PIAT89C5131A0M019

PIAT

89C5

131A

0M02

0

PIAT89C5131A0M021

PIAT89C5131A0M022

PIAT89C5131A0M023

PIAT89C5131A0M024

PIAT89C5131A0M025

PIAT89C5131A0M026

PIAT

89C5

131A

0M02

7

PIAT

89C5

131A

0M02

8

PIAT

89C5

131A

0M02

9

PIAT

89C5

131A

0M03

0

PIAT

89C5

131A

0M03

1

PIAT

89C5

131A

0M03

2

PIAT

89C5

131A

0M03

3

PIAT89C5131A0M034

PIAT

89C5

131A

0M03

5

PIAT89C5131A0M036

PIAT89C5131A0M037

PIAT89C5131A0M038

PIAT

89C5

131A

0M03

9

PIAT89C5131A0M040

PIAT89C5131A0M041

PIAT89C5131A0M042

PIAT89C5131A0M043

PIAT89C5131A0M044

PIAT89C5131A0M045

PIAT89C5131A0M046

PIAT89C5131A0M047

PIAT89C5131A0M048

PIAT89C5131A0M049

PIAT89C5131A0M050

PIAT89C5131A0M051

PIAT89C5131A0M052COAT

89C5

131A

0M

PIC101 PIC102COC

1PIC201 PIC202

COC2

PIC301 PIC302COC

3PIC401 PIC402

COC4

PIC501 PIC502

COC5

PIC601 PIC602COC

6PIC701 PIC702

COC7

PIC801 PIC802

COC8

PIC901 PIC902

COC9

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P

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COJ0USB

PIJ0

VCC0

1

PIJ0

VCC0

2COJ0VCC

PIQ101

PIQ102

COQ1

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PIR201 PIR202COR2

PIR301

PIR302

COR3

PIR401 PIR402COR4

PIR501 PIR502COR5

PIR601 PIR602COR6

PIRST01PIRST02 CORST

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PIUSB0B02

PIUSB0B03

PIUSB0B04

PIUSB0B05PIUSB0B06

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PIUSB0miniB02

PIUSB0miniB03

PIUSB0miniB04

PIUSB0miniB05CO

USB0miniB

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PIAT89C5131A0M025

PIAT89C5131A0M041

PIC102PIC202

PIC302PIC402

PIC502PIC602

PIC702

PIC802

PIC902

PIR502PIRST01

PIUSB0B04

PIUSB0B05

PIUSB0miniB05

PIAT89C5131A0M018

PIC801

PIAT

89C5

131A

0M02

7

PIAT89C5131A0M034

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PIC301PIR402PIISP01 PIR501

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NLP000

PIAT89C5131A0M045

NLP001

PIAT89C5131A0M044

NLP002

PIAT89C5131A0M042

NLP003

PIAT89C5131A0M040

NLP004

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NLP005

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NLP006

PIAT89C5131A0M036

NLP007

PIAT89C5131A0M047

NLP1

00

PIAT89C5131A0M048

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PIAT89C5131A0M049

NLP102

PIAT89C5131A0M050

NLP103

PIAT89C5131A0M051

NLP1

040L

ED3 PI

AT89C5131A0M04

NLP1

050M

ISO PI

AT89C5131A0M05

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PIAT89C5131A0M06

NLP1

070M

OSIPI

AT89C5131A0M01

NLP2

00

PIAT89C5131A0M02

NLP201

PIAT89C5131A0M03

NLP202

PIAT89C5131A0M09

NLP203

PIAT

89C5

131A

0M01

0NL

P204

PIAT

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131A

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PIAT

89C5

131A

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89C5

131A

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P207

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PIAT

89C5

131A

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0NL

P300

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PIAT

89C5

131A

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PIAT

89C5

131A

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PIAT

89C5

131A

0M03

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303

PIAT

89C5

131A

0M03

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PIAT

89C5

131A

0M03

3NLP

305

PIAT

89C5

131A

0M03

5NL

P306

0LED

1

PIAT

89C5

131A

0M03

9NL

P307

0LED

2

PIAT89C5131A0M07

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PIAT

89C5

131A

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8

PIISP02NLPS

EN

PIAT89C5131A0M043

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PIR101

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D0

PIAT89C5131A0M022

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PIAT89C5131A0M024

PIR301

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PIAT89C5131A0M016

PIAT89C5131A0M017

PIAT89C5131A0M026

PIC501PIC601

PIC701

PIJ0

VCC0

2

PIR601

PIJ0

VCC0

1

PIUSB0B01

PIUSB0miniB01

PIAT89C5131A0M013

PIC101PIQ101

NLXTAL1

PIAT

89C5

131A

0M01

2

PIC201

PIQ102NL

XTAL2

11

22

33

44

DD

CC

BB

AA

Title

Num

ber

Revi

sion

Size A4

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/03/

2014

Shee

t o

fFi

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C:\sr

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1067

-PC

I P51

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V1_

2.Sc

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wn

By:

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LCD

BA

RR

A 1

X16

1 2

JP1

BA

RR

A 1

X2

1 2

JP2

BA

RR

A 1

X2

1 2

JP3

BA

RR

A 1

X2

LED

1LE

DLE

D2

LED

VC

C_C

OR

E

P3.6

/LED

1P3.

7/LE

D2

R16

100R

R17

470RQ2

BC

556

VC

C_C

OR

E LED

3LE

D

GN

D

P1.4

/LED

3

LED

4LE

D

R20

470R

VC

C_C

OR

E

GN

D

P2.7

/EP2

.6/R

WP2

.5/R

S

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

GN

D

R750

K

VC

C_C

OR

E

GN

D

LCD

_VRE

F

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R9 10K

R10

10K

R11

10K

R12

10K

R13

10K

R14

10K

R15

10K

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

VC

C_C

OR

E SW1

TACT

SWH

SW2

TACT

SWH

GN

D

P3.2

/SW

1SW

2

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PIJP102

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P2

PIJP

301

PIJP

302COJ

P3

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PILCD02

PILCD03

PILCD04

PILCD05

PILCD06

PILCD07

PILCD08

PILCD09

PILC

D010

PILC

D011

PILC

D012

PILCD013

PILCD014

PILCD015

PILCD016CO

LCD

PILED10A PILED10K

COLED1

PILED20A PILED20K

COLED2

PILED30A PILED30K

COLE

D3

PILED40A PILED40K

COLED4

PIQ20B

PIQ20CPIQ20E

COQ2

PIR701

PIR702

PIR703COR

7

PIR801

PIR802

COR8

PIR901

PIR902

COR9 PIR1

001

PIR1

002

COR1

0

PIR1

101

PIR1

102

COR1

1

PIR1

201

PIR1

202

COR1

2

PIR1

301

PIR1

302

COR1

3

PIR1

401

PIR1

402

COR1

4

PIR1

501

PIR1

502

COR1

5

PIR1

601

PIR1

602

COR1

6

PIR1701 PIR1702COR1

7

PIR2001 PIR2002COR20

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1

PISW201PISW202CO

SW2

PILCD02

PILCD03

PILED30K

PILED40K

PIR701

PISW101PISW201

PILCD05

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PIJP101PILED10K

PIJP201

PILED20K

PIJP

302

PIR1

602

PILED30APIR1702

PILED40APIR2002

PIQ20BPI

R160

1

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PILCD09

PIR802

NLP000

PILC

D010

PIR902

NLP001

PILC

D011

PIR1

002

NLP002

PILC

D012

PIR1

102

NLP0

03

PILCD013

PIR1

202

NLP004

PILCD014

PIR1

302

NLP005

PILCD015

PIR1

402

NLP006

PILCD016

PIR1

502

NLP007

PIJP

301

NLP1

040L

ED3

PILCD06

NLP2050RS

PILCD07

NLP2060RW

PILCD08

NLP2

070E

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020S

W1

PIJP102NLP

3060

LED1

PIJP202

NLP3

070L

ED2

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PILCD01

PILCD04

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PIQ20E

PIR703

PIR801

PIR901

PIR1

001

PIR1

101

PIR1

201

PIR1

301

PIR1

401

PIR1

501

PIR2001

11

22

33

44

DD

CC

BB

AA

Title

Num

ber

Revi

sion

Size A4

Dat

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/03/

2014

Shee

t o

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1067

-PC

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3.Sc

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By:

CS

1

MO

SI5

MIS

O6

CLK

7

VC

C8

CH

13

CH

02

GN

D4

AD

C08

32

AD

C08

32

12

34

56

J_A

DC

BA

RR

A 2

X3

GN

DG

ND

VBA

TV

CC

_CO

RE

LCD

_VRE

F

GN

D

P1.1

/SS

P1.7

/MO

SIP1

.5/M

ISO

P1.6

/SCK

1 6 2 7 3 8 4 9 5

BO

1

BO

2

DB

9F

DB

9

TX RX

R1 IN

13

R2 IN

8

T1 IN

11

T2 IN

10

R1 O

UT

12

R2 O

UT

9

T1 O

UT

14

T2 O

UT

7

C1+

1

C1 -

3

C2+

4

C2 -

5

V+

2

V-

6

VC

C16

GN

D15

MA

X23

2

MA

X23

2

GN

D

VC

C_C

OR

E

+

C12

10u

+

C13

10u

VC

C_C

OR

E

GN

D

+

C10

10u +

C11

10u

P3.0

/RX

D

P3.1

/TX

D

RXTX

C14

100n

VC

C_C

OR

E

GN

D

X1

1

X2

2

VBA

T3

GN

D4

SDA

5

SCL

6

SQW

7

VC

C8

DS1

307

DS1

307

VC

C_C

OR

E

GN

D

VBA

T

P4.0

/SCL

P4.1

/SD

A

Q3

32.7

68kH

z

123

J_SW

2/SQ

W BA

RR

A 1

x3

P3.4

/SW

2

SW2

R18

4K7

R19

4K7 P4

.0/S

CL

P4.1

/SD

A

VC

C_C

OR

E

1 2

BA

T C

R20

32

BA

RR

A 1

X2

GN

D

VBA

T

GN

D

GN

D

GN

D

PIADC083201

PIADC083202

PIADC083203

PIADC083204

PIADC083205

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ADC0

832

PIBA

T CR

2032

01

PIBA

T CR

2032

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PIC1002

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0

PIC1101

PIC1102

COC1

1

PIC1201

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PIC1301

PIC1302

COC1

3

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C14

PIDB

9F01

PIDB

9F02

PIDB

9F03

PIDB

9F04

PIDB

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PIDB

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PIDB

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PIDB

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PIDB

9F09

PIDB9F0BO1

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CODB

9F

PIDS130701

PIDS130702

PIDS130703

PIDS130704

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PIDS130707

PIDS130708

CODS1307

PIJ0

ADC0

1PI

J0AD

C02

PIJ0

ADC0

3PI

J0AD

C04

PIJ0

ADC0

5PI

J0AD

C06

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PIMAX23201

PIMAX23202

PIMAX23203

PIMAX23204

PIMAX23205

PIMAX23206

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PIMAX23208

PIMAX23209

PIMAX232010

PIMAX232011

PIMAX232012

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PIMAX232016

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X232

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Q3

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8PIR1901 PIR1902CO

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2032

02

PIC1301

PIC1402

PIDB

9F05

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PIJ0

ADC0

5PI

J0AD

C06

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PIMAX232013

PIMAX232015

PIJ0

ADC0

2NLLCD0VREF

PIADC083202

PIJ0

ADC0

3PIADC083203

PIJ0

ADC0

4

PIC1001

PIMAX23201

PIC1002

PIMAX23203

PIC1101

PIMAX23204

PIC1102

PIMAX23205

PIC1201

PIMAX23202

PIC1302

PIMAX23206

PIDB

9F01

PIDB

9F04

PIDB

9F06

PIDB

9F07

PIDB

9F08

PIDB

9F09

PIDS130701

PIQ301PIDS130702

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P105

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O

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P106

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P107

0MOS

I

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3000

RXD

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P301

0TXD

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NLP4010SDA

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9F03

PIMAX23208

NLRX

PIJ0SW20SQW03NLSW2

PIDB

9F02

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NLTX

PIBA

T CR

2032

01

PIDS130703

PIJ0

ADC0

1PIADC083208

PIC1202

PIC1401

PIDS130708

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PIR1801PIR1901

11

22

33

44

DD

CC

BB

AA

Title

Num

ber

Revi

sion

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/03/

2014

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t o

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Dra

wn

By:

1 2 3 4 5 6 7 8

P0 BA

RR

A 1

X8

1 2 3 4 5 6 7 8

P1 BA

RR

A 1

X8

1 2 3 4 5 6 7 8

P2 BA

RR

A 1

X8

1 2 3 4 5 6 7 8

P3 BA

RR

A 1

X8

1 2

P4 BA

RR

A 1

X2

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

P1.0

P1.2

P1.3

P1.4

/LED

3P1

.5/M

ISO

P1.6

/SCK

P1.7

/MO

SI

P1.1

/SS

P3.0

/RX

DP3

.1/T

XD

P3.2

/SW

1P3

.3P3

.4/S

W2

P3.5

P3.6

/LED

1P3

.7/L

ED2

P2.0

P2.1

P2.2

P2.3

P2.4

P2.5

/RS

P2.6

/RW

P2.7

/E P4.0

/SCL

P4.1

/SD

A

1 2 3

VC

Cs

Hea

der 3

1 2 3

GN

Ds

Hea

der 3

GN

D

VC

C_C

OR

E

PIGN

Ds01

PIGN

Ds02

PIGNDs03CO

GNDs

PIP001

PIP002

PIP003

PIP004

PIP005

PIP006

PIP007

PIP008COP

0

PIP101

PIP102

PIP103

PIP104

PIP105

PIP106

PIP107

PIP108COP

1

PIP201

PIP202

PIP203

PIP204

PIP205

PIP206

PIP207

PIP208COP

2PIP301

PIP302

PIP303

PIP304

PIP305

PIP306

PIP307

PIP308COP

3

PIP401

PIP402COP

4PI

VCCs

01

PIVC

Cs02

PIVCCs03CO

VCCs

PIGN

Ds01

PIGN

Ds02

PIGNDs03

PIP001

NLP000

PIP002

NLP001

PIP003

NLP002

PIP004

NLP003

PIP005

NLP004

PIP006

NLP005

PIP007

NLP006

PIP008

NLP007

PIP101

NLP100

PIP102

NLP1010SS PIP103

NLP102

PIP104

NLP103

PIP105

NLP1

040L

ED3

PIP106

NLP1

050M

ISO

PIP107

NLP1060SCK PIP108

NLP1

070M

OSI

PIP201

NLP200

PIP202

NLP201

PIP203

NLP202

PIP204

NLP203

PIP205

NLP204

PIP206

NLP2050RS

PIP207

NLP2060RW

PIP208

NLP2

070E

PIP301

NLP3

000R

XD PIP302

NLP3

010T

XD PIP303

NLP3

020S

W1 PIP304

NLP303

PIP305

NLP3

040S

W2 PIP306

NLP305

PIP307

NLP3

060L

ED1

PIP308

NLP3

070L

ED2

PIP401

NLP4000SCL PIP402

NLP4010SDA

PIVC

Cs01

PIVC

Cs02

PIVCCs03

76

APENDICE B -- ARQUIVOS GERBER

PAADC083201

PAADC083202 PAADC083203

PAADC083204

PAADC083205PAADC083206

PAADC083207

PAADC083208

COADC0832

PAAT89C5131A0M

047

PAAT89C5131A0M

049PAAT89C

5131A0M050

PAAT89C5131A0M

051PAAT89C

5131A0M052

PAAT89C5131A0M048PAAT89C5131A

0M046

PAAT89C5131A0M045

PAAT89C5131A0M

01PAAT89C

5131A0M02

PAAT89C5131A0M

03PAAT89C

5131A0M04

PAAT89C5131A0M

05PAAT89C

5131A0M06

PAAT89C5131A0M

07

PAAT89C5131A0M08

PAAT89C5131A0M09 PAAT89C5131A

0M010

PAAT89C5131A0M011

PAAT89C5131A0M012

PAAT89C5131A0M013

PAAT89C5131A0M014

PAAT89C5131A0M015

PAAT89C5131A0M016

PAAT89C5131A0M017

PAAT89C5131A0M018

PAAT89C5131A0M019

PAAT89C5131A0M020PAAT89C51

31A0M021PAAT89C513

1A0M022PAAT89C5131A0M

023PAAT89C

5131A0M024

PAAT89C5131A0M

025PAAT89C

5131A0M026

PAAT89C5131A0M

027PAAT89C

5131A0M028

PAAT89C5131A0M

029PAAT89C

5131A0M030

PAAT89C5131A0M

031PAAT89C

5131A0M032

PAAT89C5131A0M

033

PAAT89C5131A0M034

PAAT89C5131A0M035

PAAT89C5131A0M036

PAAT89C5131A0M037

PAAT89C5131A0M038

PAAT89C5131A0M039

PAAT89C5131A0M040

PAAT89C5131A0M041

PAAT89C5131A0M042

PAAT89C5131A0M043

PAAT89C5131A0M044

COAT89C5131A0M

PABAT CR203202

PABAT CR203201

COBAT CR2032

PAC101

PAC102

COC1

PAC201

PAC202 CO

C2

PAC301

PAC302 COC3

PAC401

PAC402 COC4

PAC502

PAC501CO

C5

PAC601

PAC602

COC6PAC7

01

PAC702

COC7

PAC802

PAC801

COC8

PAC902

PAC901

COC9

PAC100

2PAC

1001

COC10

PAC110

2

PAC1101

COC11

PAC1202P

AC1201CO

C12

PAC130

2PAC

1301

COC13

PAC1402

PAC1401

COC14

PADB9F0BO2

PADB9F0BO1

PADB9F06

PADB9F07

PADB9F08

PADB9F09 PADB

9F01

PADB9F02

PADB9F03

PADB9F04

PADB9F05

CODB9F

PADS130701

PADS130702

PADS130703

PADS130704

PADS130705

PADS130706

PADS130707

PADS130708

CODS

1307

PAGNDs01

PAGNDs02

PAGNDs03

COGNDs

PAISP0

1

PAISP0

2COISP

PAJ0ADC0

6PAJ0

ADC05PAJ0A

DC04PAJ0

ADC03PAJ0

ADC02

PAJ0ADC0

1COJ0ADC

PAJ0SW20SQW0

3PAJ0SW

20SQW02

PAJ0SW20SQW0

1COJ0SW20SQW PAJ0USB02

PAJ0USB01

COJ0

USB

PAJP102

PAJP101

COJP1

PAJP202

PAJP201

COJP2

PAJP302

PAJP301

COJP3

PALCD011

PALCD012

PALCD02

PALCD010PA

LCD09PALCD

08PALCD07

PALCD06PAL

CD05PALCD

04PALCD03

PALCD01

PALCD014

PALCD015

PALCD013

PALCD016

COLCD

PALED10A

PALED10K

COLED1PALED

20APALED

20KCOLED2

PALED30A

PALED30K

COLED3PALED

40APALED

40KCOLED4

PAMAX232016

PAMAX232015

PAMAX232014PAMAX232013

PAMAX232012

PAMAX232011

PAMAX232010

PAMAX23209

PAMAX23208

PAMAX23207

PAMAX23206

PAMAX23205

PAMAX23204

PAMAX23203

PAMAX23202

PAMAX23201

COMAX232

PAP001PA

P002PAP00

3PAP004

PAP005

PAP007PAP

008PAP00

6CO

P0

PAP101

PAP102

PAP103

PAP104

PAP105

PAP107

PAP108

PAP106

COP1

PAP201P

AP202PAP

203PAP2

04PAP205

PAP207PA

P208PAP2

06CO

P2

PAP301

PAP302

PAP303

PAP304

PAP305

PAP307

PAP308

PAP306

COP3

PAP402

PAP401

COP4

PAQ102

PAQ101

COQ1

PAQ20CPAQ2

0BPAQ2

0E

COQ2

PAQ301

PAQ302

PAQ303COQ3

PAR102

PAR101COR

1PAR2

02

PAR201

COR2PAR

302

PAR301

COR3

PAR402

PAR401 COR4

PAR502

PAR501COR5PAR602

PAR601 COR6

PAR702 PAR7

01

PAR703

COR7

PAR802

PAR801

COR8

PAR902

PAR901

COR9

PAR1002PAR1001

COR10

PAR1102PAR1101

COR11

PAR1202PAR1201

COR12

PAR1302PAR1301

COR13

PAR1402PAR1401

COR14

PAR1502PAR1501

COR15

PAR1602

PAR1601

COR16PAR1

702

PAR1701

COR17

PAR1802

PAR1801

COR18

PAR1902

PAR1901

COR19

PAR2002

PAR2001

COR20

PARST0

1

PARST0

2CORS

T PASW10

1

PASW10

2COSW1PAS

W201

PASW20

2COSW

2

PAUSB0B05

PAUSB0B03

PAUSB0B01

PAUSB0B02

PAUSB0B04

COUS

B0B PAUSB0miniB

05PAUSB0miniB

02PAUSB0mini

B01PAUSB0miniB

04PAUSB0min

iB03COUSB0miniB

PAVCC02P

AVCC01

COVCC

PAVCCs01

PAVCCs02

PAVCCs03

COVC

Cs

PAADC083204

PAAT89C5131A0M019

PAAT89C5131A0M

025

PAAT89C5131A0M041

PABAT CR203202

PAC102

PAC202

PAC302

PAC402

PAC502

PAC602

PAC702

PAC802

PAC902

PAC130

1

PAC1402

PADB9F05

PADB9F0BO1

PADB9F0BO2

PADS130704

PAGNDs01

PAGNDs02

PAGNDs03

PAJ0ADC0

5PAJ0ADC

06

PALCD02

PALCD03

PALED30K

PALED40K

PAMAX232010 PAMAX232013

PAMAX232015

PAQ303

PAR502

PAR701

PARST0

1

PASW10

1

PASW20

1

PAUSB0B04

PAUSB0B05

PAUSB0miniB05

PAJ0ADC0

2

PALCD05

PAR702

PAADC083202

PAJ0ADC0

3PAADC08

3203PAJ0A

DC04

PAAT89C5131A0M018

PAC801

PAC301

PAR402

PAC100

1PAMAX2

3201

PAC100

2PAMAX2

3203PAC1

101PAMAX2

3204PAC

1102

PAMAX23205

PAC1201

PAMAX23202

PAC130

2PAMAX2

3206

PADS130701

PAQ301

PADS130702

PAQ302

PADS130707

PAJ0SW20SQW0

1

PAISP0

1

PAR501

PAJ0USB02

PAR302

PAJP101PALED10K

PAJP201

PALED20K

PAJP302

PAR1602

PALED30A

PAR1702

PALED40A

PAR2002

PAQ20B

PAR1601

PAQ20C

PAR1701

PAAT89C5131A0M

052

PALCD09

PAP001

PAR802

PAAT89C5131A0M045

PALCD010

PAP002

PAR902

PAAT89C5131A0M044

PALCD011

PAP003

PAR1002

PAAT89C5131A0M042

PALCD012

PAP004

PAR1102

PAAT89C5131A0M040

PALCD013

PAP005

PAR1202

PAAT89C5131A0M038

PALCD014

PAP006

PAR1302

PAAT89C5131A0M037

PALCD015

PAP007

PAR1402

PAAT89C5131A0M036

PALCD016

PAP008

PAR1502

PAAT89C5131A0M

047PAP

101PAADC0

83201PAAT89C51

31A0M048PAP

102PAAT89C

5131A0M049

PAP103

PAAT89C5131A0M

050

PAP104

PAAT89C5131A0M

051

PAJP301

PAP105

PAADC083206

PAAT89C5131A0M

04PAP

106

PAADC083207

PAAT89C5131A0M

05PAP

107

PAADC083205

PAAT89C5131A0M

06

PAP108

PAAT89C5131A0M

01 PAP201PAAT89C

5131A0M02 PAP202

PAAT89C5131A0M

03

PAP203

PAAT89C5131A0M09

PAP204

PAAT89C5131A0M010

PAP205

PAAT89C5131A0M011

PALCD06

PAP206

PAAT89C5131A0M014

PALCD07

PAP207

PAAT89C5131A0M015

PALCD08

PAP208

PAAT89C5131A0M020

PAMAX23209

PAP301

PAAT89C5131A0M

029

PAMAX232011

PAP302

PAAT89C5131A0M

030

PAP303

PASW10

2PAAT89C

5131A0M031

PAP304

PAAT89C5131A0M

032

PAJ0SW20SQW0

2PAP

305

PAAT89C5131A0M

033

PAP306

PAAT89C5131A0M035PAJP

102

PAP307

PAAT89C5131A0M039

PAJP202

PAP308

PAAT89C5131A0M

07

PADS130706

PAP401

PAR1802

PAAT89C5131A0M08

PADS130705

PAP402

PAR1902

PAAT89C5131A0M021

PAC401

PAR401

PAAT89C5131A0M

028

PAISP0

2

PAAT89C5131A0M043

PAC901

PAR602

PARST0

2

PADB9F03

PAMAX23208

PAJ0SW20SQW0

3

PASW20

2

PADB9F02

PAMAX232014

PAR101

PAUSB0B02 PAUSB0miniB

02

PAR201

PAUSB0B03 PAUSB0min

iB03

PAAT89C5131A0M

023PAJ0U

SB01

PAR202

PAAT89C5131A0M022

PAR102

PAAT89C5131A0M

024PAR

301

PABAT CR203201

PADS130703

PAJ0ADC0

1PAADC0

83208

PAAT89C5131A0M016

PAAT89C5131A0M017

PAAT89C5131A0M

026

PAC501

PAC601

PAC701

PAC1202

PAC1401

PADS130708

PALCD01

PALCD04

PALED10A

PALED20A

PAMAX232016

PAQ20EPAR6

01PAR7

03

PAR801

PAR901

PAR1001

PAR1101

PAR1201

PAR1301

PAR1401

PAR1501

PAR1801

PAR1901

PAR2001

PAVCC02PAVCCs01

PAVCCs02

PAVCCs03

PAUSB0B01

PAUSB0miniB01

PAVCC01

PAAT89C5131A0M013 PAC1

01PAQ101

PAAT89C5131A0M012

PAC201

PAQ102

universidade tecnologica federal do paran´ a´...

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