Testador de circuitos integrados

ARTIGO ORIGINAL

BEZERRA, Henrique Menegueço ^[1], MOURA, Erick Krenkin de ^[2], SANTOS, Everson Severo dos ^[3], LEME, Mateus Henrique Rodrigues ^[4], SANTOS, Mike Borges dos ^[5], TABITA, Rafael Kenji ^[6]

BEZERRA, Henrique Menegueço et al. Testador de circuitos integrados. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano. 10, Ed. 12, Vol. 01, pp. 172-202,  Dezembro de 2025. ISSN:2448-0959. Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-eletrica/testador-de-circuitos, DOI: 10.32749/nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-eletrica/testador-de-circuitos

RESUMO

O testador de circuitos lógicos integrados é um equipamento desenvolvido para verificar o funcionamento de CIs (Circuitos Integrados), (AND, OR, XOR, NOR, XNOR, NOT e NAND) de forma rápida e eficiente. Sua principal função é identificar se o componente está operando corretamente ou se apresenta falhas internas em seus pinos ou conexões lógicas. Essa ferramenta é amplamente utilizada em laboratórios de eletrônica, manutenção de equipamentos e no processo de ensino, pois facilita a análise prática de componentes, reduzindo tempo de diagnóstico e aumentando a confiabilidade dos reparos. O objetivo é desenvolver um protótipo de baixo custo, baseado em Raspberry pi pico, capaz de testar circuitos integrados lógicos da família 74XX, verificando sua funcionalidade por meio da comparação automática entre as saídas reais e as tabelas verdade esperadas.

Palavras-chave: Circuito, Eletrônica, Portas Lógicas, Lógica Programável, Protótipo.

1. INTRODUÇÃO

A eletrônica digital está presente em praticamente tudo o que usamos no dia a dia — desde os aparelhos mais simples até sistemas industriais de grande porte. No coração de muitos desses dispositivos estão os Circuitos Integrados (CIs) lógicos, que executam operações fundamentais através de portas como AND, OR, XOR, NOR, XNOR, NOT e NAND. Esses blocos básicos, quando combinados, dão origem a circuitos muito mais complexos, que viabilizam desde um simples relógio digital até computadores e controladores industriais. (Moreira Silva; Furukawa, 2017).

Apesar de sua importância, esses CIs são peças sensíveis: basta que uma única porta lógica falhe para comprometer todo o funcionamento do sistema. Então surge a necessidade de ter ferramentas práticas que ajudem tanto no ensino da eletrônica digital quanto na manutenção de equipamentos. (Silva et al., 2013).

Este estudo apresenta a construção de um protótipo de testador de CIs com Raspberry pi pico. O protótipo possui o seguinte funcionamento a Raspberry pi pico envia combinações de sinais de entrada para o CI, lê as saídas e compara os resultados com a tabela verdade esperada. Se houver diferença, o dispositivo acusa que a porta está com defeito. Isso torna o processo de checagem muito mais rápido e confiável do que tentar testar manualmente cada entrada e saída. (Silva et al., 2013).

Além de resolver um problema técnico, o projeto também conversa com alguns Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU:

• ODS 4: Educação de Qualidade — O testador é uma ferramenta de baixo custo e fácil de replicar, que pode ser usada em escolas e universidades para tornar o aprendizado de eletrônica mais acessível e prático.
• ODS 9: Indústria, Inovação e Infraestrutura — A proposta incentiva a criação de soluções simples e inovadoras, capazes de modernizar laboratórios e apoiar projetos de pesquisa.
• ODS 12: Consumo e Produção Responsáveis — Ao possibilitar a verificação de CIs antes do descarte, o projeto ajuda a reduzir lixo eletrônico, estimulando um uso mais consciente da tecnologia. (Moreira Silva; Furukawa, 2017).

Dessa forma, o protótipo não é apenas uma solução para validar componentes eletrônicos, mas também uma forma de aproximar estudantes e profissionais da prática em eletrônica digital, conectando conhecimento técnico, inovação e sustentabilidade.

2. MÉTODO

O presente artigo, caracteriza-se como uma pesquisa aplicada de abordagem quantitativa, com finalidade experimental. O objetivo central foi o desenvolvimento e a validação de um protótipo funcional — um testador de CIs de portas lógicas — visando a otimização do processo de verificação de componentes eletrônicos. A metodologia foi estruturada em duas fases principais: o desenvolvimento do dispositivo e a validação de seu desempenho.

2.1 TIPOS DE PORTAS LÓGICAS TTL

2.1.1 PORTA AND

A porta lógica AND realiza uma operação lógica entre suas entradas, na qual a saída será igual a 1 (ou nível alto) apenas quando todas as entradas estiverem em nível alto conforme. Caso qualquer uma das entradas esteja em nível baixo (0), a saída será igual a 0 conforme Figura 1. Essa característica torna a porta adequada para aplicações em que é necessário verificar a ocorrência simultânea de múltiplas condições. Em sistemas de controle, por exemplo, uma máquina pode ser acionada somente após dois sensores distintos indicarem que o ambiente está seguro. (Baranauskas 2012). É possível verificar os resultados da porta utilizando uma tabela verdade, que é composta por todas as combinações de várias e mostra os resultados baseados nas leis da álgebra de Boole conforme Figura 2. (Silva, 2020).

Figura 1 – Circuito chaveado em série e a variação dos resultados

Figura 2 – Representação gráfica da porta AND e tabela verdade

2.1.2 PORTA OR

A porta OR realiza uma operação de adição lógica, em que a saída será 1 se pelo menos uma das entradas for 1. A saída será 0 somente quando todas as entradas forem 0 conforme Figura 3, é possível verificar os resultados esperados na tabela verdade indica na Figura 4. Trata-se de uma operação bastante comum em circuitos que precisam ativar uma função por diferentes condições. Por exemplo, em um sistema de alarme, qualquer sensor que detecte movimento, calor ou abertura de portas pode acionar a sirene. (Baranauskas, 2012).

Figura 3 – Circuito chaveado em paralelo e a variação dos resultados

Figura 4 – Representação gráfica da porta OR e tabela verdade

2.1.3 PORTA NOT

A porta NOT, também chamada de inversor, realiza a operação lógica de negação. Normalmente, ela tem uma entrada e uma saída, invertendo o nível lógico: se a entrada for 1, a saída será 0, e vice-versa, conforme Figura 5. É a célula básica de inversão em circuitos digitais e é usada para gerar sinais complementares, implementar lógica negativa, e ajustar polaridades de controle. Em implementações de hardware TTL (Transistor-Transistor Logic) e CMOS (Complementary Metal-Oxide- Semiconductor), o inversor apresenta propriedades elétricas significativas, como ganho, tempo de propagação e consumo, que afetam a sua integração em estágios lógicos. Ademais, de acordo com as leis de De Morgan, as quais se trata de regras da lógica booleana que mostram como transformar uma expressão AND negada em OR negada ou vice-versa. Elas servem para simplificar circuitos e permitem implementar funções lógicas usando apenas portas NAND ou NOR, que são portas universais. De modo que seja possível usar combinações de inversores para criar circuitos NAND/NOR ou formar osciladores. (Costa, 2022).

Figura 5 – Representação gráfica da porta NOT e tabela verdade

2.1.4 PORTA NOR

A porta NOR é o oposto da porta OR. A saída é 1 apenas quando todas as entradas são 0; se qualquer entrada for 1, a saída será 0 conforme Figura 6. Essa particularidade transforma a NOR em uma porta de negação que combina a verificação de ausência de sinais. É amplamente utilizada em circuitos de bloqueio ou reset, nos quais se espera que a saída permaneça ativa somente quando não há nenhum sinal de entrada ativo. (Moreira Silva; Furukawa, 2017).

Figura 6 – Representação gráfica da porta NOR e tabela verdade

2.1.5 PORTA XOR

A porta XOR, também conhecida como “OU exclusivo”, produz uma saída 1 somente quando o número de entradas em nível alto é ímpar. Em sua configuração mais comum, com duas entradas, isso implica que a saída será 1 se apenas uma delas for

1. A saída é 0 quando ambas são iguais conforme Figura 7. Essa lógica é frequentemente empregada em comparadores digitais e circuitos de soma binária, uma vez que detecta variações entre sinais. (Baranauskas, 2012).

Figura 7 – Representação gráfica da porta XOR e tabela verdade

2.1.6 PORTA XNOR

A porta XNOR é a versão inversa da porta XOR. Sua saída será 1 quando as entradas forem iguais e 0 quando forem diferentes. Essa propriedade a torna essencial em sistemas de verificação de paridade e comparadores de igualdade, que precisam determinar se dois sinais binários têm o mesmo valor, sua tabela verdade está representa na Figura 8. (Silva et al., 2013).

Figura 8 – Representação gráfica da porta XNOR e tabela verdade

2.1.7 PORTA NAND

A porta NAND funciona como a negação da porta AND. Ela produz uma saída 0 somente quando todas as entradas são 1; em qualquer outra situação, a saída será 1, conforme Figura 9. Essa negação da operação AND torna a NAND uma das portas mais flexíveis na eletrônica digital, de fato, é possível construir qualquer circuito lógico apenas com portas NAND. Na prática, ela é aplicada em sistemas onde é crucial evitar que ações ocorram ao mesmo tempo, como em travas de segurança que impedem que um circuito seja ativado se todas as condições estiverem atendidas. (Moreira Silva; Furukawa, 2017).

Figura 9 – Representação gráfica da porta NAND e tabela verdade

2.2 TESTE MANUAL DE PORTA AND (TTL AND) NA PROTOBOARD

Segue abaixo o funcionamento de uma porta AND em protoboard, aplicando as combinações de entrada e observando a saída. O método é trabalhoso, o que motiva o uso de testadores automáticos.

Materiais essenciais:

• CI 7408 (porta AND de 2 entradas, família TTL 74XX).
• Protoboard.
• Fonte +5 V estável.
• LED + resistor 330 Ω.
• Push buttons (2 por porta) + resistores 10 kΩ.
• Jumpers; multímetro.

Pinagem básica:

• Alimentação: VCC = pino 14, GND = pino
• Porta 1: A = pino 1, B = pino 2, Y = pino

Montagem (passo a passo):

1. Posicionamento:
   • Insira o AND na Protoboard (metade dos pinos de cada lado).
2. Alimentação
   • Conecte pino 14 no +5 V, pino 7 no
3. Saída com indicação:
   • Y (pino 3) no resistor 330 Ω no LED no GND (LED acende quando Y=1).
4. Entradas com push buttons
   • Use pull-down: A (pino 1) e B (pino 2) ligados a
   • Cada entrada recebe um push button para +5 V (ao pressionar, a entrada vai a “1”).

Teste funcional (tabela-verdade)

• Solto/solto (A=0, B=0) → Y=0 (LED apagado).
• Pressiona A (A=1, B=0) → Y=0 (LED apagado).
• Pressiona B (A=0, B=1) → Y=0 (LED apagado).
• Pressiona A e B (A=1, B=1) → Y=1 (LED aceso).

Limitações do método convencional

• Lento e repetitivo: cada combinação é aplicada
• Suscetível a erro: ligações trocadas, leituras visuais ambíguas.
• Baixa escalabilidade: difícil testar múltiplas portas/CI em sequência.
• Traçado de falhas limitado: sem registro automático nem verificação de temporização.

Diante dessas limitações, um testador automático aplica padrões de teste, lê saídas, validam as tabelas-verdades conformes as imagens vistas anteriormente e pode checar margens elétricas e tempos de propagação, reduzindo esforço, tempo e erro humano.

2.3 SOFTWARES

Visual Studio Code: É uma plataforma que possibilita o desenvolvimento de programas em diferentes linguagens de programação, contando com SDKs (Software Development Kits – Conjuntos de Desenvolvimento de Software) e compiladores que integram o código junto a bibliotecas e cria arquivos com extensões que possibilitam o uso em diferentes plataformas.

Tinker Cad: É um programa de modelagem 3D que roda em um navegador da web, onde o usuário pode simular seu código com todos os componentes e microcontroladores necessários e verificar de maneira virtual se está tudo se comportando de maneira ideal.

Proteus: É uma ferramenta integrada da Labcenter Electronics que permite a criação de layout de circuitos elétricos e eletrônicos, permite programar em diversas linguagens além de possibilitar usar arquivos compilados de outras IDEs (Integrated Development Environments – Ambientes de Desenvolvimento Integrado), possibilita também o desenvolvimento de placas de circuito impresso.

Solid Edge: É uma ferramenta de modelagem 2D e 3D, que permite não só modelar como também realizar ensaios e testes nos protótipos desenhados dentro do software.

2.4 MONTAGEM

O testador de circuitos integrados conta com um display 3,5” da fabricante Nextion, modelo NX4832T035 que conta com a tecnologia touch screen, o que facilita o processo de testes, retirando a necessidade de botões externos. A comunicação do display com a raspberry é realizada através da comunicação serial Universal UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), ou seja, RX e TX, utilizando a entrada UART 0 da raspberry. Os demais pinos da raspberry são utilizados hora como entrada digital, hora como saída digital (essa configuração é alterada antes de iniciar o teste de cada tipo diferente de porta). Finalizando a montagem eletrônica, temos os circuitos de alimentação, que são provenientes de uma fonte externa 5V, e de uma bateria interna 9V que passa por um circuito regulador de tensão conforme diagrama de ligação conforme Figura 10.

A montagem do case que abriga os componentes e dá espaço a tela interativa está dividida em duas partes, sendo a primeira a impressão 3D da parte de cima e de baixo do case conforme Figura 11, e a segunda etapa trata-se da junção física da parte de cima e de baixo através de parafusos nas 4 extremidades da peça conforme visto na Figura 12 e Figura 13.

Figura 10 – Diagrama de ligação

Figura 11 – Vista isométrica do dispositivo

Figura 12 – Vista superior da junção das partes físicas

Figura 13 – Vista lateral e superior da junção das partes físicas

3. ANÁLISE DETALHADA DO CÓDIGO (MAIN.C)

3.1 ANÁLISE

Este programa para o Raspberry Pi Pico foi projetado para ser um testador de CIs da série 74xx. Ele utiliza uma tela Nextion como interface gráfica do usuário IHM (Interface Homem Máquina), comunicando-se com ela via UART é um protocolo de comunicação serial ponto a ponto, simples e amplamente utilizado, que permite a troca de dados entre dois dispositivos usando apenas duas linhas de sinal: TX (transmissão) e RX (recepção), permitindo o modo full-duplex. Sua característica assíncrona significa que não há um sinal de clock compartilhado, em vez disso, a sincronização é estabelecida pela concordância na taxa de transmissão (Baud Rate) e pelo uso de um Bit de Start (baixo) para iniciar o quadro de dados e um ou mais Bits de Stop (alto) para finalizar o pacote, que geralmente contém 8 bits de informação e, opcionalmente, um bit de paridade para detecção de erros.

3.2 COMUNICAÇÃO UART

A comunicação UART é um protocolo serial simples e muito utilizado para troca de dados entre dispositivos. Ela envia e recebe informações bit a bit por apenas dois fios principais: TX (transmitir) e RX (receber).

É chamada de assíncrona porque não usa um sinal de clock compartilhado; em vez disso, os dois dispositivos precisam apenas concordar na mesma taxa de transmissão (baud rate) para que a comunicação funcione. É amplamente usada em microcontroladores, módulos de sensores, módulos Bluetooth e telas como a Nextion, por ser confiável e fácil de implementar. (Dutra; Cunha, 2008).

3.3 INCLUSÕES E DEFINIÇÕES (#INCLUDE E #DEFINE)

Antes de iniciar a implementação do programa, é necessário incluir as bibliotecas que fornecem as funções fundamentais para o funcionamento do microcontrolador e da comunicação UART, além de definir constantes que tornam o código mais organizado e fácil de manter. As diretivas #include e #define permitem preparar o ambiente de desenvolvimento, garantindo que todos os recursos necessários estejam disponíveis antes da execução do código.

• #include <stdio.h>: Inclui a biblioteca padrão de entrada/saída do É usada para a função printf, que envia texto para o terminal serial via USB. Isso é fundamental para a depuração, permitindo que você veja o estado das variáveis e o fluxo do programa em tempo real.
• #include “pico/stdlib.h”: É a biblioteca principal do SDK do Pico. Ela fornece funções essenciais para a inicialização do microcontrolador, controle dos pinos de entrada/saída GPIO (General Purpose, Input/Output) e funções de temporização como sleep_ms.
• #include “hardware/uart.h”: Inclui as funções específicas para controlar o periférico de hardware UART, que é o protocolo de comunicação serial usado para a comunicação com a tela Nextion.

#define: Estas diretivas criam constantes que são substituídas no código antes da compilação.

• UART_ID, BAUD_RATE, UART_TX_PIN, UART_RX_PIN: Configuram os parâmetros da comunicação uart0 é o periférico UART escolhido, 115200 é a velocidade (baud rate), e 0 e 1 são os pinos GPIO do Pico que serão usados para transmitir (TX) e receber (RX) dados.
• O PIN_CI_1 a PIN_CI_14: Mapeiam os pinos do soquete onde o CI é inserido para os pinos GPIO do Pico. Por exemplo, PIN_CI_1 refere-se ao pino 1 do soquete, que está fisicamente conectado ao GPIO 2 do Pico. Isso torna o código mais legível, pois a lógica de teste pode se referir aos pinos pelo número do terminal do

3.4 VARIÁVEIS GLOBAIS

O programa utiliza um grande número de variáveis globais para controlar seu estado. Elas funcionam como “flags” (bandeiras) que sinalizam diferentes condições.

• armazena_pagina: Guarda o ID da página que está atualmente visível na tela Nextion. O programa usa o valor desta variável para decidir qual lógica de teste deve ser executada.
• modo_automatico: Uma flag que indica se o modo de teste automático está ativado

(1) ou desativado (0).

• liga_74xx (ex: liga_7404): Uma série de flags, uma para cada tipo de CI. Quando o usuário pressiona o botão de teste em uma página específica, a flag correspondente é setada para 1, iniciando a rotina de teste para aquele CI.
• automatico_74xx (ex: automatico_7404): São contadores usados exclusivamente no modo automático. Cada vez que uma porta lógica de um CI passa em um teste, o contador correspondente é incrementado.
• testa_CI: Funciona como um ponteiro de estado para a máquina de estados do modo automático. Seu valor (1, 2, 3, …) determina qual CI está sendo testado no momento. Um valor de 100 é usado para indicar que um CI foi encontrado e o ciclo de busca deve parar.

3.5 FUNÇÕES DE COMUNICAÇÃO E PROCESSAMENTO DA NEXTION

• init_uart(): Esta função é chamada uma vez no início do Ela inicializa o hardware da UART com a velocidade (BAUD_RATE) definida e configura os pinos GPIO (UART_TX_PIN, UART_RX_PIN) para operarem na função UART.
• send_command_to_nextion(): É a função central para enviar instruções para a tela Nextion. Ela recebe uma string de comando (ex: “page 3”) e a envia pela UART. Em seguida, envia três bytes 0xFF, que é o caractere terminador de comando exigido pelo protocolo da Nextion.
• map_component_to_page(): Funciona como um “tradutor”. Como botões em diferentes páginas da Nextion podem levar à mesma tela de teste, esta função mapeia a combinação (page_id, component_id) recebida da tela para um número de página lógico (3, 4, 5, etc.) que o seu código usa para tomar decisões.
• process_nextion_packet(): Esta função analisa o pacote de dados recebido da Nextion. Se o primeiro byte for 0x65 (Evento de Toque), significa que o usuário tocou em um componente. A função extrai o ID da página e do componente e chama map_component_to_page para traduzir essa combinação em uma página lógica interna do programa.
• Se for 0x66 (Evento de Mudança de Página), a variável armazena_pagina é atualizada com o ID da nova página.
• Se for 0x71 (Evento de Retorno de Dados), significa que a Nextion está enviando um Isso é usado para ler o estado de um checkbox (para o modo automático) ou de um botão de teste, atualizando as flags modo_automatico ou liga_74xx.
• read_nextion(): Chamada continuamente no loop principal, esta função verifica se há dados chegando da tela Nextion. Se houver, ela lê os bytes um a um e os armazena em um buffer. Ao detectar a sequência de fim de pacote (0xFF 0xFF), ela chama process_nextion_packet para interpretar o comando e reseta o buffer.

3.6 FUNÇÃO MAIN()

Esta é a função principal, o coração do programa, onde a execução começa. O corpo da função é dividido em duas grandes etapas: a Inicialização (Setup) e o Loop Principal.

3.7 INICIALIZAÇÃO (SETUP)

A fase de inicialização é dedicada à preparação dos periféricos e à configuração inicial dos pinos de GPIO essenciais para a operação do sistema de teste. Configuração de Comunicações e Periféricos. O bloco de código inicializa as interfaces de comunicação serial e o feedback visual do sistema:

A função stdio_init_all() é invocada para inicializar o USB Composite Device (USB CDC), permitindo o uso da interface serial para depuração via calls printf. Concomitantemente, a função init_uart() é executada para configurar a comunicação serial assíncrona dedicada à tela Nextion. O pino GPIO 25, associado ao LED onboard do Raspberry Pico, é inicializado e configurado como saída (GPIO_OUT).

3.8 ALIMENTAÇÃO E PINOS DO CIRCUITO INTEGRADO (CI)

A etapa subsequente assegura o fornecimento de alimentação e a configuração básica dos pinos no soquete de teste:

Todos os pinos definidos para o CI (PIN_CI_1 a PIN_CI_14) são previamente inicializados por gpio_init. Os pinos PIN_CI_7 (GND) e PIN_CI_14 (VCC) são configurados como saídas (GPIO_OUT). O comando gpio_put() é então empregado para estabelecer os potenciais elétricos corretos: PIN_CI_7 é definido para nível lógico baixo (0V) e PIN_CI_14 para nível lógico alto (5V), fornecendo a alimentação padrão para a família de CIs TTL testada.

3.9 LOOP PRINCIPAL WHILE(1)

Após a conclusão da fase de inicialização, a execução do programa transiciona para o Loop Principal (while(1)), uma estrutura de repetição infinita que engloba as rotinas contínuas de manutenção, comunicação e a lógica central de teste dos CIs.

Rotinas de manutenção e interatividade, as rotinas executadas em cada ciclo garantem a estabilidade e a responsividade do sistema:

• Heartbeat LED: O LED onboard é pulsado periodicamente, servindo como um indicador visual de operação ativa (heartbeat), confirmando que o microcontrolador não está em um estado de crash ou hang.
• Comunicação Nextion: A função read_nextion() é chamada para processar inputs ou comandos oriundos da tela sensível ao toque, mantendo a interface atualizada e interativa.
• Depuração: Chamadas printf são empregadas para emitir o estado das variáveis globais relevantes para o terminal serial, facilitando o monitoramento em tempo real e a depuração do comportamento do algoritmo.

Lógica de Modo Automático: O sistema incorpora um Modo Automático controlado pela variável booleana modo_automatico. Quando ativo, o programa opera como uma Máquina de Estados guiada pela variável testa_CI. Inicia-se em testa_CI = 1, e a cada incremento, ativa-se uma flag de teste específica (e.g., liga_7404 = 1;), enquanto desativa as demais. Se o CI for identificado com sucesso e passar nos testes, a variável testa_CI é definida como 100 para interromper o ciclo de busca e a tela Nextion é atualizada. Em caso de falha, testa_CI é incrementado para iniciar o teste do próximo CI na sequência predefinida.

• Blocos de Teste de
• Cada CI discreto possui um bloco condicional (if) dedicado que define o protocolo de teste. Analisando o bloco do CI 7404 (Inversor) como exemplo:

I. Condição de Execução: O bloco é ativado se a página de teste do 7404 for a atual (armazena_pagina == 3) ou se o Modo Automático estiver ativo e for a vez do 7404 ser verificado.

II. Estado Desligado: Na ausência de ativação do teste (liga_7404 == 0), comandos são enviados à Nextion para redefinir a interface: a imagem de “ligado” é ocultada, a de “desligado” é exibida, e as caixas de resultado (t0, t1, etc) têm seu texto e cor de fundo limpos.

• Estado Ligado:

I. Configuração da Tela: A imagem de “ligado” é ativada na Nextion.

II. Configuração dos Pinos (GPIO): A função gpio_set_dir() configura os pinos do Pico conectados às entradas do 7404 como saídas (GPIO_OUT) e os pinos conectados às saídas do 7404 como entradas (GPIO_IN). Um mecanismo crucial é a ativação de resistores gpio_pull_down() nas entradas do Pico configuradas. Isso garante que, se uma saída do CI estiver desconectada ou queimada (flutuante), a leitura do Pico seja consistentemente 0, prevenindo falsos positivos ou leituras ambíguas.

III. Execução da Tabela Verdade: O código aplica sistematicamente todas as combinações lógicas para cada porta do CI. Para o 7404, são 6 portas inversoras.

IV. Teste Detalhado (Exemplo: Entrada 0 rightarrow Saída 1): O comando gpio_put(PIN_CI_1, 0) aplica o nível lógico 0 à entrada da primeira porta. Um atraso de sleep_ms(100) é inserido para garantir a estabilização da saída do CI. O valor resultante é lido via gpio_get(PIN_CI_2) e comparado com o valor esperado. O resultado (ok/verde ou erro/vermelho) é imediatamente transmitido à Nextion. Em Modo Automático, um contador (automatico_7404) registra os testes aprovados. Este procedimento é repetido para todas as combinações lógicas e para as 6 portas.

V. Verificação Final (Modo Automático): Concluídos os 12 testes (2 por porta x 6 portas), o sistema verifica se o contador automatico_7404 corresponde ao total esperado. Em caso de sucesso, o CI é identificado, a página da Nextion é atualizada, e o modo automático é interrompido. Caso contrário, o sistema avança para testar o próximo CI.

Os blocos de teste para os demais CI Lógicos (ex: 7408, 7432, 7400) replicam essa estrutura, adaptando apenas a Tabela Verdade e o mapeamento de pinos para a funcionalidade específica de cada componente.

3.9.1 RESUMO DE FUNCIONALIDADE

Este projeto é um testador de circuitos integrados lógicos da série 74xx, utilizando um Raspberry Pi Pico como cérebro e uma tela IHM Nextion como interface visual. A operação geral é a seguinte: Interface com o Usuário: O usuário interage com a tela Nextion para selecionar o tipo de CI que deseja testar ou para ativar um modo de detecção automática. Comunicação: O Pico e a Nextion se comunicam via UART. O Pico recebe os toques nos botões e envia comandos para atualizar a tela com os resultados.

Modo de Teste Manual: O usuário navega até a página do CI específico (ex: 7404) e pressiona um botão para iniciar o teste. O Pico então configura seus pinos GPIO de acordo com o pin_out do CI, aplica sequencialmente todos os vetores de teste da tabela verdade daquele CI, lê as saídas e compara com os resultados esperados. A tela é atualizada em tempo real, mostrando “ok” ou “erro” para cada teste individual.

Modo de Teste Automático: Se ativado, o Pico assume que um CI desconhecido foi inserido. Ele então executa, em sequência, o conjunto completo de testes para cada CI que ele conhece (7404, 7408, 7432, etc.). O primeiro CI cuja tabela verdade for completamente satisfeita pelo chip no soquete é considerado o CI correto. O programa então muda a tela para a página de teste daquele CI e encerra o modo automático, informando ao usuário qual chip foi detectado.

Em suma, é um dispositivo de bancada prático e inteligente que automatiza o processo de verificar a funcionalidade de chips lógicos básicos.

3.9.2 FLUXOGRAMA

O fluxograma apresentado sintetiza o processo de funcionamento do programa desenvolvido, ele representa de forma estruturada a sequência de operações implementadas.

Figura 14 – Fluxograma simplificado

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Procedimento Experimental:

O desempenho do testador de CIs foi avaliado por meio da comparação direta com o método convencional de teste.

1. Método Convencional (Controle): O teste foi realizado manualmente em um protoboard. Este processo envolveu a alimentação dos pinos VCC e GND do CI, a conexão manual das entradas lógicas para simular cada combinação da tabela verdade e a verificação da saída por meio de um LED.
2. Método com o Protótipo (Experimental): O mesmo CI foi inserido no soquete do dispositivo desenvolvido, e o teste foi iniciado com o pressionar de um botão.

Coleta e Análise de Dados:

A variável mensurada foi o tempo, em segundos, necessário para completar o teste de todas as quatro portas de um circuito integrado CI 7408 em ambos os métodos.

A coleta de dados foi realizada por meio de cronometragem. Os resultados obtidos foram:

• Tempo com método convencional: 60
• Tempo com o protótipo: 5

Cálculo de otimização:

Ou seja, tempo de otimização de 92%.

A otimização foi calculada para determinar a redução percentual do tempo. A análise quantitativa demonstrou uma diminuição de 92% no tempo de teste, validando a eficácia do protótipo em atingir o objetivo proposto de otimizar o processo de forma simples e eficiente.

5. CONCLUSÕES

Diante do objetivo proposto, reduzir o tempo dos testes de circuitos integrados de portas lógicas de formas simples e eficiente, o protótipo de desenvolvimento do testador Cls mostrou-se ser plenamente eficiente, pois de acordo com resultados obtidos, ocorreu uma otimização significativa do processo, reduzindo o tempo total na verificação de 60 segundos, ao qual seria o método tradicional, para 5 segundos com a utilização do dispositivo proposto, o que significa uma economia de tempo de 92% em relação ao tempo total do teste.

Observa-se que, nesse trabalho, ele se insere na exata linha de aprimoramento e modernização da área de eletrônica, o protótipo desenvolvido não apenas simplifica a rotina de estudantes e profissionais da área de eletrônica, como também demonstra um potencial e acessibilidade criativas para problemas recorrentes no ambiente laboratorial.

Assim concluímos que o projeto obteve um nível de satisfação plena atingindo com êxito os objetivos propostos, apresentando se como um dispositivo funcional, com uma fácil utilização e que proporciona uma expressiva otimização no tempo de resolução de testes, ao qual, futuramente estará disposto a melhorias como a adaptação para outros tipos de Cls e alteração de hardware para conectado a um Cl, contribuindo para o avanço contínuo das práticas de ensaio em eletrônica.

REFERÊNCIAS

BARANAUSKAS, J. A. Funções e portas lógicas. 2012. Disponível em: http://dcm.fmrp.usp.br/~augusto. Acesso em: 19 nov. 2025.

BRAGA, N. C. A tecnologia do circuito integrado. [S.l.: s.n.], 2001. Disponível em: https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletronica/52-artigosdiversos/12348-a-tecnologia-do-circuito-integrado-art2900. Acesso em: 8 dez. 2020.

COSTA, B. R. S. A utilização da álgebra booleana na simplificação de circuitos lógicos. 2022. [S.l.: s.n.].

DUTRA, A. M. C.; CUNHA, W. C. Implementação de uma interface UART para barramento SPI empregando sistemas microcontrolados de baixo custo. In: SIMPÓSIO DE APLICAÇÕES OPERACIONAIS EM ÁREAS DE DEFESA, 10., 2008, São José dos Campos. Anais […]. São José dos Campos: Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2008.

FUENTES, R. C. Eletrônica. 3. ed. Santa Maria: Universidade Federal de Santa Maria, 2009.

MOREIRA SILVA, J. L.; FURUKAWA, C. M. Apostila de eletrônica digital da Escola Avançada de Engenharia Mecatrônica. Mecatrone, v. 2, n. 1, 2017. DOI: https://doi.org/10.11606/issn.2526-8260.mecatrone.2017.141568.

NOGUEIRA, J. S. Eletrônica digital básica. Salvador: Editora da Universidade Federal da Bahia, 2011.

RICARDO, V.; SANTOS, D. A álgebra booleana presente nos circuitos lógicos. 2016. [S.l.: s.n.].

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INFORMAÇÕES SOBRE OS AUTORES

^[1] Graduando em Engenharia Elétrica; Ensino Médio Completo. ORCID*: 0009-0007-9409-0383.

^[2] Graduando em Engenharia Elétrica; Ensino Profissional Tecnológico em Eletroeletrônica. ORCID: 0009-0008-4795-3972.

^[3] Graduando em Engenharia Elétrica; Ensino Médio Completo. ORCID: 0009-0004-0311-2865.

^[4] Graduando em Engenharia Elétrica; Ensino Profissional Tecnológico em Eletroeletrônica. ORCID: 0009-0008-7893-562X.

^[5] Graduando em Engenharia Elétrica; Ensino Profissional Tecnológico em Eletroeletrônica. ORCID: 0009-0007-5902-8170.

^[6] Graduando em Engenharia Elétrica; Ensino médio Completo. ORCID: 0009-0002-1751-8642.

Contribuição dos autores:

Henrique Menegueço Bezerra: Liderança na pesquisa bibliográfica (portas lógicas TTL), desenvolvimento e teste das rotinas de Tabela Verdade (Boolean Logic) para os CIs da série 74xx.

Erick Krenkin de Moura: Concepção da arquitetura do protótipo, desenvolvimento da lógica de teste (firmware) no Raspberry Pi Pico para o modo automático e análise dos resultados quantitativos.

Everson Severo dos Santos: Desenvolvimento da Comunicação Serial UART (PicoNextion), elaboração das rotinas de comunicação e revisão crítica do manuscrito.

Mateus Henrique Rodrigues Leme: Projeto e implementação do Hardware (PCI), diagrama elétrico e realização da montagem física do dispositivo.

Mike Borges dos Santos: Programação e configuração dos pinos de Entrada/Saída (GPIO), incluindo a inicialização e alimentação dos CIs (VCC e GND) e implementação da lógica de pull-down.

Rafael Kenji Tabita: Desenvolvimento da Interface Gráfica do Usuário (HMI) na tela Nextion, elaboração das funções de processamento de dados da HMI e redação inicial do resumo/introdução.

INFORMAÇÕES SOBRE O MATERIAL

Conflito de interesse:

Não há conflito de interesse.

Agradecimentos e Financiamento:

Não há financiamento.

Nota:

Os autores utilizaram a Inteligência Artificial ChatGPT (versão não identificada na plataforma) para fins de formatação textual e revisão gramatical, com o objetivo de aprimorar a clareza, legibilidade e organização do manuscrito, sem interferir no conteúdo técnico, conceitual ou analítico. No entanto, todas as buscas pelos conteúdos e classificação da qualidade dos artigos foram realizadas de maneira autoral.

Informações sobre Direitos Autorais e Licença:

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• ISSN (versão eletrônica): 2448-0959
• Licença Creative Commons: Este trabalho está licenciado com uma Licença Creative Commons – Atribuição 4.0 Internacional.

Histórico da Publicação:

Material recebido: 03 de novembro de 2025.

Material aprovado pelos pares: 26 de novembro de 2025.

Material editado aprovado pelos autores: 11 de dezembro de 2025.