1.1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Departamento Acadêmico de Eletrotécnica (DAELT) - Campus Curitiba
Departamento Acadêmico de Eletrônica (DAELN) - Campus Curitiba
Departamento de Eletrônica (DAELE) - Campus Ponta Grossa
Link: http://www.utfpr.edu.br/
Desenvolvimento de um kit microcontrolado de baixo custo para apoio ao ensino remoto - Projeto ELE02
Projeto do circuito esquemático e layout da placa de circuito impresso (PCB) MICROTB_UTFPR utilizando o software Eagle 9.6.2 . A placa MICROTB_UTFPR permite conexão com a placa TIVA™ C Series TM4C123G LaunchPad ou Blue-Pill para aplicações de Sistemas Microcontrolados envolvendo automação, controle e IoT, entre outras.
Projeto aprovado no Edital 37/2020 PROGRAD – UTFPR – Área temática de Sistemas Microcontrolados como apoio no desenvolvimento dos Recursos Educacionais Abertos (REA).
Para fins do Edital 37/2020, entende-se que Recursos Educacionais Abertos (REA) “são materiais de aprendizado, ensino e pesquisa em qualquer formato e mídia de domínio público ou com direitos autorais liberados sob uma licença aberta, que permitem acesso, reutilização sem custo, adaptação e redistribuição gratuita” (UNESCO, 2019) .
BOM_MICROTB - Lista de material (bill of material ) da placa MICROTB_UTFPR.
CAD_EAGLE_9_6_2_MICROTB - Projeto do circuito esquemático e layout da placa MICROTB_UTFPR.
LIB_MICROTB - Biblioteca com os componentes do circuito esquemático e placa MICROTB_UTFPR.
PDF_MICROTB - Arquivos em formato PDF para visualização do circuito esquemático e projeto da placa.
Obs: após abrir o arquivo da placa (board) no software Autodesk Eagle versão 9.6.2 (© 2020 Autodesk, Inc.), clicar em Ratsnest para mostrar os planos de GND dos layers top e bottom .
Permite conexão com as placas TIVA™ C Series TM4C123G LaunchPad e Blue Pill
2 displays de 7 segmentos tipo catodo comum multiplexados
8 LEDs para controle lógico visual
Sensor de temperatura LM35
Potenciômetro para leitura analógica
Driver ponte-H dupla L293D para controle de motor de passo e CC
Conector para módulo WiFi ESP8266
Conector para módulo Bluetooth HC-05/06
Conector para controle de micro servomotor de 3 fios com sinal PWM
Conector para módulo sensor ultrassônico HC-04
Conector para módulo sensor de sensor de pressão BMP280
Display alfanumérico LCD 16x2 no modo de 4 bits
Alimentação pela USB ou fonte externa de 9 V/1 A com conector do tipo P4 (2,5 x 5,5 mm)
MICROTB_UTFPR V1.0 - Versão inicial do projeto
1.5.3 Histórico de versão
V1.0 - Versão inicial da placa MICROTB_UTFPR
1.5.4 Informações para fabricação da placa
Material: Dupla face FR4
Dimensão da placa: 100 x 80 (mm2)
Espessura da PCI: 1,60 mm
Acabamento Superficial: HAL (Sn/Pb)
Espessura final do cobre externo (Base + Plating): 1.0oz
Cor da máscara de solda (top): Verde
Cor da máscara de componentes (top): Branca
Menor pista: 0,28 mm (11 mil)
Menor isolação: 0,305 mm (12 mil)
1.6.1. Descrição dos sinais da placa MICROTB_UTFPR
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J1-1
1
3,3 V
18, 21
3,3 V
+3V3(TB)
Alimentação
Alimentação
J1-2
3
PB5
10
PA5
PB5_PA5
LED6, SEG_F e LCD_D5
OUT
J1-3
5
PB0
5
PA0
PB0_PA0
LED1 e SEG_A
OUT
J1-4
7
PB1
6
PA1
PB1_PA1
LED2 e SEG_B
OUT
J1-5
9
PE4
16
PB11
PE4_PB11
ESP_TX, BLUETOOTH_TX e BMP280
IN
J1-6
11
PE5
15
PB10
PE5_PB10
ESP_RX, BLUETOOTH_RX e BMP280
OUT
J1-7
13
PB4
6
PA4
PB4_PA4
LED5, SEG_E e LCD_D4
OUT
J1-8
15
PA5
34
PA10
PA5_PA10
EN_DISP1
OUT
J1-9
17
PA6
31
PA15
PA6_PA15
EN_DISP2
OUT
J1-10
19
PA7
-
-
-
-
NC
J2-1
22
GND
19, 22
GND
GND
Alimentação
Alimentação
J2-2
24
PB2
7
PA2
PB2_PA2
LED3 e SEG_C
OUT
J2-3
26
PE0
29
PB4
PE0_PB4
ESP_GPIO02
IN/OUT
J2-4
28
PF0
24
PB9
PF0_PB9
SW2
IN
J2-5
30
RESET
-
-
-
-
NC
J2-6
32
PB7/PD1
12
PA7
PB7_PA7
LED8, SEG_DP e LCD_D7
OUT
J2-7
34
PB6/PD0
11
PA6
PB6_PA6
LED7, SEG_G e LCD_D6
OUT
J2-8
36
PA4
28
PB5
PA4_PB5
EN_LEDS
OUT
J2-9
38
PA3
40
PB12
PA3_PB12
LCD_E
OUT
J2-10
40
PA2
39
PB13
PA2_PB13
LCD_RS
OUT
J3-1
2
5,0 V
23
5,0 V
+5V(TB)
Alimentação
Alimentação
J3-2
4
GND
19, 22
GND
GND
Alimentação
Alimentação
J3-3
6
PD0/PB6
-
-
-
-
NC
J3-4
8
PD1/PB7
-
-
-
-
NC
J3-5
10
PD2
36
PA8
PD2_PA8
L293D_M3
OUT
J3-6
12
PD3
35
PA9
PD3_PA9
L293D_M4
OUT
J3-7
14
PE1
30
PB3
PE1_PB3
ESP_RST
OUT
J3-8
16
PE2
14
PB1
PE2_PB1
LM35
IN (ADC)
J3-9
18
PE3
13
PB0
PE3_PB0
Trimpot
IN (ADC)
J3-10
20
PF1
2
PC13
PF1_PC13
US_TRIGGER
OUT
J4-1
21
PF2
-
-
-
-
NC
J4-2
23
PF3
-
-
-
-
NC
J4-3
25
PB3
8
PA3
PB3_PA3
LED4 e SEG_D
OUT
J4-4
27
PC4
27
PB6
PC4_PB6
US_ECO
IN
J4-5
29
PC5
26
PB7
PC5_PB7
SERVO e L293D_EN
OUT (PWM)
J4-6
31
PC6
38
PB14
PC6_PB14
L293D_M1
OUT
J4-7
33
PC7
37
PB15
PC7_PB15
L293D_M2
OUT
J4-8
35
PD6
-
-
-
-
NC
J4-9
37
PD7
-
-
-
-
NC
J4-10
39
PF4
25
PB8
PF4_PB8
SW1
IN
Observação NC significa não conectado.
1.6.2. Descrição dos sinais por funcionalidade
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J2-8
36
PA4
28
PB5
PA4_PB5
EN_LEDS
OUT
J1-3
5
PB0
5
PA0
PB0_PA0
LED1
OUT
J1-4
7
PB1
6
PA1
PB1_PA1
LED2
OUT
J2-2
24
PB2
7
PA2
PB2_PA2
LED3
OUT
J4-3
25
PB3
8
PA3
PB3_PA3
LED4
OUT
J1-7
13
PB4
6
PA4
PB4_PA4
LED5
OUT
J1-2
3
PB5
10
PA5
PB5_PA5
LED6
OUT
J2-7
34
PB6/PD0
11
PA6
PB6_PA6
LED7
OUT
J2-6
32
PB7/PD1
12
PA7
PB7_PA7
LED8
OUT
1.6.2.2 Chaves push-button
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J4-10
39
PF4
25
PB8
PF4_PB8
SW1
IN
J2-4
28
PF0
24
PB9
PF0_PB9
SW2
IN
1.6.2.3 Displays de 7 segmentos multiplexados
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J1-8
15
PA5
34
PA10
PA5_PA10
EN_DISP1
OUT
J1-9
17
PA6
31
PA15
PA6_PA15
EN_DISP2
OUT
J1-3
5
PB0
5
PA0
PB0_PA0
SEG_A
OUT
J1-4
7
PB1
6
PA1
PB1_PA1
SEG_B
OUT
J2-2
24
PB2
7
PA2
PB2_PA2
SEG_C
OUT
J4-3
25
PB3
8
PA3
PB3_PA3
SEG_D
OUT
J1-7
13
PB4
6
PA4
PB4_PA4
SEG_E
OUT
J1-2
3
PB5
10
PA5
PB5_PA5
SEG_F
OUT
J2-7
34
PB6/PD0
11
PA6
PB6_PA6
SEG_G
OUT
J2-6
32
PB7/PD1
12
PA7
PB7_PA7
SEG_DP
OUT
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J2-9
38
PA3
40
PB12
PA3_PB12
LCD_E
OUT
J2-10
40
PA2
39
PB13
PA2_PB13
LCD_RS
OUT
J1-7
13
PB4
6
PA4
PB4_PA4
LCD_D4
OUT
J1-2
3
PB5
10
PA5
PB5_PA5
LCD_D5
OUT
J2-7
34
PB6/PD0
11
PA6
PB6_PA6
LCD_D6
OUT
J2-6
32
PB7/PD1
12
PA7
PB7_PA7
LCD_D7
OUT
1.6.2.5 Motor de passo e servomotor
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J4-5
29
PC5
26
PB7
PC5_PB7
SERVO e L293D_EN
OUT (PWM)
J4-6
31
PC6
38
PB14
PC6_PB14
L293D_M1
OUT
J4-7
33
PC7
37
PB15
PC7_PB15
L293D_M2
OUT
J3-5
10
PD2
36
PA8
PD2_PA8
L293D_M3
OUT
J3-6
12
PD3
35
PA9
PD3_PA9
L293D_M4
OUT
1.6.2.6 Módulo sensor de ultrassom HC-04
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J3-10
20
PF1
2
PC13
PF1_PC13
US_TRIGGER
OUT
J4-4
27
PC4
27
PB6
PC4_PB6
US_ECO
IN
1.6.2.7 Módulo Bluetooth HC-05 ou HC-06
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J1-5
9
PE4
16
PB11
PE4_PB11
BLUETOOTH_TX
IN
J1-6
11
PE5
15
PB10
PE5_PB10
BLUETOOTH_RX
OUT
1.6.2.8 Módulo WiFi ESP8266
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J2-3
26
PE0
29
PB4
PE0_PB4
ESP_GPIO02
OUT
J3-7
14
PE1
30
PB3
PE1_PB3
ESP_RST
OUT
J1-5
9
PE4
16
PB11
PE4_PB11
ESP_TX
IN
J1-6
11
PE5
15
PB10
PE5_PB10
ESP_RX
OUT
1.6.2.9 Módulo I2C sensor de pressão BMP280
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J1-5
9
PE4
16
PB11
PE4_PB11
BMP280_SCL
IN
J1-6
11
PE5
15
PB10
PE5_PB10
BMP280_SDA
OUT
Observação : Inverter os sinais PE4_PB11 e PE5_PB10 para funcionamento do BMP280 com a placa Blue-Pill (PB10 – SCL e PB11 – SDA)
1.6.2.10 Sinais analógicos
Conector TIVA
Pino do conector M1 (Tiva)
Sinal Tiva
Pino do conector M2 (Blue Pill)
Sinal Blue Pill
Nome do sinal final
Interface
Direção
J3-8
16
PE2
14
PB1
PE2_PB1
LM35
IN (ADC)
J3-9
18
PE3
13
PB0
PE3_PB0
Trimpot
IN (ADC)
Jumper
Pinos
Descrição
JP1
1-2
Alimentação pela USB (padrão)
JP1
2-3
Alimentação por fonte externa
JP2
1-2
Utilizado para teste da placa MICROTB_UTFPR
JP2
2-3
Alimentação pelo regulador de 3,3 V da placa (padrão)
Posição
Conexão
LCD1
LCD 16x2
M1
Placa Tiva LaunchPad
M2
Placa Blue Pill
P1
Servomotor
P2
Motor de passo unipolar ou até dois motores CC
P3
ESP8266
P4
Módulo Bluetooth HC-05/HC-06
P5
Módulo de pressão BPM280
P6
Módulo sensor ultrassônico HC-04
U1
Entrada da alimentação de 9 V
1.6.2.13 Sinais não conectados da placa Tiva LaunchPad
Pino do conector M1
Sinal Tiva
Descrição
19 (J1-10)
PA7
I/O
6 (J3-3)
PD0
Conectado por um resistor de 0R no PB6
8 (J3-4)
PD1
Conectado por um resistor de 0R no PB7
21 (J4-1)
PF2
LED Azul da placa Tiva
23 (J4-2)
PF3
LED Verde da placa Tiva
35 (J4-8)
PD6
I/O
37 (J4-9)
PD7
I/O NMI
30 (J2-5)
RESET
RESET
1.6.2.14 Sinais não conectados da placa Blue Pill
Pino do conector M2
Sinal Blue Pill
Descrição
3
PC14
OSC32IN
4
PC15
OSC32OUT
17
NRST
RESET BUTTON
20
*GND
GND
32
PA12
USB+
33
PA11
USB+
*Sinal não conectado para compatibilidade com a placa BlackPill.
2. Links com informações sobre as placas de avaliação compatíveis
2.1 Placa TIVA C Series TM4C123G LaunchPad
2.1.1 Links do professor Jonathan W Valvano
3. Site para download do software Eagle
O site do projeto foi desenvolvido pelo estudante Cáled Tarique Pereira do curso de Engenharia de Controle e Automação da UTFPR Campus Cornélio Procópio.
5. Como citar este trabalho
ASSEF, Amauri Amorin; MORITZ, Guilherme Luiz; BANDEIRA JUNIOR, Delvanei Gomes; PERON, Guilherme de Santi; KASTER, Maurício dos Santos; OLIVEIRA, Murilo Paulo de; PEREIRA, Cáled Tarique. Projeto aberto da placa MICROTB_UTFPR (V1.0) para conexão com as plataformas de avaliação de microcontroladores baseados em ARM Tiva LaunchPad e Blue Pill. Curitiba: UTFPR, 2021.
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