Disciplina: EPUSP — PCS 3335 — Laboratório Digital A
Projeto Livre (versão 2021)
Esta experiência tem como principal objetivo desenvolver um circuito de um controle de sala de reuniões.
Ao fim desta experiência, os seguintes tópicos devem ser conhecidos:
- Conceito e funcionamento de um processo de automação de salas de trabalho em geral.
Os circuitos digitais podem realizar uma série de controles das atividades do dia-a-dia, seja no lar ou no trabalho. Uma das atividades do trabalho é realizar reuniões em salas adequadas com mesa, cadeira, boa iluminação, aparelho de ar-condicionado, dispositivos de apresentação, computadores, aparelhos de viva voz, etc. Uma sala de reuniões tem uma capacidade máxima de participantes. Quando chega um participante, a luz deve ser ligada e quando o número de pessoas atinge um valor pré-definido, o aparelho de ar-condicionado deve ser ligado. O aparelho de ar-condicionado deve ser desligado quando o número de participantes fica abaixo de outro valor pré-definido. A luz deve ser desligada quando o número de participantes atinge zero.
Um diagrama de blocos de alto nível do circuito de Controle de Sala de Reuniões é ilustrado na Figura 1, com entradas e saídas do circuito.
O sinal do tipo pulso Reset gera o estado inicial do circuito e os sinais de saída (Cheio, Vazio, Liga/Desliga Luz e Liga/Desliga Ar-Condicionado) estão apagados. Os sinais de tipo pulso Entrou e Saiu correspondem a uma entrada e uma saída de um participante da sala, respectivamente. Os sinais de tipo chave Cheio (“1”) indica que a sala atingiu sua capacidade máxima e Vazio (“1”) indica que todos os participantes saíram da sala. Os sinais de tipo chave Liga (“1”)/Desliga (“0”) Luz e Liga (“1”)/Desliga (“0”) Ar-Condicionado atuam nos dispositivos de iluminação e ar-condicionado da sala, respectivamente.
Para este circuito, considera-se que a capacidade máxima da sala é de 15 participantes e, que o aparelho de ar-condicionado deve ser ligado quando houver pelo menos 10 participantes e deve ser desligado quando houver menos do que 10 participantes. Para a luz ser ligada, pelo menos 1 participante precisa entrar na sala e a luz deve ser desligada quando todos os participantes saírem da sala.
Figura 1 – Diagrama de blocos geral do circuito de controle de sala de reuniões.
- Elaboração de um Diagrama de Blocos do circuito com Fluxo de Dados (FD) e Unidade de Controle (UC).
- Elaboração um Diagrama Lógico do FD e simulação de seu funcionamento no Digital.
- Elaboração de um Diagrama de Estados da UC (Máquina de Moore) em VHDL e simulação do seu funcionamento no Intel Quartus Prime.
- Integração Fluxo de Dados (FD) com a Unidade de Controle (UC) no Quartus e simulação do seu funcionamento.
- Elaboração de um conjunto de Testes e Depuração do circuito completo.
- Tabela de designação de pinos do circuito completo para a placa FPGA DE0-CV com Cyclone V 5CEBA4F23C7N.
OBS: Utilizaremos as entradas em pinos da interface GPIO disponíveis. Usaremos o aplicativo Waveforms do dispositivo Analog Discovery para acionar as entradas da placa FPGA.
- Programação do circuito na placa FPGA DE0-CV.
- Realize os testes conforme definidos no Planejamento e anote os resultados.
- Apostilas do Laboratório de Sistemas Digitais A, 2021.
- Texas Instruments. TTL Logic Data Book, 1994.
- WAKERLY, John F. Digital Design Principles & Practices. 4th edition, Prentice Hall, 2006.
- MEALY, B.; TAPPERO F. Free Range VHDL. freerangefactory.org. 2016.
- NEEMANN, H. DIGITAL: github.com/hneemann/Digital consultado em Abril, 2021.
- 74160, 74161, 74162, 74163, 74191, outros circuitos integrados e portas lógicas básicas.
- 1 computador com software Intel Quartus Prime
- 1 placa de desenvolvimento FPGA DE0-CV com o dispositivo Cyclone V 5CEBA4F23C7N
- 1 dispositivo Analog Discovery ou outro método para acionar as entradas do circuito
- Faça o download do arquivo sala_de_reunioes.QAR dentro da pasta assets
- Abra o arquivo com o Quartus Prime
- Em seguida todos os arquivos .VHD bem como a pinagem da placa são carregados na pasta raíz do projeto
- Caso queira visualizar os arquivos base do projeto como a Unidade de Controle, o Fluxo de Dados, a Sala de Reuniões Completa, ou os Displays de 7 segmentos para o Kit DE0-CV, basta clicar nos itens anteriores ou navegar até a pasta vhdl
- O Relatório com o desenvolvimento pode ser encontrado dentro da pasta assets no arquivo relatório_sala_de_reunioes.pdf
Projeto desenvolvido em parceria com Robson Rezende da Silva durante o EAD no 1º Semestre de 2021
Prof Orientador: Sérgio Roberto de Mello Canovas
Desenvolvimento do escopo do projeto. Profs: Kechi Hirama, Jorge Kinoshita, Glauber de Bona – versão 2021