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Bolsistas:Modernização das aulas de Laboratório de Circuitos Lógicos

Para publicar utilizaremos a página Modernização das aulas de Laboratório de Circuitos Lógicos

Diário do Bolsista

Semana 1-2

02mai2013

• Ler a tela de ajuda da wiki. Praticar pequenas edições na wiki nesta Área de rascunho.

07mai2013;

• Discussão sobre as etapas do projeto. Planejamento. Esclarecimento de dúvidas.
• Assistir as aulas de CIL29003 (para rever a disciplina sob outro enfoque).
• Agendada um reunião semanal nas terças-feiras 9h40-11h30.
• Definido o local de trabalho.
• Ler PEDRONI, Volnei A. Eletrônica Digital Moderna e VHDL: Princípios Digitais, Eletrônica Digital, Projeto Digital, Microeletrônica e VHDL. 1 ed. [S.l.]:Elsevier, 2010. 648 p. ISBN 978-8535234657. (Cap 18)

08maio2013;

• Iniciando os estudos sobre Dispositivos Lógicos Programáveis (PEDRONI, Volnei A.) cáp 18.
• Ler página CIL-EngTel (página).

09maio2013;

• Término da leitura do capítulo referente a Dispositivos Lógicos Programáveis.
• Início da pesquisa na internet sobre FPGAs e CPLDs (estrutura e funcionamento).
• Aula de CIL, no laboratório (Registrador de Deslocamento - BDF e QSIM).

• Procurar dimensionar as dificuldades e tempos envolvidos neste tipo de aula. --Marcos Moecke 10h51min de 17 de maio de 2013 (BRT)

10maio2013;

• Início da pesquisa sobre as melhores faculdades de tecnologia do mundo (com foco em eletrônica), projetos e afins.
• Vídeos sobre programação, teste e aplicação produtos ALTERA (YouTube).

Semana 3

13maio2013;

• Leitura de tópicos importantes do capítulo 13 da seguinte bibliografia: TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L. Sistemas digitais: Princípios e Aplicações. 10 ed. [S.l.]:Pearson Prentic Hall, 2007.
• Obs.: Resumo no final do capítulo é claro e objetivo, para futuras dúvidas sobre a arquitetura dos DLPs, consultá-lo.

14maio2013;

• Ver as opções existentes no projeto FPGA para todos, modulos periféricos
• Ver o funcionamento de um display de sete segmentos. (ver Pedroni p.235 a diferença entre Catodo comum e Anodo comum).
• Contactar o aluno Ernani da 3ª fase da engtelecom (também com o aluno Gustavo/Profa Deise). Quais módulos estão disponíveis.

15maio2013;

• Aula de CIL.
• Exercício de aula: fazer um gerador de sequência pseudoaleatória com 5 FF.

16maio2013;

• Implementar o contador Síncrono (0-15), Assíncrono crescente (0-15) e decrescente(15-0), Gerador de sequencia pseudoaleatória (5 bits). Simular no QSIM, funcional e temporal. Perceber as diferenças.
• Verificar como o simulador permite agrupar bits, com diferentes interpretações (radix), usar binário e unsigned decimal.
• Capturar a tela dos sinais de entrada e saída e colar abaixo de cada circuito.
• Primeiro teste: Gerador de sequência pseudo aleatória
• Registrar o tempo que demora para fazer a montagem. Testes funcionais e temporais.

• Note que neste caso (Gerador de sequencia pseudoaleatória) temos a montagem de um projeto, no qual o aluno precisa decidir quais devem ser as conexões, ligações e componentes a serem usados. O tempo de projeto e implementação será maior que no caso de uma simples implementação (Registrador de Deslocamento - BDF e QSIM), no qual todas as ligações já estão previamente definidas. Tente dimensionar as dificuldades e tempo nos dois casos. 1) Implementação; 2) Projeto e implementação. --Marcos Moecke 10h51min de 17 de maio de 2013 (BRT)

Semana 4

20maio2013;

• A implementação do exercício feito em laboratório RegDeslocamento foi simples de ser feita, com exceção do erro que apresentou o Qsim
• Tempo estipulado: 10 minutos.

• Já no Gerador de sequência pseudoaleatória, foi adicionada na última porta XOR uma saída Y(houve uma tentativa de ligação das 4 portas q0, q1, q2, e q3 numa única saída, mas não foi identificada a porta que deveria ser usada), com isso foi retirado a ligação da saída XOR do D.
• Tempo estipulado: 30 minutos para a tentativa de projeto e implementação. (Tempo de estimativa deverá ser maior por não ter sido testado no Qsim por conta do seguinte erro "Bad opinion readonly: must be group, owner, or permissions").
• Projeto e implementação do contador assíncrono crescente

Obs.:O clock é ligado a saída (Q'), apresentei essa solução já que não encontrei uma porta(dff, etc) que houvesse duas saídas Q e Q'

22maio2013;

• Aula de CIL.
• Contador Assíncrono Decrescente:

23maio2013;

• Seguir o tutorial inicial de CIL29003 Uso do software Quartus e QSIM para ensino de Circuitos Lógicos
• Contador Síncrono precisa de duas entradas para a primeira porta AND para compilar. Aguardo orientações.
• Aula de CIL.

24maio2013;

• Teste dos contadores e registradores no Qsim.
• Implementação do contador assíncrono crescente com CIs (7474), no QuartusII
• Obs.: Na simulação do Qsim, as saídas Q2 e Q4 saem zeradas.

Semana 5

27maio2013;

• Terminada a implementação de todos os projetos no QuartusII, juntamente com os testes de simulação no QSIM, com exceção do contador síncrono, ainda não finalizado por erros apresentados na saídas Q2 e Q4 no Qsim.
• Obs.: Para quem não conhece o QuartusII seguir o tutorial é fundamental para a compreensão, sendo ele claro e objetivo, assim ficando muito simples o entendimento sobre o funcionamento e os passos a serem seguidos para a implementação de um projeto.

28maio2013;

• Finalização do contador síncrono, com as saídas já corrigidas.
• Planejamento.

29maio2013;

• Implementação esquemática no MultiSim dos contadores e do gerador de função.
• Assíncrono Decrescente
• Gerador de sequencia pseudoaleatória
• Erro com a máquina virtual(não foi instalada no usuário "Kamila")
• Obs.:As implementações foram salvas em BrOffice. Todas estão na máquina MATLAB.

Semana 6

03junho2013;

• Instalação do Windows XP na máquina virtual do usuário "Kamila".
• Erro na implementação do contador síncrono
• Obs.: Não é possível conectar um fio a outro.

04junho2013;

• Continuação da implementação dos contadores no Multisim.
• Aula de CIL.

05junho2013;

• Problemas ao salvar os projetos no OFFICE, contadores tiveram que ser refeito algumas vezes por perda.
• Começo da implementação do esquemático com as formas de ondas.

06junho2013;

• Continuação da implementação.
• Aula de CIL.

07junho2013;

• Erro com as formas de ondas apresentadas na simulação
• Contador síncrono
• Contador assíncrono crescente
• Contador assíncrono decrescente
• O gerador de função apresentou um erro de "limitação de componentes":

Semana 7

12junho2013;

• Erro ao abrir MultiSim, versão estudante

13junho2013;

• Implementação do esquemático dos contadores no protoboard virtual. Assíncrono decrescente e gerador de sequência pseudo-aleatória.
• Aula de CIL. Vídeo com a turma da engenharia (MIT).

14junho2013;

• Reimplementação dos contadores no MultiSim versão estudante.

Semana 8

17junho2013;

• Implementação:
  • Contadores assíncrono decrescente em TTL e Cmos.
  • Gerador de sequência pseudoaleatória em TTL.
  • Contador assíncrono crescente em TTL.

18junho2013;

• Aula de CIL
• Finalização dos contadores descritos no dia anterior.

19junho2013;

• Contador assíncrono decrescente em TTL:

• Contador assíncrono decrescente em Cmos:

• Análise lógica do contador assíncrono decrescente:

• Contador assíncrono decrescente no protoboard virtual:

• Obs.:Não estou conseguindo analisar, pois está apresentando um erro que ainda não encontrei. Esse ficou uma gracinha hein?!

• Gerador de sequência pseudoaleatória em TTL:

• Contador assíncrono crescente em TTL:

Semana 9

24junho2013;

• Término das implementações na nova versão do MultiSim, faltantando apenas o contador síncrono.

25junho2013;

• Aula de CIL.
• Reunião.

26junho2013;

• Término das implementações dos contadores síncronos que estavam falando no MultiSim.
• Implementação do contador assíncrono crescente no protoboard virtual funcionando corretamente.

27junho2013;

• Protoboard virtual do contador assíncrono crescente.
• Começo da implementação do contador síncrono no protoboard virtual.
• Aula de CIL.

Semana 10

01jul2013;

• Término da implementação do gerador de sequência pseudoaleatória, que precisava da chave para funcionar corretamente.
• Formas de onda no simulador
• Implementação do contador assíncrono crescente no protoboard real

02jul2013;

• Aula de CIL.
• Reunião

03jul2013;

• Implementação do gerador de sequência pseudo aleatória no protoboard virtual.

05jul2013;

• Organização das imagens na página da wiki, criando um sublink com todas os teste já realizados, inclindo links externos para o youtube com o funcionamento dos contadores até então prontos.
• Continuação das implementações no protoboard virtual, com os novos CIs escolhidos.

Semana 11

09julho2013;

• Aula CIL
• Concluindo edições dos contadores na wiki.
• Dúvidas no clock do gerador de sequência pseudo aleatória: Os pinos 3 e 11 são ligados em um único clock, onde deve ocorrer essa conexão?

10julho2013;

• Início da implementação do contador síncrono no protoboard virtual, utilizando CI 74175.
• Consultas em Guia de Bolso

11julho2013;

• Para a finalização do gerador de função é necessário organizar o clock.
• Dúvidas sobre o CI utilizado no contador síncrono, que possui pinagem muito diferente do CI 7474 implementado no Quartus e Qsim.

12julho2013

• Implementação do contador síncrono novamente no Quartus, mas agora com o CI 74175.
• Quartus:

• Qsim funcional:

• Qsim temporal:

Semana 12

15julho2013;

• Continuação das implementações do contador síncrono e gerador de sequência no protoboard virtual.
• Contador síncrono implementado com o CI 74175, com a seguinte pinagem:

• Correção da versão do contador síncrono no Quartus CI 74175, tirando a primeira entrada e colocando apenas um VCC. Testes no Qsim refeitos. Correção postada nas imagens do dia 12Julho.
• Correção da versão do contador síncrono no Quartus do 7474, imagens já postadas.
• Obs.: Versão do MultiSim Estudante expirou.

16Julho2013;

• Aula CIL.
• Reunião.

17Julho2013;

• Com a pinagem feita nos CIs a finalização do contador síncrono foi facilitada no protoboard virtual. Já postado no link dos contadores.
• Concluindo o gerador de sequência com a pinagem.

18Julho2013;

• Conferido a pinagem com a montagem do gerador de sequência pseudo-aleatória. Montagem correta, porém não funciona como o esperado.
• Correção de algumas modificações do gerador de sequência pseudo-aleatória no Quartus e simulação no Qsim. Já postadas no link dos contadores.
• Aula de CIL.

19Julho2013;

• Implementação do contador síncrono no protoboard real.
• Não encontrado no almoxarifado de Tele o CI 74386. Impossibilitando a conclusão da implementação.
• Tempo envolvido na escolha dos componentes:
• Componentes necessários: Fios, CI 74LS175, CI 74386(não disponível), CI 74LS08, alicates e plataforma com protoboard.

Semana 13

22julho2013;

• Reimplementando o contador síncrono no protoboard virtual com o CI 7486, pois não há disponibilidade do CI 74386.
• Implementação no protoboard real finalizada. Tempo estimado: 1 hora.

23julho2013;

• Aula de CIL.
• Publicado na wiki o vídeo do funcionamento do contador síncrono.
• Não foi possível carregar a nova versão do protoboard virtual com o CI 7486, apresentado um erro na hora do envio da imagem.

25julho2013;

• Tentando implementar o gerador no protoboard real
• Wiki permanece com erro no download de imagens

26julho2013;

• Erro da wiki resolvido
• Contador síncrono no protoboard virtual utilizando o CI disponível no Almoxarifado (7486)

• Refazendo a implementação do gerador de sequência. O que já está com as ligações feitas e conferidas não funcionam corretamente. Obs.: Já foram trocados os CIs para testar se eles estavam queimados e nada mudou.

Semana 14

29julho2013;

• Apesar de conferido, refeito, e testado diversas vezes, o gerador continua com um erro e não funciona corretamente.

30julho2013;

• Refazendo o gerador de sequência no Quartus, agora com o D numa entrada qualquer e com o CI 7486 apenas ligado em uma saída.
• Teste

• Refazer o gerador de sequência no protoboard virtual de acordo com a nova versão do Quartus.
• Obs.: Clock e entrada ligados a uma chave.

Semana 15

19Agosto2013;

• Refazendo alguns testes com o gerador de sequência pseudoaleatória. É necessário que o teste no Qsim apresente um loop, após gerar uma sequência.
• Iniciando a elaboração do questionário que será apresentado aos professores da área de Eletrônica do Campus, além de alunos que já tiveram a matéria. Ambos terão questionários direcionados. O objetivo deste, é analisar as necessidades básicas e a melhor maneira que professores conduzem as matérias relacionadas com Eletrônica. E também a melhor maneira que os alunos absorvem os métodos apresentados.

20Agosto2013;

• Definido como vai ser conduzido os teste feito com alunos de Telecom.
• Haverá a preparação de um roteiro com um dos contadores já feitos e a partir deles um questionário avaliando as dificuldades ou facilidades encontradas em cada método de avaliação.
  • Passo 1: Alunos terão em mãos o esquemático(com pinagem) do contador e tentarão implementá-lo no protoboard real
  • Passo 2: Será montado primeiramente no MultiSim(obs.:versão não disponível no momento) e depois a implementação no protoboard virtual
  • Passo 3: Projeto será montado no Quartus e depois montado na placa.
• Apresentar esse questionário para professores de Eletrônica do Campus, mostrar resultados e pedir a avaliação deles, juntamente com perguntas sobre a experiência dos mesmos com a matéria, a maneira com que eles conduzem e acham que o aluno absorve melhor a matéria.
• Registrar o tempo envolvido em cada um dos experimentos.

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Questionário e entrevista com professores atuais e ex-professores das disciplinas de Circuitos Lógicos e Eletrônica Digital, verificando as atuais deficiências encontradas nas aulas de laboratório;

• Quando foi professor?
• Bibliografia utilizada?
• Usava laboratório? Como eram as aulas?
• Deficiências que vê no ensino prático?
• Sugestões de melhoria?

21Agosto2013;

• Conferir os projetos e selecionar um deles para a iniciação das etapas.
• Problema com o software MultiSim versão Estudante. (É necessário para conferir os contadores, além de que ele faz parte do roteiro dos testes)
• Refazer os esquemáticos e fixar bem as etapas. (Obs.:fazer roteiro próprio de etapas dos Software para eventual consulta)
• Conferir materiais necessários(alicates, fios, placas, CIs, etc)
• Depois de refeito os esquemáticos, fazer a PINAGEM do contador para implementação no protoboard real(1° passo)

22Agosto2013;

• Contador assíncrono crescente selecionado.
• O esquemático será feito com um CI comercial SN74LS74AN[1]
• Fazer pinagem para o Passo 1 e imprimir
• O questionário será divido em partes, cada sessão de teste terá perguntas referente a eles.
• Estipular tempo que será necessário para os testes e agendar com os alunos que participarão

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Questionário alunos;

• Qual o nível de dificuldade desta etapa?
• Qual o nível de dificuldade na montagem do contador?
• Qual o nível de entendimento sobre o contador?

23Agosto2013;

PINAGEM;

Versão sem pinagem;

Semana 16

26Agosto2013;

• Para explicar as etapas do contador assíncrono crescente, analisar e resumir o livro do Pedroni referente a esse assunto.
• Refazendo o esquemático no Quartus para relembrar os tópicos e fazendo um Roteiro do mesmo.

27Agosto2013;

• Faltando fazer o roteiro do MultiSim que não está disponível no momento.
• Roteiro Quartus finalizado.
• Escolhidos alunos que participarão dos teste:
  • Natália Vieira Miranda - 8 fase Técnico-Integrado Telecom
  • Vinicuis Kachniacz - 4 fase Tecnólogo Telecom
  • Leonan Saraiva - 4 fase Eng Telecom
  • Matuzalém Muller - 3 fase Eng Telecom
  • Mathias Silva - 3 fase Eng Telecom

28Agosto2013;

• Refeito o esquemático no protoboard real, e encontrado um erro na pinagem.
• Corrigir a Pinagem nos CI's.
• Definido que a versão utilizada nos teste será o MultiSim Demo. Detalhe: A versão não permite ser salva, então é necessário que ele seja "colado especial" num documento LibreOffice.
• Revisar o projeto.
• Versão do Quartus será feita com o CI comercial, mas para a inciação da implementação será necessária a versão em dff imprimida.

29Agosto2013;

• Pinagem corrigida:

Semana 17

02Setembro2013;

• Revisado o projeto no MultiSim.
• Fazer um roteiro para a versão demo.
• Editando imagens para a utilização nos teste (incluindo resumo do livro Pedroni que menciona o contador, e imagens do Quartus com a versão do contador em DFF).
• Refazer o contador no Quartus com CI comercial.
• Questionário.
• Obs.: No MultiSim é necessário que não haja confusão, nem mistura de componentes HC e LS. No contador será utilizado o CI 74LS74N.
• Para eventuais dúvidas Uso do software Quartus e QSIM para ensino de Circuitos Lógicos

Implementações dos contadores

Contador Assíncrono Crescente

• Quartus:

• QSim Funcional:

• MultiSim:

• Protoboard virtual:

• Funcionamento no protoboard real:

Contador assíncrono crescente

Contador Assíncrono Decrescente

• Quartus:

• QSim funcional:

• MultiSim:

• Protoboard virtual:

• Funcionamento no protoboard real:

Contador assíncrono decrescente

Contador Síncrono

Aqui também precisa corrigir --Marcos Moecke 10h26min de 15 de julho de 2013 (BRT)

• Quartus:

• QSim funcional:

• MultiSim:

• Protoboard virtual:

• Funcionamento no protoboard real:

Contador Síncrono

Gerador de Sequência Pseudoaleatória

• Quartus:

• QSim funcional:

• MultiSim:

• Protoboard virtual:

400px

• Funcionamento no protoboard real:

XXXX