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Reporte 1 ultrasonico
El documento detalla el diseño e implementación de un sensor de nivel ultrasónico utilizando el módulo HC-SR04, cuyo objetivo es medir el nivel de agua en un tanque y monitorear los datos a través del software LabVIEW. Se describen los materiales y el microcontrolador PIC16F84A usados, así como el procedimiento para calcular la distancia mediante señales ultrasónicas y programar el microcontrolador. Además, el documento incluye los esquemas de conexión y el proceso de simulación realizado con el software Proteus.
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Reporte 1 ultrasonico
- 1. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓNDE UN SENSOR DE NIVEL ULTRASÓNICO (HC-SR04) 65 985 986 987 988 989 990 991 992 993 994 129 130 UATX
- 2. OBJETIVOS 1. Diseñar eimplementar un sensor de nivel, para medir el nivel de agua de un tanque. 2. Monitorear dicho sensor con el software LABVIEW. Figura C.: Sensor de nivel monitoreado por LabView. 66 995 996 997 998 999 1000 1001 1002 131 132 UATX
- 3. MATERIAL El material quese utilizó se enlista a continuación: 1. Un microcontrolador PIC16F84A. Figura C.: PIC16F84A 2. Un push-boton. Figura C.: Push-botton. 3. Una resistencia de 10k ohms y una de 100 ohms, ¼ WATT. Figura C.: Resistencias. 4. Un cristal de 4Mhz. Figura C.: Cristal de 4Mhz. 5. 2 capacitores de 33pF. 67 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 133 134 UATX
- 4. Figura C.: Capacitoresde 33pF. 6. Un circuito integrado MAX232. Figura C.: CI MAX232 7. 5 capacitores de 1uF y uno de 10uF. Figura C.: Capacitor de 1uF. 8. Un regulador de voltaje L7805CV. Figura C.: Regulador de voltaje. 9. Tres borneras para PCB dobles. 68 1019 1020 1021 1022 1023 1024 1025 1026 1027 1028 1029 1030 135 136 UATX
- 5. Figura C.: Borneraspara PCB. 10. Un cable USB-SERIAL. Figura C.: Cable USB-Serial marca STEREN. 11. Una conexión DB9 hembra. Figura C.: Conexión DB9 HEMBRA 12. Una placa fenólica de 5cmx5cm. Figura C.: Placa fenólica de 5cmX5cm. 13. Un módulo ultrasónico HC-SR04. 69 1031 1032 1033 1034 1035 1036 1037 1038 1039 1040 1041 1042 1043 137 138 UATX
- 6. Figura C.: MóduloUltrasónico HC-SR04. 14. Un cargador para celular de 5V. Figura C.: Cardador para celular. 15. Una computadora con LABVIEW 2010. Figura C.: Computadora con LABVIEW 2010. 70 1044 1045 1046 1047 1048 1049 1050 1051 1052 139 140 UATX
- 7. DESARROLLO DISEÑO, SIMULACIÓN EIMPLEMENTACIÓN DE UNA INTERFAZ ELECTRÓNICA: SENSOR-COMPUTADORA. Figura 0.: Bloques del diseño electrónico. En la figura 17 se muestran los bloques que componen la interfaz electrónica de los cuales la computadora y el cable USB-serial solo se tienen que conectar, el diseño de demás bloques se describen a continuación: SENSOR ULTRASÓNICO 71 1053 1054 1055 1056 1057 1058 1059 1060 1061 1062 1063 141 142 UATX
- 8. Figura 0.: Sensorultrasónico HC-SR04 Como sensor ultrasónico se utilizó un Módulo Ultrasónico modelo HC-SR04 el cual permite medir distancias de 2cm a 450cm sin hacer contacto con ellos. Su funcionamiento consiste disparar una ráfaga de ultrasonidos de 40 khz y capturando el eco que estas producen dicho módulo produce una señal proporcional a la distancia. Las características del Módulo Ultrasónico son: 1. Voltaje de trabajo (VCC): 5V. 2. Consumo de corriente: menor a 2mA. 3. Señal de salida TTL. 4. Angulo de medición: menor a 15°. 5. Resolución: 0.3 cm. 6. Señal de entrada para activación (TRIG): un pulso de por lo menos 10us. 7. Señal de salida (ECHO): TTL. Pines de conexión: 1. VCC 2. TRIGGER 3. ECHO 4. GND 72 1064 1065 1066 1067 1068 1069 1070 1071 1072 1073 1074 1075 1076 1077 1078 1079 1080 1081 1082 1083 1084 143 144 UATX
- 9. Figura 0.: Pinesde conexión Figura 0.: Diagrama de tiempo Para hacer funcionar este sensor primero se debe alimentar a 5V, después se ingresa a través del pin TRIG un pulso no menor de 10us, el módulo enviará 8 pulsos TTL a una frecuencia de 40 khz, si encuentra un obstáculo el pin de salida ECHO mostrará un pulso en alto proporcional a la distancia. La fórmula para calcular la distancia es: 73 1085 1086 1087 1088 1089 1090 1091 1092 1093 1094 1095 1096 1097 145 146 UATX
- 10. Ecuación : Calcularla distancia en centímetros. distancia (cm)= tiempoenaltoenus( pin ECHO) 58.82us Para evitar medidas erróneas el objeto debe tener una superficie lisa y no debe ser menor a 0.5 m2 , pero en este caso el agua prácticamente rebota las ondas ultrasónicas. MICROCONTROLADOR PIC16F84A El microcontrolador PIC16f84A de la marca Microchip tiene las siguientes características: • Frecuencia de oscilación de 4Mhz. • Alimentación de 5V DC. • Tiene 18 pines. • Un puerto A con 5 lineas de entrada/saida. • Un puerto B con 8 lineas de entrada/saida. • Cada pin puede proporcionar hasta 20mA. • Las instrucciones se ejecutan en 1 ciclo. • Conjunto de instrucciones reducido, RISC (35 instrucciones). • Incluye también un módulo de memoria para programa y una memoria auxiliar para datos del tipo EEPROM, por si falla la alimentación. • Entradas multiplexadas para interrupciones y el contador/temporizador. Figura 0.: PIC16F84A. 74 1098 1099 1100 1101 1102 1103 1104 1105 1106 1107 1108 1109 1110 1111 1112 1113 1114 1115 1116 1117 1118 1119 1120 1121 1122 1123 1124 147 148 UATX
- 11. PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR Paradetectar el ancho de pulso proveniente del módulo ultrasónico, se utilizó la interrupción por cambio de flanco del PIN B0. Esto quiere decir que cuando ocurra un cambio de flanco ya sea de cero volts a cinco volts o de cinco volts a cero volts por el PIN B0, el microcontrolador suspenderá cualquier operación que esté realizando para ejecutar la rutina previamente programada cada vez que ocurra una interrupción. Para medir el tiempo en alto del PIN B0 se utilizó el único TIMER del microcontrolador. El TIMER de este microcontrolador es de 8 bits (00h a FFh) y puede contar hasta 255 (28 =256); si se configura el TIMER con oscilación interna, el TIMER incrementará cada 1us esto da como resultado un contador de 255us. Pero 255us no es suficiente ya que el ancho de pulso a medir llega hasta 26,469 us aproximadamente (Ecuación 2 y 3), por lo que se configuró el TIMER_0 con una escala de 1:256, entonces el TIMER_0 se incrementará cada 255 us dando un valor máximo de 65,535 us que es un valor aceptable para este proyecto. Ecuación : Calcular el tiempo en alto proporcional a la distancia. distancia (cm)∗58.82us=tiempo enaltoenus( pin ECHO) Ecuación : Cálculo del tiempo en alto proporcional a 4.5m 450cm∗58.82us=26,469us Según el párrafo anterior si se tuviera un TIMER de 16 bits (65,536 us) configurado con una escala de 1:1 sería suficiente para medir una distancia 4.5m (26,469 us). Pero como el PIC16F84A solo tiene un TIMER de 8bits se configuró con una escala de 1:256, esto permitió medir unidades de 4.33cm (Ecuación 4) pero no se puede medir distancias menores a 4.33cm por eso se volvió a configurar el TIMER_0 con una escala de 1:1 para medir unidades milimétricas (1us); por último se sumaron las mediciones obtenidas con las escalas de 1:256 y 1:1 para así obtener una medición exacta. 75 1125 1126 1127 1128 1129 1130 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 1140 1141 1142 1143 1144 1145 1146 1147 1148 1149 1150 1151 1152 1153 1154 1155 149 150 UATX
- 12. Ecuación : Cálculode unidades en distancia con escala de TIMER_0 a 1:256. distancia (cm)= tiempoenaltoenus( pin ECHO) 58.82us = 255us 58.82us =4.33cm Por ejemplo una distancia de 10cm equivale a 588.2us (Ecuación 2), el TIMER_0 a una escala de 1:256 devolverá un 2; el TIMER_0 a una escala de 1:1 devolverá un valor de 78; ahora si sumamos los valores del TIMER_0 a escalas de 1:255 y 1:1 nos devolverá el microcontrolador un valor de 588us (Ecuación 5) que es una medición correcta. Ecuación : Calculo de microsegundos a 10cm. 78us+(2∗255us)=78us+510us=588us Cuando el PIC16F84A envía un pulso de aproximadamente 10us al MÓDULO ULTRASÓNICO, este módulo produce 8 pulsos a una velocidad de 40 kHz, si encuentra un obstáculo produce una salida en alto proporcional a la distancia (PIN ECHO), esta señal es capturada y procesada por el PIC16F84A El diagrama de flujo de la figura 22 contiene la secuencia que se siguió para programar el PIC16F84A. El Anexo 1 contiene el programa en C, el cual se compiló con el software PIC C Compiler versión 4.068. 76 1156 1157 1158 1159 1160 1161 1162 1163 1164 1165 1166 1167 1168 1169 1170 1171 1172 1173 1174 1175 151 152 UATX
- 13. Figura 0.: Diagramade flujo correspondiente a la programación del PIC16F84A. 77 1176 1177 153 154 UATX
- 14. INTERFÁZ TTL-RS232 El circuitointegrado MAX232 convierte los niveles de las líneas de un puerto serie RS232 a niveles TTL y viceversa. Lo interesante es que sólo necesita una alimentación de 5V, ya que genera internamente algunas tensiones que son necesarias para el estándar RS232. Otros integrados que manejan las líneas RS232 requieren dos voltajes, +12V y -12V. Figura 0.: Configuración del CI MAX232. En la figura anterior se puede observar la forma más usual para conectar el circuito MAX232, en donde a todos los capacitores se les asignó un valor de 1uF. Se conectaron los pines 17 y 18 del PIC con los pines 11 y 12 del MAX232, y los pines 14 y 13 del MAX232 con los pines 2 y 3 del conector DB9 como se observa en la figura 24. 78 1178 1179 1180 1181 1182 1183 1184 1185 1186 1187 1188 1189 1190 1191 155 156 UATX
- 15. T1IN 11 R1OUT 12 T2IN 10 R2OUT 9 T1OUT 14 R1IN 13 T2OUT 7 R2IN 8 C2+ 4 C2- 5 C1+ 1 C1- 3 VS+ 2 VS- 6 MAX232 MAX232 C1 1uF C2 1uF C3 1uF C4 1uF OSC1/CLKIN 16 RB0/INT 6 RB1 7 RB2 8 RB3 9 RB4 10 RB5 11 RB6 12 RB7 13 RA0 17 RA1 18 RA2 1 RA3 2 RA4/T0CKI 3 OSC2/CLKOUT 15 MCLR 4 16F84A PIC16F84A ERROR TXD 3 RXD 2 CTS 8 RTS 7 DSR 6 DTR 4 DCD 1 RI 9 COM_HEMBRA COMPIM OSC1 OSC2 RST CONECTOR DB9HEMBRA OUT_PIC IN_PIC OUT_PIC IN_PIC ECHO TRIG OUT_MAX OUT_MAX IN_MAX IN_MAX LED Figura 0.: Conexiones del PIC, MAX232 Y DB9 R_BUTOON 10K XTAL_4M CRYSTAL 33PF_2 33pF 33PF_1 33pF OSC1 OSC2 OSCILADOR RST RESET 1 2 3 4 ULTRASONICO TBLOCK-I4 TRIG ECHO LED R_LED 100 LED LED-BLUE Figura 0.: Conexiones del MÓDULO ULTRASÓNICO, LED, RESET Y EL OSCILADOR. CABLE USB-SERIAL El modelo del cable que se utilizó es el HL-2303 de la marca STEREN, que tiene en un extremo un conector DB9 macho que se conectó al conector DB9 hembra. (Figura 26) Para que la computadora lo reconozca como un PUERTO COM, se tiene que instalar previamente un driver que se puede descargar del sitio STEREN. 79 1192 1193 1194 1195 1196 1197 1198 1199 1200 1201 157 158 UATX
- 16. Figura 0.: CableUSB-SERIAL SIMULACIÓN DEL CIRCUITO La simulación de la circuitería se realizó con el software Proteus 7.7. En dicha simulación no se incluyó el módulo ultrasónico ya que no está incluido en las librerías de Proteus, pero en su lugar se utilizó un generador de funciones para simular la salida ECHO del módulo ultrasónico. En la figura 27 se representa la simulación de la circuitería, la cual se describe a continuación: 1. Para el oscilador se utilizó un cristal de 4Mhz y 2 capacitores de 33pF. Para evitar confusión con el cableado en la simulación, se utilizaron 2 nodos (OSC1 Y OSC2) conectados a los pines 15 y 16 del microcontrolador. 2. Para el reset, se utilizó una resistencia de 10k ohms y un push-boton. Mientras el push-boton esté abierto el microcontrolador trabajará normalmente. El nodo que se utlilizó es el RST conectado al pin 4 del microcontrolador. 3. Se utilizaron 2 instrumentos virtuales, un generador de onda y un osciloscopio. Con el generador de onda se genera un pulso en similar al que genera el módulo ultrasónico y con el osciloscopio se visualizan 2 señales, una correspondiente al generador de onda y la otra corresponde a los pulsos de 10us que genera el microcontrolador por el pin B1. 4. También se simuló el circuito MAX232 con sus capacitores de 1uF, el cual está conectado al PIC16F84 y a un conector DB9 hembra. Por el pin 11 recibe una señal TTL la convierte a RS232 por el pin 14, igualmente por el pin 13 recibe una señal RS232 y la convierta a TTL por el pin 12. 5. Para conector DB9 hembra, el pin 5 está conectado a tierra, el pin 2 es para recepción de datos y el pin 3 es para transmisión 80 1202 1203 1204 1205 1206 1207 1208 1209 1210 1211 1212 1213 1214 1215 1216 1217 1218 1219 1220 1221 1222 1223 1224 1225 1226 1227 1228 1229 1230 1231 159 160 UATX
- 17. de datos. Lospuentes son opcionales, mientras que los demás pines no se utilizan. 6. En la parte inferior aparecen 2 terminales virtuales, una terminal es para enviar datos al PIC (simulando a la computadora) y la otra terminal es para visualizar los datos provenientes del PIC. A B C D R_BUTOON 100 OSC1/CLKIN 16 RB0/INT 6 RB1 7 RB2 8 RB3 9 RB4 10 RB5 11 RB6 12 RB7 13 RA0 17 RA1 18 RA2 1 RA3 2 RA4/T0CKI 3 OSC2/CLKOUT 15 MCLR 4 16F84A PIC16F84A XTAL_4M CRYSTAL 33PF_2 33pF 33PF_1 33pF OSC1 OSC2 OSC1 OSC2 OSCILADOR RST RST RESET B6 MAX232 RXD RTS TXD CTS RXD RTS TXD CTS OSCILOSCOPIO SIMULA LA TRANSMISIÓN DE DATOS DE LA COMPUTADORA SIMULA LA RECEPCIÓN DE DATOS DE LA COMPUTADORA OUT_PIC OUT_PIC IN_PIC IN_PIC ECHO ECHO TRIG TRIG LED LED R_LED 100 LED LED-BLUE AM FM + - GENERADOR DE ONDA ECHO T1IN 11 R1OUT 12 T2IN 10 R2OUT 9 T1OUT 14 R1IN 13 T2OUT 7 R2IN 8 C2+ 4 C2- 5 C1+ 1 C1- 3 VS+ 2 VS- 6 MAX232 MAX232 C1 1uF C2 1uF C3 1uF C4 1uF ERROR TXD 3 RXD 2 CTS 8 RTS 7 DSR 6 DTR 4 DCD 1 RI 9 COM_HEMBRA COMPIM CONECTOR DB9 HEMBRA OUT_PIC IN_PIC OUT_MAX OUT_MAX IN_MAX IN_MAX Figura 0.: Diagrama de simulación. Al simular el circuito anterior aparecen 4 ventanas (figura 28): 81 1232 1233 1234 1235 1236 1237 1238 1239 1240 1241 1242 161 162 UATX
- 18. Figura 0.: Simulaciónen Proteus 7.7. Los puntos que se comprobaron con esta simulación fueron los siguientes: 1. El microcontrolador produce los pulsos de 10us sin ningún problema cuando se ingresa un dato en modo USART por el pin A1 del microcontrolador. 2. Al procesar el ancho de pulso entrante en el pin B0 del PIC, dicho microcontrolador envía el valor de la variable DISTANCIA por el pin A0 en modo USART. En pocas palabras la comunicación USART del microcontrolador funciona correctamente. 3. El generador de onda no fue de mucha ayuda ya que no se puede emular el tiempo de respuesta como el Módulo Ultrasónico, pero en confiando en las especificaciones del Módulo Ultrasónico se hicieron pruebas en un protoboard y el resultado fue satisfactorio. PRUEBAS 82 Hiperterminal Virtual.- Aquí se escribe un carácter, emulando la información que entra al PIC. Hiperterminal Virtual.- Aquí aparece la información que sale del PIC. Pulso del generador de onda, emulando la respuesta del Módulo Ultrasónico Pulso TRIGGER proveniente del PIC. 1243 1244 1245 1246 1247 1248 1249 1250 1251 1252 1253 1254 1255 1256 1257 1258 1259 1260 1261 1262 1263 163 164 UATX
- 19. El circuito searmó de acuerdo a la simulación en Proteus (Fig. 27) en un protoboard. (Figura 29) Figura 0.: Circuito armado en un protoboard. La primera prueba que se realizó fue medir la distancia que hay entre el sensor ultrasónico y la pared (Figura 30). En esta prueba hubo un error de aproximadamente 0.4cm. Al realizar mediadas de hasta 4.5m, se comprobó que hay un error de 0.4cm a 2cm. Esto se debe a que la superficie donde rebotan las ondas ultrasónicas no es la adecuada, según las especificaciones del módulo ultrasónico la superficie debe ser lisa y de un mínimo de 0.5m2 . Los mismos errores se obtuvieron al colocar diferentes objetos pequeños. 83 MICFROCONTROLADOR PIC16F84A FUENTE DE 5VDC CIRCUITO INTEGRADO MAX232 CONEXIÓN RS-232 Módulo Ultrasónico 1264 1265 1266 1267 1268 1269 1270 1271 1272 1273 1274 1275 1276 1277 1278 1279 1280 1281 165 166 UATX
- 20. Figura 0.: Mediciónentre el Sensor Ultrasónico una pared. También se realizaron pruebas en un bote con agua. (Figuras 31 y32) Figura 0.: Pruebas con en un bote con agua. 84 1282 1283 1284 1285 1286 1287 1288 1289 167 168 UATX
- 21. Los resultados delas mediciones y comparaciones se presentan en la siguiente tabla: Tabla : Resultados con agua. TABLA DE RESULTADOS CON AGUA Medida real (cm) Medida en labview (cm) Diferencia (cm) 2.7 2.8 0.1 7.9 8 0.1 15.8 15.7 0.1 24.2 24.3 0.1 33 33 0 De acuerdo a la tabla anterior se comprobó que el funcionamiento del módulo ultrasónico es correcto, también se concluye que el margen de error es aceptable siendo de aproximadamente de 1 milímetro. Figura 0.: Marcas en el bote. DISEÑO DE PCB 85 Marcas con plumón negro. 1290 1291 1292 1293 1294 1295 1296 1297 1298 1299 1300 1301 169 170 UATX
- 22. Primero utilizó elsoftware ISIS de Proteus 7.7 para agregar los componentes necesarios (Fig. 33), después se utilizó el software ARES de Proteus 7.7 para diseñar la PCB (Figuras 34, 35 y 36). En la figura 33 aparecen los componentes necesarios para elaborar la PCB destacando que no se utilizaron las conexiones para simulación ya que generaría un error, simplemente se utilizó ISIS como una herramienta de dibujo. Para la fuente de poder se agregó una bornera doble donde se conectará una fuente igual o mayor a 5VDC y se agregó una bornera cuádruple para conectar el Módulo Ultrasónico. D R_BUTOON 10K T1IN 11 R1OUT 12 T2IN 10 R2OUT 9 T1OUT 14 R1IN 13 T2OUT 7 R2IN 8 C2+ 4 C2- 5 C1+ 1 C1- 3 VS+ 2 VS- 6 MAX232 MAX232 C1 1uF C2 1uF C3 1uF C4 1uF OSC1/CLKIN 16 RB0/INT 6 RB1 7 RB2 8 RB3 9 RB4 10 RB5 11 RB6 12 RB7 13 RA0 17 RA1 18 RA2 1 RA3 2 RA4/T0CKI 3 OSC2/CLKOUT 15 MCLR 4 16F84A PIC16F84A XTAL_4M CRYSTAL 33PF_2 33pF 33PF_1 33pF ERROR TXD 3 RXD 2 CTS 8 RTS 7 DSR 6 DTR 4 DCD 1 RI 9 COM_HEMBRA COMPIM OSC1 OSC2 OSC1 OSC2 OSCILADOR RST RST RESET CONECTOR DB9 HEMBRA VI 1 VO 3 GND 2 REGULADOR 7805 1 2 POWER 5VDC-12VDC 1 2 3 4 ULTRASONICO TBLOCK-I4 C_10U 10uF C_1U 1uF OUT_PIC IN_PIC OUT_PIC IN_PIC ECHO TRIG TRIG ECHO OUT_MAX OUT_MAX IN_MAX IN_MAX LED LED R_LED 100 LED LED-BLUE Figura 0.: Componentes para la PCB. 86 1302 1303 1304 1305 1306 1307 1308 1309 1310 1311 1312 1313 1314 171 172 UATX
- 23. Figura 0.: Vistasuperior de la PCB. Figura 0.: Vista inferior de la PCB. Figura 0.: Vista 3D de la PCB. 87 1315 1316 1317 1318 1319 1320 1321 173 174 UATX
- 24. Después de tenerel diseño en ARES se procedió a construir el circuito impreso en ARES (Fig. 37), acoplarlo a una estructura de acrílico (Fig. 38) y colocar el prototipo en un tanque de agua (Fig. 39). Figura 0.: Vista superior real de la PCB. Figura 0.: Vista inferior real de la PCB acoplada a una estructura de acrílico. 88 5VDC-12VDC Terminal positiva. Trigger GND 5VDC 1322 1323 1324 1325 1326 1327 1328 1329 1330 175 176 UATX
- 25. Figura 0.: PCBacoplada a un tanque de agua. INTERFAZ DE LABVIEW Labview es un entorno de programación gráfica usado por miles de ingenieros e investigadores para desarrollar sistemas sofisticados de medida, pruebas y control usando íconos gráficos e intuitivos y cables que parecen un diagrama de flujo. Para este trabajo se utilizó la versión Labview 2010, el cual trae algunos ejemplos para la comunicación RS-232. El ejemplo que se utilizó fue el de comunicación serial básico, dicho ejemplo modificó suprimiendo la mayoría de las instrucciones para hacerlo más simple. El diagrama de flujo de la figura 40 representa la programación en LabView 2010. 89 Prototipo acoplado a un tanque1331 1332 1333 1334 1335 1336 1337 1338 1339 1340 1341 1342 1343 177 178 UATX
- 26. Figura 0.: Diagramade flujo del VI. 90 1344 1345 179 180 UATX
- 27. Las siguientes figurascontienen la programación (Diagrama a Bloques) en LabView según el Diagrama de Flujo (Fig 40), en las cuales se indica con comentarios amarillos para que sirve cada instrucción. Figura 0.: Frame 0 y Case False. Figura 0.: Frame 0 y Case True. 91 1346 1347 1348 1349 1350 1351 1352 1353 1354 1355 181 182 UATX
- 28. Figura 0.: Frame1. Figura 0.: Frame 2. 92 1356 1357 1358 1359 1360 1361 1362 1363 1364 183 184 UATX
- 29. Figura 0.: Frame3. Por último la figura 46 contiene el Panel Frontal del programa en LabView. Figura 0.: Panel Frontal. PUESTA EN MARCHA 93 1365 1366 1367 1368 1369 1370 1371 1372 1373 185 186 UATX
- 30. Para poner enmarcha este prototipo se necesitan seguir los siguientes pasos: 1. Conectar el cable USB-SERIAL a la computadora e instalar el driver su driver. 2. Una vez instalado el driver de cable USB-SERIAL se tiene que habilitar el puerto serial en Measurement & Automation Explorer de NI. Esto es para LabView 2010, si se omite este paso al correr cualquier VI para RS232 generará un error. Figura 0.: Icono de Measurement & Automation. Figura 0.: Interfaz de Measurement % Automation. 3. Conectar una fuente entre 6VCD y 12VCD al prototipo; puede ser una pila de 9VCD o en este caso un cargador para celular. 94 1374 1375 1376 1377 1378 1379 1380 1381 1382 1383 1384 1385 1386 187 188 UATX
- 31. 4. Conectar lapunta DB9 macho del cable USB-SERIAL a la conexión DB9 hembra del prototipo. Figura 0.: Conexión del cable USB-SERIAL a el prototipo. 5. Abrir y correr el VI que se describió en el bloque anterior, en este ejemplo se llama sensor ultrasónico.vi. 95 6VCD a 12VCD Terminal positiva. 1387 1388 1389 1390 1391 1392 1393 1394 189 190 UATX
- 32. Figura 0.: Programa“sensor ultrasónico.vi”. Figura 0.: Monitoreo del módulo ultrasónico con LabView. 96 1395 1396 1397 1398 1399 1400 1401 191 192 UATX
- 33. ANEXO 1 El programade este anexo se programó en el software PIC C COMPILER, dicho software genera 10 archivos diferentes, entre los cuales está uno con extensión “.HEX”, este archivo sirve para simular el microcontrolador en Proteus de acuerdo a las instrucciones programadas en lenguaje C y también sirve para programar físicamente el microcontrolador con cualquier grabador de PICs. El siguiente programa contiene comentarios después de doble diagonal “//” donde se trata de indicar para que sirven la mayoría de instrucciones: #include <16f84A.h> //modelo del pic #use delay (clock = 4000000) //se utilizará un oscilador de 4Mhz #fuses XT,NOWDT,PUT,NOPROTECT //configuración para programar el pic #use RS232 (BAUD = 9600, BITS = 8, PARITY=N,XMIT=PIN_A0,RCV=PIN_A1) //configuración de la comunicación RS232 //velocidad de 9600 bd //8 bits por palabra //paridad: ninguna //pin de transmición: A0 //pin de recepción: A1 #use fast_io(B) //función predefinida para trabajar //fácilmente con el puerto B //------------------------------VARIABLES A USAR--------------------- int16 U_SEG=0; //GUARDA LOS MICROSEGUNDOS EN ALTO DEL PIN B0 INT16 L_TMR0=0; //GUARDA EL VALOR DEL REGISTRO TIMER_0 INT16 LOAD_256=0; //valor de TMR0 con preesaler de 256 INT16 LOAD_1=0; //valor de TMR0 con preesdaler de 1 int32 DISTANCIA=0; //DISTANCIA EN CENTIMETROS * 10 int1 nuevopulso=0; //control de lectura de pulso //cuando es uno, la lectura terminó int1 cambio=0; //control de cambio de flanco //si es cero se espera un flanco de subida //si es uno se espera un flanco de bajada 97 1402 1403 1404 1405 1406 1407 1408 1409 1410 1411 1412 1413 1414 1415 1416 1417 1418 1419 1420 1421 1422 1423 1424 1425 1426 1427 1428 1429 1430 1431 1432 1433 1434 1435 1436 1437 1438 1439 1440 1441 1442 1443 1444 1445 1446 193 194 UATX
- 34. int1 valor=0; //DETECTASI LA COMPUTADORA A ENVIADO ALGO //--------------------------INTERRUPCION POR EL PIN B0---------------- #int_ext //aquí inicia la interrupción por B0 void funcion_ext_int(){ //función de interrupción if (cambio == 0){ set_TIMER0(0); //iniclaliza el timer0 a 0 ext_int_edge(H_TO_L); //CAMBIA A DETECCIÓN POR FLANCO DE BAJADA cambio=1; } else{ L_TMR0 = get_timer0(); //CARGA EL VALOR DE TMR0 EN EL REGISTRO L_TMR0 ext_int_edge(L_TO_H); //CAMBIA A DETECCIÓN POR FLANCO DE SUBIDA cambio=0; nuevopulso=1; } } //------------------------FUNCIÓN PRINCIPAL----------------------------- void main(){ setup_timer_0(RTCC_INTERNAL | RTCC_DIV_256); //configuración del timer0 //OSCILACIÓN INTERNA //PREESCALER DE 1 ext_int_edge(L_TO_H); //configurar INTERRUPCIÓN POR PIN B0 //para flanco de suida set_tris_B(0x81); //CONFIGURA LOS PINES B0 y B7 COMO ENTRADA //LOS DEMÁS PINES COMO SALIDA output_low(PIN_B1); //PIN B1 A CERO enable_interrupts (int_ext); //habilitación de interrupción por el pin B0 enable_interrupts (global); //habilitación de interrupciones globales //buble while infinito while(true){ //se inicializan todas las variables a cero U_SEG=0; L_TMR0=0; LOAD_256=0; LOAD_1=0; DISTANCIA=0; nuevopulso=0; cambio=0; valor=0; 98 1447 1448 1449 1450 1451 1452 1453 1454 1455 1456 1457 1458 1459 1460 1461 1462 1463 1464 1465 1466 1467 1468 1469 1470 1471 1472 1473 1474 1475 1476 1477 1478 1479 1480 1481 1482 1483 1484 1485 1486 1487 1488 1489 1490 1491 1492 1493 1494 1495 1496 1497 1498 1499 195 196 UATX
- 35. //Como la comunicaciónestá gestionada por software, //la función kbhit() devuelve TRUE si se ha detectado un bit //de START en el pin de recepción. valor = kbhit(); while(valor==0){ valor = kbhit();} //en la siguiente instrucción se complementa el valor del pin b3 //con esto el pin b3 cambia de estado cada procesa la //recepción y transmición serial output_toggle(PIN_B3); RUTINA_1: setup_timer_0(RTCC_INTERNAL | RTCC_DIV_256); //configuración del timer0 //con preescaler de 256 output_high(PIN_B1); //pone el pin B1 en alto delay_us(9); //espera 15 microsegundos output_low(PIN_B1); //pone el pin B1 en bajo while(nuevopulso == 0){ //espera hasta que nuveopulso sea 1 } LOAD_256=L_TMR0; //se guarda el valor de TMR0 con preescaler //de 256 setup_timer_0(RTCC_INTERNAL | RTCC_DIV_1); //configuración del timer0 //con preescaler de 1 delay_ms(30); RUTINA_2: nuevopulso=0; //control de lectura de pulso output_high(PIN_B1); //pone el pin B1 en alto delay_us(9); //espera 15 microsegundos output_low(PIN_B1); //pone el pin B1 en bajo while(nuevopulso == 0){ //espera hasta que nuveopulso sea 1 } LOAD_1=L_TMR0; //se guarda el valor de TMR0 con preescaler //de 1 U_SEG=(LOAD_256*255)+(LOAD_1); //U_SEG almacena el total del //tiempo en alto en microsegundos 99 1500 1501 1502 1503 1504 1505 1506 1507 1508 1509 1510 1511 1512 1513 1514 1515 1516 1517 1518 1519 1520 1521 1522 1523 1524 1525 1526 1527 1528 1529 1530 1531 1532 1533 1534 1535 1536 1537 1538 1539 1540 1541 1542 1543 1544 1545 1546 1547 1548 1549 1550 1551 1552 197 198 UATX
- 36. //del pin B0 DISTANCIA= (U_SEG*10)/58; //DISTANCIA almacena //la distancia en centimetros //multiplicada por 10 printf("%Lun",DISTANCIA); //envía el valor de DISTANCIA //en formato RS-232 } } 100 1553 1554 1555 1556 1557 1558 1559 1560 1561 1562 1563 199 200 UATX
- 37.