Desafio da semana 11 a 16/05. Conversão de um caractere para frases binária, hexadecimal e Decimal

Conversão de um caractere para frases binária, hexadecimal e Decimal

O objetivo desse desafio é construir um circuito responsável pela leitura de um caractere e imprimir o valor em Decimal, Hexadecimal , Binário e Octal com base nos valores da tabela ASCII. 

Resumo teórico

Para fazer a conversão de um caractere em valores decimais, hexadecimais e binários é utilizada a tabela ASCII (American Standard Code for Information Interchange) como referência já que ela é responsável pela codificação de 127 sinais utilizando 7 bits para representar todos os símbolos. 

Antes de passarmos para a próxima etapa precisamos entender duas coisas. O que é o código ASCII e o que é um conversor Analógico-Digital. 

O código ASCII é usado para unificar a representação de caracteres que podem ser impressos em computadores, portanto quando é digitado algum caractere o computador realiza a leitura segundo a tabela ASCII, por exemplo, quando é digitada a letra "a" o computador lê em valores binários o valor referente a tabela, que por sua vez ficara nesta forma: 0110 0001.

O conversor Analógico-Digital (A/D) é responsável pela reprodução digital a partir de um um sinal analógico. Na placa arduino uno o pino analógico tem resolução máxima de 10 bits, onde as leituras são realizadas de 0(00000000000) a 1024(11111111111). Para realizar a conversão de vales de sinais analógico (bits) para sinais digitais (binário), realizamos a seguinte operação:

Suponhamos que o conversor apresente 3 bits, então iremos ter o valor de 2³  em frases binárias, ou seja, serão 8 linhas com 3 colunas variando com valores de 0 ou 1. Para fazer o preenchimento de cada linha com seu respectivo valor devemos realizar a seguinte conta.

Conta para Conversão                 Resultado 

                  de bits para binário                   em Binário              

0x 2^2+ 0x 2^1+ 0x 2^0                0    0    0

0x 2^2+ 0x 2^1+ 1x 2^0                0    0    1

0x 2^2+ 1x 2^1+ 0x 2^0                0    1    0

        0x 2^2+ 1x 2^1+ 1x 2^0                0    1    1        

1x 2^2+ 0x 2^1+ 0x 2^0                1    0    0

1x 2^2+ 0x 2^1+ 1x 2^0                1    0    1

1x 2^2+ 1x 2^1+ 0x 2^0                1    1    0

1x 2^2+ 1x 2^1+ 1x 2^0                1    1    0

Portanto percebe-se que um conversor igual ao do arduino uno que apresenta um conversor de 10 bits logo tal conversor apresentará 1024 frases binárias.

A conversão dos caracteres é feita diretamente pelo próprio arduino, entretanto quando se trata de números também é possível realizar a conversão facilmente para valores hexadecimais (base 16) e binários(base 2). Por exemplo, se quisermos passar o número para um valor binário, devemos fazer sucessivas divisões até que o quociente chegue a um valor indivisível, e após chegar a um valor não divisível deve-se selecionar os valores do resto das divisões. Se quisermos passar um número decimal para Hexadecimal, deve-se seguir os mesmos passos de como foi feito em binário, entretanto deve-se fazer a divisão por 16. Os cálculos para o valor octal segue a mesma base, apenas mudando o divisor por 8

Base Binária

Base Hexadecimal

Base Octal

Descrição do procedimento utilizado

Para a construção do circuito que será responsável pela leitura de um caractere a partir do monitor serial, iremos utilizar os seguintes componentes:

1 Potenciômetro 10KΩ;

1 Protoboard;

1 Arduino UNO;

1. Primeiramente devemos ligar a entrada GND no polo negativo da protoboard e a entrada de 5V no polo positivo da proboboard:

2. Após ter feito isso devemos posicionar o Potenciômetro na protoboard e ligar o terminal 2 no polo negativo e o terminal 1 no polo positivo:

3. Logo em seguida, para finalizar o circuito devemos ligar o terminal restante (meio) em uma entrada analógica (A escolhida foi A0):

Agora devemos partir para a programação responsável pela leitura do caractere e por sua conversão em seus valores correspondentes com base na tabela ASCII.

Primeiro devemos declarar a variável responsável por iniciar a porta serial

void setup() {

Serial.begin(9600);

}

Em seguida dentro do void loop iremos declarar algumas variáveis de leitura e conversão do valor lido.

void loop() {

char leitura = Serial.read(); //Leitura a partir do teclado

int sensorValue = analogRead(A0); //Leitura da porta analógica

int con = map(sensorValue,0,1023,0,255);//Conversão para 8 bits

float potenciometro = (5.0 * sensorValue)/1023;//Converte para volts o valor lido pelo potenciômetro

A variável leitura será a responsável pela leitura do caractere a partir do monitor serial. 

A variável sensorValue sensor será responsável por ler a porta analógica A0.

A variável con será a responsável por converter para 8 bits (0 a 255)os valores lidos originalmente em 10 bits (0 a 1023).

A variável potenciometro será responsável pela conversão para volts do valor lido pela porta A0. Portanto a tensão pode ser variada pelo potenciômetro.

Ainda dentro do loop, iremos fazer a parte de impressão e conversão para Decimal, Hexadecimal, Binário e Octal do caractere lido.

//Imprime os caracteres lidos pelo teclado

Serial.print (leitura,DEC);//Imprime o valor Decimal do caractere de acordo com a tabela ASCII

Serial.print (" ");

Serial.print (leitura,HEX);//Imprime o valor Hexadecimal do caractere de acordo com a tabela ASCII

Serial.print (" ");

Serial.print (leitura,OCT);//Imprime o valor Octal do caractere de acordo com a tabela ASCII

Serial.print (" ");

Serial.print (leitura,BIN);//Imprime o valor Binário do caractere de acordo com a tabela ASCII

Perceba que no final da variável leitura (responsável pela leitura do caractere) utilizou-se as abreviações DEC para decimal, HEX para Hexadecimal, OCT para octal e BIN para binário. Fazendo isso na linguagem do arduino, o valor é automaticamente convertido a partir da tabela ASCII, sem que precisemos realizar contas.

E por fim, iremos imprimir (também convertidos para DEC e BIN) os valores da tensão do potenciômetro

//Imprime o valor da ddp convertida

Serial.print (" || ");

Serial.print (con);//Imprime o valor convertido para 8 bits a partir da tensão do potenciômetro

Serial.print (" ");

Serial.print (con,DEC);//Imprime o valor Decimal da tensão do potenciometro

Serial.print (" ");

Serial.println (con,BIN);//Imprime o valor Binário da tensão do potenciometro

delay (1000); 

Link Tinkercad:

https://www.tinkercad.com/things/8exiZgffTh3