Eletricidade, Circuitos e Sistemas Embarcados
Informações da Disciplina
- Código: INF1912 | Turma: MINF-0301
- Curso: Bacharelado em Ciência da Computação – UNICAP
- Carga horária: 72h (60h presenciais + 12h de atividades orientadas)
- Créditos: 4
- Semestre: 2026.1
- Formato: Aulas de 2h
- Horários: CD e EF
- Professora: Ivna Valença de Oliveira
Bem-vindo ao material oficial
Aqui você encontra aulas, listas, experimentos, cronograma, projeto integrador e critérios de avaliação.
Esta disciplina conecta teoria elétrica, análise de circuitos e programação embarcada com Raspberry Pi e Python.
Progressão Pedagógica da Disciplina
Evolução técnica e cognitiva estruturada
Progressão Técnica
Nível 1 – Fundamentos elétricos
Corrente, tensão, resistência, potência.
Nível 2 – Estruturação de circuitos
Série, paralelo, divisor de tensão.
Nível 3 – Medição e validação
Multímetro, fonte, protoboard, simulação.
Nível 4 – Integração físico-digital
Sensores, atuadores, GPIO, Raspberry Pi.
Nível 5 – Automação completa
Projeto funcional com código em Python.
Do cálculo isolado → ao sistema automatizado.
Progressão Cognitiva (Taxonomia de Bloom)
Conceito
Semanas 1–4: Lembrar e Compreender – Fundamentos elétricos
Aplicação
Semanas 5–8: Aplicar e Analisar – Análise de circuitos
Medição
Semanas 9–12: Aplicar e Avaliar – Instrumentação e validação
Integração
Semanas 13–18: Sintetizar – Sensores, atuadores e automação
Projeto Completo
Semanas Finais: Criar e Avaliar – Sistema funcional
Esta progressão intencional garante que cada novo conceito se apoia em fundamentos já consolidados, evitando lacunas de aprendizagem.
Justificativa Formativa para o Curso
Por que essa disciplina é estratégica para Ciência da Computação?
Fundamentos de Hardware conecta teoria elétrica, análise de circuitos e programação embarcada. O estudante deixa de ser apenas usuário de tecnologia e passa a compreender como o sinal elétrico se transforma em informação e ação.
Base para IoT e Sistemas Embarcados
Integração hardware–software
Compreensão real de sensores e atuadores
Preparação para automação, robótica e edge computing
Desenvolvimento de raciocínio físico e analítico
Hardware não é apenas montar circuitos. É entender limites físicos, segurança elétrica, consumo energético e interação com software.
Ementa Oficial
Fundamentos de Hardware é uma disciplina teórico-prática que aborda os princípios da eletricidade aplicados à Ciência da Computação, com foco em análise de circuitos e integração hardware-software.
Carga Horária: 60 horas (4 créditos)
Pré-requisitos: Programação básica em Python e matemática elementar
Avaliação: Provas teóricas, atividades extra-classe, avaliação prática e projeto integrador
Competências Desenvolvidas:
Análise de circuitos elétricos
Utilização de instrumentos de medição
Integração hardware-software
Desenvolvimento de sistemas embarcados e automação com Raspberry Pi
Pré-requisitos da Disciplina
Conhecimentos e habilidades necessários para aproveitamento adequado
Conhecimentos Técnicos Recomendados
Programação em Python (Básico)
- Variáveis, tipos de dados e operadores
- Estruturas condicionais (if/else)
- Estruturas de repetição (for/while)
- Funções básicas
- Importação de bibliotecas
Matemática Elementar
- Operações aritméticas básicas
- Regra de três simples
- Notação científica
- Conversão de unidades
- Interpretação de fórmulas
Raciocínio Lógico
- Capacidade de análise de problemas
- Decomposição de sistemas complexos
- Pensamento sequencial
Disciplinas Anteriores Recomendadas
- Introdução à Programação ou equivalente
- Matemática Básica ou Cálculo I
Objetivos e Resultados de Aprendizagem
Resultados de Aprendizagem (RA)
Competências mensuráveis desenvolvidas ao longo da disciplina:
RA1 – Calcular grandezas elétricas básicas
Aplicar corretamente Lei de Ohm, potência e energia em contextos práticos
RA2 – Analisar circuitos série, paralelo e mistos
Determinar corrente, tensão e resistência equivalente em configurações complexas
RA3 – Realizar medições corretamente com instrumentos
Utilizar multímetro e fonte de bancada seguindo protocolos de segurança
RA4 – Projetar circuitos seguros com componentes discretos
Dimensionar resistores, calcular corrente e garantir operação dentro dos limites
RA5 – Integrar hardware com Raspberry Pi via GPIO
Programar sensores e atuadores utilizando Python e bibliotecas específicas
RA6 – Desenvolver e defender projeto funcional completo
Conceber, implementar, documentar e apresentar sistema automatizado
Estes resultados de aprendizagem são mensuráveis e rastreáveis através dos instrumentos avaliativos da disciplina.
Mapa Competência × Avaliação
Rastreabilidade entre Resultados de Aprendizagem e Instrumentos Avaliativos
Coerência Pedagógica: Cada resultado de aprendizagem é avaliado por pelo menos dois instrumentos distintos, garantindo triangulação e validação das competências desenvolvidas.
Cronograma Estruturado por Macro-Módulos
Macro-Módulo I – Fundamentos Elétricos (Aulas 1–5)
- Aula 01 – Apresentação + Introdução
- Aula 02 – Corrente Elétrica
- Aula 03 – Tensão Elétrica
- Aula 04 – Resistência Elétrica
- Aula 05 – Lei de Ohm, Potência e Energia
- Atividade Extra-Classe 1
- 1º GQ – Avaliação Teórica
Macro-Módulo II – Análise de Circuitos (Aulas 6–9)
- Aula 06 – Circuitos em Série + Tinkercad
- Aula 07 – Circuitos em Paralelo
- Aula 08 – Circuitos Série-Paralelo
- Aula 09 – Associação de Fontes e Divisor de Tensão
- Atividade Extra-Classe 2
- Avaliação Prática
Macro-Módulo III – Instrumentação e Aplicações (Aulas 10–13)
- Aula 10 – Multímetro e Fonte de Bancada
- Aula 11 – LEDs
- Aula 12 – Protoboard
- Aula 13 – Medição de Potência
- Atividade Extra-Classe 3
Macro-Módulo IV – Integração e Automação (Aulas 14–18)
- Aula 14 – Sensores
- Aula 15 – Atuadores
- Aula 16 – Raspberry Pi
- Aula 17 – Automação com Raspberry
- Aula 18 – Fontes e Consumo
Macro-Módulo V – Projeto Integrador (Aulas 19–27)
- Início do Projeto
- Desenvolvimento
- Apresentações
- 2º GQ
- Exame Final
Sistema de Avaliação
1º GQ (Peso 2)
- Prova teórica: 6,0 pontos
- Atividades extra-classe e listas: 4,0 pontos
Foco: Fundamentos elétricos e análise de circuitos (RA1, RA2)
2º GQ (Peso 3)
- Prova teórica: 4,0 pontos
- Projeto Integrador: 6,0 pontos
Foco: Instrumentação, integração hardware-software e automação (RA3, RA4, RA5, RA6)
Exame Final
- Prova discursiva abrangendo todo o conteúdo da disciplina
- Aplicado apenas para estudantes com média final entre 5,0 e 6,9
Critérios de Aprovação
- Aprovação Direta: Média Final ≥ 7,0
- Exame Final: Média Final entre 5,0 e 6,9
Nota Final = (Média Final + Nota do Exame) / 2
Aprovação se Nota Final ≥ 5,0
- Reprovação: Média Final < 5,0 ou Nota Final após exame < 5,0
Transparência: Todos os critérios são comunicados no início do semestre e aplicados uniformemente.
Formalização das Atividades Extra-Classe
Cada atividade possui 5 questões estruturadas: 1 fácil, 2 médias, 1 difícil, 1 desafio.
Atividade Extra-Classe 1
Resultado de aprendizagem: aplicar Lei de Ohm e potência em situações reais.
Entrega: resolução comentada de problemas.
Atividade Extra-Classe 2
Resultado de aprendizagem: simplificar circuitos e justificar etapas.
Entrega: relatório técnico com cálculo estruturado.
Atividade Extra-Classe 3
Resultado de aprendizagem: correlacionar cálculo teórico com medição prática.
Entrega: mini relatório com dados reais ou simulados.
Política de Atraso
Prazo de Entrega: Até 23h59 na plataforma institucional
Tabela de Penalidade:
Importante: Ausência na apresentação do projeto implica nota zero no projeto integrador.
Política Formal de Grupos
Tamanho dos grupos
- Mínimo: 2 estudantes
- Máximo: 4 estudantes
- Recomendado: 3 integrantes
Prazo para formação
Até 06/05/2026
Registro obrigatório
- Nome do projeto
- Integrantes
- Descrição do problema
- Lista inicial de componentes
Troca de integrante
- Permitida até a Entrega 1
- Após isso, apenas com justificativa formal
Responsabilidade individual
Embora o projeto seja em grupo, a apresentação é individual. Qualquer integrante pode ser questionado sobre qualquer parte do sistema.
Projeto Integrador – Linha do Tempo
06/05/2026 – Lançamento Oficial do Projeto
Definição de grupos e proposta inicial.
13/05/2026 – Entrega 1
- Proposta técnica do projeto
- Descrição do problema
- Lista de componentes
- Diagrama inicial do circuito
20/05/2026 – Entrega 2
- Circuito montado ou simulado
- Código inicial funcional
- Teste de leitura ou acionamento
27/05/2026 – Entrega Final
- Sistema completo funcionando
- Código comentado
- Relatório técnico
- Apresentação prática e defesa técnica individual
Rubrica do Projeto Integrador
Avaliação detalhada por critérios técnicos (Total: 6,0 pontos)
Funcionamento do Circuito (1,5 pontos)
- Sistema opera conforme especificado
- Sensores e atuadores respondem adequadamente
- Integração hardware-software funcional
Correção Elétrica (1,0 ponto)
- Cálculos de resistência, corrente e tensão corretos
- Componentes dimensionados adequadamente
- Circuito opera dentro dos limites de segurança
Qualidade do Código (1,0 ponto)
- Código Python estruturado e legível
- Uso correto de bibliotecas GPIO
- Comentários e organização adequados
Integração Sensor-Atuador (1,0 ponto)
- Leitura de sensores precisa
- Controle de atuadores responsivo
- Lógica de automação coerente
Documentação Técnica (1,0 ponto)
- Diagrama de circuito completo
- Memorial de cálculo detalhado
- Instruções de montagem e operação
Defesa Individual (0,5 ponto)
- Domínio técnico demonstrado
- Capacidade de explicar decisões de projeto
- Respostas claras às questões da banca
Política de Segurança em Laboratório
Normas obrigatórias para trabalho com circuitos elétricos
Antes de Energizar
- Conferir todas as conexões do circuito
- Verificar polaridade de componentes
- Confirmar valores de tensão e corrente
- Solicitar aprovação do professor/monitor
Durante Medições
- Nunca medir resistência com circuito energizado
- Configurar multímetro na escala adequada antes de conectar
- Verificar tensão da fonte antes de ligar ao Raspberry Pi
- Desligar circuito antes de modificar conexões
Proteção do Raspberry Pi
- Respeitar limite de 3,3V nos pinos GPIO
- Corrente máxima por pino: 16 mA
- Corrente total GPIO: 50 mA
- Sempre usar resistor de proteção em LEDs
Componentes e Conexões
- Verificar especificações antes de conectar
- Não exceder tensão/corrente nominal
- Atentar para polaridade de LEDs e capacitores
- Evitar curto-circuitos
Em Caso de Problema
- Desligar imediatamente a alimentação
- Não tentar consertar sem supervisão
- Comunicar o professor/monitor
- Registrar o ocorrido
Metodologia de Ensino
Abordagem pedagógica teórico-prática com progressão conceitual
A disciplina adota metodologia estruturada em seis pilares complementares:
Aulas Expositivo-Dialogadas
Apresentação estruturada dos conceitos fundamentais de eletricidade e análise de circuitos, com resolução orientada de problemas e participação ativa dos estudantes.
Resolução Progressiva de Problemas
Exercícios estruturados com níveis crescentes de complexidade:
- 1 questão conceitual
- 2 questões aplicadas
- 1 questão de maior complexidade
- 1 desafio integrador
Experimentos de Laboratório
Atividades práticas envolvendo:
- Montagem de circuitos em protoboard
- Utilização de multímetro e fonte de bancada
- Medição de tensão, corrente e resistência
- Integração com Raspberry Pi
Simulação Computacional
Utilização do Tinkercad para:
- Validação de cálculos teóricos
- Testes prévios antes da montagem física
- Visualização de comportamento elétrico
Projeto Integrador
Desenvolvimento progressivo de sistema automatizado utilizando sensores, atuadores e Raspberry Pi, promovendo aplicação integrada dos conteúdos, trabalho colaborativo e documentação técnica.
Avaliações Formativas e Somativas
Múltiplos instrumentos: provas escritas, atividades extra-classe, avaliação prática e projeto integrador.
A metodologia privilegia compreensão conceitual, precisão técnica e capacidade de aplicação prática.
Política de Frequência
Normas institucionais de presença e participação
Frequência Mínima Obrigatória
O estudante deverá cumprir o percentual mínimo de frequência exigido pelo Regimento Institucional da UNICAP para aprovação na disciplina.
A ausência acima do limite permitido implica reprovação por falta, independentemente da média obtida.
Controle de Presença
- A presença é registrada em cada aula
- Atrasos superiores a 15 minutos poderão ser computados como falta parcial
- Saídas antecipadas sem justificativa poderão ser registradas como ausência
Aulas de Laboratório
- A presença é indispensável para validação das atividades práticas
- Não é possível substituir experimento prático por atividade alternativa sem justificativa formal
- Ausência em aula prática pode comprometer a avaliação correspondente
Avaliações
- A ausência em prova regular permite realização de segunda chamada
- Não é exigida apresentação de atestado para realização de 2ª chamada, conforme política da disciplina
Participação
Embora a participação oral não componha nota isolada, ela é considerada como indicador de engajamento acadêmico e pode influenciar avaliações qualitativas, especialmente em atividades práticas e defesa de projeto.
A frequência regular é fundamental para o aproveitamento adequado da disciplina, especialmente nas atividades práticas de laboratório.
Política de Conduta Acadêmica
Integridade, responsabilidade técnica e respeito às normas institucionais
A disciplina de Fundamentos de Hardware exige postura ética, responsabilidade técnica e respeito às normas institucionais.
Integridade Acadêmica
- Desenvolva suas atividades de forma autoral
- Não copie exercícios, relatórios ou códigos de colegas
- Não utilize material de terceiros sem referência
- Não compartilhe respostas de avaliações
Plágio, cópia parcial ou total de trabalhos e qualquer forma de fraude acadêmica implicará nota zero na atividade e poderá gerar encaminhamento às instâncias institucionais competentes.
Responsabilidade Técnica
Em atividades práticas e no projeto integrador:
- Todos os membros do grupo devem compreender integralmente o funcionamento do circuito e do código
- A defesa é individual, mesmo em trabalho em grupo
- O desconhecimento técnico poderá resultar em redução individual da nota
Conduta em Laboratório
Durante as aulas práticas:
- Respeitar normas de segurança
- Manusear equipamentos com cuidado
- Não energizar circuitos sem conferência prévia
- Manter organização da bancada
Danos por uso inadequado poderão implicar responsabilidade acadêmica.
Ambiente de Respeito
A sala de aula deve ser ambiente de respeito mútuo, escuta ativa e colaboração técnica. Atitudes desrespeitosas ou comportamento inadequado poderão resultar em advertência acadêmica.
Política de Uso de Inteligência Artificial
Uso responsável de IA como ferramenta de apoio ao aprendizado
O uso de ferramentas de Inteligência Artificial é permitido como recurso de apoio ao aprendizado, desde que utilizado com responsabilidade acadêmica.
Uso Permitido
É permitido utilizar IA para:
- Revisar conceitos teóricos
- Esclarecer dúvidas sobre cálculo
- Sugere estruturas iniciais de código
- Apoiar organização de relatórios
Uso Não Permitido
Não é permitido:
- Entregar respostas geradas integralmente por IA sem compreensão
- Utilizar IA durante avaliações presenciais
- Apresentar código gerado por IA sem saber explicar seu funcionamento
- Substituir integralmente o raciocínio técnico pelo uso automatizado da ferramenta
Defesa Técnica
No projeto integrador e nas avaliações práticas:
- O estudante deverá demonstrar domínio completo do que entregou
- Caso não consiga explicar decisões técnicas, a nota poderá ser reduzida
- O uso de IA não exime responsabilidade técnica
Princípio Formativo
A IA é ferramenta de apoio, não substituto de aprendizagem.
A disciplina valoriza:
- Compreensão
- Capacidade de justificar decisões
- Autonomia técnica
O estudante é responsável pelo conteúdo que assina.
Competências Profissionais Desenvolvidas
Habilidades técnicas e transversais formadas pela disciplina
Raciocínio Físico e Sistêmico
Compreender como sinais elétricos se transformam em informação e ação, conectando teoria abstrata com fenômenos físicos observáveis
Diagnóstico Técnico de Falhas
Identificar problemas em circuitos através de medições, análise lógica e conhecimento de limites operacionais dos componentes
Integração Hardware-Software
Desenvolver sistemas que combinam circuitos eletrônicos com programação, essencial para IoT, sistemas embarcados e automação
Documentação Técnica
Produzir diagramas, memoriais de cálculo e especificações que permitam reprodução e manutenção de projetos
Trabalho Colaborativo em Projeto Tecnológico
Atuar em equipe multidisciplinar, dividir tarefas, integrar subsistemas e defender decisões técnicas coletivamente
Consciência de Segurança e Limites
Operar equipamentos respeitando especificações, prevenir danos e garantir funcionamento confiável de sistemas
Estas competências são fundamentais para atuação profissional em desenvolvimento de produtos, automação industrial, IoT, robótica e edge computing.
Erros Comuns na Disciplina
Em circuitos:
- Esquecer resistor no LED
- Inverter polaridade
- Não considerar corrente máxima do GPIO
- Misturar 5V com 3.3V
Em medições:
- Medir corrente em paralelo
- Não mudar escala do multímetro
- Medir resistência com circuito energizado
Em Raspberry Pi:
- Não configurar modo BCM corretamente
- Não usar resistor de pull-up/pull-down
- Curto acidental entre pinos
O que diferencia nota 10?
Projeto funcional não é suficiente.
Excelência envolve:
Cálculo correto e justificado
Código organizado e comentado
Circuito limpo e bem montado
Organização dos fios
Uso correto de resistores de proteção
Demonstração segura e confiante
Respostas técnicas fundamentadas
Projeto simples, mas tecnicamente sólido, supera projeto complexo mal justificado.
Material das Aulas
Listas de Exercícios
Experimentos
Glossário Técnico
Compreenda os termos essenciais de Fundamentos de Hardware. Este glossário oferece definições claras e concisas para os conceitos mais importantes, ajudando a construir sua base de conhecimento na área.
Atuador
Dispositivo que converte um sinal elétrico em movimento ou outra forma de energia física (ex: luz, calor), permitindo a interação com o ambiente.
Corrente Elétrica
O fluxo ordenado de elétrons através de um condutor, medido em Ampères (A).
LED (Diodo Emissor de Luz)
Um tipo de diodo semicondutor que emite luz quando uma corrente elétrica passa por ele.
Multímetro
Instrumento de medição eletrônica versátil usado para medir múltiplas grandezas elétricas, como tensão, corrente e resistência.
Potência Elétrica
A taxa na qual a energia elétrica é transferida ou convertida, medida em Watts (W).
Protoboard
Uma placa de ensaio sem solda usada para prototipar circuitos eletrônicos rapidamente, permitindo conexões temporárias de componentes.
Resistência Elétrica
A oposição ao fluxo de corrente elétrica em um material, medida em Ohms (Ω).
Sensor
Dispositivo que detecta e responde a estímulos físicos ou químicos do ambiente (luz, temperatura, movimento) e os converte em um sinal elétrico.
Tensão Elétrica
A diferença de potencial elétrico entre dois pontos em um circuito, responsável por "empurrar" a corrente. Medida em Volts (V).
Transistor
Um componente semicondutor usado para amplificar ou chavear sinais eletrônicos e energia elétrica, fundamental em eletrônica moderna.
Bibliografia Recomendada
Bibliografia Básica
- Circuitos Elétricos,
Nilsson & Riedel
- Eletrônica Digital,
Tocci & Widmer
- Sistemas Digitais,
Ronald J. Tocci
Bibliografia Complementar
- Organização e Projeto de Computadores,
Patterson & Hennessy
- Raspberry Pi: Guia Completo,
(Vários Autores)
- Fundamentos de Eletrônica,
Malvino
Recursos Online
Explore uma variedade de recursos online para aprofundar seus conhecimentos em Fundamentos de Hardware, desde simuladores interativos até tutoriais práticos e sites de referência.
Simuladores de Circuitos
Experimente e teste seus projetos eletrônicos virtualmente, sem a necessidade de componentes físicos.
Vídeos Educativos
Aprenda com explicações visuais e demonstrações práticas sobre conceitos de eletrônica e hardware.
Sites de Referência
Consulte artigos, guias e documentações detalhadas sobre componentes, teorias e aplicações.
Calculadoras Online
Realize cálculos rápidos e precisos para dimensionamento de resistores, LEDs e outros componentes.
Recursos Raspberry Pi
Acesse documentação, tutoriais e exemplos para começar a desenvolver projetos com Raspberry Pi.
Guia Rápido da Disciplina
Versão executiva para o estudante
O que você vai aprender:
Lei de Ohm e análise de circuitos
Usar multímetro e fonte de bancada
Projetar circuitos seguros com LEDs
Programar sensores e atuadores
Desenvolver sistema automatizado completo
Estrutura:
- 5 Macro-Módulos progressivos
- 27 aulas teórico-práticas
- 3 atividades extra-classe
- 1 projeto integrador em grupo
Avaliação:
- 1º GQ (peso 2): Prova + Listas
- 2º GQ (peso 3): Prova + Projeto
- Aprovação: Média ≥ 7,0
Ferramentas:
Tinkercad, Raspberry Pi, Python, protoboard, componentes eletrônicos
Projeto Final:
Sistema funcional com sensor, atuador e automação via Raspberry Pi
Mensagem Final ao Estudante
Por que Fundamentos de Hardware importa para sua formação?
Você não está aqui apenas para aprender a montar circuitos. Você está desenvolvendo uma competência estratégica que diferencia profissionais de Ciência da Computação no mercado.
Hardware é a ponte entre o mundo digital e o mundo físico.
Quando você entende como um sensor captura temperatura e transforma em sinal elétrico, como esse sinal é processado e como um atuador responde, você deixa de ser apenas um programador. Você se torna um desenvolvedor completo, capaz de criar soluções que interagem com o ambiente real.
Esta disciplina prepara você para:
Internet das Coisas (IoT)
Sistemas embarcados
Automação residencial e industrial
Robótica
Edge computing
Desenvolvimento de produtos tecnológicos
O mercado valoriza quem domina a integração hardware-software.
Empresas buscam profissionais que entendem limites físicos, consumo energético, segurança elétrica e que sabem traduzir requisitos de negócio em sistemas funcionais e confiáveis.
Fundamentos de Hardware