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Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN 
Centro de Tecnologia 
Departamento de Computação e Automação 
Engenharia de Computação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DO MARCA-PASSO 
 
 
 
 
 
 
 
Discentes: 
 Bruna Alice Oliveira de Brito 
Guilherme Pablo de Santana Maciel 
Lucas Figueredo Varela Alves 
Jonathan Alberto Toledo Silva 
Docente: ​SAMUEL XAVIER DE SOUZA 
 
 
 
 
 
 
 
Natal/RN, 18 de Novembro de 2020 
 
1.INTRODUÇÃO 
 
 O coração é um órgão muscular responsável pelo bombeamento do sangue. Ele contrai-se 
de 60 a 100 batimentos por minuto, em média, e gera a circulação sanguínea. O coração possui um 
sistema elétrico próprio, constituído por um conjunto de células especiais, localizadas no átrio direito, 
que geram estímulos elétricos. Após a produção do estímulo, ele segue para os ventrículos direito e 
esquerdo, onde completam seu caminho e provocam o batimento do coração. Doenças ou mesmo o 
processo de envelhecimento, podem perturbar o ritmo normal do coração, precisando-se de um 
estímulo externo. 
O marcapasso é um sistema de estimulação elétrica que consiste em um gerador de pulsos 
e um eletrodo. Possuem um diâmetro próximo de 0,5 cm e só funcionam na ausência do ritmo 
cardíaco natural. Sendo assim, o marcapasso funciona identificando a atividade cardíaca no 
ventrículo direito, quando ele não capta nenhuma pulsação natural dentro de um período de 
tempo(tipicamente, inferior a 1 s), libera estímulos elétricos que causam contrações tanto no 
ventrículo direito como no esquerdo. 
 As máquinas de estado finitos (FSM) nos ajudaram a descrever o funcionamento do bloco de 
controle de um marcapasso simples, usamos um circuito sequencial para implementar a FSM. Este 
trabalho demonstrou apenas um bloco de controle, na vida real, os marcapassos têm dezenas ou, 
até mesmo, centenas de estados. Tendo em vista o exposto, o seguinte relatório objetiva estudar e 
utilizar os conhecimentos da área de sistemas digitais para desenvolver a lógica sequencial de um 
marcapasso simples. 
 
2.ABORDAGEM TEÓRICA 
 
Circuitos sequenciais são sistemas que requerem como entrada o estado anterior para 
decidir o estado futuro, sua saída é determinada pela combinação das entradas com o estado 
anterior do circuito. O funcionamento dos circuitos sequenciais pode ser representado por uma 
máquina de estado finito. ​Uma máquina de estado finito é uma representação matemática de um 
sistema dependente de tempo. Ela é composta por estados e transições. Cada estado representa o 
sistema em um determinado momento no tempo e não é possível uma máquina de estados estar em 
dois estados ao mesmo tempo. 
Quando uma máquina está em um estado, ela aguarda que as condições para uma transição 
sejam atingidas e, assim que forem, muda para o estado indicado por esta transição, repetindo o 
ciclo o ciclo​. A transição depende da combinação das entradas com o estado anterior. 
 
3.DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
Após a especificação do problema e tendo o marca-passo como solução, abordamos de 
forma mais técnica a construção da máquina de estados, através de diagramas, tabelas verdade e 
equações booleanas. Visando fazer a interface entre o interior e exterior do marca-passo, fez-se 
necessário a criação de um dispositivo chamado controlador. Ele, neste projeto, receberá como 
informação a resposta do batimento cardíaco. Desta forma, foi usada a imagem do livro do VAHID 
2010, para mostrar seu funcionamento detalhado. 
 
 
 Imagem 1 - Representação do marca-passo. 
 
Para construir o controlador, foi necessário criar um diagrama de estados para FSM. No diagrama 
a seguir são apresentadas todas as entradas, estados e saídas do marca-passo. 
 
 
 Imagem 2 - Diagrama de estados para FSM. 
 
O estado inicial da máquina é o temporizadorA (000). Quando a entrada ​ta vale 1, o 
temporizadorA é ativado e a máquina vai para o estado de espera (001). Enquanto o cronômetro de 
0,8 segundos não chegar em zero e não houver pulsação natural do coração, a máquina continuará 
em estado de espera. Caso haja pulsação natural antes do tempo de 0,8 segundos, a máquina irá 
para o estado temporizadorV (011), e caso não haja pulsação natural e o cronômetro de 0,8 
segundos chegar em zero, a máquina irá para o estado de contração (010) e forçará o coração a 
bater, em seguida será resetada e irá para o temporizadorV (011). Do temporizadorV em diante o 
ciclo se repete até que chegue novamente no estado 000. 
 
 
 
 Imagem 3 - Bloco de controle do marca-passo​. 
 
Analisando as informações anteriores e utilizando os conhecimentos adquiridos na disciplina,criou-se 
a tabela verdade mostrada na tabela 1. 
 ​ Tabela 1 - Tabela verdade do marca-passo. 
 
Observando a tabela verdade, vemos lugares preenchidos com x, esse x significa que o valor da 
entrada não vai interferir na saída, podendo assumir os valores 0 ou 1. A partir da tabela, foi possível 
encontrar as equações necessárias para a criação do circuito combinacional. Como pa, ta, pv e tv 
são equações simples que podem ser representadas por apenas uma porta AND de três entradas, 
cada um, não foi escrito neste relatório. Então, como aprendido nas aulas, encontramos as três 
equações mais complexas de n2, n1 e n0: 
● n2= s2’s1s0 + s2s1’s0’sv’zv’ + s2s1’s0’sv’zv; 
● n1= s2’s1’s0sa’za + s2’s1’s0sa + s2’s1s0’; 
● n0= s2’s1’s0’ + s2’s1’s0sa’za’ + s2’s1’s0sa + s2’s1s0’ + s2s1’s0’sv’zv. 
 
 
 
 
4.CONCLUSÃO 
 
Neste relatório analisamos o funcionamento de um marca-passo, da perspectiva dos circuitos 
combinacionais e máquinas de estados (FSM) com o objetivo de exercitar o que foi estudado nas 
aulas teóricas. ​É fundamental que além dos conceitos e aprendizados teóricos, a aplicação desse 
conhecimento seja algo comum e efetivo na vida dos estudantes. Dessa forma o preparo para uma 
vida profissional se faz muito mais eficiente e ao mesmo tempo se torna gratificante para o aluno. O 
projeto em questão serviu como apoio para a construção do conhecimento na disciplina de Circuitos 
Digitais, e na utilidade dos conceitos estudados, visto que muitas aplicações salvam a vida de 
milhões de pessoas todos os anos. 
Ao longo da implementação do marca-passo, algumas dificuldades foram superadas. No 
início, a compreensão do diagrama de estado para o preenchimento da tabela demandou um maior 
tempo. 
 
 
5.REFERÊNCIAS 
 
ALBERTINI, Bruno de Carvalho. ​Máquinas de Estados Finitas​. 2018. Disponível em: 
https://balbertini.github.io/fsmbasics-pt_BR.html. Acesso em: 13 nov. 2020. 
GHORAYEB, Nabil. ​Marcapasso cardíaco - vamos conhecê-lo​. Disponível em: 
http://departamentos.cardiol.br/gecesp/coluna/06.asp. Acesso em: 15 nov. 2020. 
SEUCARDIO. ​Marcapasso​. Disponível em: https://seucardio.com.br/procedimentos/marcapasso/. 
Acesso em: 14 nov. 2020. 
VAHID, Frank. Digital Design with RTL Design, VHDL, and Verilog. Second Edition, 2010