Relatório Eletrônica digital - semáforos

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
IFMG- CÂMPUS ITABIRITO
Curso de graduação em Engenharia Elétrica – 3º período
Controle de semáforos de vários tempos
	
ITABIRITO
2016
IGOR FILIPE
MARCELO BRAGA
Controle de semáforos de vários tempos
Trabalho apresentado para atender à disciplina de Eletrônica Digital, solicitado pela profº Marcus como requisito para obtenção de notas.
ITABIRITO
2016
Introdução
O objetivo deste trabalho é simular, utilizando portas lógicas, como é feito o projeto de controle de semáforos partindo de um exemplo: Uma avenida de uma grande cidade, onde existem duas pistas se cruzando e para o controle do fluxo são dispostos três semáforos (Figura 1). É necessário obedecer às seguintes condições: 
Deve haver somente um semáforo aberto a cada momento;
E os semáforos A e B devem ficar 45 segundos no vermelho (Pare) e o semáforo C 60 segundos no vermelho (Pare);
E para todos os semáforos devem ficar 3 segundos no amarelo (atenção).
Controle de semáforos de vários tempos
O primeiro desafio do projeto foi a divisão dos tempos, de modo que fosse o obedecida a regra imposta pelo trabalho, então a priori foi feita uma tabela verdade com as condições:
	A
	B
	C
	
	1
	0
	0
	30 seg.
	0
	1
	0
	30 seg.
	0
	0
	1
	15 seg.
Tabela 1- Tabela verdade para tempos
Onde, quando um dos semáforos estiver em nível alto, ou seja, no verde os outros estarão em nível baixo, ou seja, vermelho. Dessa forma garantimos que em hipótese alguma terá mais de um semáforo no verde e que em nenhum momento os três semáforos estarão no vermelho. A partir disso fizemos a relação com os tempos que serão utilizados:
1º momento: Semáforo A em verde durante 27 segundos e amarelo durante 3 segundos, enquanto os semáforos B e C no vermelho durante 30 segundos;
2º momento: Semáforo B em verde durante 27 segundos e amarelo durante 3 segundos, enquanto os semáforos A e C no vermelho durante 30 segundos;
3º momento: Semáforo C em verde durante 12 segundos e amarelo em 3 segundos, enquanto os semáforos A e B no vermelho durante 15 segundos.
Uma segunda Tabela verdade foi utilizada, essa com o proposito fazer as mudanças de cada momento citado acima. Onde, foi definido que para concluir desde o Verde A até o Amarelo C foram necessárias 6 mudanças de estado, ou seja, a cada 6 mudanças faz um ciclo. Como foram utilizadas 3 entradas (Cada uma representa um semáforo), será necessário o uso de 3 Flip-Flop’s JK.
Tabela 2 – Tabela verdade dos Momentos
	A 
	B
	C
	VERDE A
	AMARELO A
	VERMELHO A
	VERDE B
	AMARELO B
	VERMELHO B
	VERDE C
	AMARELO C
	VERMELHO C
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	1
	1
	0
	X
	X
	X
	X
	X
	X
	X
	X
	X
	1
	1
	1
	X
	X
	X
	X
	X
	X
	X
	X
	X
Ainda utilizando essa tabela fizemos o mapa de karnaugh de cada saída chegando ás seguintes equações:
Tabela 3 – Equações finais
	VERDE A
	AMARELO A
	VERMELHO A
	
	 
	
	 
	
	 
	VERDE B
	AMARELO B
	VERMELHO B
	
	 
	
	 
	
	 
	VERDE C
	AMARELO C
	VERMELHO C
	
	 
	
	 
	
	 
Um dos principais desafios desse projeto foi a lógica que deveria ser utilizada para realizar a sincronização dos tempos. Logo concluímos que deveríamos fazer o uso de um contador que fosse responsável, além de fazer a contagem dos tempos, também realizar as mudanças de cada momento descrito acima. A partir desse raciocínio, definimos quantos Flip-Flop’s deveriam ser necessários, pois tínhamos que contar até 27 segundos, logo deverão ser utilizados 5 Flip-Flop’s, pois ele conta até 31 segundos, para concluir isso pensamos na regra:
Sendo assim, escolhemos utilizar a montagem de um contador assíncrono, por dois motivos: Facilidade na implementação do circuito e a redução no tamanho do circuito devido ás poucas portas lógicas necessárias.
Para que a contagem seja correta no contador assíncrono basta observar até qual numero ele contará. Dessa forma foi feita a última tabela verdade do projeto: 
Tabela 4 – Condições para uso do Clear
	A
	B
	C
	D
	E
	 
	 
	0
	0
	0
	1
	1
	3 Seg. CLEAR
	0
	1
	1
	0
	0
	12 Seg. CLEAR
	1
	1
	0
	1
	1
	27 Seg. CLEAR
Onde, cada tempo desses serão conectados juntamente com cada momento da Tabela 2 segundo as necessidades do semáforo, por uma porta AND de 8 entradas, o uso das 8 entradas foi por questões de segurança, afim de que não aconteça nenhum problema durante as contagens. Ao final de montagens dessas portas AND, contabilizaremos 6 delas.
O ponto chave desse projeto é a finalização, pois é nesse momento que ocorrerá a sincronização. Para isso foi utilizada uma porta lógica OR de 6 entradas, será ela que funcionará como o Clock dos momentos e como o Clear do contador assíncrono. Na montagem dos momentos, o Clock de cada Flip-Flop será o mesmo, funcionando semelhante a um contador síncrono. 
Conclusão
Os materiais utilizados para a montagem foram o Software Logisim. Para o aplicar os conceitos descritos durante o desenvolvimento, foram necessários os conhecimentos sobre contadores e Flip-Flop’s adquiridos durante as aulas. O objetivo do projeto foi cumprido, seguindo cada recomendação.
Anexos
Figura 1. Cruzamento da situação.