UNIVERSIDAD DE LOS LLANOSFACULTAD DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA

FRANKLIN JANCOVICK VARON HUERTAS-161003027DANIEL ORLANDO PINZON CONDE-161003017

MIGUEL ANGEL ROJAS POBEDA-161003021

VILLAVICENCIO-METAMARZO DE 2013

PASO A NIVEL DE FERROCARRILBASYS 2 - SPARTAM3E100CP132

FPGA

CIRCUITOS DIGITALES IING.CESAR ROMERO

UNILLANOSVILLAVICENCIO-META

2013

OBJETIVOS:

Diseñar el paso a nivel de un ferrocarril con uso de la metodologíacombinacional de xilinx.

Se pretende relacionar un tipo se sensor ( una fotocelda en este caso)Que reaccione con el paso del tren.

Conocer de manera practica la estructura del integrado l293b. Encontrar una manera de relacionar los conceptos proporcionados por

el curso para esta implementación. Definir una metodología especial que nos relacionara nuestras

necesidades con nuestros conceptos.

Se pretende de manera programable controlar el paso a nivel de un tren ,con uso del lenguaje de programación IEEE, en código VHDL, . comocontrolador utilizaremos el controlador FPGA de una tarjeta BASYS 2.

Se pretende incorporar a la parcita de laboratorio alguna expresión de sensorcon el cual al paso del tren sobre su pista , que se cruza perpendicularmentecon la via de automóviles en dos ocasiones , se activen y generen un pulsode entrada definido y orientado a la BASYS , el cual como ordenprogramada genere otro pulso de salida que se transmita desde la FPGA almontaje y este se distribuya de manera enfática en dos motores , que estánubicados en la margen de la vía de automóviles de manera paralela; para querealicen una rotación de - 90º con respecto al eje positivo de las abscisas ,sobre la vía de los automóviles con una barra en su extremo útil, y simbolicenla prohibición del paso a los mismos por presencia del tren. Y que luego de eltren alcanzar una cierta de distancia fuera de esta faceta tratada, y algenerar un nuevo impulso en otro sensor , este sea una carga de entrada a latarjeta y esta reacciones generando otro impulso dirigido a los motores paraque las barras nuevamente realicen una rotación de 90º , con respecto al ejede las abscisas , es decir volver a su estado inicial para que las vías quedensimbólicamente libres y la movilidad a través de la misma puede ser posible.

A continuación realizamos la estructura de nuestro proyecto:

PROCEDIMIENTO:

DISEÑO DE LA MAQUETA:

Inicialmente pretendimos diseñar la simulación a escala de la via de un tren.

Debemos tener en cuenta tanto como las medidas del tren como loselementos que pretendemos incorporar a la construcción a escala como elmotor , barras y algunas partes que añadiremos a la maqueta pararedondear más su diseño.

Para el diseño de nuestra maqueta son materiales determinantes lossiguientes materiales:

-cartón paja

-tijeras

-silicona

-pistola de silicona

-temperas

-pincel

-regla

De manera inicial procedimos a definir las medidas de la base, conreferencia en el tamaño de la pista, sobre la cual se desplazara el tren.Esta pista presentaba las siguientes medidas: 100 cm, de largo y 30cm de ancho. Para realizar la base usábamos como principio un pliegode cartón paja; deducimos que era posible el corte del pliego a la mitad;Dejando también un pequeño cuadro sobrante para la designación

de la vía automovilística, con el fin de que esta tenga mayor tamaño.Luego de tener la base con sus medidas correctas procedimos a

adicionarle color . a la vía de transitaciòn automovilística le dimos colornegro de manera común . y el espacio restante a las orillas leimplementamos un color natural; color de vegetación.

Luego de terminar el pintado tendremos una estructura de la maquetacomo la siguiente:

DISEÑO DEL CIRCUITO –SENSOR DETECTOR

DISEÑO DEL CIRCUITO:INTEGRADO 555

Para este circuito preseidos de los siguientes elementos:

-protoboard

-cable UTP

- integrado 555

-integrado L293L

-condensador electrolítico de 10 uf

-condensador cerámico de 100 nf

-fotocelda de 5v

-motor reductor

-resistencias: 220 ohm, 4.7 k,470 ohm.

-bombillo led

Procedimos a incorporar inicialmente a la tabla ahuecada dispuesta enhileras (protoboard) el integrado 555.

A continuación describimos su estructura para realizar las conexiones

del circuito:

Ahora podemos realizar el cableado de los pines según sufuncionamiento:

Las conexiones se realizaron de la siguiente manera: PIN 1: conexión GND del montaje. PIN2:conexión con un extremo de la fotocelda, El otro extremo a la

conexión VCC del montaje. E igualmente una resistencia de 4.7k quetiene su otro extremo a GND , del circuito.

PIN3: esta es el resultado de la información proporcionada por lafotocelda; presenta la conexión de una resistencia de 470 ohmios , y elotro extremo a la polaridad positiva de un bombillo led como prueba; lapolaridad negativa del led se orienta a el GND común.

PIN 4: conexión VCC del circuito. PIN 5: conexión con un condensador cerámico de 100 nf, el otro extremo

del condensador a la polaridad GND del circuito. PIN 6: conexión de condensador electrolítico de 100uf con u polaridad

positiva y la negativa a GND.; de este pin también sale una conexión alpin 7.

PIN 7: conexión con uso de un resistencia al pin 8. PIN 8:conexión a VCC.

De manera gráfica el circuito combinacional es de la siguiente manera:

Luego de realizar las conexiones sobre la protoboard tendremos un circuitocomo el siguiente:

CIRCUITO: INTEGRADO L293B

A continuación realizaremos la implementación del circuito para el integradoL293B ; en este era indispensable presidir de los siguientes materiales:

-diodos (8)

- cable

- integrado l2293b.

Para proceder a realizar sus conexiones correspondientes que nos arrojaranlos resultados propuestos , que es su correcto funcionamiento definimosinicialmente su estructura:

FIGURA:7

Las conexiones se realizan de la siguiente manera:

PIN 1: conexión entrada de voltaje de canal 1. PIN 2: conexión a BASYS , según su asignación de pines. PIN 3:conexión al motor A PIN 4: este pin presenta conexión a GND del circuito. PIN 5: este pin presenta conexión a GND del circuito. PIN 6: conexión a motor B. la PIN7: conexión a la tarjeta BASYS . PIN 8: conexión a VCC del circuito PIN 9:conexión a VCC , del circuito. PIN 10: conexión a pin asignado de la BASYS PIN 11: conexión a motor C PIN 12: este pin presenta conexión a GND del circuito. PIN 13: este pin presenta conexión a GND del circuito. PIN 14: conexión a motor D PIN 15: conexión a la tarjeta BASYS. PIN 16: este pin presenta conexión a VCC del circuito.

Luego de realizar todas las conexión de manera corroborada a los parámetrosestipulados por el modelo anterior de la figura 7 , tendremos un circuito similaral siguiente :

FIGURA :8

Ahora observaremos el montaje completo que se realizo en la protoboard,será entonces la figura 7 junto la figura 8:

FIGURA:9

Ahora obsevaremos las conexiones que se realizaron con la BASYS 2:

FIGURA:10

Con esto hemos dado por terminado la parte de implementación de hardwaredel proyecto , y seguidamente pasamos a realizar la programación a cordecon la necesidad.

IMPLEMENTACION DEL CODIGO DE PROGRAMACION-VHDL

Esta programación en lenguaje IEEE, código VHDL se realiza del software

XILINX 13.4, el cual maneja orientación de programación a tipos decontroladores como el que manejamos en este caso F.P.G.A.

Luego de iniciar el programa nos encontraremos con una nueva ventanacomo la siguiente :

FIGURA:11

Debemos cerrar el proyecto que se encuentra abierto por defecto; click, enFILE , luego CLOSE PROJECT, y entonces el programa estará libre paracrear nuestro nuevo proyecto orientado a nuestra implementación; tendremosla ventana de la siguientes manera :

Entonces iniciamos la estructura de nuestro proyecto:

Seleccionamos FILE>NEW PROJECT, y tendremos en pantalla una ventanaemergente que nos indicara introducir el nombre del nuevo proyecto:

Lo llamaremos TREN_INICIAL , y next a continuación nos dará un vistazogeneral de las características de programación de nuestro proyecto a crear ,como tipo de programador, familia ,tipo de síntesis ,acelerador; y en findebemos corroborar que estos datos sean los orientados a nuestra necesidad:

Seleccionamos next, y finalmente finish , entonces tendremos ya la base denuestro proyecto.

Ahora debemos agregarle una fuente inicial en la cual ingresaremos lostérminos de programación que nos realicen los procesos necesarios:

Seleccionamos el archivo a programar ,click derecho , y new source, yentonces tendremos una nueva ventana donde nos indicara ingresar el tipo y

nombre de la fuente a crear , seleccionamos VHDL MODULE , y lo llamaremosfuente inicial y next:

Entonces luego tendremos una nueva ventana donde nos indica la necesidadde definir las entradas su tipo , las salidas y su tipo , ingresaremos a,b comoentradas lineales, y A,B,C,D como salidas también de solo dos estados cadauna , observemos:

Ahora next , Y finish, entonces en el siguiente pantallazo tendremos laestructura de nuestro código creado en la nueva fuente , eliminamos loscomentarios por defecto y tendremos el código de la siguiente manera:

Tenemos una fuente base en la cual definimos las entradas y salidasprincipales de nuestro proyecto , ahora debemos establecer los pines deasignación en la tarjeta a su variable correspondiente, la asignación serealizo usando los conectores de expansión , que recibirían los darostransmitidos por la fotocelda y de acuerdo a la tabla de valores de asignacióngeneraría la emisión de daros a través de la salida correspondiente , estainformación se transmitiría a un motor donde generará un impulso:

Luego de tener el código comprobado de desde la opción en el xilinx checksintax , debemos también generar el archivo .BIT de la programación , estearchivo será el que se cargara a la tarjeta. Para generarlo hacemos lo siguiente:click en implement desing , este ara un proceso de rectificación del proyectoen cuanto a estructura necesaria , luego de que este corrobore laprogramación y en todas las facetas expresarse todo estas correctamente ,apareciendo un visto bueno en cada una ,procedemos a generar nuestroarchivo : click en generate programming file , ahora tenemos nuestraprogramación completa. seguidamente de tener igualmente el montaje delcircuito ya realizado y cableado a la BASYS entonces pasamos a corroborarsu correcto funcionamiento esperado , ahora hacemos uso de un software quehace parte del dominio de DIGILENT , ADEPT, el cual está diseñado con elfin de enrrutar la trasmisión de la programación hacha en XILINX 13.4 alprogramador FPGA.

Luego de iniciar el programa pasamos a la face de cargarlo :

De la siguiente manera ; clik en inicializar carga>, en nuestra nueva ventananos saldrán dos opciones a programar, F.P.G.A. y ROM , cada una de estascon la opción de manera paralela para navegar y programar, en esta ocasiónprogramamos la controladora FPGA, seleccionamos BROWSER, en la carpetaque se encuentra nuestro proyecto encontraremos el archivo .bitseleccionamos y luego click en program , el led indicador de encendido en laBASYS hará una intermitencia y después de esto el código estaráprogramado en la tarjeta, listo para operar con las fotoceldas.

CONCLUSIONES:

Realizamos la manipulación de u circuito electrónico a través de laprogramación en xilinx código VHDL, lenguaje IEEE, .

Se comprendió la estructura de un integrado L293B , y a su vezusarla para nuestros fines temáticos.

Era necesario realizar un circuito que controlara la polaridad con ungiro , y otro en el cual la polaridad hiciera que girara de maneracontraria , esto en la implementación del montaje del integrado 555.

Se estableció que lo necesario era generar una tabla de verdad paraobtener la rotación necesaria según los estados de las entradas.

Se logró establecer una metodología que relacionara nuestrosconocimientos con la práctica actual.