O tema central desta obra, inserida na colecção «Automação e Robótica», é o estudo de sistemas electrónicos baseados em microcontroladores. Com recurso a uma estrutura pedagógica cuidada e a uma linguagem acessível, estudam-se sistemas que são utilizados em vários domínios, abrangendo a instrumentação, as telecomunicações, a indústria automóvel, a robótica, a domótica e o controlo industrial.
Este livro é elaborado com fins didácticos e destina-se, essencialmente, a apoiar o ensino de disciplinas que são leccionadas no âmbito do ensino superior, em cursos de engenharia. Porém, como a compreensão do seu conteúdo não implica conhecimentos profundos de ciências, como a física e a matemática, o livro também pode constituir um elemento de apoio a outros cursos (por exemplo, a cursos de formação profissional) e a técnicos que detenham conhecimentos elementares de electrónica e sistemas digitais.
No texto discutem-se técnicas de desenvolvimento de aplicações, sendo a ênfase colocada na análise de sistemas – estruturas de hardware e respectivos programas – de fácil compreensão. Descreve-se a estrutura de um microcomputador dedicado e estudam-se circuitos que, vulgarmente, são utilizados na implementação de modernos equipamentos electrónicos. Entre muitos circuitos práticos, abordam-se estruturas apropriadas para fazer a descodificação de teclados, a excitação de displays, o controlo e a monitorização de motores e o tratamento de dados provenientes de vários tipos de transdutores; estudam-se, ainda, técnicas de transmissão digital.
Nesta nova edição da obra, mantém-se, no essencial, a estrutura da anterior, com o conteúdo enriquecido, ao nível da análise de sistemas, e o texto actualizado, respeitando sugestões de muitos leitores. Pretende-se, assim, que o livro continue a ser uma ferramenta útil a docentes, alunos e técnicos.
Capítulo 1 – Os Microcontroladores da Família do 8051
1.1. Introdução
1.2. Organização da Memória
1.2.1. A Memória de Programa
1.2.2. A Memória de Dados
1.3. A Unidade Lógica e Aritmética
1.4. Os Registos de Funções Especiais
1.5. Modos de Endereçamento e Tipos de Instruções
1.5.1. Modos de Endereçamento
1.5.2. Tipos de Instruções
1.6. O Pin-Out do Microcontrolador 8051
1.7. Controlo de Interrupções
1.8. Operações de Temporização e Contagem de Eventos
Capítulo 2 – O Sistema Mínimo de um Microcomputador
2.1. Descrição do Hardware
2.1.1. O Circuito Gerador do Sinal de Relógio
2.1.2. A Malha de Reset
2.1.3. A Memória de Programa
2.1.4. Desmultiplexagem de Endereços e Dados
2.1.5. A Fonte de Alimentação
2.2. Teste do Microcomputador
2.2.1. Um Programa de Teste do Microcomputador
2.2.2. Procedimentos para Teste
2.2.3. Teste do Microcomputador e Análise de Sinais Gerados pelo Processador
2.2.4. Procedimentos para Teste e Observação de Sinais
2.3. Minimização de uma Estrutura de Hardware
Capítulo 3 – Acesso a Periféricos
3.1. Endereçamento de Periféricos
3.1.1. Endereçamento como Memória
3.1.2. Endereçamento em Modo Próprio dos Portos E/S
3.2. Técnicas de Controlo de Transferência de Informação
3.3. O Efeito de Bouncing
Capítulo 4 – Atendimento de Interrupções
4.1. Interrupção Gerada por um Dispositivo Optoelectrónico
4.2. Interrupção Gerada a partir de um Interruptor Mecânico
4.3. Interrupções com Diferentes Níveis de Prioridade
4.4. Expansão do Número de Interrupções
Capítulo 5 – Leitura e Descodificação de Teclados
5.1. Descrição de Teclados
5.2. Circuito de Aquisição e Visualização de Dados
5.3. Aquisição de Dados por Entrada/Saída Programada
5.3.1. Algoritmo de Varrimento de um Teclado
5.3.2. Leitura de um Teclado Controlada por Timer
5.3.3. Leitura de um Teclado Controlada com uma Interrupção Interna
5.4. Descodificação e De-bouncing de um Teclado
5.4.1. Fluxograma e Detalhes do Algoritmo
5.4.2. Codificação do Programa
5.4.3. Separação dos Procedimentos de Entrada e Amostragem de Dados
5.5. Utilização de um Teclado de 12 Teclas
5.6. Leitura de um Teclado por Interrupção
Capítulo 6 – Dispositivos e Interfaces para Visualização de Dados
6.1.Excitação de um Display de Sete Segmentos
6.1.1. Excitação de um Display por Ataque Sequencial dos seus Segmentos
6.1.2. Excitação de um Conjunto de Displays em Modo Sequencial
6.2. Displays de Cristal Líquido
6.2.1. Descrição de Processos de Comunicação com um LCD
6.2.2. Controlo de Operações em LCDs
6.2.3. O Reportório de Instruções de um LCD
6.2.4. Inicialização de LCDs
6.3.Escrita de Mensagens num LCD
6.3.1. Comunicação com Interface a Oito Bits
6.3.2. Comunicação com Interface a Quatro Bits. Relógio de Tempo Real
6.3.3. Aquisição de Dados e sua Visualização num LCD
Capítulo 7 – Controlo de Motores Passo-a-Passo
7.1. Circuitos para Excitação de Motores Passo-a-Passo
7.1.1. Topologia dos Circuitos
7.1.2. Critérios de Associação de Bobines em Motores Passo-a-Passo
7.1.3. Configurações de Terminais em Motores Passo-a-Passo
7.2. Sistema de Controlo de um Motor Passo-a-Passo
7.2.1. Especificação das Condições de Funcionamento do Sistema
7.2.2. Programação do Sistema
Capítulo 8 – Interfaces Analógicas. Aquisição de Dados e Geração de Sinais
8.1. Sistemas de Aquisição de Dados
8.1.1. Os ADCs 0803 e 0804: Seu Funcionamento e Ligação a um Microcomputador
8.1.2. Controlo de um Processo de Conversão e Aquisição de Sinais
8.1.3. Atendimento de um ADC por Entrada/Saída Programada
8.2. Conversão Digital-Analógico
8.3. Geração de Sinais Analógicos
8.3.1. Gerador de Onda Quadrada
8.3.2. Gerador de Onda Triangular
8.3.3. Gerador de Onda em "Dente de Serra"
8.3.4. Gerador de Onda Sinusoidal
Capítulo 9 – Desenvolvimento de Aplicações
9.1. Sistemas de Medida e Controlo de Temperatura
9.2. Controlo de um Motor de Corrente Contínua
9.3. Controlo de um Motor por PWM
9.4. Transdutores Ressonantes
9.5. Taquímetro
9.5.1. Determinação da Velocidade por Contagem de Impulsos
9.5.2. Determinação da Velocidade por Contagem de Tempo
9.6. Sistemas de Monitorização e Controlo de Motores
9.7. Controlo de Temperatura com Transdutores Ressonantes
9.8. Determinação da Humidade Relativa
9.8.1. Higrómetro Baseado num Transdutor Ressonante
9.8.2. Higrómetro Baseado num Conversor A/D
9.9. Sistemas Multivariáveis de Aquisição de Dados e Controlo
9.9.1. Multiplexagem de Sinais Analógicos
9.9.2. Amplificador de Ganho Programável
9.9.3. Estruturas com Múltiplas Saídas Analógicas
9.10.Manipulação de Mensagens Áudio
9.11.Sistemas de Monitorização de Eventos
Capítulo 10 – Transmissão de Dados no Modo Série
10.1. O Porto Série dos Processadores da Família do 8051
10.2. Comunicação entre Dois Sistemas
10.3. Formatação de Sinais. O MAX-232
10.4. Introdução ao Protocolo I2C
10.5. Introdução ao Protocolo SPI
Capítulo 11 – Introdução à Comunicação Digital
11.1. Modos e Circuitos de Transmissão
11.2. Comunicações Síncronas e Assíncronas
11.3. Transmissões em Banda de Base e em Banda de Canal
11.4. Normalização de Sistemas de Comunicação
11.5. Formatação dos Sinais Envolvidos na Transmissão
11.5.1. Codificação
11.5.2. Modulação Digital
11.6. Protocolos de Nível Físico
11.6.1. A Norma RS-232
11.6.2. Recomendações do CCITT Específicas para Alguns Modems
11.7. Introdução aos Protocolos de Linha
11.8. Controlo de Erros em Sistemas de Comunicação Digital
11.9. Sistemas de Monitorização Remota
Victor M. S. Gonçalves
Licenciado em Engenharia Electrotécnica, obteve o Mestrado e o Doutoramento em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, no Instituto Superior Técnico. Lecciona na Escola Náutica Infante D. Henrique e na Secção de Ensino Superior do Instituto Militar dos Pupilos do Exército. Foi investigador do INESC – Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores – e, com mais de vinte anos de docência, orientou muitos projectos de “fim de curso”, a nível de bacharelato e licenciatura. Coordenou projectos de reciclagem e formação profissional, destinados a quadros médios e superiores de várias empresas, nas áreas da electrónica, das telecomunicações e da informática e – em colaboração com instituições de vários países – no âmbito do ensino à distância.