Calculadora

Pojeto de uma Calculadora com as quatro operações básicas (soma, divisão, subtraçãoe multiplicação).

VÍDEO:

CONTEÚDO:
Pontifícia Universidade Católica do Paraná – PUCPR
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia – CCET
 
 
 
 
Calculadora
 
 

 
 
Curitiba
Junho/2010
Eduardo Sachwek Fontanetti
Leandro Claudino
Roan Saturnino Marques
 
 
 

 
 
Calculadora
 
Projeto apresentado como requisito parcial para avaliação do Programa de Aprendizagem em Microprocessadores I, do Curso de Engenharia de Computação da Pontifícia Universidade Católica do Paraná, sob a Orientação do professor Afonso Ferreira Miguel.
 

 
Curitiba
Junho/2010
RESUMO
 
O projeto Calculadora, referente ao quinto período do curso de Engenharia de Computação da Pontifícia Universidade Católica do Paraná, propõe o desenvolvimento de uma calculadora simples. As calculadoras digitais são uma constante no cotidiano do homem moderno, porém mesmo se propondo a atingir objetivos tão modestos e triviais uma calculadora digital emprega uma complexa gama de dispositivos e conexões quando observada a nível de projeto de circuito digital. O presente trabalho visa explanar sobre o projeto de desenvolvimento de um dispositivo capaz de realizar as quatro operações matemáticas básicas (soma, subtração, multiplicação e divisão), a partir de componentes eletrônicos simples.
 
 
Palavras-chave: calculadora, dispositivo, operações.
 
 

Sumário
 
1 – Introdução……………………………………………………………………………………….6
2 – Objetivos…………………………………………………………………………………………7
           2.1 – Geral…………………………………………………………………………………7
           2.2 – Específico………………………………………………………………………….7
3 – Materiais Utilizados…………………………………………………………………………8
4 – Descrição Geral………………………………………………………………………………9
           4.1 – História do Projeto………………………………………………………………9
            4.2 – Módulos……………………………………………………………………………10
           4.3 – Hardware………………………………………………………………………….11
            4.4 – Operações………………………………………………………………………..15
5 – Problemas Apresentados………………………………………………………………..17
6 – Tabela de Custos…………………………………………………………………………..18
8 – Conclusão…………………………………………………………………………………….18
9 – Referências…………………………………………………………………………………..20
 

 
 
 

Introdução

No mercado já existem calculadoras muito mais completas e aperfeiçoadas do que a que apresentaremos nesse trabalho.
Neste projeto de calculadora digital evidência-se três módulos principais, dois destes fazem a interface com o usuário, que são o teclado e o display digital, o terceiro e mais complexo é o responsável pela execução das funções da calculadora. Que são eles: display, teclado, execução das operações.
O teclado capta a entrada do valor digitado, envia ao módulo de execução das operações (que nesse caso é composto do Kit Arduíno Seeeduíno), realiza o processamento da informação e envia ao display.
                           
  

Objetivos

 
2.1.         – GERAL:
 
Com base nos programas de aprendizagem em Microprocessadores I e Eletrônica I, construir um projeto que utilize e integre essas disciplinas e realize as quatro operações básicas de uma calculadora.
 
2.2.         – ESPECÍFICOS
 
1.    Estudar e testar o Kit Arduíno Seeduino.
                                                                                               
2.    Estudar e testar o teclado matricial;
 
3.    Estudar e testar o display digital;
 
4.    Produzir o programa para o funcionamento do projeto;
 
5.    Interligar os módulos entre si: Módulo Display, Módulo Teclado e Módulo execução das operações;
 
6.    Confeccionar uma “caixa” para a simulação/montagem da calculadora;
 
7.    Realizar as quatro operações básicas: adição, subtração, multiplicação e divisão;
 
8.    CD do projeto com fotos, vídeos, documentação.
 
 

3.     MATERIAIS UTILIZADOS
 
 
Ø  1 Placa de fenolite;
Ø  1 Kit Arduino Seeeduino;
Ø  1 Teclado Matricial;
Ø  1 Display Digital;
Ø  1 Caixa (p/ confecção do protótipo);
 
 

 
 

DESCRIÇÃO GERAL

 
4.1.        HISTÓRIA DO PROJETO
A idéia surgiu no intuito de abranger dois tópicos que a equipe julgou no desenvolvimento do projeto ser mais importantes. O primeiro seria o fácil desenvolvimento e o segundo a abrangência de varias disciplinas do curso (Microprocessadores, Eletrônica, bem como disciplinas estudadas em anos anteriores como: Circuitos Elétricos, TAP – Técnicas Avançadas de Programação e Sistemas Digitais), o qual nos dá a possibilidade de aprendizagem em várias áreas.
Partindo do ponto de vista comercial, o projeto não nos dá nenhuma condição de investir nesse sentido, pois, como já foi dito, no mercado já existem calculadoras muito mais completas e aperfeiçoadas do que a apresentada, sendo assim, o projeto fica restrito ao mero uso acadêmico. Alem disso, o custo para fabricação também é consideravelmente maior no projeto.
 
 
 

4.2.        MÓDULOS
 
 
A Calculadora será composta de três módulos: Display, Teclado e Execução das operações. Serão desenvolvidos sequencialmente, conforme mostrado no organograma abaixo:
 

 
 
Módulo Teclado: Este módulo é composto por um teclado matricial de doze teclas (4×3) que é ligado diretamente no Módulo Execução das Operações. Sendo dessa forma possível captar a entrada do usuário e executar essa entrada.
Módulo Display: é composto de um display LCD (16×2) que recebe a informação executada no Módulo Execução das Operações e a exibe.
Módulo Execução das Operações: é módulo onde são executadas as informações de entrada, as operações e as saídas. Esse módulo é composto de um Kit Seeeduino: computador físico baseado numa simples plataforma de hardware livre, projetada com um microcontrolador de placa única, com suporte de entrada/saída embutido e uma linguagem de programação padrão, na qual tem origem em Wiring, e é essencialmente C/C++. O objetivo do projeto (seeeduino) é criar ferramentas que são acessíveis, com baixo custo, flexíveis e fáceis de usar. Além disso, uma típica placa Arduino (similar ao seeeduino) é composta por um controlador, algumas linhas de E/S digital e analógica, além de uma interface serial ou USB, para interligar-se ao hospedeiro, que é usado para programar e interagir em tempo real.
 
4.3.         HARDWARE
 
            Módulo Teclado: Um teclado realiza suas funções mediante um microcontrolador. Estes microcontroladores têm um programa instalado para seu funcionamento, estes mesmos programas são executados e realizam a exploração matricial das teclas quando se pressiona alguma, e assim determinar qual estão pressionadas.
  
 

            Módulo Display: Um display de cristal líquido (LCD) (em inglês liquid crystal display) é um painel fino, usado para exibir informações por via eletrônica, como texto, imagens e vídeos. Um LCD consiste de um líquido polarizador da luz, eletricamente controlado, que se encontra comprimido dentro de celas entre duas lâminas transparentes polarizadoras. Os eixos polarizadores das duas lâminas estão alinhados perpendicularmente entre si. Cada cela é provida de contatos elétricos que permitem que um campo elétrico possa ser aplicado ao líquido no interior.
 
Módulo Execução das Operações: composto pelo Kit Seeeduino: Sua placa consiste em um microcontrolador Atmel AVR de 8 bits, com componentes complementares para facilitar a programação e incorporação para outros circuitos. Um importante aspecto é a maneira padrão que os conectores são expostos, permitindo o CPU ser interligado a outros módulos expansivos, conhecidos como shields. Os Arduinos originais utilizam a série de chips megaAVR, especialmente os ATmega8, ATmega168, ATmega328 e a ATmega1280; porém muitos outros processadores foram utilizados por clones deles.
 
 
 
4.4.        Operações

 
Para efetuar as operações será usada a notação polonesa. Ela é uma forma de notação para lógica, aritmética e álgebra. Não precisa de parênteses ou outros delimitadores para indicar os cálculos que devem ser realizados primeiramente, mas mesmo assim não há ambiguidade quanto à ordem de resolução. Os operadores devem preceder os dois valores numéricos associados.
Como os valores devem preceder os operadores, a notação polonesa de soma é:

 
Enquanto a notação convencional (infixa) é:
 

  
 

4.6.        Fonte
A fonte é ligada a 120V AC, e tem como saída uma tensão que pode ser ajustada e varia entre 1.1V e 34V.

Componentes usados na fonte:

Nome

Quantidade

Descrição

C1

1

Capacitor Eletrolítico 10000uf  40 VDC

C2

1

Capacitor Eletrolítico 100uF 50 VDC

C3

1

Capacitor 0.1uF

C4

1

Capacitor 0.01uF

R1

1

Potenciômetro 5K

R2

1

Resistor de 240 Ohm 1/4 W

U1

1

Regulador de Voltagem LM338K 1.1 à 30V, 2A

BR1

1

Ponte Retificadora 4A, 50V

T1

1

Transformador 24V, 2A

S1

1

Interruptor 120V, 2A

 

5.      Problemas Apresentados
 
 

PROBLEMAS APRESENTADOS

SOLUÇÕES ENCONTRADAS

1º problema: Mal contato dos conectores do display.

Solução para o 1º problema: foi resolvido utilizando conectores Mini Hatch: Resolvido ligando em série com outros pinos do teclado

2º problema: Teclado “repicando”.

Solução para o 2º problema: foi resolvido através de algoritmo para validar a entrada de dados do teclado

3º problema: Tecla “*” do teclado separada da matriz do teclado.

Solução para o 3º problema: Display com contraste muito alto: Resolvido utilizando um resistor de 4k7 no pino de contraste.

 
 

6.      Tabela de Custos
 
 

Objetos

Observações

Preço

Seeeduino

Kit

80 reais

Display

LCD

16 reais

Teclado

Matricial

9 reais

Caixa

 

7 reais

Custo total do projeto

112 reais

  
7 – Conclusão
 
Pode-se concluir que é possível desenvolver um projeto simples, de uma calculadora, mas que induz a uma aprendizagem em várias áreas do curso.
A idéia inicial, de desenvolver um projeto com três módulos interligados entre si foi executada, sendo que cada função de cada sistema, no início apresentada, foram concretizadas no projeto.
O projeto ajudou quanto ao aprendizado dos programas de aprendizagem envolvidos e trouxe mais conhecimentos aos integrantes.
 
8 – REFERÊNCIAS
·         LCD. Disponível através da URL:
      http://pt.wikipedia.org/wiki/LCD. Acessada em 10/06/2010;
·         Arduino. Disponível através da URL:
     http://pt.wikipedia.org/wiki/Arduino. Acessada em 10/06/2010;
·         Teclado. Disponível através da URL:
     http://pt.wikipedia.org/wiki/Teclado. Acessada em 10/06/2010;

MATERIAIS:
Ø  1 Placa de fenolite;
Ø  1 Kit Arduino Seeeduino;
Ø  1 Teclado Matricial;
Ø  1 Display Digital;
Ø  1 Caixa (p/ confecção do protótipo);

CONCLUSÃO:
Pode-se concluir que é possível desenvolver um projeto simples, de uma calculadora, mas que induz a uma aprendizagem em várias áreas do curso.
A idéia inicial, de desenvolver um projeto com três módulos interligados entre si foi executada, sendo que cada função de cada sistema, no início apresentada, foram concretizadas no projeto.
O projeto ajudou quanto ao aprendizado dos programas de aprendizagem envolvidos e trouxe mais conhecimentos aos integrantes.

AUTORES:
– Leandro claudino
– Eduardo S. Fontanetti
– Roan S. Marques

CONTATO:
– leandro_claudino.lc@hotmail.com
– le.engcomp@gmail.com

DOCUMENTAÇÃO:
documentacao.pdf