MAPA – Sistemas Digitais – 54/2026

MAPA – SISTEMAS DIGITAIS – 54/2026

Situação-problema
Uma indústria necessita automatizar o enchimento de um reservatório. O sistema possui dois sensores digitais de nível e um botão de emergência. O controle deverá acionar uma bomba, identificar estados físicos do reservatório e detectar combinações incoerentes dos sensores.

Sinal Ligação Descrição
L RB0 Sensor inferior: L = 1 quando está submerso
H RB1 Sensor superior: H = 1 quando está submerso
E RB2 Emergência: E = 1 quando pressionada
Q RC0 Comando da bomba: Q = 1 liga a bomba
F RC1 Alarme de falha: F = 1 indica incoerência

Para L e H, considere os seguintes estados:
L = 0 e H = 0: nível abaixo do sensor inferior; reservatório vazio.
L = 1 e H = 0: nível entre os sensores; estado intermediário.
L = 1 e H = 1: nível acima do sensor superior; reservatório cheio.
L = 0 e H = 1: combinação fisicamente incoerente; falha de sensor ou cabeamento.
A bomba deve ligar quando o reservatório estiver vazio e permanecer ligada durante o enchimento. Ao atingir o sensor superior, deve desligar e permanecer desligada até que o nível fique novamente abaixo do sensor inferior. A emergência sempre deve desligar a bomba.

Questão 1 – Sistemas de numeração e leitura das entradas
Considere os bits RB1 = H e RB0 = L. Complete o quadro com o valor dos dois bits em binário, decimal e hexadecimal para os quatro estados possíveis dos sensores.
H L Binário RB1:RB0 Decimal Hexadecimal Estado físico

Questão 2 – Tabela-verdade dos estados
Construa a tabela-verdade para as saídas V (vazio), M (intermediário), C (cheio) e F (falha), considerando apenas L e H.
L H V M C F

Questão 3 – Expressões booleanas
A partir da tabela-verdade, escreva e simplifique as expressões booleanas das saídas V, M, C e F. Utilize a notação X’ para representar o complemento de X.
Questão 4 – Lógica combinacional de segurança
Defina as expressões para o sinal de partida S e o sinal de reset R do elemento de memória, considerando:
S = 1 somente quando o reservatório está vazio e a emergência não está pressionada.
R = 1 quando o sensor superior está acionado ou quando a emergência está pressionada.
A combinação de falha dos sensores deve desligar a bomba e ativar o alarme F.
Represente o circuito combinacional correspondente utilizando portas NOT, AND e OR.
Questão 5 – Lógica sequencial
Explique por que a bomba não pode ser controlada corretamente apenas por uma função combinacional do nível atual. Proponha o uso de um latch SR ou de uma variável de estado Q e escreva a equação de próximo estado.
Forma de referência: Q(próximo) = S + Q.R’

Questão 6 – Implementação em microcontrolador
Elabore um pseudocódigo ou trecho de programa em C para o PIC que:
Leia L, H e E.
Desligue imediatamente a bomba em caso de emergência ou falha.
Ligue a bomba no estado vazio.
Desligue a bomba no estado cheio.
Mantenha o estado anterior da bomba no nível intermediário.
Acione o alarme somente na combinação incoerente L = 0 e H = 1.
Questão 7 – Simulação da sequência de operação
Considere E = 0 e que a bomba inicia desligada. Determine Q e F após cada etapa da sequência:
Etapa L H Situação Q F
1 0 0 Nível abaixo do sensor inferior
2 1 0 Nível entre os sensores durante o enchimento
3 1 1 Reservatório cheio
4 1 0 Nível entre os sensores durante o esvaziamento
5 0 0 Reservatório vazio novamente
6 0 1 Combinação incoerente

Questão 8 – Análise técnica final
Elabore um texto técnico de 10 a 15 linhas comentando a integração entre lógica combinacional, memória de estado e microcontrolador; o tratamento da combinação impossível dos sensores; e os cuidados necessários para acionar uma bomba real.

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