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Projeto completo de circuito esquemático e layout da placa de circuito impresso MICROTB_UTFPR (V1.0) para conexão com as plataformas de avaliação Tiva LaunchPad e Blue Pill baseadas em microcontroladores ARM utilizando o software Eagle 9.6.2. Projeto aprovado no Edital 37/2020 PROGRAD – UTFPR – Área temática de Sistemas Microcontrolados.

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amauriassef/Projeto_UTFPR_ELE02

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1. Projeto UTFPR ELE02

1.1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná

UTFPR Logo

  • 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/

1.2 Título

Desenvolvimento de um kit microcontrolado de baixo custo para apoio ao ensino remoto - Projeto ELE02

1.3 Descrição

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).

1.4 Equipe

1.5 Documentação

  • 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.

1.5.1 Características

  • 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)

1.5.2 Versão do projeto

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 Pinagem do kit

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 Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J1-1 1 3,3 V 18, 21 3,3 V 3,3 V +3V3(TB) Alimentação Alimentação
J1-2 3 PB5 10 PA5 PA6 PB5_PA5 LED6, SEG_F e LCD_D5 OUT
J1-3 5 PB0 5 PA0 NRST PB0_PA0 LED1 e SEG_A OUT/NC
J1-4 7 PB1 6 PA1 PA0 PB1_PA1 LED2 e SEG_B OUT
J1-5 9 PE4 16 PB11 PB2 PE4_PB11 ESP_TX, BLUETOOTH_TX e BMP280 IN
J1-6 11 PE5 15 PB10 PB1 PE5_PB10 ESP_RX, BLUETOOTH_RX e BMP280 OUT
J1-7 13 PB4 6 PA4 PA3 PB4_PA4 LED5, SEG_E e LCD_D4 OUT
J1-8 15 PA5 34 PA10 PA10 PA5_PA10 EN_DISP1 OUT
J1-9 17 PA6 31 PA15 PA15 PA6_PA15 EN_DISP2 OUT
J1-10 19 PA7 PA6 - - - - -
J2-1 22 GND 19, 22 GND GND GND Alimentação Alimentação
J2-2 24 PB2 7 PA2 PA1 PB2_PA2 LED3 e SEG_C OUT
J2-3 26 PE0 29 PB4 PB4 PE0_PB4 ESP_GPIO02 IN/OUT
J2-4 28 PF0 24 PB9 PB9 PF0_PB9 SW2 IN
J2-5 30 RESET - - - - - NC
J2-6 32 PB7/PD1 12 PA7 PA6 PB7_PA7 LED8, SEG_DP e LCD_D7 OUT
J2-7 34 PB6/PD0 11 PA6 PA5 PB6_PA6 LED7, SEG_G e LCD_D6 OUT
J2-8 36 PA4 28 PB5 PB5 PA4_PB5 EN_LEDS OUT
J2-9 38 PA3 40 PB12 PB12 PA3_PB12 LCD_E OUT
J2-10 40 PA2 39 PB13 PB13 PA2_PB13 LCD_RS OUT
J3-1 2 5,0 V 23 5,0 V 5,0 V +5V(TB) Alimentação Alimentação
J3-2 4 GND 19, 22 GND GND GND Alimentação Alimentação
J3-3 6 PD0/PB6 - - - - - NC
J3-4 8 PD1/PB7 - - - - - NC
J3-5 10 PD2 36 PA8 PA8 PD2_PA8 L293D_M3 OUT
J3-6 12 PD3 35 PA9 PA9 PD3_PA9 L293D_M4 OUT
J3-7 14 PE1 30 PB3 PB3 PE1_PB3 ESP_RST OUT
J3-8 16 PE2 14 PB1 PB0 PE2_PB1 LM35 IN (ADC)
J3-9 18 PE3 13 PB0 PA7 PE3_PB0 Trimpot IN (ADC)
J3-10 20 PF1 2 PC13 PC13 PF1_PC13 US_TRIGGER OUT
J4-1 21 PF2 - - - - NC
J4-2 23 PF3 - - - - NC
J4-3 25 PB3 8 PA3 PA2 PB3_PA3 LED4 e SEG_D OUT
J4-4 27 PC4 27 PB6 PB6 PC4_PB6 US_ECO IN
J4-5 29 PC5 26 PB7 PB7 PC5_PB7 SERVO e L293D_EN OUT (PWM)
J4-6 31 PC6 38 PB14 PB14 PC6_PB14 L293D_M1 OUT
J4-7 33 PC7 37 PB15 PB15 PC7_PB15 L293D_M2 OUT
J4-8 35 PD6 - - - - - NC
J4-9 37 PD7 - - - - - NC
J4-10 39 PF4 25 PB8 PB8 PF4_PB8 SW1 IN

NC - não conectado.

1.6.2. Descrição dos sinais por funcionalidade

1.6.2.1 LEDs

Conector TIVA Pino do conector M1 (Tiva) Sinal Tiva Pino do conector M2 (Blue Pill) Sinal Blue Pill Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J2-8 36 PA4 28 PB5 PB5 PA4_PB5 EN_LEDS OUT
J1-3 5 PB0 5 PA0 NRST PB0_PA0 LED1 OUT/NC
J1-4 7 PB1 6 PA1 PA0 PB1_PA1 LED2 OUT
J2-2 24 PB2 7 PA2 PA1 PB2_PA2 LED3 OUT
J4-3 25 PB3 8 PA3 PA2 PB3_PA3 LED4 OUT
J1-7 13 PB4 6 PA4 PA3 PB4_PA4 LED5 OUT
J1-2 3 PB5 10 PA5 PA4 PB5_PA5 LED6 OUT
J2-7 34 PB6/PD0 11 PA6 PA5 PB6_PA6 LED7 OUT
J2-6 32 PB7/PD1 12 PA7 PA6 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 Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J4-10 39 PF4 25 PB8 PB8 PF4_PB8 SW1 IN
J2-4 28 PF0 24 PB9 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 Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J1-8 15 PA5 34 PA10 PA10 PA5_PA10 EN_DISP1 OUT
J1-9 17 PA6 31 PA15 PA15 PA6_PA15 EN_DISP2 OUT
J1-3 5 PB0 5 PA0 NRST PB0_PA0 SEG_A OUT/NC
J1-4 7 PB1 6 PA1 PA0 PB1_PA1 SEG_B OUT
J2-2 24 PB2 7 PA2 PA1 PB2_PA2 SEG_C OUT
J4-3 25 PB3 8 PA3 PA2 PB3_PA3 SEG_D OUT
J1-7 13 PB4 6 PA4 PA3 PB4_PA4 SEG_E OUT
J1-2 3 PB5 10 PA5 PA4 PB5_PA5 SEG_F OUT
J2-7 34 PB6/PD0 11 PA6 PA5 PB6_PA6 SEG_G OUT
J2-6 32 PB7/PD1 12 PA7 PA6 PB7_PA7 SEG_DP OUT

1.6.2.4 Display LCD 16x2

Conector TIVA Pino do conector M1 (Tiva) Sinal Tiva Pino do conector M2 (Blue Pill) Sinal Blue Pill Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J2-9 38 PA3 40 PB12 PB12 PA3_PB12 LCD_E OUT
J2-10 40 PA2 39 PB13 PB13 PA2_PB13 LCD_RS OUT
J1-7 13 PB4 6 PA4 PA3 PB4_PA4 LCD_D4 OUT
J1-2 3 PB5 10 PA5 PA4 PB5_PA5 LCD_D5 OUT
J2-7 34 PB6/PD0 11 PA6 PA5 PB6_PA6 LCD_D6 OUT
J2-6 32 PB7/PD1 12 PA7 PA6 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 Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J4-5 29 PC5 26 PB7 PB7 PC5_PB7 SERVO e L293D_EN OUT (PWM)
J4-6 31 PC6 38 PB14 PB14 PC6_PB14 L293D_M1 OUT
J4-7 33 PC7 37 PB15 PB15 PC7_PB15 L293D_M2 OUT
J3-5 10 PD2 36 PA8 PA8 PD2_PA8 L293D_M3 OUT
J3-6 12 PD3 35 PA9 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 Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J3-10 20 PF1 2 PC13 PC13 PF1_PC13 US_TRIGGER OUT
J4-4 27 PC4 27 PB6 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 Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J1-5 9 PE4 16 PB11 PB2 PE4_PB11 BLUETOOTH_TX IN
J1-6 11 PE5 15 PB10 PB1 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 Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J2-3 26 PE0 29 PB4 PB4 PE0_PB4 ESP_GPIO02 OUT
J3-7 14 PE1 30 PB3 PB3 PE1_PB3 ESP_RST OUT
J1-5 9 PE4 16 PB11 PB2 PE4_PB11 ESP_TX IN
J1-6 11 PE5 15 PB10 PB1 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 Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J1-5 9 PE4 16 PB11 PB2 PE4_PB11 BMP280_SCL IN
J1-6 11 PE5 15 PB10 PB1 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 Sinal Black Pill Nome do sinal final Interface Direção
J3-8 16 PE2 14 PB1 PB0 PE2_PB1 LM35 IN (ADC)
J3-9 18 PE3 13 PB0 PA7 PE3_PB0 Trimpot IN (ADC)

1.6.2.11 Jumpers

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)

1.6.2.12 Conectores

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.

NRST - cortar o pino NRST

1.6.2.15 Sinais não conectados da placa Black Pill

Pino do conector M2 Sinal Black Pill Descrição
3 PC14 OSC32IN
4 PC15 OSC32OUT
5 NRST RESET BUTTON
20 +5V +5V
32 PA12 USB+
33 PA11 USB+

NRST - cortar o pino NRST

2. Links com informações sobre as placas de avaliação compatíveis

2.1 Placa TIVA C Series TM4C123G LaunchPad

Tiva Logo

2.1.1 Links do professor Jonathan W Valvano

2.2 Placa Blue Pill

Bluepill Logo

2.3 Placa BlackPill

3. Site para download do software Eagle

4. Site do projeto

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.

6. Informação de licença

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Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons BY-NC-SA 4.0. Esta licença permite que outros remixem, adaptem e criem a partir do trabalho para fins não comerciais, desde que atribuam o devido crédito e que licenciem as novas criações sob termos idênticos. Conteúdos elaborados por terceiros, citados e referenciados nesta obra não são cobertos pela licença. Para ver uma cópia da licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

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