mo-1943-motores

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Índice 
Agradecimentos ............................................................................................................. II 
Índice .............................................................................................................................VI 
Lista de Figuras ..............................................................................................................X 
Lista de Tabelas .......................................................................................................... XII 
Lista de Acrónimos e Abreviaturas .........................................................................XIII 
1. Introdução ........................................................................................................... 1
2. Corpo do Relatório......................................................................................... 2
2.1. Estrutura Metálica................................................................................................ 2 
2.2. Esquema de Blocos................................................................................................ 3 
2.3. Motores.................................................................................................................. 4 
3. Interface de Comunicação......................................................................... 5
3.1. Introdução ............................................................................................................. 5 
3.2. Algumas Noções Teóricas ..................................................................................... 5 
3.3. Comunicação Entre Dois Dispositivos.................................................................. 5 
3.4. Descrição dos Pinos e Sinais Utilizados ............................................................... 6 
3.5. Pinos de Dados Utilizados .................................................................................... 7 
3.6. Estados dos Sinais ................................................................................................. 7 
3.7. Formato dos Dados Série ...................................................................................... 8 
3.8. Comunicação Síncrona e Assíncrona.................................................................... 8 
3.9. Transmissão dos Bits – Baud Rate ........................................................................ 8 
3.10. Conversores de Nível RS-232 ............................................................................ 10 
3.11. Desenvolvimento................................................................................................ 10 
3.12. Testes ................................................................................................................. 11 
3.13. Conclusões......................................................................................................... 11 
4. MicroControlador ........................................................................................ 12
4.1. Introdução ........................................................................................................... 12 
4.2. Algumas Noções Teóricas ................................................................................... 12 
-VII-
4.2.1. Microcontrolador ............................................................................................. 12 
4.2.2. PWM ................................................................................................................. 13 
4.3. Desenvolvimento.................................................................................................. 15 
4.3.1. Algoritmo simplificado do programa do microcontrolador............................. 15 
4.3.2. Funcionamento do porto série e leitura de comandos ..................................... 16 
4.3.3. Loop de espera de novo comando/ Detector de erro de comunicação ............ 17 
4.3.4. Funcionamento do módulo de PWM ................................................................ 18 
4.3.5. Funcionamento dos leitores de tacómetros ...................................................... 18 
4.3.6. Funcionamento do descodificador de comando............................................... 20 
4.3.7. Rotinas para acções sobre os motores ............................................................. 21 
4.3.8. Rotinas para informações sobre os motores .................................................... 23 
4.3.9. Rotina que controla o envio pela porta série ................................................... 24 
4.3.10. Código completo do microcontrolador .......................................................... 25 
4.4. Testes ................................................................................................................... 25 
4.5. Conclusões........................................................................................................... 25 
5. Módulos de Potência (drivers) para Motores DC .............. 26
5.1. Drivers ................................................................................................................. 26 
5.1. Introdução ........................................................................................................... 26 
5.2. Algumas Noções Teóricas ................................................................................... 26 
5.3. Desenvolvimento.................................................................................................. 26 
5.4. Testes ................................................................................................................... 28 
5.5. Conclusões........................................................................................................... 29 
6. Ponte em H ................................................................................................. 30
6.1. Introdução ........................................................................................................... 30 
6.2. Algumas Noções Teóricas ................................................................................... 30 
6.3. Desenvolvimento.................................................................................................. 32 
6.4. Descrição do Circuito (figura 6.4) ...................................................................... 32 
6.5. Melhorias Introduzidas ....................................................................................... 33 
6.5.1. Protecção Contra Sobrecargas ........................................................................ 33 
6.6. Placas PCB.......................................................................................................... 35 
6.7. Modo de Utilização ............................................................................................. 35 
6.8. Testes ................................................................................................................... 36 
6.9. Conclusões........................................................................................................... 36 
-VIII-
7. Realimentação .......................................................................................... 37
7.1. Introdução ........................................................................................................... 37 
7.2. Algumas Noções teóricas .................................................................................... 37 
7.3. Desenvolvimento.................................................................................................. 38 
7.4. Testes ................................................................................................................... 39 
7.5. Conclusões........................................................................................................... 39 
8. Alimentação ...............................................................................................40
8.1. Introdução ........................................................................................................... 40 
8.2. Algumas Noções Teóricas .................................................................................. 40 
8.3. Desenvolvimento.................................................................................................. 42 
8.4. Testes ................................................................................................................... 43 
8.5. Conclusões........................................................................................................... 43 
9. Carregamento de Baterias............................................................... 44
10. Controlo RF ............................................................................................... 45
10.1. Introdução ......................................................................................................... 45 
10.2. Algumas Noções Teóricas ................................................................................ 45 
10.3. Modulação por Comutação de Amplitude (ASK) .............................................. 46 
10.4. Desenvolvimento................................................................................................ 48 
10.5. Testes ................................................................................................................. 48 
10.6. Conclusões......................................................................................................... 48 
11. Software........................................................................................................ 49
11.1. Introdução ......................................................................................................... 49 
11.2. Algumas Noções Teóricas ................................................................................ 49 
11.3. Desenvolvimento................................................................................................ 49 
11.3.1. Sistema de Utilizadores .................................................................................. 49 
11.3.2. Detecção de falhas de comunicação .............................................................. 52 
11.3.3. Comando......................................................................................................... 53 
11.3.4. Classes Desenvolvidas.................................................................................... 54 
12. Conclusões................................................................................................... 56
Referências Bibliográficas ............................................................................ 58
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Anexos........................................................................................................................ 58
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Lista de Figuras 
Figura 2.1 – Perspectiva geral da estrutura metálica (vista a partir da frente do veículo) 
Figura 2.2 – Diagrama de blocos do sistema 
Figura 3.1 - Ligação série entre 1 DTE (computador) e 1 DCE (dispositivo), usando os 
pinos 2 e 3, para transmissão de dados (TD) e recepção dos mesmos (RD). 
Figura 3.2 - Numeração dos pinos de um conector macho DB-9 (9 pinos). 
Figura 3.3 - Definição dos estados dos sinais de dados e sinais de controlo. 
Figura 3.4 - Formato dos dados série. 
Figura 3.5 - Descrição dos pinos do driver/receiver RS-232: MAX-232. 
Figura 3.6 - Esquemático do módulo de comunicação 
Figura 4.1 - Sinais PWM com vários duty cycles 
Figura 5.1 – Esquema de ligações para o controlo bidireccional de um motor DC 
Figura 5.2 – Circuito resultante da interligação do circuito de comando e o circuito de 
potência. 
Figura 5.3 – Esquema interno do driver L298 
Figura 6.1 – Configuração de ponte em H 
Figura 6.2 – Input 2_1 e Input 2_2 com 24 Volts e Input 1_1 e Input 1_2 com 0Volts. 
Figura 6.3 – Input 1_1 e Input 1_2 com 24 Volts e Input 2_1 e Input 2_2 com 0 Volts. 
Figura 6.4 – Esquema eléctrico 
Figura 6.5 – Esquema simplificado 
Figura 6.6 – Ilustração das placas PCB 
Figura 7.1 – Tipo de sinais à saída do tacómetro 
Figura 7.2 – Tipos de codificadores ópticos 
Figura 7.3 – Circuito de ligações dos tacómetros ao microcontrolador 
Figura 8.2 – Diagrama de baterias 
-XI-
 
Figura 8.3 – Esquema de Ligações das baterias 
Figura 10.1 – Receptor AM RF RECEIVERS AM-HRR6-XXX 
Figura 10.2 – Emissor AM Hybrid Transmitter AM-RTn-XXX 
Figura 10.3 - Sinal ASK. 
Figura 10.4 – Espectro de amplitudes de um sinal ASK. 
Figura 10.5 - Circuito de ligações do módulo RF 
-XII-
 
Lista de Tabelas 
Tabela 3.1 – Pinos da porta série e sinais correspondentes. 
Tabela 5.1 – Quadro resumo para a rotação dos motores 
Tabela 7.1 – Quadro resumo dos tacómetros 
Tabela 8.1 – Tipo de baterias 
-XIII-
Lista de Acrónimos e Abreviaturas 
PWM – Pulse Width Modulated 
DTE – Data Terminal Equipment 
DCE – Data Communication Equipment 
RS-232 – Recommended Standard number 232 
TD – Transmitted Data 
RD – Received Data 
RTS – Request To Send 
CTS – Clear To Send 
DTR – Data Terminal Ready 
DSR – Data Set Ready 
CD – Carrier Detect 
RI – Ring Indicator 
LSB – Least Significant Bit 
MSB – Most Significant Bit 
LCD – Liquid Cristal Display 
ASK – Amplitude Shift Keying 
-1-
1. Introdução
O Projecto RoboTank é um projecto de mecatrónica, pelo que abrange componentes
de hardware (mecânica e electrónica) e de software (programação), realizado no âmbito 
da cadeira de Projecto I do Curso de Engenharia em Electrónica e Computadores da 
ESTS do Instituto Politécnico de Setúbal. O principal objectivo é realizar o controlo 
independente de 2 motores de Corrente Contínua, inseridos num veículo capaz de se 
deslocar em qualquer direcção. O controlo dos motores é realizado através de PWM 
com realimentação através de encoders. 
 Convém deste já realçar o facto de que não tivemos qualquer tipo de influência na 
escolha de alguns dos materiais empregues na estrutura do veículo, nomeadamente qual 
o tipo de material empregue no chassi, quais as dimensões, os tipos de rodas, que tipos
de motores a usar e tipo de baterias.
Basicamente o projecto é constituído por 9 partes: 
1 – Estrutura metálica 
2 – Motores 
3 – Interface de comunicação 
4 – Microcontroladores 
5 – Drivers 
6 – Ponte em H 
7 – Realimentação 
8 – Alimentação 
9 – Software de Controlo 
Estas partes representam os tópicos que se abordam no relatório. 
-2-
2. Corpo do Relatório
Segue-se uma explicação mais detalhada dos blocos que constituem o veículo.
2.1. Estrutura Metálica 
 Como o próprio nome indica, a estrutura é em metal e foi construída por colegas de 
anos anteriores, também no âmbito do projecto final de curso. Não fazendo parte do 
nosso projecto, damos a conhecer um pouco da estrutura. 
 A estrutura é constituída por uma base em metal, revestida nas partes laterais por uma 
protecção em borracha, como medida de segurança tomada para amortecer eventuais 
choques do veículo. Contém ainda duas rodas fixas ligadas a dois motores por meio de 
cintas de borracha, assim como duas rodas “loucas”. Existe ainda um contador de 
rotações cujo nome técnico é tacómetro, que permite calcular a que velocidade se move 
o veículo.
 A figura 2.1 representa a configuração da base do RoboTank que assume uma forma 
rectangular. 
Figura 2.1 – Perspectiva geral da estrutura metálica (vista a partir da frente do veículo) 
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 As dimensões do veículo são 160×130×35 cm, o que faz com que as manobras de 
contorno de obstáculos e prevenção de colisões se tornam complicadas, exigindo uma 
maior carga computacional. 
2.2. Esquema de Blocos 
 O sistematerá uma constituição do tipo modular, conforme a figura 2.2, em que cada 
módulo terá ligação a uma unidade central. Toda a informação relevante será 
visualizada num PC. 
 O diagrama de blocos da figura 2.2 pretende dar uma perspectiva funcional geral do 
sistema, agregando todos os blocos. 
Figura 2.2 – Diagrama de blocos do sistema 
De uma forma muito superficial, o funcionamento do sistema é o seguinte: 
 O PC envia um comando para o microcontrolador e este reage de acordo com o 
comando. 
 Os comandos tanto podem ser de acção (acelerar, travar, para etc.) como de 
informação (Velocidade pretendida, PWM gerado, valor dos tacómetros etc.). 
 Os comando de acção são basicamente comandos de escrita, que alteram o valor do 
PWM gerado, enquanto que os comando de informação são meramente de leitura, que 
retornam valores para o PC. 
 Em paralelo existe um processo de contagem de impulsos gerados pelos tacómetros, 
que permitem saber a velocidade a que o veículo se movimenta. 
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2.3. Motores 
 Os motores que nos foram previamente fornecidos, são motores da Maxon de CC e 
funcionam como uma tensão de alimentação de 24 V. 
 Não nos é possível especificar mais características desde dispositivo devido ao facto de 
não termos acesso ao datasheet, nem mesmo através da internet uma vez que se trata de 
um modelo antigo. 
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3. Interface de Comunicação
3.1. Introdução 
 Esta interface permite a comunicação entre uma unidade de comando (PC), que faz o 
controlo do RoboTank, e o próprio veículo. 
 O protocolo escolhido para a implementação deste módulo de comunicação foi o RS-
232, devido à facilidade de implementação e às suas características apropriadas para 
este tipo de aplicações, como por exemplo a utilização de apenas 3 fios. 
 A necessidade da utilização deste módulo vem do facto da incompatibilidade de 
níveis de tensão existentes entre a porta série de um PC e a porta série de um micro 
controlador. 
3.2. Algumas Noções Teóricas 
 A comunicação série é o protocolo de baixo nível mais comum usado para 
comunicação entre dois ou mais dispositivos. Este protocolo é standard em todos os 
computadores pessoais, cuja maioria inclui duas portas série RS-232. 
 O conceito de comunicação série é simples. Como o próprio nome sugere, a porta 
série envia e recebe bytes de informação, um bit de cada vez. 
3.3. Comunicação Entre Dois Dispositivos
 No standard RS-232, os dois dispositivos ligados com cabo série são designados por 
DTE (Data Terminal Equipment) e DCE (Data Communication Equipment). Esta 
terminologia reflecte-se na origem da norma RS-232 como o standard para 
comunicação entre um computador e um outro dispositivo, no nosso caso o 
microcontrolador. O computador é considerado um DTE, enquanto que o dispositivo 
periférico é assumido como DCE. 
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 Basicamente a ligação entre um DTE e um DCE é feita como mostra a figura 3.1 
Figura 3.1 - Ligação série entre 1 DTE (computador) e 1 DCE (dispositivo), usando os 
pinos 2 e 3, para transmissão de dados (TD) e recepção dos mesmos (RD). 
3.4. Descrição dos Pinos e Sinais Utilizados
A numeração dos pinos de um conector macho de 9 pinos é ilustrada na figura 3.2. 
Figura 3.2 - Numeração dos pinos de um conector macho DB-9 (9 pinos). 
 Os pinos e respectivos sinais associados ao conector de 9 pinos estão contidos na 
tabela 3.1. 
Tabela 3.1 - Pinos da porta série e sinais correspondentes. 
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3.5. Pinos de Dados Utilizados
 A maioria dos dispositivos com porta série suportam comunicação full-duplex, ou 
seja, podem receber e transmitir dados simultaneamente. Assim, pinos separados são 
usados para transmitir e receber. Para estes dispositivos, os pinos TD (Transmitted 
Data), RD (Received Data), e GND (Ground) são usados. No entanto, alguns tipos de 
dispositivos com porta série suportam somente comunicação num sentido (simplex). 
Para estes equipamentos, só os pinos TD e GND são usados. Neste projecto foi utilizada 
uma comunicação série full-duplex. 
 O pino TD transporta dados transmitidos do DTE para o DCE. O pino RD transporta 
dados recebidos do DTE provenientes do DCE e o pino GND é a massa. 
 Os outros pinos não são utilizados neste projecto, mas deve ficar a ideia de que 
existem pinos de controlo (RTS e CTS, DTR e DSR, CD, e RI) que permitem sinalizar a 
presença de dispositivos ligados e controlar o fluxo de dados. 
3.6. Estados dos Sinais
 Os sinais podem estar num estado activo ou estado inactivo. Para sinais de dados, o 
estado on (activo) corresponde ao ‘1’ lógico, representado pela gama de valores de 
tensão dos sinais de [-3 V , -15 V], enquanto que o estado off (inactivo, ou ‘0’ lógico) 
ocorre para tensões no intervalo [+3 V , +15 V]. 
 Para sinais de controlo, o estado on (activo) corresponde ao ‘0’ lógico, ocorrendo para 
valores de tensão positivos [+3 V , +15 V]. O estado off (inactivo, ou ‘1’ lógico) ocorre 
para tensões na gama [-3 V , -15 V]. 
 A região de tensões entre -3 V e +3 V é uma região de transição: um sinal com uma 
tensão pertencente a este intervalo não é interpretado, ou seja, o estado do sinal não é 
definido. 
Os estados on e off dos sinais de dados e de controlo mostram-se na figura 3.3. 
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Figura 3.3 - Definição dos estados dos sinais de dados e sinais de controlo. 
3.7. Formato dos Dados Série
 O formato dos dados série utilizados neste projecto incluem 1 bit de início (start bit), 
8 bits de dados e 1 bit de fim (stop bit). A figura 3.4 ilustra o formato dos dados série. 
Figura 3.4 - Formato dos dados série. 
3.8. Comunicação Síncrona e Assíncrona
O standard RS-232 suporta 2 tipos de protocolos de comunicação: comunicação 
síncrona e comunicação assíncrona. 
3.9. Transmissão dos Bits – Baud Rate
 Por definição, os dados série são transmitidos 1 bit de cada vez. A ordem pela qual 
cada bit é enviado é feita de acordo com as considerações seguintes: 
1. O start bit é transmitido com o valor 0;
2. Os bits de dados são transmitidos. O primeiro bit de dado corresponde ao least
significant bit (LSB), enquanto que o último bit de dados corresponde ao most
significant bit (MSB);
3. O bit de paridade (se definido) é transmitido;
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4. Um ou vários stop bits são transmitidos, com um valor 1.
Baud Rate 
 O número de bits transferidos por segundo é designado baud rate. Os bits transferidos 
incluem, como já visto, o start bit, os bits de dados, o bit de paridade (se definido), e 
o(s) stop bits. Por exemplo, 300 baud corresponde a 300 bits/segundo. Quando é 
referido um ciclo de relógio, fala-se da baud rate. Baud rates comuns para linhas 
telefónicas são 14400, 28800, e 33600. 
Start Bit e Stop Bits 
 Como a comunicação série utilizada é assíncrona, significa que o byte transmitido 
deve ser identificado pelo start bit e stop bits. O start bit indica quando é que o byte de 
dado está para começar; o(s) stop bit(s) indica(m) quando o byte foi transferido. O 
processo de identificação de bytes com o formato série obedece aos seguintes passos: 
1. Quando um pino da porta série está idle (não transmitindo dados), então está num
estado on;
2. Quando os dados estão prestes a ser transmitidos, o pino da porta série alterna para
um estado off devido ao start bit;
3. O pino da porta série alterna novamente para o estado on devido ao(s) stop bit(s),
indicando o fim do byte transmitido.
 O(s) stop bit(s) são usados então para sinalizar o fim de um pacote de dados. Valores 
típicos correspondem a 1, 1.5, e 2 bits. Uma vez que os dados são sincronizados ao 
longo das linhas e que cada dispositivo possui o seu próprio relógio (na comunicação 
assíncrona), é possível queos dois dispositivos apareçam ligeiramente 
dessincronizados. Assim, o(s) stop bit(s) permitem alguma “folga” ao computador para 
compensar desvios nas velocidades dos relógios. Quanto mais stop bits forem usados, 
melhor será feita a sincronização entre os diferentes relógios, mas mais lenta será a taxa 
de transmissão. 
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3.10. Conversores de Nível RS-232 
 Quase todos os dispositivos digitais requerem níveis lógicos TTL ou CMOS. No 
entanto, o primeiro passo na ligação de dispositivos digitais à porta série é transformar 
os níveis de tensão RS-232 acima descritos em níveis de 0 e 5 V. Esta operação é 
efectuada com conversores de nível RS-232. 
Figura 3.5 - Descrição dos pinos do driver/receiver RS-232: MAX-232. 
3.11. Desenvolvimento 
 A conversão de níveis tem por base um circuito integrado designado por MAX232, 
que permite converter os níveis TTL e RS-232 entre si. 
 O esquemático do circuito implementado é apresentado na figura 3.6. 
Figura 3.6 –Esquemático do módulo de comunicação 
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3.12. Testes 
 Para testar a interface de comunicação PC→ Microcontrolador, foi desenvolvido um 
software que envia uma sequência de caracteres pela porta série do PC para o módulo 
de comunicação. Este por sua vez, estava ligado a um pequeno circuito constituído por 
um microcontrolador e um LCD, onde se apresenta a sequência de caracteres enviada 
pelo PC. 
3.13. Conclusões 
 Este módulo funcionou como o previsto, sem grandes dificuldades de implementação. 
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4. MicroControlador
4.1. Introdução 
 Este módulo tem como objectivo gerar o PWM para os drivers de forma a que o 
veículo se possa movimentar e fazer a contagem do número de impulsos dos tacómetros 
num determinado intervalo de tempo, de forma a calcular a velocidade real a que o 
veículo se movimenta. 
4.2. Algumas Noções Teóricas 
4.2.1. Microcontrolador 
 O microcontrolador utilizado não foi, como seria esperado, o estudado na cadeira de 
microcontroladores (80C51 da Intel ), mas sim o PIC16F876 da Microchip. Esta escolha 
foi influenciada por certas capacidades existentes neste microcontrolador e que não 
existem no 80C51, nomeadamente um gerador de PWM, que no caso do nosso projecto 
é um requisito bastante importante. Para além disso, também existe o factor de 
facilidade de programação, visto um programador para um PIC ser fácil de 
implementar, o que não acontece com o 80C51, o que nos limitaria a programação do 
microcontrolador aos programadores disponíveis na escola. 
Eis as principais características do microcontrolador utilizado: 
CPU RISC de alta performance 
35 instruções 
Instruções de um ciclo 
Velocidade de operação de 20MHz 
8K de memória Flash para programa 
368 bytes de memória de dados 
256 bytes de memória EEPROM para dados 
Interrupções até 14 fontes 
Stack de 8 níveis 
Power-on reset 
Power-up timer 
Código de protecção programável 
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Temporizador/contador de 8 bits com prescaler de 8 bits 
Temporizador/contador de 16 bits com prescaler 
Dois módulos de captação, comparação e geração de PWM 
Captação de 16 bits, resolução máxima de 12.5ns 
Comparação de 16 bits resolução máxima de 200ns 
Gerador com resolução máxima de 10 bits 
Conversor analógico/digital multicanal de 10 bits 
Porto série de recepção e emissão assíncrona e síncrona 
Para mais informações sobre o microcontrolador pode-se consultar o datasheet 
fornecido pela própria Microchip no seguinte site : www.microchip.com ou então no 
CD fornecido com o software do RoboTank. 
4.2.2. PWM 
 O Pulse Width Modulation (PWM) é uma poderosa técnica para controlar circuitos 
analógicos a partir de circuitos digitais. O PWM é utilizado num vasto campo de 
aplicações, como por exemplo: controlo de motores, medidas de temperaturas, 
comunicações, etc. 
 Um sinal analógico é um valor que varia no tempo, com resolução infinita na 
magnitude. Uma pilha de 9 Volts é um exemplo disso, a sua saída não é exactamente 
9V, varia com o tempo. 
 Um circuito analógico, por mais intuitivo e simples que seja, nem sempre é atractivo 
economicamente, nem prático, e tende a “desafinar” com o passar do tempo, devido ao 
desgaste de um ou outro componente. 
 Os circuitos analógicos tem tendência a aquecer, pois o calor dissipado por cada 
elemento activo é proporcional à tensão e à corrente que por ele passa, sendo também 
sensíveis ao ruído, devido à sua resolução infinita. 
 Por sua vez, utilizando circuitos digitais, o custo do equipamento e o consumo irão 
ser bastante reduzidos em relação aos analógicos, e muitos microcontroladores, como é 
o caso do utilizado PIC16F877, já possuem um módulo de PWM, o que facilita muito a
implementação de circuitos de controlo por PWM.
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De uma maneira simples, o PWM é uma forma de codificar um sinal analógico com 
sinais digitais. O dutty cycle de uma onda quadrada é determinado de forma a codificar 
um sinal analógico. 
 Um sinal PWM continua a ser um sinal digital, pois num dado instante é “1” ou “0”. 
O valor “1” é o tempo durante o qual a carga é alimentada, e o valor “0” é o tempo 
durante o qual a carga não é alimentada. Assim, qualquer sinal analógico pode ser 
codificado num sinal digital, como se pode ver na seguinte figura 4.1. 
Figura 4.1 - Sinais PWM com vários duty cycles 
 O primeiro sinal da figura 4.1 é um sinal PWM com 10% de duty cycle, ou seja, 
durante 10% do valor do período do sinal este encontra-se “1” e 90% do período 
encontra-se “0”. 
 O segundo e terceiro sinais representam também sinais PWM, agora com 50% e 90% 
de duty cycle, respectivamente. Todos estes sinais representam um sinal analógico 
diferente. 
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4.3. Desenvolvimento 
 O microcontrolador funciona através de comandos que recebe na sua porta série, os 
comandos estão divididos em dois grupos, um grupo de comandos de acção, que faz 
com que o microcontrolador execute acções sobre os motores (ex: parar, acelerar, travar 
etc.), e um grupo de comandos de pedido de informação, que pede informações ao 
motor (ex: valor do tacómetro da direita, velocidade pretendida do motor esquerdo etc.). 
Estes grupos de comandos estão resumidos nos seguintes quadros : 
Comandos de acções sobre os motores: 
Comando Acção Como
"1" Acelera motor M1 (Direita) MOTOR1 = MOTOR1 + 1 
"2" Acelera motor M2 (Esquerda) MOTOR2 = MOTOR2 + 1 
"3" Trava motor M1 (Direita) MOTOR1 = MOTOR1 - 1 
"4" Trava motor M2 (Esquerda) MOTOR2 = MOTOR2 - 1 
"5" Pára motor M1 (Direita) MOTOR1 = 0 
"6" Pára motor M2 (Esquerda) MOTOR2 = 0 
"7" Anda para a frente motor M1 (Direita) Dir M1 = 0 
"8" Anda para a frente motor M2 (Esquerda) Dir M2 = 0 
"9" Anda para traz motor M1 (Direita) Dir M1 = 1 
“0” Anda para traz motor M2 (Esquerda) Dir M2 = 1 
Comandos de pedidos de informação: 
Comando Acção
"A" Velocidade motor M1(Direita) 
"B" Velocidade motor M2 (Esquerda) 
"C" Valor do Tacometro1 (Direita) 
"D" Valor do Tacometro2 (Esquerda) 
“E” Valor da Direcção motor M1 (Direita) 
“F” Valor da Direcção motor M2 (Esquerda) 
4.3.1. Algoritmo simplificado do programa do microcontrolador 
Declaração de Constantes 
Declaração de Variáveis 
Atendimento de Interrupções 
Rotina que recebe os dados da porta série 
Rotina que recebe os Impulsos Tacómetro motor esquerdo EXT 
Rotina que recebe os Impulsos Tacómetro motor direito RB4 
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Rotina de temporizador TIMER0 
Inicio do Programa 
Limpeza de registos 
Habilita interrupções 
Inicialização de Leitores de tacómetros (Timer,RB0,RB4) 
Inicialização da Porta Série 
Inicialização do PWM 
Loop de espera de novo comando 
Descodificação do comando 
Rotinas para acções sobre os MotoresRotinas para Informações sobre os Motores 
Rotina que controla o envio pela Porta Série 
Fim Programa 
4.3.2. Funcionamento do porto série e leitura de comandos 
 Os comandos chegam ao microcontrolador através da porta série, sendo por isso 
necessário configurar esta porta de forma que os comandos recebidos sejam 
interpretados correctamente pelo microcontrolador. Eis o código que faz esta 
configuração : 
Inicializa_PortaSerie 
bsf STATUS,RP0 
bcf STATUS,RP1 ;Banco 1 
clrf TXSTA 
bsf TXSTA,BRGH ;Duplica a velocidade de comunicação 
clrf SPBRG 
movlw D'64' ;19200 Kb/s 
movwf SPBRG 
bcf TXSTA,SYNC ;Comunicação Assíncrona 
bcf TXSTA,TX9 ;8 bits de transmissão 
bcf STATUS,RP0 ;Banco 0 
clrf RCSTA 
bsf RCSTA,SPEN ;Liga a porta série 
bcf RCSTA,RX9 ;8 bits de recepção 
bsf STATUS,RP0 ;Banco 1 
bcf PIE1,TXIE ;Sem Interrupções em TX 
-17-
bsf PIE1,RCIE ;Com Interrupções em RX 
bsf TXSTA,TXEN ;Transmit Enable 
bcf STATUS,RP0 ;Banco 0 
bsf RCSTA,CREN ;Receive Enable 
 Como se pode ver o porto série irá funcionar com um baud rate de 19,2Kb/s, com 
uma trama de 8 bits, 1 start bit e 1 stop bit. Para além disso foi activada a interrupção de 
recepção, fazendo com que ao receber um trama o processo “salte” para o código de 
atendimento de pedido de interrupção, código esse que é mostrado de seguida : 
btfss PIR1,RCIF ;Recebemos alguma coisa na porta série 
goto NextInt ;Não. Testa outro pedido de interrupção 
movf RCREG,w ;lê valor para W 
movwf rcreg_temp ;guarda Valor 
bsf FLAGS,new_rcreg ;set flag de que existe novo valor 
bcf PIR1,RCIF ;limpa pedido de interrupção 
clrf RCREG ;limpa registo 
goto ExitInt ;sai do atendimento de interrupções 
 Tudo o que este código faz é guardar o valor do comando recebido na porta série, em 
uma variável designada por <rcreg_temp>, e afectar uma flag (<new_rcreg>), que 
indica que recebemos um novo comando. Ambas serão posteriormente interpretadas 
pelo processo de descodificação de comando. 
4.3.3. Loop de espera de novo comando/ Detector de erro de comunicação 
 A função deste processo é esperar por um novo comando. Quando este chega é 
interpretado pelo descodificador de comandos, e executado voltando ao ponto de espera 
de novo comando. Para além disso, detectam-se erros que possam ocorrer na 
comunicação com o PC, ou seja, passado um determinado tempo sem que se receba 
informação proveniente do PC, o veículo pára os motores por razões de segurança. 
loop 
 incf Com_Error,1 ;incrementa contador de erro de comunicação 
 xorlw b'11111111' ;valor programado para despontar erro de comunicação 
 btfsc STATUS,Z ;Se contador chegou ao fim 
 call paraM1 ;Para Motor 1 
 call paraM2 ;Para Motor 2 
 btfss FLAGS,new_rcreg ;teste se existe nova informação 
 goto loop 
 clrf Com_Error ;limpa contador de erro de error de comunicação 
-18-
4.3.4. Funcionamento do módulo de PWM 
 A função deste bloco de código é gerar o sinal PWM para o bloco de drivers, de 
forma a que posteriormente os motores sejam alimentados e postos a rodar à velocidade 
requerida. O módulo gerador de PWM do microcontrolador necessita que se configurem 
certos parâmetros, como por se pode ver no seguinte código : 
Inicializa_PWM 
bsf STATUS,RP0 ;Banco 1 
movlw d'125' 
movwf PR2 ;PWM Período de 26khz 
bcf TRISC,2 ;CCP1 como saída 
bcf TRISC,1 ;CCP2 como saída 
bcf TRISC,3 ;Direcção Motor1 
bcf TRISC,0 ;Direcção Motor2 
bcf STATUS,RP0 ;Banco 0 
clrf CCPR1L ;dutyCycle =0 
clrf CCPR2L ;dutyCycle =0 
clrf T2CON 
bsf T2CON,TMR2ON ;liga o timer 2 
movlw b'00001111' 
movwf CCP1CON ;configura para módulo pwm 
movwf CCP2CON ;configura para módulo pwm 
 A frequência da portadora é 26 KHz. Inicialmente os motores estão parados, como se 
pode ver no registos CCPR1L e CCPR2L. Para que o veículo se comece a movimentar, 
basta apenas inserir nestes registos um valor suficiente para que o veículo vença a sua 
inércia, processo esse que é feito pelas rotinas de acção sobre os motores. 
4.3.5. Funcionamento dos leitores de tacómetros 
 O código para ler os impulsos dos tacómetros é bastante simples. Ambos os 
tacómetros estão ligados a pinos que geram interrupções assim, basta contar o número 
de variações nos pinos. Após terminar um determinado tempo (parametrizado num 
contador) gera-se uma interrupção, cujo atendimento transfere o valor da contagem para 
variáveis que são posteriormente enviadas quando houver um pedido de informação de 
valor do tacómetro. 
-19-
;********************************************************************** 
; Rotina que recebe os Impulsos Tacómetro motor esquerdo EXT 
;********************************************************************** 
 btfss INTCON,INTF ;Recebemos impulso do tacómetro 
 goto NextInt1 
 incf Tacometro2_temp,1 ; incrementa valor de Tacometro2_temp 
 bcf INTCON,INTF ;Limpa pedido de interrupção 
goto ExitInt 
NextInt1 
;********************************************************************** 
; Rotina que recebe os Impulsos Tacómetro motor direito RB4 
;********************************************************************** 
btfss INTCON,RBIF ;Recebemos impulso do tacómetro 
 goto NextInt2 
movf PORTB,w ;Lê o valor da PORTB para W 
movwf Temp ;Guarda o valor lido 
xorwf LastPB,1 ;faz um xor do valor anterior com o lido 
btfsc LastPB,RB4 ;Testa se houve alteração no pino RB4 
 call RB4Change ;Alteração no pino RB4 
movf Temp,w ;Guarda o valor lido 
movwf LastPB ;em LastPB 
bcf INTCON,RBIF ;Limpa Pedido de interrupção 
goto ExitInt ;Sai do atendimento de interrupções 
RB4Change 
btfsc PORTB,RB4 ;Testa se é flanco ascendente 
 return ;Ignora flanco descendente 
incf Tacometro1_temp,1 ;incrementa valor de Tacometro1_temp 
return 
NextInt2 
;**********************************************************************
; Rotina De Fim de temporizador 
;********************************************************************** 
btfss INTCON,T0IF 
 goto ExitInt 
movf Tacometro1_temp,w ;lê valor temporário para W 
movwf Tacometro1 ;Guarda valor definitivo em Tacometro1 
movf Tacometro2_temp,w ;lê valor temporário para W 
movwf Tacometro2 ;Guarda valor definitivo em Tacometro2 
clrf Tacometro1_temp ;Limpa variáveis definitivas 
clrf Tacometro2_temp ;Limpa variáveis definitivas 
bcf INTCON,T0IF ;Limpa pedido de interrupção 
;********************************************************************** 
; Inicialização de leitura de tacómetros 
;********************************************************************** 
movlw b'00000000' 
movwf TMR0 
bsf STATUS, RP0 
bcf STATUS, RP1 ;Banco 1 
-20-
bsf TRISB,RB0 ;pino de input 
bcf TRISB,1 ;pino de output 
bcf TRISB,5 ;pino de output 
bcfTRISB,6 ;pino de output 
bcf TRISB,7 ;pino de output 
bcf OPTION_REG,T0CS ;modo temporizador 
bcf OPTION_REG,PSA ;prescaler para timer 
bsf OPTION_REG,PS2 
bsf OPTION_REG,PS1 
bsf OPTION_REG,PS0 
bcf STATUS, RP0 
bcf STATUS, RP1 ;Banco 0 
4.3.6. Funcionamento do descodificador de comando 
O descodificador de comando, descodifica qual o comando recebido, e manda executar 
esse comando, como mostra o seguinte código : 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '1' 
btfsc STATUS, Z 
 call aceleraM1 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '2' 
btfsc STATUS, Z 
 call aceleraM2 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '3' 
btfsc STATUS, Z 
 call travaM1 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '4' 
btfsc STATUS, Z 
 call travaM2 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '5' 
btfsc STATUS, Z 
 call paraM1 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '6' 
btfsc STATUS, Z 
 call paraM2 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '7' 
btfsc STATUS, Z 
 call direcaoM1Forward 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '8' 
-21-
btfsc STATUS, Z 
 call direcaoM2Forward 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '9' 
btfsc STATUS, Z 
 call direcaoM1Backward 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw '0' 
btfsc STATUS, Z 
 call direcaoM2Backward 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw 'A' 
btfsc STATUS, Z 
 call SendVelM1 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw 'B' 
btfsc STATUS, Z 
 call SendVelM2 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw 'C' 
btfsc STATUS, Z 
 call SendTac1 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw 'D' 
btfsc STATUS, Z 
 call SendTac2 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw 'E' 
btfsc STATUS, Z 
 call SendDirM1 
movf rcreg_temp,w ;carrega o comando recebido 
xorlw 'F' 
btfsc STATUS, Z 
 call SendDirM2 
clrf rcreg_temp 
bcf FLAGS,new_rcreg 
goto loop 
4.3.7. Rotinas para acções sobre os motores 
A função deste processo é realizar a acção pretendida pelo comando recebido sobre os 
motores. 
aceleraM1 
movf MOTOR1,w 
xorlw b'11111111' 
btfsc STATUS, Z 
return 
movf aceleracao_temp,w ;carrega factor de aceleração 
-22-
addwf MOTOR1,1 
movf MOTOR1,w ;Carrega valor de MOTOR1 
movwf CCPR1L ;gera PWM 
return 
aceleraM2 
movf MOTOR2,w 
xorlw b'11111111' 
btfsc STATUS, Z 
return 
movf aceleracao_temp,w ;carrega factor de aceleração 
addwf MOTOR2,1 ;adiciona factor de aceleração 
movf MOTOR2,w ;carrega valor de MOTOR2 
movwf CCPR2L ;gera PWM 
return 
travaM1 
movf MOTOR1,w 
xorlw b'00000000' 
btfsc STATUS, Z 
return 
movf aceleracao_temp,w ;carrega factor de aceleração 
subwf MOTOR1,1 ;subtrai factor de aceleração 
movf MOTOR1,w ;carrega valor de MOTOR1 
movwf CCPR1L ;gera PWM 
return 
travaM2 
movf MOTOR2,w 
xorlw b'00000000' 
btfsc STATUS, Z 
return 
movf aceleracao_temp,w ;carrega factor de aceleração 
subwf MOTOR2,1 ;subtrai factor de aceleração 
movf MOTOR2,w ;guarda valore de MOTOR2 
movwf CCPR2L ;gera PWM 
return 
paraM1 
movlw b'00000000' ;valor para parar o motor 
movwf MOTOR1 ;guarda novo valor para motor1 
movwf CCPR1L ;gera PWM 
return 
paraM2 
movlw b'00000000' ;valor para parar o motor 
movwf MOTOR2 ;guarda novo valor para motor2 
movwf CCPR2L ;gera PWM 
return 
direcaoM1Forward 
 bcf PORTC,dirM1 ;põe direcção 1 
 return 
direcaoM2Forward 
 bcf PORTC,dirM2 ;põe direcção 0 
-23-
 return 
direcaoM1Backward 
 bsf PORTC,dirM1 ;põe direcção 1 
 return 
direcaoM2Backward 
 bsf PORTC,dirM2 ;põe direcção 0 
 return 
4.3.8. Rotinas para informações sobre os motores 
 A função deste processo é enviar a informação sobre os motores, através da porta série 
do microcontrolador. 
;Envia velocidade pretendida no motor 1 
SendVelM1 
movf MOTOR1,w 
movwf TXREG 
call JaMandou ;rotina que espera que a trama seja enviada 
return 
;Envia velocidade pretendida no motor 2 
SendVelM2 
movf MOTOR2,w 
movwf TXREG 
call JaMandou ;rotina que espera que a trama seja enviada 
return 
;Envia a contagem de impulsos do tacómetro 1 
SendTac1 
movf Tacometro1,w 
movwf TXREG 
call JaMandou ; rotina que espera que a trama seja enviada 
return 
;Envia a contagem de impulsos do tacómetro 2 
SendTac2 
movf Tacometro2,w 
movwf TXREG 
call JaMandou ; rotina que espera que a trama seja enviada 
 return 
SendDirM1 
btfsc PORTC,dirM1 
 movlw '1' 
btfss PORTC,dirM1 
movlw '0' 
movwf TXREG 
call JaMandou ; rotina que espera que a trama seja enviada 
return 
SendDirM2 
btfsc PORTC,dirM2 
movlw '1' 
-24-
btfss PORTC,dirM2 
movlw '0' 
movwf TXREG 
call JaMandou ; rotina que espera que a trama seja enviada 
return 
4.3.9. Rotina que controla o envio pela porta série 
 A função deste processo é controlar o envio de tramas pelo porto série do 
microcontrolador, com o objectivo de evitar o envio de duas tramas em simultâneo. 
 Depois de enviar informação, é sempre testado se a informação foi enviada, através do 
seguinte processo : 
JaMandou 
 bsf STATUS,RP0 
bcf STATUS,RP1 ;Banco 1 
Attend 
btfss TXSTA,TRMT ;Testa se o byte já foi enviado, se não foi espera 
 goto Attend 
 bcf STATUS,RP0 
bcf STATUS,RP1 ;Banco 0 
 return 
-25-
4.3.10. Código completo do microcontrolador 
 O código completo do microcontrolador pode ser visto em anexo. 
4.4. Testes 
 A melhor forma de testar todo o software desenvolvido, foi aplicá-lo directamente no 
veículo. 
4.5. Conclusões 
 Houve algumas dificuldades a nível de programação, pois foi a primeira vez que se 
programou um microcontrolador da Microchip. Foi necessário aprender um novo 
conjunto de instruções, uma nova arquitectura, uma nova forma de configurar os 
registos de forma a executarem as tarefas pretendidas, por vezes até através da 
experimentação. 
-26-
5. Módulos de Potência (drivers) para Motores DC
5.1. Drivers
5.1. Introdução 
 A função deste módulo é apenas de interface entre o microcontrolador e o módulo de 
potência, de forma que os sinais PWM gerados pelo microcontrolador “excitem” as 
entradas do módulo de potência. 
 A escolha do driver recaiu no L298. Cuja datasheet se apresenta em anexo. 
5.2. Algumas Noções Teóricas 
 O L298 é um circuito integrado monolítico que possui um excitador duplo de alta 
tensão. Ele permite aceitar níveis padrão para a lógica TTL e comandar cargas indutivas 
tais como relés, solenóides, motores C.C. e passo-a-passo. 
Este dispositivo é fornecido com duas entradas independentes o que permite habilitar ou 
incapacitar o dispositivo dos sinais de entrada. 
5.3. Desenvolvimento 
 Tendo por base a figura 5.1, fornecida através da datasheet do dispositivo, foi 
possível efectuar as ligações para cada um dos motores. Após aplicação dos 
correspondentes níveis de tensão àsentradas do driver foi observado o correcto 
funcionamento de cada um dos motores, estando possibilitado o controlo independente 
de cada um deles. 
-27-
Figura 5.1 – Esquema de ligações para o controlo bidireccional de um motor DC 
O circuito resultante da interligação entre o circuito de comando e o circuito de 
potência, será apresentado em seguida : 
Figura 5.2 – Circuito resultante da interligação do circuito de comando e o circuito de 
potência. 
-28-
5.4. Testes 
 Os testes a este dispositivo não ofereceram grandes dificuldades. Inseriu-se o driver 
numa breadboard e aplicaram-se os níveis de tensão gerados pelo circuito de comando 
(5V). Foi então possível comandar a rotação de cada um dos motores separadamente. A 
tabela 5.1 ilustra esta situação. 
Tabela 5.1 – Quadro resumo para a rotação dos motores 
Figura 5.3 – Esquema interno do driver L298 
-29-
5.5. Conclusões 
 Uma vez que um driver L298 permite o controlo de dois motores, optou-se apenas 
por utilizar um único driver. 
 Com base nos esquemáticos apresentados nas figuras 5.1 e 5.2, e após efectuada a 
interligação entre o circuito de comando e o circuito de potência, o funcionamento 
esperado foi o observado. 
-30-
6. Ponte em H
6.1. Introdução 
 A ponte em H foi a parte “visual” mais complicada de realizar devido à potência 
necessária para fazer movimentar a estrutura, não devido à complexidade do circuito 
electrónico, que é bastante simples, mas sim à escolha apropriada de componentes para 
tais potências, bem como a sua compra. 
 O designado módulo de potência é constituído por duas placas de circuito impresso 
nas quais se encontra disposta a electrónica para efectuar o controlo dos motores. Nesta 
secção será apresentada toda a informação referente à parte de potência. Será incluído o 
esquema electrónico que nos levou ao controlo dos respectivos motores. Depois de 
algumas experiências mal sucedidas com outro tipo de dispositivos, optou-se por uma 
solução que cumpre os objectivos a que nos propunha-mos. 
6.2. Algumas Noções Teóricas 
 Por forma a fazer com que cada um dos motores possa ser controlado em ambos os 
sentidos, optou-se por uma configuração de ponte em H, constituída por 2 transístores 
de potência do tipo NPN e 2 do tipo PNP, como ilustra a figura seguinte. 
Figura 6.1 – Configuração de ponte em H 
-31-
 Este tipo de configuração funciona da seguinte forma. Quando se liga o sistema, os 
transístores encontram-se ao corte, visto que todas as base dos transístores se encontram 
com 0V. Ao colocar uma tensão na base do transístores estes passam a conduzir, de 
onde é fácil então deduzir, que colocando os transístores a conduzir aos pares (Q1 e Q4 
ou Q2 e Q3), estes irão fazer a corrente fluir num determinado sentido, fazendo com que 
o motor gire para a direita ou para a esquerda. Como podemos ver mais facilmente nas
seguintes figuras :
Figura 6.2 – Input 2_1 e Input 2_2 com 24 Volts e Input 1_1 e Input 1_2 com 0 Volts. 
Figura 6.3 – Input 1_1 e Input 1_2 com 24 Volts e Input 2_1 e Input 2_2 com 0 Volts. 
-32-
6.3. Desenvolvimento 
 A concepção deste circuito teve por base a configuração da ponte em H, apresentando 
algumas melhorias. Dele faz parte uma protecção contra sobrecargas. 
6.4. Descrição do Circuito (figura 6.4) 
 A disposição dos transístores de potência faz com que conduzam aos pares, bastando 
para isso que as entradas designadas por input 2_1 e input 2_2 se encontrem 
alimentadas com 24V, ou vice versa, que as entradas input 1_1 e input 1_2 se 
encontrem com o mesmo nível de tensão para que o motor inverta o sentido. 
 Segue-se uma descrição pormenorizada da função de cada um dos componentes que 
constituem o circuito eléctrico. 
Com base no teste prático feito ao circuito, verificou-se que existia uma corrente de 
fuga pela base dos transístores Q11 e Q21 quando o motor estava a parar (como tal, 
fornecendo energia). A colocação dos díodos D1 e D2 solucionou o problema. 
 Os leds 1 e 2 tem a mesma função dos díodos D1 e D2, para além de assinalarem o 
sentido de rotação do motor. Ao usar leds de alto rendimento e baixando ligeiramente os 
valores de R7 e R8 conseguir-se-á um brilho mais intenso, pois com um sinal PWM o 
brilho dos leds baixa em relação a um sinal DC com o mesmo nível de tensão. 
 De seguida será apresentado o esquema eléctrico bem como a placa de circuito 
impresso, que estão na base da configuração da ponte em H. 
-33-
A
Q3
Q4Q2
Q1
Q12
250
Q22
250
Q21
249
Q11
249
D8 D7
D6D5
LED1
input2_2 LED2
input1_2
D2D1
input2_1input1_1
+V
V1
24
M1
R1
68
R2
18
R3
150
R4
0.1
R7
2.2K R8
2.2K
R6
0.1
R5
0.1
BD 250 BD 250
BD 249 BD 249
BD 241
BD 241
BD 241 BD 241
BYV32
BYV32
BYV32
BYV32
0V - 24V
0V - 24V
0V - 24V
0V - 24V
Nó
Figura 6.4 – Esquema eléctrico 
6.5. Melhorias Introduzidas 
6.5.1. Protecção Contra Sobrecargas 
 Foi desenvolvida uma protecção que nos permite controlar o fluxo de corrente que 
atravessa cada um dos motores. Para isso existem 3 resistências de potência de 0,1Ω, 
formando duas delas um paralelo estando a outra em série (R5 // R6) + R4. 
A protecção é activada quando a corrente que atravessa cada uma dos motores 
ultrapassa-se os 5 Amperes. As resistências têm por objectivo provocar uma queda de 
tensão de 0,75V no nó A, ver figura 6.4 
-34-
Expressões referentes ao divisor de tensão, associado à junção base emissor : 
VA = R × I Ù V = 0.15 × 5A= 0.75V 
VB Q4Q2
VA
0.75V
R2
150
R1
86
Rpotênc
0.15
Nó A
Figura 6.5 – Esquema simplificado 
VB = VA × R2 / (R1+ R2), considerando R2 = 150 Ω e que a tensão que polariza 
directamente a junção base emissor dos transístores Q2 e Q4 é de aproximadamente 
0,5V, valor medido no laboratório. 
0.5 = 0.75 × 150 / ( R1 + 150) 
R1 = 75 Ω 
Obtou-se por um valor aproximado de 86 Ω. 
-35-
6.6. Placas PCB 
 Para a implementação do circuito em PCB optou-se por um PCB de dupla fase, 
devido a vários motivos. 
 Um deles deve-se ao facto da complexidade do circuito, bem como do elevado 
número de componentes que fazem parte dele. Outro dos motivos é o elevado valor da 
corrente que atravessa o circuito, obrigando a que as pistas tenham alguma espessura. 
Outra das vantagens deste tipo de PCB é a não utilização de um elevado número de 
chantes. 
Lado 1 Lado 2 
Figura 6.6 – Ilustração das placas PCB 
6.7. Modo de Utilização 
 O modo de utilização deste módulo é simples. Por forma a colocar o motor em 
movimento, é necessário que as entradas input 2_1 e input 2_2 sejam alimentadas com a 
tensão de 24V. Alimentando as outras duas entradas (input 1_1 e input 1_2) faz com 
que o motor inverta o sentido de rotação. 
-36-
Este valor (24V) é o que permite que o motor tenha um desempenho regular. 
6.8. Testes 
 A melhor forma que se encontrou de testar este módulo foi alimentar as entradas e 
medir os valores à sua saída. 
6.9. Conclusões 
 Este foi sem dúvida o bloco mais difícil de desenvolver devido aos valores de 
corrente que iriam atravessá-lo. Foram desenvolvidos e testados vários circuitos, desde 
simples drivers como o utilizado no módulo de drivers (L298), a ponte em H simples 
com transístores de potência, mas o apresentado revelou-se melhor. 
 Houve dificuldade na escolha dos componentes apropriados, assim como na sua 
aquisição. 
-37-
7. Realimentação
7.1. Introdução 
 O objectivo deste módulo é determinar a velocidade a que o veículo se movimenta, a 
forma encontrada de o fazer foi através da leitura da velocidade de rotação de cadaum 
dos motores, para isso foi utilizado um tacómetro em cada motor. 
7.2. Algumas Noções teóricas 
 Os tacómetros são dispositivos electromecânicos que convertem energia mecânica em 
energia eléctrica. À saída do tacómetro obtém-se uma onda quadrada que varia em 
frequência consoante a velocidade de rotação dos motores, ou seja, movimentos 
angulares do eixo do motor geram impulsos. Então, à saída do tacómetro teremos sinais 
do tipo: 
Figura 7.1 – Tipo de sinais à saída do tacómetro 
 O canal A e B encontram-se desfasados 90º entre si, de forma a que seja possível 
detectar o sentido de rotação do encoder. Por sua vez o canal C, gera um impulso 
sempre o eixo do tacómetro der um volta de 360º. 
 Os tacómetros, também designados por codificadores, podem ser de dois tipos: 
incrementais ou absolutos. 
-38-
 Os codificadores que devolvem códigos digitais são chamados codificadores 
absolutos e os que devolvem pulsos são chamados incrementais. Estes últimos são os 
mais utilizados dada a sua simplicidade de construção, versatilidade e facilidade de 
aplicação. A figura seguinte ilustra o funcionamento de um codificador incremental 
óptico: 
Figura 7.2 – Tipos de codificadores ópticos 
7.3. Desenvolvimento 
 Consultando a datasheet dos tacómetros que se encontram em anexo retiramos o 
seguinte quadro com as descrições dos fios : 
-39-
Referência Designação 
Castanho 5 a 12 VDC 
Azul 0 V (Comum) 
Preto Saída A (Canal A) 
Branco Saída B (Canal B) 
Laranja Saída C (Canal C) 
Malha GND
Tabela 7.1 - Quadro resumo dos tacómetros 
E implementa-mos o seguinte circuito : 
Figura 7.3 – Circuito de ligações dos tacómetros ao microcontrolador 
7.4. Testes 
 A melhor forma de testar este módulo foi colocar o motor em rotação e ver num 
osciloscópio se as forma de ondas eram as esperadas, o que aconteceu sem problemas. 
7.5. Conclusões 
A maior dificuldade na implementação deste módulo esteve no código para 
contagem dos impulsos, que poderia ter sido feito de várias formas. Em algumas não 
se conseguia obter valores constantes de velocidade. O modo como essa contagem 
foi implementada está descrito na secção do microcontrolador. 
-40-
8. Alimentação
8.1. Introdução 
O objectivo deste módulo é alimentar todos os circuitos existentes no projecto. 
8.2. Algumas Noções Teóricas 
 As baterias escolhidas têm que fornecer corrente suficiente para alimentar os motores 
e os circuitos de controlo, ser recarregáveis e ter uma boa autonomia. Como se pode 
observar na tabela 8.1, apenas as baterias Níquel-Cádmio, Ni-MH e as Ácido-Chumbo 
são aquelas que podem ser utilizadas. Assim, por razões de custo, as baterias de Níquel-
Cádmio são preferíveis às NI-MH e, por razões de peso e segurança, são preferíveis às 
de ácido-chumbo. As baterias de Níquel-Cádmio são aquelas em que se obtém uma 
melhor relação preço/potência. 
Tabela 8.1 – Tipo de baterias 
 Apesar de não serem aquelas em que se obtém uma melhor relação preço/potência, 
pois para isso teríamos que utilizar as baterias de Níquel-Cadmio, as baterias que fazem 
parte deste projecto são baterias de ácido - chumbo, com as seguintes características: 
Tensão: V=12V 
Capacidade: 17Ah 
Tipo de célula: Ácido-Chumbo 
Comprimento: L=13.4cm 
Largura: 6.7cm 
Altura: 6.7cm 
Peso: 1.170Kg 
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 O RoboTank está preparado para ser alimentado por três baterias Ácido-Chumbo. 
Estas baterias têm a capacidade de debitar 17 Ah. 
 Uma das desvantagens deste tipo de alimentação é que o carregamento das baterias é 
muito moroso (cerca de 12 horas). 
 Estas baterias irão alimentar os motores e a parte electrónica, através de um conversor 
de 5 V. 
 De modo a que não hajam interferências por parte dos motores, a alimentação destes é 
isolada da restante electrónica, tanto pelo regulador de tensão como pela ponte em H. 
Figura 8.2 – Diagrama de baterias 
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8.3. Desenvolvimento 
 No sistema desenvolvido, iremos necessitar de 3 níveis de tensão diferentes: 5 Volts 
para o microcontrolador e outros componentes que trabalham com níveis de tensão 
digitais, 12 Volts para a alimentação dos codificadores ópticos e finalmente 24 Volts 
para alimentar o módulo de potência e o módulo de drivers. 
 Foi estipulada a utilização de 3 baterias de ácido de chumbo selado em que uma 
bateria seria para gerar as tensões de alimentação de 5 e 12 Volts, e as outras duas para 
gerar os 24 Volts. 
 A partir do parágrafo anterior desenvolveram-se os seguintes circuitos : 
Figura 8.3 – Esquema de ligações das baterias 
 O reguladores de tensão têm o objectivo de estabilizar as tensões nos valores 
pretendidos, visto que uma bateria não tem a tensão fixa, tanto pode estar com 13V com 
12,5V etc. 
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8.4. Testes 
 Este módulo foi testado apenas medindo os valores de tensão à saída com um 
multímetro. 
8.5. Conclusões 
 Este módulo foi o mais simples de implementar pois apenas utiliza cabos; é preciso 
ter atenção à sua secção, pois por eles passam correntes bastante elevadas. 
 A maior dificuldade é a sua manutenção, pois é necessário estar constantemente a 
carregar as baterias, principalmente as que alimentam os motores. 
-44-
9. Carregamento de Baterias
 A utilização de baterias recarregáveis tem sempre associado um processo de 
carregamento. Esse carregamento têm de ser efectuado mediante características 
específicas, relacionado com o tipo de células e capacidade que compõem a bateria. 
Uma regra básica usada para o carregamento é o de carregar a uma taxa igual a um 
décimo da capacidade em Amper-hora da bateria. Assim, a utilização de uma bateria 
Ácido-Chumbo com uma capacidade de 17 AH deve ser carregada com uma corrente de 
1.7 A. 
-45-
10. Controlo RF
10.1. Introdução 
 O objectivo deste módulo é o de libertar fisicamente o veículo do PC, deixando de ser 
necessário a ligação através de fios. Note-se que, para que a comunicação fosse 
bidireccional, seriam necessários dois kits, cada um constituído por um emissor e um 
receptor; apenas nos foi disponibilizado um kit. Optou-se por utilizar o kit 
disponibilizado, no sentido PC→Robot. 
10.2. Algumas Noções Teóricas 
 Neste caso foram usados módulos de emissão e recepção da RF Solutions[8], como 
mostra a figura 10.1 e 10.2. São módulos de baixo consumo e reduzidas dimensões o 
que os torna ideais para a sua utilização neste projecto. 
Figura 10.1 – Receptor AM RF RECEIVERS AM-HRR6-XXX 
Figura 10.2 – Emissor AM Hybrid Transmitter AM-RTn-XXX 
 Estes módulos apenas efectuam transmissão e recepção de dados do tipo binário, e 
trabalham na faixa dos 200 aos 450 MHz. O que nos foi disponibilizado trabalha com 
uma frequência de 433.9MHz 
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 O tipo de modulação utilizada por estes módulos é a Modulação ASK, (Amplitude 
Shift-Keying). Num sinal ASK é a amplitude de uma portadora que varia no tempo de 
acordo com os bits a transmitir. Na figura 10.3 mostra-se um exemplo de um sinal ASK. 
"0" "1" "0" "1" "1" "0"
Figura 10.3 - Sinal ASK. 
10.3. Modulação por Comutação de Amplitude (ASK) 
(‘ASK – Amplitude Shift Keying’) 
 No caso da modulação ASK, os valores binários são representados por diferentes 
amplitudes da portadora. O ‘1’ binário é representado pela presença, a uma amplitude 
constante, da portadora, e o ‘0’ representado pela ausência de portadora. O sinal 
resultante é da forma : 
 Normalmente, este tipo de modulação não é usado nas linhas telefónicas devido às 
grandes variações de atenuação que podem ocorrer nos circuitos, tornando difícil fixar 
um limiar para decidir entre os valores binários ‘0’ e ‘1’. 
-47-O sinal ASK é gerado através da multiplicação entre o sinal de dados e uma 
frequência áudio, fa. Este processo provoca um deslocamento do espectro de amplitudes 
do sinal de dados para a frequência da portadora áudio. Este processo está ilustrado a 
seguir. 
Figura 10.4 – Espectro de amplitudes de um sinal ASK. 
 A largura de banda do sinal modulado é o dobro da largura de banda do sinal digital 
original. Isto significa que um sinal original de 110 baud (110 bit por segundo) requer 
um sistema ASK de uma largura de banda de 220Hz. 
 Na modulação no domínio da amplitude (ASK), a amplitude da onda é alterada de 
acordo com a variação do sinal da informação. A modulação em amplitude em geral não 
é utilizada de forma isolada, pois exige um meio em que a resposta de amplitude seja 
estável, uma vez que este tipo de modulação é bastante sensível a ruídos e distorções. 
-48-
10.4. Desenvolvimento 
 A utilização deste kits é bastante simples e basta apenas seguir as ligações existentes 
na datasheet (ver anexo). 
Eis o circuito montado: 
Figura 10.5 - Circuito de ligações do módulo RF 
10.5. Testes 
 Para testar este módulo ligou-se o circuito transmissor ao PC e utilizou-se um 
osciloscópio para visualizar o sinal recebido no receptor, depois de se verificar que esse 
sinal era recebido correctamente, inseriu-se o módulo no projecto sem qualquer 
problema. 
10.6. Conclusões 
 Foi interessante pôr este módulo a funcionar no projecto, devido a sua simplicidade 
de implementação e à facilidade que nos dá na movimentação do robô. 
 Para implementar este módulo na sua totalidade, basta apenas adquirir mais um kit 
com uma frequência de trabalho diferente do já existente 433.9MHz e colocá-lo a 
funcionar no sentido Robot→PC. 
-49-
11. Software
11.1. Introdução 
 A função deste módulo é facilitar a interacção entre o utilizador e o veículo, 
fornecendo uma interface mais atractiva que um “monte” de botões e um display. 
Sendo assim, o módulo de software, a instalar num PC, permite ao utilizador conduzir o 
veículo através das teclas de cursor do teclado, e visualizar algumas informações 
importantes. 
11.2. Algumas Noções Teóricas 
 A escolha da linguagem de programação para a implementação do software de 
controlo do RoboTank teria que passar obrigatoriamente por uma linguagem visual, de 
forma a obter ambientes gráficos capazes de atrair e facilitar a utilização deste projecto 
por parte dos utilizadores. Como linguagem visual poderíamos optar tanto pelo Visual 
C++ como pelo Visual Basic ou mesmo o Delphi, deixando de fora linguagens como o 
java, o novo C#, etc., devido tanto à falta de documentação, como do respectivo 
software de desenvolvimento. Assim sendo, optou-se pelo Visual Basic devido à 
facilidade de utilização e rapidez no desenvolvimento de código. Apesar de não ser tão 
potente e rápido como C++ satisfaz plenamente as necessidades do nosso projecto. 
11.3. Desenvolvimento 
11.3.1. Sistema de Utilizadores 
 Um das partes que constitui o software é uma pequena base de dados que dá acesso 
ao próprio software, e que, em simultâneo, permite configurar parâmetros pelo 
utilizador, como por exemplo, a porta de comunicação série com o veículo, o factor de 
aceleração etc. 
 A base de dados tem a seguinte estrutura relacional: 
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 Ao fazer o login no programa, a configuração do utilizador será automaticamente 
carregada no software e no próprio veículo. 
 Para gerir esta pequena base de dados, a aplicação dispõe de um menu Management 
que permite alterar configurações, assim como criar e apagar novos utilizadores. 
 Ao clicar na opção Config, surge no ecrã a seguinte janela: 
-51-
que permite configurar a porta série, porta pela qual se comunica com o veículo. A 
janela que permite configurar os outros dois parâmetros apresenta-se de seguida. 
Factor de aceleração - Permite definir o valor numérico que irá ser incrementado ou 
decrementado ao valor da velocidade, consoante a tecla de acelerar ou travar seja 
premida. Exemplo: se a velocidade actual for 100 e o factor de aceleração 2 quando a 
tecla de acelerar for premida ficamos como uma velocidade de 102, se o factor de 
aceleração em vez de 2 fosse 4, ficaríamos com 104. 
Binário - Permite definir o valor que será incrementado e decrementado consoante a 
tecla de viragem que for premida. 
Exemplo: se a velocidade do motor direito e do esquerdo for 100, e o binário 2, ao 
premir a tecla de viragem a esquerda, ficaremos com 102 no motor da direita e 98 no da 
esquerda. Matematicamente temos Mdireita = Mdireita + Binário e
Mesquerda = Mesquerda – Binário. 
Para criar um novo utilizador, basta clicar na opção Create, que dará acesso à seguinte 
janela, introduzindo-se para o efeito o nome do novo utilizador e a password pretendida. 
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Para criar a sua própria configuração, o novo utilizador deverá sair e voltar a entrar na 
aplicação com o respectivo user name e password. 
Para apagar um utilizador, bastar clicar na opção Delete, que dará acesso à seguinte 
janela. 
11.3.2. Detecção de falhas de comunicação 
 Com o objectivo de detectar erros de comunicação entre o PC e o veículo foi 
desenvolvido um sistema que detecta esse tipo de erros. O seu funcionamento é bastante 
simples, visto que o PC e o veículo estão em constante comunicação, nem que seja 
apenas o PC a fazer pedidos de informação (ex: Velocidade do motor da direita.). Basta 
apenas um contador que passado um determinado tempo definido sem que haja 
comunicação, o veículo pare automaticamente os motores e o PC emita uma mensagem 
de erro como a seguinte : 
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11.3.3. Comando 
 Para que se possa comandar o veículo criou-se a seguinte janela. 
O utilizador interage com o comando através do teclado do PC, a descrição das teclas 
utilizadas assim com a sua funcionalidade são as seguintes: 
Cursor Up – Acelera o Veículo 
Cursor Down – Desacelera o Veículo 
Cursor Left – Vira o veículo para a esquerda progressivamente 
Cursor Right – Vira o veículo para a direita progressivamente 
Barra de espaços – Para o veículo 
Q – Marcha para a frente 
A – Marcha para trás 
Também é possível visualizar informações relativas ao veículo, como a direcção, a 
velocidade do motor e valor lido no tacómetro, para ambos os motores. 
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11.3.4. Classes Desenvolvidas 
 Do ponto de vista técnico foram desenvolvidas as seguintes classes: 
Motor 
 Propriedades: 
ForwardChar – Caracter que coloca o motor em marcha a frente 
BackwardChar – Caracter que coloca o motor em marcha a trás 
Valor – Valor da velocidade do motor 
ValorMinimo – Valor mínimo que o motor pode atingir 
ValorMaximo – Valor máximo que o motor pode atingir 
 AcelerarChar – Caracter para acelerar o motor 
 PararChar – Caracter para Parar o motor 
 TravarChar – Caracter para Travar/desacelerar o motor 
 Métodos 
Acelerar() 
Travar() 
DirForward() 
DirBackward() 
 Eventos 
Public Event MotorAcelerou(NovoValor As Integer) 
Public Event MotorTravou(NovoValor As Integer) 
Public Event MotorParou(NovoValor As Integer) 
 Public Event ValorMaxAtingido(ValorMaximo As Integer) 
Public Event ValorMinAtingido(ValorMinimo As Integer) 
Encoder 
 Propriedades: 
Valor - Valor no tacómetro 
LeituraChar - Caracter para leitura do tacómetro 
 Métodos 
LerEncoder 
11.4. Testes 
 À medida que o código foi sendo desenvolvido, foi testado a sua funcionalidade. 
-55-
11.5. Conclusões 
 Ao utilizar um novo tipo de linguagem de programação ficamos a aperceber-nos das 
suas potencialidades, neste caso o VB, no rápidodesenvolvimento de aplicações. 
-56-
12. Conclusões
 Este projecto implicou, para além do esforço inerente a qualquer trabalho, um 
cuidado especial no seu planeamento e desenvolvimento. Queremos com isto dizer que 
cada etapa foi antecedida de alguma reflexão e definição de estratégias; a complexidade 
deste projecto assim o obrigou. 
 Definição de objectivos. Nesta fase, que foi constituída basicamente por discussões 
entre nós e troca de impressões com o professor orientador do projecto, ficaram 
definidos em traços gerais os objectivos do projecto; foi delineada também a 
constituição física dos vários módulos, protocolos a usar e lista de componentes. 
 Preparação teórica. Esta fase coexistiu com a fase anterior durante algum tempo e 
foi caracterizada pelo estudo teórico de alguns campos de interesse, e pela investigação 
de assuntos de natureza prática como o assembler da Microchip e especificações de 
microcontroladores. 
 Prospecção e aquisição de hardware. Munidos de um esboço de especificação 
teórica e prática fizemos um levantamento no mercado do hardware que poderia 
satisfazer os nossos requisitos. Esta também é uma fase que existiu sempre com o 
projecto, visto que a partir de uma certa altura a aquisição de componentes aconteceu 
regularmente. 
 Os alunos consideram que esta foi uma boa experiência, uma vez que os 
conhecimentos adquiridos foram sem dúvida interessantes. Devido à abrangência deste 
projecto foi possível aplicar conhecimentos já adquiridos ao longo do curso, e de certa 
forma até consolidá-los, mas também existiu um grande esforço de investigação e 
aprendizagem de novos conceitos e técnicas. Fica no entanto a noção que quanto mais 
se progride em conhecimento mais coisas há que é necessário saber. 
 No início da construção deste veículo deparamos algumas dificuldades em encontrar 
vários componentes, nomeadamente os que foram utilizados na ponte em H. 
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 Com este trabalho adquiriram-se novos conhecimentos na área de electrónica, 
aplicação de sensores, programação de microcontroladores, mecânica, desenho, 
construção e montagem de placas de circuito impresso. Este projecto constitui um 
precedente para iniciar novos estudos e projectos na área da robótica, o que tem 
cativado o interesse de alunos desta escola. Sendo um assunto pouco abordado nas 
disciplinas, os alunos muitas vezes têm sugerido novas ideias para este projecto e para 
outros possíveis dentro desta área nos próximos anos. Esperemos que este súbito 
interesse resulte em novas iniciativas. 
-58-
Referências Bibliográficas 
Notas da disciplina de Sistemas Digitais1 leccionada no 2º semestre de 1996 no âmbito 
do Bacharelato em Engenharia de Electrónica e Computadores. 
Notas da disciplina de Sistemas Digitais2 leccionada no 1º semestre de 1997 no âmbito 
do Bacharelato em Engenharia de Electrónica e Computadores. 
Notas da disciplina de Sistemas Digitais3 leccionada no 2º semestre de 1998 no âmbito 
do Bacharelato em Engenharia de Electrónica e Computadores. 
Notas da disciplina de Microcontroladores leccionada no 1º semestre de 1999 no 
âmbito do Bacharelato em Engenharia de Electrónica e Computadores. 
Manuais do micro controlador PIC16F877 
Perry, Teach yourself visual basic 6 in 21 days ,Sams 
Smith & Amundsen, Teach yourself database programming with visual basic 6 in 21 
days, Sams 
McDonald, Serious ADO universal data acess with VB 
http://www.maxonmotor.com/index_a.cfm 
http://www.datasheetlocator.com/po/ 
http://www.rfsolutions.co.uk/ 
Anexos