escuela politÉcnica nacional - repositorio...

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

ESCUELA DE FORMACIÓN DE TECNÓLOGOS

DISEÑO Y CONTRUCCIÓN DE UN PANEL DIGITAL PARA

CONTROLAR 25 FUNCIONES UBICADAS EN LA CABINA DE

CONDUCCIÓN DE LOS AUTOBUSES INTERPROVINCIALES CINCO

ESTRELLAS.

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO EN

ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

CALERO SUNTASIG HENRY DANIEL

[email protected]

DIRECTOR: ING. COSTALES ALCÍVAR

[email protected]

Quito, Septiembre del 2010

ii

DECLARACIÓN

Yo CALERO SUNTASIG HENRY DANIEL, declaro bajo juramento que el trabajo

aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún

grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas

que se incluyen en este documento.

A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual

correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo

establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la

normatividad institucional vigente.

CALERO SUNTASIG HENRY DANIEL

iii

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por CALERO SUNTASIG HENRY

DANIEL, bajo mi supervisión.

Ing. ALCÍVAR COSTALES

DIRECTOR DE PROYECTO

iv

AGRADECIMIENTOS

Quiero agradecer a todas las personas que hicieron posible la culminación de este

proyecto en especial al Niño Isinche por sus bendiciones y por darme la salud

suficiente para culminar mi meta planteada

A mi madre y mi padre por brindarme todo su apoyo y acompañarme en todo

momento de mi vida

A la Corporación TELEVID por permitirme cumplir una de mis metas en sus

instalaciones y brindarme todas las facilidades para la culminación del proyecto.

Daniel C.

v

DEDICATORIA

Este trabajo va dedicado:

A mis padres por darme la fuerza y el coraje de seguir adelante para alcanzar mis

objetivos trazados

A Jacqueline Aracelly que en todo el tiempo que nos conocemos supo brindarme

toda su comprensión, apoyo y es una persona muy importante en mi vida y siempre

estará en mi corazón.

Daniel C.

vi

INDICE PRESENTACIÓN ................................................................................................................................................ IX

1. CAPÍTULO I: FUNDAMENTOS TEÓRICOS ......................................................................................... 1

1.1 MICROCONTROLADOR 1 ............................................................................................................... 1

1.1.1. INTRODUCCIÓN 1 .......................................................................................................................... 1 1.1.2. DEFINICIÓN 1 ................................................................................................................................. 1 1.1.3. APLICACIONES DE LOS MICROCONTROLADORES 1 ................................................................ 2 1.1.4. ARQUITECTURA BÁSICA 1 ............................................................................................................ 3 1.1.5. EL PROCESADOR O CPU 1 ............................................................................................................ 3 1.1.6. MEMORIA 2 ...................................................................................................................................... 4 1.1.7. ROM CON MÁSCARA 2 ................................................................................................................... 5 1.1.8. OTP (ONE TIME PROGRAMMABLE) 2 .......................................................................................... 5 1.1.9. EPROM 2 .......................................................................................................................................... 6 1.1.10. EEPROM 2 ........................................................................................................................................ 6 1.1.11. FLASH 2 ............................................................................................................................................ 7 1.1.12. PUERTAS DE ENTRADA Y SALIDA 2 ............................................................................................. 7 1.1.13. RELOJ PRINCIPAL 2 ....................................................................................................................... 8

1.2. RECURSOS ESPECIALES ................................................................................................................ 8 1.2.1. TEMPORIZADORES O "TIMERS" 2 ................................................................................................ 9 1.2.2. PERRO GUARDIÁN O "WATCHDOG" 2 ........................................................................................ 9 1.2.3. PROTECCIÓN ANTE FALLO DE ALIMENTACIÓN O "BROWNOUT" 2 ................................... 10 1.2.4. ESTADO DE REPOSO O DE BAJO CONSUMO 2 ....................................................................... 10 1.2.5. CONVERSOR A/D (CAD) 2 ............................................................................................................ 10 1.2.6. CONVERSOR D/A (CDA) 2 ............................................................................................................ 10 1.2.7. COMPARADOR ANALÓGICO 2 .................................................................................................... 11 1.2.8. MODULADOR DE ANCHURA DE IMPULSOS O PWM 2 ........................................................... 11 1.2.9. PUERTOS DE E/S DIGITALES 2 ................................................................................................... 11 1.2.10. PUERTOS DE COMUNICACIÓN 2 ............................................................................................... 11

1.3. DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS ................................................................................................ 12 1.3.1. CONDENSADORES 3 ..................................................................................................................... 12 1.3.2. REGULADORES DE VOLTAJE 4 .................................................................................................. 13 1.3.3. DISPLAY LCD 16 * 2 5 .................................................................................................................. 15 1.3.4. RELÉ 6 ............................................................................................................................................ 16

1.3.4.1. Tipos de relés 6 ...................................................................................................................... 17 1.3.5. TECLADO MATRICIAL7 ................................................................................................................ 18

1.3.5.1. Decodificador de teclado 7 .................................................................................................... 19

2. CAPÍTULO II: LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN ............................................................................ 20

2.1. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN BASCOM AVR .................................................................. 20

2.1.1. INICIO ............................................................................................................................................ 21 2.1.2. COMPILADOR ............................................................................................................................... 21 2.1.3. SIMULADOR .................................................................................................................................. 22 2.1.4. EMULADOR SERIAL ..................................................................................................................... 23 2.1.5. CONEXIONES PRINCIPALES ...................................................................................................... 23 2.1.6. GRABANDO EL MICROCONTROLADOR ................................................................................... 24

vii

2.1.7. INSTRUCCIONES BÁSICAS DE BASCOM AVR ........................................................................... 26 2.1.7.1. $regfile .................................................................................................................................. 26 2.1.7.2. $crystal .................................................................................................................................. 26 2.1.7.3. Config ................................................................................................................................... 26 2.1.7.4. Wait, Waitms, Waitus ........................................................................................................... 27 2.1.7.5. Do – Loop ............................................................................................................................. 27 2.1.7.6. Do – Loop Until .................................................................................................................... 27 2.1.7.7. Toggle ................................................................................................................................... 28 2.1.7.8. Dim ....................................................................................................................................... 28 2.1.7.9. Alias ...................................................................................................................................... 28 2.1.7.10. LCD (Display de cristal liquido) ........................................................................................... 29

2.1.7.10.1. Mediante comando tenemos ............................................................................................. 29 2.1.7.10.1.1. Config Lcd ................................................................................................................ 29 2.1.7.10.1.2. Config Lcdpin ........................................................................................................... 29 2.1.7.10.1.3. Config lcdbus ............................................................................................................ 30 2.1.7.10.1.4. Lcd ” ” ..................................................................................................................... 30 2.1.7.10.1.5. Locate x,y ................................................................................................................. 30 2.1.7.10.1.6. Shiftlcd ...................................................................................................................... 30

2.1.7.10.2. Mediante cuadro de dialogo tenemos .............................................................................. 31 2.1.7.11. DDRx, PORTx, PINx ............................................................................................................ 32 2.1.7.12. If – Them – Else .................................................................................................................... 33 2.1.7.13. For – Next ............................................................................................................................. 33 2.1.7.14. Select – Case ......................................................................................................................... 33 2.1.7.15. Símbolos operadores ............................................................................................................. 34 2.1.7.16. Estructura de un programa en BASIC ................................................................................... 35

3. CAPÍTULO III : DISEÑO Y ENSAMBLAJE DEL PANEL .................................................................. 37

3.1. DESCRIPCIÓN DEL HARDWARE ............................................................................................... 37 3.1.1. EPECIFICACIONES ...................................................................................................................... 37 3.1.2. TARJETA DE TECLADO ............................................................................................................... 39

3.1.2.1. Descripción de los componentes del teclado ......................................................................... 41 3.1.3. TARJETA DE MONITOREO .......................................................................................................... 42 3.1.4. TARJETA DE CEREBRO ............................................................................................................... 44

3.1.4.1. Descripción ........................................................................................................................... 44 3.1.4.1.1. Características ATMEGA-1612 ....................................................................................... 44

3.1.4.1.1.1. Distribución de pines del ATMEGA 16 12 ................................................................. 47 3.1.4.1.1.2. Descripción de pines13 ............................................................................................... 48

3.1.4.1.2. Registro 74HC595 características 43 ................................................................................. 49 3.1.4.1.3. Características ULN 2803 15 ............................................................................................ 51

3.1.4.1.4. Características del regulador 780516 .................................................................................... 53 3.1.4.2. Fuente de alimentación tarjeta de cerebro. ............................................................................ 54

3.1.5. TARJETA DE RELÉS 17 .................................................................................................................. 60 3.2. DESCRIPCIÓN DE SOFTWARE ................................................................................................... 63

3.2.1. DIAGRAMA DE FLUJO DEL FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO ....................................... 63 3.2.2. DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA 3.15 ........................................................................................... 63 3.2.3. DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA 3.16 ........................................................................................... 66 3.2.4. DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA 3.17 ........................................................................................... 70

3.3. PROGRAMA PRINCIPAL PARA EL MANEJO DEL MÓDULO .............................................. 73

viii

4. CAPÍTULO IV : PRUEBAS Y RESULTADOS .................................................................................... 102

4.1. ELABORACIÓN DE TARJETAS ................................................................................................. 102 4.1.1. TARJETA DE TECLADO ............................................................................................................. 102 4.1.2. TARJETA DE MONITOREO ........................................................................................................ 103 4.1.3. TARJETA DE CEREBRO ............................................................................................................. 104 4.1.4. REGLETA DE CONEXIÓN DEL CEREBRO ............................................................................... 105 4.1.5. TARJETA DE RELÉS ................................................................................................................... 106 4.1.6. ENSAMBLAJE DEL PANEL DIGITAL ........................................................................................ 107 4.1.7. TARJETA DE PRUEBA ................................................................................................................ 108

4.2. RESULTADOS ................................................................................................................................ 108

5. CAPÍTULO V : ......................................................................................................................................... 110

5.1. CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 110 5.2. RECOMENDACIONES ................................................................................................................. 111

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................................................................. 112

ANEXOS ............................................................................................................................................................. 113

ANEXO A ............................................................................................................................................................ 114

ANEXO B ............................................................................................................................................................ 117

ANEXO C ............................................................................................................................................................ 120

ANEXO D ............................................................................................................................................................ 123

ANEXO E ........................................................................................................................................................... 153

ANEXO F ............................................................................................................................................................. 161

ANEXO G ............................................................................................................................................................ 166

ANEXO H ............................................................................................................................................................ 173

ix

PRESENTACIÓN

El desarrollo de la electrónica digital y en general toda la electrónica tiene tendencia

a la reducción del hardware que se utiliza, tomando como una alternativa altamente

eficiente y rentable la implementación de dispositivos programables como son los

microcontroladores los cuales hacen posible la ejecución de aplicaciones de una

forma más sencilla.

Otros de los adelantos tecnológicos que han permitido lograr este objetivo ha sido el

desarrollo de los teclados que son dispositivos por los cuales podemos activar o

desactivar diferentes funciones controladas por un microcontrolador los teclados

generalmente son de tipo matricial los cuales poseen filas y columnas, mediante la

combinación de estas podemos tener cierto número de teclas. Además por su

facilidad de uso se le puede dar una cantidad de aplicaciones.

El desarrollo del proyecto va dirigido a la utilización en las carrocerías del Ecuador

para resolver uno de los problemas que aqueja a cualquier conductor de un autobús

que deba manipular a diario una variedad de funciones en su unidad con la

seguridad de monitoreo de la función como también el estado de la misma.

1

1. CAPÍTULO I: FUNDAMENTOS TEÓRICOS

1.1 MICROCONTROLADOR 1

1.1.1. INTRODUCCIÓN 1

Los microcontroladores están conquistando el mundo. Están presentes en nuestro

trabajo, en nuestra casa y en nuestra vida, en general. Se pueden encontrar

controlando el funcionamiento de los ratones y teclados de los computadores, en los

teléfonos, en los hornos microondas y los televisores de nuestro hogar. Pero la

invasión acaba de comenzar y el nacimiento del siglo XXI será testigo de la conquista

masiva de estos diminutos computadores, que gobernarán la mayor parte de los

aparatos que fabricamos y usamos los humanos

1.1.2. DEFINICIÓN 1

Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integración que

incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador.

Un microcontrolador dispone normalmente de los siguientes componentes:

Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso).

Memoria RAM para Contener los datos.

Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM.

Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.

Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, Puertas Serie y

Paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico,

etc.).

_____________________ 1 http://www.unicrom.com/Tut_arquitectura_microcontrolador.asp

2

Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el

sistema.

Figura 1.1: Esquema de un microcontrolador.

1.1.3. APLICACIONES DE LOS MICROCONTROLADORES 1

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de

aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su

fiabilidad y disminuir el consumo.

Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un

modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la

masiva utilización de estos componentes.

Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes

en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos,

televisores, computadoras, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro

coche, etc. Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan

familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave

espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para

controlar pequeñas partes del sistema.

3

Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador

central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus

acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC.

1.1.4. ARQUITECTURA BÁSICA 1

Un microcontrolador es un dispositivo complejo, formado por otros más sencillos. A

continuación se analizan los más importantes.

1.1.5. EL PROCESADOR O CPU 1

Es la parte encargada del procesamiento de las instrucciones.

Debido a la necesidad de conseguir elevados rendimientos en este proceso, se ha

desembocado en el empleo generalizado de procesadores de arquitectura Harvard

frente a los tradicionales que seguían la arquitectura de von Neumann.

Esta última se caracterizaba porque la CPU se conectaba con una memoria única,

donde coexistían datos e instrucciones, a través de un sistema de buses.

Figura 1.2: Arquitectura von Neumann

En la arquitectura Harvard son independientes la memoria de instrucciones y la

memoria de datos y cada una dispone de su propio sistema de buses para el acceso.

4

Esta dualidad, además de propiciar el paralelismo, permite la adecuación del tamaño

de las palabras y los buses a los requerimientos específicos de las instrucciones y de

los datos.

Figura 1.3: Arquitectura Harvard

El procesador de los modernos microcontroladores responde a la arquitectura RISC

(Computadores de Juego de Instrucciones Reducido), que se identifica por poseer un

repertorio de instrucciones máquina pequeño y simple, de forma que la mayor parte

de las instrucciones se ejecutan en un ciclo de instrucción.

Otra aportación frecuente que aumenta el rendimiento del computador es el fomento

del paralelismo implícito, que consiste en la segmentación del procesador (pipe-line),

descomponiéndolo en etapas para poder procesar una instrucción diferente en cada

una de ellas y trabajar con varias a la vez.

1.1.6. MEMORIA 2

En los microcontroladores la memoria de instrucciones y datos está integrada en el

propio chip. Una parte debe ser no volátil, tipo ROM, y se destina a contener el

programa de instrucciones que gobierna la aplicación. Otra parte de memoria será

tipo RAM, volátil, y se destina a guardar las variables y los datos.

Hay dos peculiaridades que diferencian a los microcontroladores de los

computadores personales:

_____________________ 2 http://www.monografias.com/trabajos12/microco/microco.shtml

5

No existen sistemas de almacenamiento masivo como disco duro o disquetes.

Como el microcontrolador sólo se destina a una tarea en la memoria ROM, sólo hay

que almacenar un único programa de trabajo.

La RAM en estos dispositivos es de poca capacidad pues sólo debe contener las

variables y los cambios de información que se produzcan en el transcurso del

programa. Por otra parte, como sólo existe un programa activo, no se requiere

guardar una copia del mismo en la RAM pues se ejecuta directamente desde la

ROM.

Los usuarios de computadores personales están habituados a manejar Megabytes

de memoria, pero, los diseñadores con microcontroladores trabajan con capacidades

de ROM comprendidas entre 512 bytes y 8 k bytes y de RAM comprendidas entre 20

y 512 bytes.

Según el tipo de memoria ROM que dispongan los microcontroladores, la aplicación

y utilización de los mismos es diferente. Se describen las cinco versiones de

memoria no volátil que se pueden encontrar en los microcontroladores del mercado.

1.1.7. ROM CON MÁSCARA 2

Es una memoria no volátil de sólo lectura cuyo contenido se graba durante la

fabricación del chip. El elevado coste del diseño de la máscara sólo hace

aconsejable el empleo de los microcontroladores con este tipo de memoria cuando

se precisan cantidades superiores a varios miles de unidades.

1.1.8. OTP (ONE TIME PROGRAMMABLE) 2

El microcontrolador contiene una memoria no volátil de sólo lectura "programable una

sola vez" por el usuario. (OTP One Time Programmable). Es el usuario quien puede

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escribir el programa en el chip mediante un sencillo grabador controlado por un

programa desde un PC.

La versión OTP es recomendable cuando es muy corto el ciclo de diseño del

producto, o bien, en la construcción de prototipos y series muy pequeñas.

Tanto en este tipo de memoria como en la EPROM, se suele usar la encriptación

mediante fusibles para proteger el código contenido.

1.1.9. EPROM 2

Los microcontroladores que disponen de memoria EPROM (Erasable Programmable

Read OnIy Memory) pueden borrarse y grabarse muchas veces. La grabación se

realiza, como en el caso de los OTP, con un grabador gobernado desde un PC. Si,

posteriormente, se desea borrar el contenido, disponen de una ventana de cristal en

su superficie por la que se somete a la EPROM a rayos ultravioleta durante varios

minutos. Las cápsulas son de material cerámico y son más caros que los

microcontroladores con memoria OTP que están hechos con material plástico.

1.1.10. EEPROM 2

Se trata de memorias de sólo lectura, programables y borrables eléctricamente

EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read OnIy Memory). Tanto la

programación como el borrado, se realizan eléctricamente desde el propio grabador y

bajo el control programado de un PC. Es muy cómoda y rápida la operación de

grabado y la de borrado. No disponen de ventana de cristal en la superficie.

El número de veces que puede grabarse y borrarse una memoria EEPROM es finito,

por lo que no es recomendable una reprogramación continua. Son muy idóneos para

la enseñanza y la Ingeniería de diseño.

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Este tipo de memoria es relativamente lenta.

1.1.11. FLASH 2

Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede escribir y borrar.

Funciona como una ROM y una RAM pero consume menos y es más pequeña.

A diferencia de la ROM, la memoria FLASH es programable en el circuito. Es más

rápida y de mayor densidad que la EEPROM.

La alternativa FLASH está recomendada frente a la EEPROM cuando se precisa

gran cantidad de memoria de programa no volátil. Es más veloz y tolera más ciclos

de escritura/borrado.

Las memorias EEPROM y FLASH son muy útiles al permitir que los micro

controladores que las incorporan puedan ser reprogramados "en circuito", es decir,

sin tener que sacar el circuito integrado de la tarjeta.

1.1.12. PUERTAS DE ENTRADA Y SALIDA 2

La principal utilidad de las patitas que posee la cápsula que contiene un

microcontrolador es soportar las líneas de E/S (entrada / salida) que comunican al

computador interno con los periféricos exteriores.

Según los controladores de periféricos que posea cada modelo de microcontrolador,

las líneas de E/S se destinan a proporcionar el soporte a las señales de entrada,

salida y control.

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1.1.13. RELOJ PRINCIPAL 2

Todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que genera una onda

cuadrada de alta frecuencia, que configura los impulsos de reloj usados en la

sincronización de todas las operaciones del sistema.

Generalmente, el circuito de reloj está incorporado en el microcontrolador y sólo se

necesitan unos pocos componentes exteriores para seleccionar y estabilizar la

frecuencia de trabajo. Dichos componentes suelen consistir en un cristal de cuarzo

junto a elementos pasivos o bien un resonador cerámico o una red R-C.

Aumentar la frecuencia de reloj supone disminuir el tiempo en que se ejecutan las

instrucciones pero lleva aparejado un incremento del consumo de energía.

1.2. RECURSOS ESPECIALES

Cada fabricante oferta numerosas versiones de una arquitectura básica de

microcontrolador. En algunas amplía las capacidades de las memorias, en otras

incorpora nuevos recursos, en otras reduce las prestaciones al mínimo para

aplicaciones muy simples, etc. La labor del diseñador es encontrar el modelo mínimo

que satisfaga todos los requerimientos de su aplicación. De esta forma, minimizará el

coste, el hardware y el software.

Los principales recursos específicos que incorporan los microcontroladores son:

• Temporizadores o "Timers".

• Perro guardián o "Watchdog".

• Protección ante fallo de alimentación o "Brownout".

• Estado de reposo o de bajo consumo.

• Conversor A/D.

• Conversor D/A.

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• Comparador analógico.

• Modulador de anchura de impulsos o PWM.

• Puertas de E/S digitales.

• Puertas de comunicación.

1.2.1. TEMPORIZADORES O "TIMERS" 2

Se emplean para controlar periodos de tiempo (temporizadores) y para llevar la

cuenta de acontecimientos que suceden en el exterior (contadores).

Para la medida de tiempos se carga un registro con el valor adecuado y a

continuación dicho valor se va incrementando o decrementando al ritmo de los

impulsos de reloj o algún múltiplo hasta que se desborde y llegue a 0, momento en el

que se produce un aviso.

Cuando se desean contar acontecimientos que se materializan por cambios de nivel

o flancos en alguna de las patitas del micro controlador, el mencionado registro se va

incrementando o decrementando al ritmo de dichos impulsos.

1.2.2. PERRO GUARDIÁN O "WATCHDOG" 2

Cuando el computador personal se bloquea por un fallo del software u otra causa, se

pulsa el botón del reset y se reinicializa el sistema. Pero un micro controlador

funciona sin el control de un supervisor y de forma continuada las 24 horas del día. El

Perro guardián consiste en un temporizador que, cuando se desborda y pasa por 0,

provoca un reset automáticamente en el sistema.

Se debe diseñar el programa de trabajo que controla la tarea de forma que refresque

o inicialice al Perro guardián antes de que provoque el reset. Si falla el programa o se

bloquea, no se refrescará al Perro guardián y, al completar su temporización, "ladrará

y ladrará" hasta provocar el reset.

10

1.2.3. PROTECCIÓN ANTE FALLO DE ALIMENTACIÓN O "BROWNOUT" 2

Se trata de un circuito que resetea al micro controlador cuando el voltaje de

alimentación (VDD) es inferior a un voltaje mínimo ("brownout"). Mientras el voltaje

de alimentación sea inferior al de brownout el dispositivo se mantiene reseteado,

comenzando a funcionar normalmente cuando sobrepasa dicho valor.

1.2.4. ESTADO DE REPOSO O DE BAJO CONSUMO 2

Son abundantes las situaciones reales de trabajo en que el microcontrolador debe

esperar, sin hacer nada, a que se produzca algún acontecimiento externo que le

ponga de nuevo en funcionamiento. Para ahorrar energía, (factor clave en los

aparatos portátiles), los microcontroladores disponen de una instrucción especial

(SLEEP en los PIC), que les pasa al estado de reposo o de bajo consumo, en el cual

los requerimientos de potencia son mínimos. En dicho estado se detiene el reloj

principal y se "congelan" sus circuitos asociados, quedando sumido en un profundo

"sueño" el microcontrolador. Al activarse una interrupción ocasionada por el

acontecimiento esperado, el microcontrolador se despierta y reanuda su trabajo.

1.2.5. CONVERSOR A/D (CAD) 2

Los microcontroladores que incorporan un Conversor A/D (Analógico/Digital) pueden

procesar señales analógicas, tan abundantes en las aplicaciones. Suelen disponer

de un multiplexor que permite aplicar a la entrada del CAD diversas señales

analógicas desde las patitas del circuito integrado.

1.2.6. CONVERSOR D/A (CDA) 2

Transforma los datos digitales obtenidos del procesamiento del computador en su

correspondiente señal analógica que saca al exterior por una de las patitas de la

cápsula. Existen muchos efectores que trabajan con señales analógicas.

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1.2.7. COMPARADOR ANALÓGICO 2

Algunos modelos de micro controladores disponen internamente de un Amplificador

Operacional que actúa como comparador entre una señal fija de referencia y otra

variable que se aplica por una de las patitas de la cápsula. La salida del comparador

proporciona un nivel lógico 1 ó 0 según una señal sea mayor o menor que la otra.

También hay modelos de micro controladores con un módulo de tensión de

referencia que proporciona diversas tensiones de referencia que se pueden aplicar

en los comparadores.

1.2.8. MODULADOR DE ANCHURA DE IMPULSOS O PWM 2

Son circuitos que proporcionan en su salida impulsos de anchura variable, que se

ofrecen al exterior a través de las patitas del encapsulado.

1.2.9. PUERTOS DE E/S DIGITALES 2

Todos los microcontroladores destinan algunas de sus patitas a soportar líneas de

E/S (entrada / salidas) digitales. Por lo general, estas líneas se agrupan de ocho en

ocho formando Puertos.

Las líneas digitales de los Puertos pueden configurarse como Entrada o como Salida

cargando un 1 ó un 0 en el bit correspondiente de un registro destinado a su

configuración.

1.2.10. PUERTOS DE COMUNICACIÓN 2

Con objeto de dotar al microcontrolador de la posibilidad de comunicarse con otros

dispositivos externos, otros buses de microprocesadores, buses de sistemas, buses

de redes y poder adaptarlos con otros elementos bajo otras normas y protocolos.

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Algunos modelos disponen de recursos que permiten directamente esta tarea, entre

los que destacan:

UART, adaptador de comunicación serie asíncrona.

USART, adaptador de comunicación serie síncrona y asíncrona

Puerta paralela esclava para poder conectarse con los buses de otros

microprocesadores.

USB (Universal Serial Bus), que es un moderno bus serie para los PC.

Bus I2C, que es un interfaz serie de dos hilos desarrollado por Philips.

Uno de los factores que más importancia tiene a la hora de seleccionar un

microcontrolador entre todos los demás es el soporte tanto software como hardware

de que dispone. Un buen conjunto de herramientas de desarrollo puede ser decisivo

en la elección, ya que pueden suponer una ayuda inestimable en el desarrollo del

proyecto.

1.3. DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

1.3.1. CONDENSADORES 3

En electricidad y electrónica, un condensador, capacitor o capacitador es un

dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado

por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que

todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra),

_____________________ 3http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico

13

generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material

dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo

eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia

de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de

las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).

La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de

potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la

llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide

en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que,

sometidas sus armaduras a una (d.d.p.) de 1 voltio, éstas adquieren una carga

eléctrica de 1 culombio.

Figura 1.4: Símbolo Condensador Ideal

1.3.2. REGULADORES DE VOLTAJE 4

Dentro de los reguladores de voltaje con salida fija, se encuentran los pertenecientes

a la familia LM78xx, donde “xx” es el voltaje de la salida. Estos son 5, 6, 8, 9, 10, 12,

15, 18 y 24V, entregando una corriente máxima de 1 Amper y soporta consumos pico

de hasta 2.2 Amperes. Poseen protección contra sobrecargas térmicas y contra

cortocircuitos, que desconectan el regulador en caso de que su temperatura de

juntura supere los 125°C.

Los LM78xx son reguladores de salida positiva, mientras que la familia LM79xx son

para voltajes equivalentes pero con salida negativa. Así, un LM7805 es capaz de

14

entregar 5 voltios positivos, y un LM7909 entregara 9 voltios negativos.

La cápsula que los contiene es una TO-220, igual a la de muchos transistores de

mediana potencia. Para alcanzar la corriente máxima de 1 Amper es necesario

dotarlo de un disipador de calor adecuado, sin el solo obtendremos una fracción de

esta corriente antes de que el regulador alcance su temperatura máxima y se

desconecte.

La potencia además depende de la tensión de entrada, por ejemplo, si tenemos un

LM7812, cuya tensión de salida es de 12v, con una tensión de entrada de digamos

20v, y una carga en su salida de 0,5A, multiplicando la diferencia entre la tensión de

entrada y la tensión de salida por la corriente que circulara por la carga nos da los

vatios que va a tener que soportar el integrado:

(Vint - Vout) x Iout = (20 - 12) x 0.5 = 4W

Figura 1.5: Reguladores de voltaje

_____________________ 4http://www.google.com.ec/imgres?imgurl=http://www.ucontrol.com.ar/Articulos/78xx/78xx.h1.jpg&imgrefurl=http://www.ucontrol.com.ar/Articulos/78xx/78xx.htm&h=350&w=329&sz=15&tbnid=iTE0LGt8hevpM:&tbnh=120&tbnw=113&prev=/images%3Fq%3Dreguladores%2Bde%2Bvoltaje&hl=es&usg=__GmFuBxDcWfKqEwwAugJVwK5J_M=&ei=RPv4Srr4DNTinAfrlrCGDQ&sa=X&oi=image_result&resnum=4&ct=image&ved=0CBMQ9QEwAw

15

La tensión de entrada es un factor muy importante, ya que debe ser superior en unos

3 voltios a la tensión de salida (es el mínimo recomendado por el fabricante), pero

todo el exceso debe ser eliminado en forma de calor. Si en el ejemplo anterior en

lugar de entrar con 20 volts solo usamos 15V (los 12V de la salida más el margen de

3V sugerido) la potencia disipada es mucho menor:

(Vint - Vout) x Iout = (15 - 12) x 0.5 = 1.5W

De hecho, con 15v la carga del integrado es de 1,5W, menos de la mitad que con

20v, por lo que el calor generado será mucho menor y en consecuencia el disipador

necesario también menor.

1.3.3. DISPLAY LCD 16 * 2 5

Display LCD 16*2 pantalla de cristal líquido o LCD (acrónimo del inglés Liquid

Crystal Display) es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles

en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A

menudo se utiliza en dispositivos electrónicos, ya que utiliza cantidades muy

pequeñas de energía eléctrica.

Además es un dispositivo que nos permite mostrar información alfanumérica ó

caracteres diseñados, presentando una ventaja sobre los displays de 7 segmentos.

El manejo de un LCD, se basa en que deben ser enviados desde el microcontrolador,

durante un tiempo determinado por el fabricante. Pero cuando se trata de

programación en alto nivel, este proceso es realizado internamente por el compilador

o por librerías que están previamente hechas en el software.

_____________________ 5 http://es.wikipedia.org/wiki/LCDdisplay _16*2

16

Figura 1.6: Pantalla Display LCD 16*2

1.3.4. RELÉ 6

Un relé es un interruptor accionado por un electroimán.

Un electroimán está formado por una barra de hierro dulce, llamado núcleo, rodeada

por una bobina de hilo de cobre. Al pasar una corriente eléctrica por la bobina en

núcleo de hierro se magnetiza por efecto de campo producido por la bobina,

convirtiéndose en un imán tanto más potente cuanto mayor sea la línea de intensidad

de la corriente y el número de vueltas de la bobina. Al abrir de nuevo el interruptor y

deja de pasar corriente por la bobina, desaparece el campo magnético y el núcleo de

ser un imán.

Figura 1.7: Símbolo Relé

_____________________ 6http://platea.pntic.mec.es/~pcastela/tecno/documentos/apuntes/rele.pdf

17

1.3.4.1. Tipos de relés 6

El relé que hemos visto hasta ahora funciona como un interruptor. Está formado por

un contacto móvil o polo y un contacto fijo. Pero también hay relés que funcionan

como un conmutador, porque disponen de un polo (contacto móvil) y dos contactos

fijos.

Figura 1.8: Partes Relé

El relé simple es aquel que tiene un solo contacto móvil y un solo contacto fijo

Figura 1.9: Símbolo Relé Simple

18

El relé doble es aquel que tiene un solo contacto móvil pero este se caracteriza por

tener dos contactos fijos.

Figura 1.10: Símbolo Relé Doble

1.3.5. TECLADO MATRICIAL7

Los teclados matriciales son ensamblados en forma de matriz, como se ilustra la

figura.

El diagrama muestra un teclado como una matriz de de 4 x 4 – 16 teclas

configuradas en 4 columnas y 4 renglones.

Cuando no se ha oprimido ninguna tecla, (todas las teclas abiertas) no hay conexión

entre renglones y columnas

Cuando se oprime una tecla se hace una conexión entre la columna y el renglón de

la tecla

Figura 1.11: Forma del teclado matricial

_____________________ 7http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/microprocesadores/EL_Z80_PDF_S/20_TECLAD

O_MATRICIAL.PDF

19

1.3.5.1. Decodificador de teclado 7

Muchos teclados comerciales ya traen incluido su decodificador, que se escanea el

teclado y si, una tecla es presionada, regresa un número que identifica la tecla.

Otra alternativa es adquirir por separado un chip decodificador y conectarlo al

teclado.

El decodificador mostrado tiene 8 entradas; las 4 entradas “X” son conectadas a las 4

columnas del teclado y las 4 entradas “Y” son conectadas a los 4 renglones. No se

muestra los capacitores que gobiernan la rapidez a la que se escanea el teclado.

Cuando se oprime una tecla el código de 4 bits de la tecla (con 16 teclas, los códigos

están entre 0000 y 1111 en binario) aparecerá en las 4 líneas de salida y la línea de

dato disponible (DA) se pone en BAJO. Si se conecta a una línea de interrupción el

microprocesador será interrumpido cuando se oprima alguna tecla. La Rutina de

Servicio de la Interrupción, entonces lee los 4 bits y procesa el dato.

El chip decodificador se encargara de eliminar los rebotes de las teclas, lo que libera

al programador de esta responsabilidad, esto en una ventaja al usar un chip

decodificador.

Figura # 1.12: Decodificador de teclado hexadecimal

20

2. CAPÍTULO II: LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN

2.1. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN BASCOM AVR

La herramienta BASCOM AVR desarrollada por la empresa MCS Electronics, sirve

para realizar programas de alto nivel para microcontroladores AVR, el cual posee un

compilador y un ensamblador que traduce las instrucciones estructuradas en

lenguaje de máquina.

PROGRAMACION EN ALTONIVEL (*.bAS)

COMPILADOR

ESAMBLADOR

ARCHIVO*.HEX

ARCHIVO OBJETO

Figura 2.1: Diagrama de bloques de programación estructurada

Luego de instalar el paquete computacional, el cual se puede conseguir como DEMO

en la página del MCS Electronics, podemos apreciar la siguiente pantalla inicial.

Figura 2.2: Ambiente del BASCOM AVR

21

Dentro de ella podemos ver claramente una barra de herramientas, un menú y el

área de trabajo. A continuación se explicara los iconos o atajos más importantes para

manejar la herramienta BASCOM AVR.

2.1.1. INICIO

Presionando NEW, nosotros podemos abrir un archivo en blanco para empezar a

trabajar en nuestro proyecto.

Figura 2.3: Barra de Herramientas File

2.1.2. COMPILADOR

Presionando el icono de la barra de herramientas o F7, nosotros podemos compilar

nuestro proyecto y obtener un archive .HEX, el cual va hacer grabado en el

microcontrolador

Figura 2.4: Icono del compilador BASCOM AVR

Una vez que se a compilado el proyecto puede aparecer el siguiente cuadro de

confirmación.

Figura 2.5: Cuadro de confirmación de compilación

22

En el cual se puede comprobar el porcentaje de memoria utilizada en el

microcontrolador.

2.1.3. SIMULADOR

Una vez que se compila un proyecto, se puede similar con ayuda de BASCOM SIM,

lo cual se realice presionando el icono de simulación de la barra de herramientas F2.

Figura 2.6: Icono del simulador BASCOM AVR

Una vez que se presiona el simulador, aparece una pantalla donde se puede apreciar

el programa principal, espacios de memoria, emuladores de comunicación serial,

emuladores de LCD, etc.

Figura 2.7: Cuadro de simulación en BASCOM AVR

23

Es preferible al momento de usar este simulador, que se vaya realizando el proceso

paso a paso mediante F8, con lo cual observamos una flecha azul en la parte

izquierda del programa, que nos indicara el avance de la simulación

2.1.4. EMULADOR SERIAL

Figura 2.8: Icono del Emulador serial BASCOM AVR

Con este icono se puede hacer uso de un emulador de comunicación serial entre el

microcontrolador y un PC, en el cual podremos observar la siguiente figura, que

emula un terminal no inteligente, el cual recibe o transmite caracteres.

Figura 2.9: Emulador de Comunicación Serial

2.1.5. CONEXIONES PRINCIPALES

Dentro de las conexiones principales de un microcontrolador están: el programador,

el oscilador, la alimentación y el reset. Para la cual se recomienda tomar en cuenta

los siguientes aspectos al momento de armar un circuito.

24

Figura 2.10 Conexiones principales del microcontrolador AVR

2.1.6. GRABANDO EL MICROCONTROLADOR

Una vez que obtenemos nuestro archivo “.HEX”, procedemos a grabar el

microcontrolador, para la cual necesitamos un circuito que active la programación del

microcontrolador y pace todas las instrucciones hacia la memoria de programa del

mismo.

En el mercado encontramos una diversidad de circuitos grabadores de AVR, los

cuales nos muestran principalmente los fusibles y el archivo a cargar en el

microcontrolador.

Por ejemplo dentro de la ayuda de BASCOM, se encuentra un circuito grabador,

llamado STK200-300 (IPS Programmer), el cual utiliza el puerto paralelo (DB25) para

grabar el microcontrolador.

25

Figura 2.11: Circuito de grabación en paralelo (STK 200-300) para el

microcontrolador AVR

Además se puede interactuar con el mismo BASCOM para escribir el programa,

compilar y grabar el micro controlador, ya que si se presiona F4 o el icono de la

barra de herramientas, nos puede dar la opción de utilizar el programador mostrado

anteriormente.

Y podemos visualizar un software propio del BASCOM, que nos permita grabar el

microcontrolador, el cual se observa a continuación.

Figura 2.12: Pantalla de grabación del programa BASCOM AVR

26

2.1.7. INSTRUCCIONES BÁSICAS DE BASCOM AVR

Para iniciar a descubrir cada una de las instrucciones que posee esta herramienta,

empezaremos realizando la respectiva explicación de los comandos de instrucciones

y un ejemplo de cada comando de instrucción.

2.1.7.1. $regfile

Esta instrucción siempre va al inicio de cualquier proyecto que realicemos, ya que

esta se encarga de direccionar el respectivo microcontrolador que vamos a usar.

Por ejemplo si vamos a usar:

ATMEGA 48 —$regfile=”m48def.dat”



2.1.7.2. $crystal

Esta instrucción va a especificar la frecuencia de oscilación con la que va a funcionar

el micro controlador

Por ejemplo:

$crystal=1000000 para 1MHz

$crystal=8000000 para 8MHz

$crystal=11059200 para 11.0592MHz

2.1.7.3. Config

Esta instrucción especifica la configuración de un pin, un puerto o un dispositivo, ya

que pueden ser configurados como estradas o salida de datos.

27

Por ejemplo:

Config portb = output Puerto B como salida

Config pina.0 = input Pin A.0 como estrada

Config LCD = 16 * 2 LCD de 16 caracteres y 2 líneas

2.1.7.4. Wait, Waitms, Waitus

Esta instrucción sirve para crear un retardo, ya sea en segundos, milisegundos y

microsegundos respectivamente.

Por ejemplo:

Wait 3 Espera 3 segundos

Waitms 700 Espera 3 segundos

Waitus 500 Espera 3 segundos

2.1.7.5. Do – Loop

Esta instrucción es un lazo cerrado, en el cual se ejecuta un conjunto de

instrucciones de forma indeterminada.

2.1.7.6. Do – Loop Until

Es un lazo definido por la condición de una variable que está dentro del lazo, la cual

define cuando termina de ejecutarse el conjunto de instrucciones.

Por ejemplo:

Do

A=a+1

Loop Until a= 10 Termina el lazo cuando a=10

28

2.1.7.7. Toggle

Este comando sirve para complementar el estado anterior de alguna variable o pin de

algún puerto.

Por ejemplo:

Toggle Portb.0 Complementa el Portb.0

2.1.7.8. Dim

Dim Sirve para dimensionar el tipo de variable que se va a utilizar, entre los tipos de

variables están en los siguientes:

Tabla 2.1 Dimensiones de variables BASCOM AVR

TIPO DIMENSION

Bit 0 - 1

Byte 0 a 255

Word 0 a 65535

Long -2147483648 a 2147483647

Integer -32768 a 32767

Single 1.5 x 10-45 x 3.4 x 1038

String Cadena de caracteres máximo 254

Array Matriz 65535

Double 5.0 x 10324 a 1.7 x 10308

2.1.7.9. Alias

Sirve para dar un nombre general dentro de un proyecto, ya sea a un puerto o pin de

un puerto.

29

Por ejemplo:

Foco Alias Portb.0 El Portb.0 ahora se llama foco

2.1.7.10. LCD (Display de cristal liquido)

En el caso del BASCOM AVR, podemos controlar al LCD de dos maneras: por

comandos o por configuración en cuadro de dialogo.

2.1.7.10.1. Mediante comando tenemos

2.1.7.10.1.1. Config Lcd

Sirve para configurar la clase de LCD que vamos a utilizar puede ser de 16

caracteres por dos líneas (16x2), de 20 caracteres por 4 líneas (20x4), etc

Por ejemplo:

Config Lcd=16 * 2 (Display de 16 x 2)

2.1.7.10.1.2. Config Lcdpin

Sirve para configurar los pines por los cuales se va a manejar la información la clase

de LCD que vamos a utilizar, puede ser de 16 caracteres por 2 líneas (16 x 2), de 20

caracteres por 4 líneas (20x4), etc

Por ejemplo:

Config Lcdpin= Pin, Db4=Porta.4, Db5=Porta.5, Db6= Porta.6,

Db7=Porta.7, E=Portc.7, Rs=Portc.6

30

2.1.7.10.1.3. Config lcdbus

Esta instrucción sirve para configurar cual será el modo de envió de datos, ya que

puede ser hecho por 4 pines u 8 pines.

Por ejemplo:

Config lcdbus=4 (4 pines de datos)

2.1.7.10.1.4. Lcd ” ”

Sirve para escribir cualquier frase en el LCD, sin importar la localización del cursor.

Por ejemplo:

Lcd= “HOLA”

2.1.7.10.1.5. Locate x,y

Sirve para localizar el cursor en la línea y columna adecuada, para poder empezar a

escribir en el LCD

Por ejemplo:

Locate 1,1 (Localización del cursor en la fila 1, columna 1)

2.1.7.10.1.6. Shiftlcd

Sirve para mover todo el texto del LCD, ya sea para la izquierda o derecha, con las

instrucciones:

Shiftlcd left

Shiftlcd right

31

2.1.7.10.2. Mediante cuadro de dialogo tenemos

BACOM AVR, nos permite interactuar con el hardware, mediante cuadros de dialogo,

a los cuales podemos ingresar mediante el menú de opciones, el mismo que nos

aprueba la configuración de los pines que ocuparemos para realizar la comunicación

de los distintos dispositivos o periféricos de un micro controlador AVR.

Figura 2.13: Cuadro de diálogo del BASCOM AVR para configurar un LCD

La siguiente pantalla nos muestra cómo podemos configurar los pines y el tipo de

LCD que utilizaremos.

Figura 2.14: Cuadro de diálogo del BASCOM AVR para escoger el funcionamiento

de un LCD

32

Es recomendable realizar todas las configuraciones de dispositivos mediante código

y mediante cuadros de diálogo; de esta manera nos aseguramos que la información

de las interfaces de salida estén doblemente escritas y no se pierda en ningún

momento.

2.1.7.11. DDRx, PORTx, PINx

DDR, PORT Y PIN son registros que nos permiten utilizar el puerto como entrada o

salida de datos.

DDR : Con figura el pin como estrada o salida de datos.

PORT : Es el registro de salida de datos.

Pin : Es el registro de entrada de datos.

Las siguientes combinaciones, hacen que los pines funcionen en configuración

especial, como explica a continuación.

Ddrb.x = 0 Entrada alta impedancia.

Portb.x = 0

Ddrb.x = 0 Entrada pull up.

Portb.x = 1

Ddrb.x = 1 Salida a cero (0L) 20 mA.

Portb.x = 0

Ddrb.x = 1 Salida a uno (1L) 20 mA.

Portb.x = 1

Es importante recalcar que cuando se configura un puerto como salida, se debe

ocupar la palabra PORT y si se lo configura como entrada se usa la palabra PIN.

33

2.1.7.12. If – Them – Else

Son sentencias condicionales, las cuales responden a un estado de voltaje (0L, 1L),

de contenido (caracteres), etc.

CONDICION

CASOCONTRARIO

SI

Figura 2.15 Condición Lógica IF-ELSE

2.1.7.13. For – Next

Son instrucciones de repetición, ya que se ejecutan un conjunto de instrucciones,

dependiendo de una variable incremental que se encuentre dentro del lazo.

i=0 ; i<=10 ; i= 10

EJECUTARHASTA QUE i=10

Figura 2.16 Condición de repetición FOR – NEXT

2.1.7.14. Select – Case

Son sentencias que se pueden ejecutar, dependiendo del estado de una variable de

selección.

34

Dentro de este esquema se puede tener un conjunto de casos que pueden ser

ejecutados, dependiendo de las variables en juego.

VARIABLE

CASO 1 CASO 2 CASO3

Figura 2.17 Condición de selección SELECT – CASE

2.1.7.15. Símbolos operadores

Dentro de los operadores, pueden utilizarse los matemáticos, de relación y lógicos.

Además se debe tomar en cuenta que BASCOM nos permite realizar operaciones

únicamente con dos variables a la vez.

A continuación podremos observar los operadores más comunes.

Operadores Matemáticos

Suma: a=b+c

Resta: a=b-c

Multiplicación: a=b*c

División: a MOD b

Operadores Matemáticos

= Igual X=Y

<> No es igual X<>Y

35

< Menor que X<y

> Mayor que X>Y

<= Menor Igual X<=Y

>= Mayor Igual X>=Y

Operadores lógicos

NOT Complemento (Negación)

AND Conjunción (Y)

OR Disyunción(O)

XOR Or Exclusiva

Representación de lógica digital

Para la representación de un número binario o hexadecimal, dentro de BASCOM

AVR, es necesario anteponer el símbolo “&”. En el caso de números decimales, no

es necesario anteponer ningún símbolo.

Ejemplo:

Porta= &HF9 Número Hexadecimal



2.1.7.16. Estructura de un programa en BASIC

Este tema es muy importante tocar, ya que cuando se estructura un programa en alto

nivel, es necesario llevar un orden y vinculación de las instrucciones que se realizan.

Es primordial que se tengas estructuradas 4 partes dentro de un programa en

lenguaje de alto nivel.

· Configuraciones y Dimensionamientos de variables y subrutinas

· Programa principal

36

· Subrutinas

· Tablas de datos

El siguiente es un ejemplo de cómo se puede estructurar un programa en alto nivel,

con tipos de instrucciones que se pueden realizar en su respectivo orden.

$regfile=”m16def.dat”

Configuraciones y $crystal=8000000

Dimensionamientos Config Portb.Output

Declare Sub Espera ()

Do

Instrucciones

Programa Principales en

Principal Ciclo repetitivo

Loop

Espera:

Subrutinas Instrucciones

De subrutina

Return

Tablas de Tabla1:

Datos Data &HC0, &HF(

37

3. CAPÍTULO III : DISEÑO Y ENSAMBLAJE DEL PANEL

3.1. DESCRIPCIÓN DEL HARDWARE

3.1.1. EPECIFICACIONES

Se trata de un panel digital para el control de 25 funciones localizadas en las

cabinas de los autobuses interprovinciales las cuales son:

Tabla 3.1: Tabla de funciones controladas por el panel digital

Actividad Función 1 Luces Guías 2 Luces de Retro 3 Ventilación 4 Licuadora 5 Puerta 6 Luces de bodega 7 Neblineros 8 Faldón 9 Video

10 Luces de baño 11 Aire forzado 1 12 Radio 13 Rutero 14 Aire forzado 2 15 Luces de salón 1 (luces de pasillo del autobús) 16 Luces de lectura 17 Luces de grada 18 Bocina 19 Luces de salón 2 (Luces de los costados del autobús) 20 Media luz 1 (Luces normales) 21 Media luz 2 (Halógenos) 22 Luces de cabina 1 23 Luces de cabina 2 24 Plumas lentas 25 Plumas rápidas

38

Se debe tener en cuenta los voltajes que maneja un autobús:

· Batería 24 V

· Contacto de encendido 24V (Encendido)

· Contacto de encendido 0V (Apagado)

· Parada solicitada a 24 V (Sin presionar)

· Parada solicitada a 0 V (Presionado)

· Tierra (GND)

Por lo que para el diseño del panel digital se debe tener las siguientes

consideraciones:

· Las funciones de plumas lentas y plumas rápidas tienen diferente voltaje por lo

que se alimentara mediante una bornera instalada en el módulo, en la tarjeta

de relés, estas funciones serán activadas por relés dobles.

· De igual manera la bocina (PITO) tiene su propio voltaje por lo que esta

función será alimentada mediante la bornera instalada en el módulo, en la

tarjeta de relés, esta función será activada por un relé doble.

· Por otra parte para las funciones de Video, Monitor, Radio funcionan a 12V o

dependiendo de las especificaciones del fabricante por lo que este voltaje

también será colocado en la bornera instalada en el módulo, en la tarjeta de

relés, pero estas serán activadas por relés simples.

· Las funciones restantes operan a 24V (voltaje de batería) y serán activados

por relés simples.

·

Para la activación y desactivación de cada una de las funciones lo vamos a realizar

mediante un teclado, y los datos ingresados serán manejados por el microcontrolador

ATMEGA-16.

39

Para el manejo de datos se utiliza el SIPO (Serial In Paralelo Out) para esto

dependiendo de la tecla presionada en el teclado, el microcontrolador envía datos a

los registros de desplazamiento 74HC595, y de igual manera el microcontrolador

envía datos de actualización de salidas de los registros

Los datos enviados por los registros de desplazamiento tienen que ser amplificados

por lo que se utiliza un amplificador inversor ULN 2803.

Una vez que tenemos amplificada la señal esta activara al relé asignado a la función

y de igual manera se activara el LED de la tarjeta de monitoreo y presentara en el

LCD, indicando que acción se está ejecutando en ese momento (Encendiendo o

Apagando).

Para el manejo de las 25 funciones se realizaran mediante el diseño de cuatro

tarjetas electrónicas:

1. Tarjeta de teclado.

2. Tarjeta de monitoreo.

3. Tarjeta de cerebro.

4. Tarjeta de relés.

3.1.2. TARJETA DE TECLADO

Para el manejo de las 25 funciones debemos contar con un teclado9 matricial que

cuente con 5 filas y 5 columnas, para esto se observo los requerimientos de la

Corporación Electrónica TELEVID y se tuvo el siguiente modelo.

_____________________ 9 Ver Anexo A

40

Fig

ura

3.1

: F

ren

te d

el P

an

el D

igita

l

41

En el gráfico anterior se indica el frente del tablero digital e indica las funciones que

se desea manejar, en el frente se observa 22 teclas por lo que por tres teclas deben

cumplir doble función es decir activar dos funciones.

3.1.2.1. Descripción de los componentes del teclado

El teclado del Panel Digital tiene la siguiente distribución:

Tabla 3.2: Tabla de distribución de teclas en la tarjeta de teclado.

COLUMNA 1 COLUMNA 2 COLUMNA 3 COLUMNA 4 COLUMNA 5

FILA 1 Tecla 1 Tecla 2 Tecla 3 Tecla 4 Tecla 5




FILA 5 Tecla 21 Tecla 22 - - -

Las filas y columnas serán controladas por el microcontrolador (ATMEGA -16) que

se encuentra en la tarjeta del cerebro, el teclado será manejado por 10 pines del

micro controlador, por tener 5 filas y 5 columnas.

Tabla 3.3: Tabla de direccionamiento del teclado hacia el microcontrolador.

CONEXIÓN

PIN MICRO

CONTROLADOR

Columna 1 Pin # 18 (PD4)





Fila 1 Pin # 14 (PD0)

Fila 2 Pin # 08 (PB7)

Fila 3 Pin # 15 (PD1)



42

PA0/ADC040

PA1/ADC139

PA2/ADC238

PA3/ADC337

PA4/ADC436

PA5/ADC535

PA6/ADC634

PB0/XCK/T01

PB1/T12

PB2/INT2/AIN03

PB3/OC0/AIN14

PB4/SS5

PB5/MOSI6

PB6/MISO7

PB7/SCK8

PA7/ADC733

RESET9

XTAL113

XTAL212

PC0/SCL22

PC1/SDA23

PC2/TCK24

PC3/TMS25

PC4/TDO26

PC5/TDI27

PC6/TOSC128

PC7/TOSC229

PD0/RXD14

PD1/TXD15

PD2/INT016

PD3/INT117

PD4/OC1B18

PD5/OC1A19

PD6/ICP20

PD7/OC221

AVCC30

AREF32

ATMEGA-16ATMEGA16

R5 5k6

R4 5k6

R3 5k6

R2 5k6

R1 5k6

CONEXION TECLADO EN EL ATMEGA-16

COLUMNA 1 COLUMNA 2 COLUMNA 3 COLUMNA 4 COLUMNA 5

FILA 1

FILA 2

FILA 3

FILA 4

FILA 5

Figura 3.2: Diagrama de conexión del teclado hacia el microcontrolador

3.1.3. TARJETA DE MONITOREO

En la tarjeta de monitoreo10 es en donde se visualiza qué función se encuentra

activada o desactivada dependiendo de la tecla que se ha presionado, también

encontramos la pantalla LCD donde nos indicara en forma de mensaje de texto que

se está realizando, encendiendo o apagando una función, los mensajes en el LCD se

visualizaran siempre y cuando el autobús se encuentre encendido, la alimentación

para los LED’s de la tarjeta de monitoreo son de batería, y la alimentación de la

pantalla LCD es del voltaje de contacto del autobús.

Para la activación de los LED’s se realiza mediante la tarjeta del cerebro del panel

digital, por lo que está es la que envía la señal para la activación de los LED’s.

_____________________ 10 Ver Anexo B

43

PA

0/A

DC

040

PA

1/A

DC

139

PA

2/A

DC

238

PA

3/A

DC

337

PA

4/A

DC

436

PA

5/A

DC

535

PA

6/A

DC

634

PB

0/X

CK

/T0

1

PB

1/T1

2

PB

2/IN

T2/A

IN0

3

PB

3/O

C0/

AIN

14

PB

4/S

S5

PB

5/M

OS

I6

PB

6/M

ISO

7

PB

7/S

CK

8

PA

7/A

DC

733

RE

SE

T9

XTA

L113

XTA

L212

PC

0/S

CL

22

PC

1/S

DA

23

PC

2/TC

K24

PC

3/TM

S25

PC

4/TD

O26

PC

5/TD

I27

PC

6/TO

SC

128

PC

7/TO

SC

229

PD

0/R

XD

14

PD

1/TX

D15

PD

2/IN

T016

PD

3/IN

T117

PD

4/O

C1B

18

PD

5/O

C1A

19

PD

6/IC

P20

PD

7/O

C2

21

AV

CC

30

AR

EF

32

AT

ME

GA

16

ATM

EG

A16

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD

1LM

016L

V. C

onta

cto

D1

4004

R23

10 R

R24

1k

CO

NE

XIO

N T

AR

JET

A D

E M

ON

ITO

RE

O

V. B

ATE

RIA

D1

R1

3K3

D2

R1

3K3

D3

R1

3K3

D4

R1

3K3

D5

R1

3K3

D6

R1

3K3

D7

R1

3K3

D8

R1

3K3

D9

R1

3K3

D10

R1

3K3

D11

R1

3K3

D12

R1

3K3

D13

R1

3K3

D14

R1

3K3

D15

R1

3K3

D16

R1

3K3

D17

R1

3K3

D18

R1

3K3

D19

R1

3K3

D20

R1

3K3

D21

R1

3K3

D22

R1

3K3

SEÑ AL TARJETA CEREBRO






Fig

ura

3.3

: D

iag

ram

a d

e c

one

xión

ta

rjeta

de

mo

nito

reo

44

El LCD utilizara 6 pines del micro controlador ATMEGA 16 para el manejo de datos.

Tabla 3.4: Tabla de direccionamiento del LCD hacia el micro controlador.

CONEXXION PIN MICRO CONTROLADOR

Enable (LCD) Pin # 39 (PA1)

RS (LCD) Pin # 40 (PA0)

RB4 (LCD) Pin # 38 (PA2)




3.1.4. TARJETA DE CEREBRO

3.1.4.1. Descripción La tarjeta de cerebro11 es donde se encuentra la mayoría de la circuitería electrónica,

en donde encontramos los elementos de manejo de datos, el micro controlador

ATMEGA-16, los registros de desplazamiento 74HC595, los amplificadores ULN

2803, los reguladores de voltaje 7805, etc.

Para lo cual a continuación vamos a nombrar las características principales de cada

uno de ellos

3.1.4.1.1. Características ATMEGA-1612 De alto rendimiento y bajo consumo AVR 8-bit Microcontrolador

Advanced RISC Arquitectura

-131 Instrucciones de gran alcance - la mayoría simple de reloj ciclo de ejecución

_____________________ 11 Ver Anexo C 12http://translate.google.com.ec/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.futurle

c.com/Atmel/ATMEGA16.shtml

45

- 32 x 8 Registros de uso general de Trabajo

- Hasta 6 MIPS de procesamiento en 16MHz

- Funcionamiento totalmente estática

- El chip de 2-ciclo Multiplicador

No volátil de datos y programa de recuerdos

- 16K bytes de In-System Self-Programmable Flash

- Opcional con la sección del código de arranque Bits Independiente de bloqueo

- 512K Bytes EEPROM

- Bloqueo de programación de software de seguridad

JTAG (IEEE Std. 1149,1 RoHS) Interfaz

- Límite de escaneo Capacidades De acuerdo con el estándar JTAG

- Amplia on-chip de depuración de Apoyo

- La programación de Flash, EEPROM, fusibles, y los bits de bloqueo a través de

la interfaz de JAGS

Características periféricas

- El chip comparador analógico

- Watchdog Timer programable con distintos on-chip oscilador

- Interfaz de maestro / esclavo SPI Serial

- Dos 8-bit Timer / Contadores con distintos Prescalar, Comparación

- Un 16-bit temporizador / contador con Separa PRESCALER, comparar y

modo de captura

- Tiempo Real Contra el oscilador independiente

- Cuatro canales de PWM

- 8- canales, 10-bit ADC

46

- Byte orientadas Dos cables de interfaz serie

- USART serie programable

Características especiales Microcontrolador

- Power-on Reset y programable Brown-out de detección

- Interior calibrada Oscilador RC

- Interna y externa fuentes de interrupción

- Seis modos de espera: Libre, ADC reducción de ruido, ahorro de energía,

apagado, espera, espera, y extendido

Entradas / Salidas y Paquetes

- 32 Líneas programables entrada / salida

- 40-pin PDIP, 44-DIP plomo, y 44-MLF pad

Voltajes de operación

- 4.5-5.5V para ATMEGA16

Los grados de velocidad

-16 MHz para ATMEGA16

Consumo de energía en 4 MHz, 3V, 35 ° C

- 1.1mA activo:

- Modo de reposo: 0.35mA

- Modo power-down: <1Ua

47

3.1.4.1.1.1. Distribución de pines del ATMEGA 16 12

Figura 3.4: Distribución de pines ATMEGA 16

Tabla 3.5: Tabla distribución de pines ATMEGA-16.

PIN MICRO

CONTROLADOR DESCRIPCIÓN

PIN MICRO

CONTROLADOR DESCRIPCIÓN

Pin # 01 (XCK/T0) PB0 Pin # 21 (CB2) PD7

Pin # 02 (T1) PB1 Pin # 22 (SCL) PC0

Pin # 03 (INT2/AIN0) PB2 Pin # 23 (SDA) PC1

Pin # 04 OC0/AIN1) PB3 Pin # 24 (TCK) PC2

Pin # 05 (SS) PB4 Pin # 25 (TMS) PC3

Pin # 06 (MOSI) PB5 Pin # 26 (TDO) PC4

Pin # 07 (MISO) PB6 Pin # 27 PC5 (TDI)

Pin # 08 (SCK) PB7 Pin # 28 PC6 (TOSC1)

Pin # 09 RESET Pin # 29 PC7 (TOSC2)

Pin # 10 VCC Pin # 30 AVCC

Pin # 11 GND Pin # 31 GND

Pin # 12 XTAL2 Pin # 32 AREF

Pin # 13 XTAL1 Pin # 33 PA7 (ADC7)

Pin # 14 (RXD) PD0 Pin # 34 PA6 (ADC6)

Pin # 15 (TXD) PD1 Pin # 35 PA5 (ADC5)

Pin # 16 (INT0) PD2 Pin # 36 PA4 (ADC4)

Pin # 17 (INT1) PD3 Pin # 37 PA3 (ADC3)

Pin # 18 (OC1B) PD4 Pin # 38 PA2 (ADC2)

Pin # 19 (OC1A) PD5 Pin # 39 PA1 (ADC1)

Pin # 20 (ICP1) PD6 Pin # 40 PA0 (ADC0)

48

3.1.4.1.1.2. Descripción de pines13

VCC: Tensión de alimentación digital

GND: TIERRA

Port A (PA7.. PA0): El pórtico A sirve de las entradas analógicas a los convertidores

A / D.

El pórtico A es un puerto de 8-bit bi-direccional de I / O del puerto, si el convertidor

A / D no se utiliza. Cuando los pines PA0 a PA7 se utilizan como insumos en el

exterior y si la fuerza interna-up resistencias se activan. Los pines de un pórtico se

comportaran como convertidores.

Puerto B (PB7.. PB0): El pórtico B es un puerto de 8-bit bi-direccional de I / O

puerto con resistencias internas (seleccionados por cada bit). El Buffers de salida

del puerto B tiene características de conducción de simetría, Como entradas no se

activan las resistencias internas de pull-up.

Si son activadas las resistencias de pull-up se tiene diferente comportamiento del

pórtico B como interrupciones es importante tener en cuenta, en el pórtico B se

encuentran los pines de grabación de micro controlador los cuales son MISO, MOSI,

SCK

Puerto C (PC7.. PC0): El pórtico C es un puerto de 8-bit bi-direccional de I / O con

resistencias internas (seleccionados por cada bit). El Buffers de salida del puerto C

tiene características de conducción de simetría, Puerto C sirve también de las

_____________________ 13 Ver Anexo D

49

funciones de la interfaz JTAG y otras características especiales de la ATMEGA16,

dependiendo de de las resistencias de pull-up si son activadas o desactivadas se

comporta diferente el puerto C microcontrolador PC5 (TDI), PC3 (TMS) y PC2 (TCK).

Puerto D (PD7.. PD0): El pórtico D es un puerto de 8-bit bi-direccional de I / O con

resistencias internas (seleccionados por cada bit). El Buffers de salida del puerto d

tiene características de conducción de simetría, El puerto D sirve también con

diversas funciones dependiendo si son activadas las resistencias de pull-up como

interrupciones, Tx y Rx con otros microscontroladores conectados.

RESET: Entrada de reset. Un nivel bajo de este pin por más de la longitud de pulso

mínimo generará un restablecimiento en el microcontrolador.

XTAL1: De entrada al amplificador oscilador inversora y la entrada al circuito de reloj

interno de funcionamiento.

XTAL2: Salida del amplificador oscilador inversora.

AVCC: AVCC es el pin de tensión de alimentación para un puerto y el A / D

Convertidor.

AREF: Aref es el pin de referencia analógica para el A / D Convertidor.

3.1.4.1.2. Registro 74HC595 características 43

El circuito integrado 74HC595 es un registro de desplazamiento que tiene ingrese de

datos en serie y la salida de datos en paralelo, para el desplazamiento de los datos el

circuito integrado posee un pin para la señal de reloj y empujar los datos, también

_____________________ 14 Ver Anexo E

50

posee un pin de STROBE para la salida de los datos en paralelo, un pin de ENABLE

para habilitar o deshabilitar el registro, un pin de MASTER RESET el cual limpiara

los datos del registro, un pin de datos de entrada serial, 8 pines de salida de datos en

paralelo, pines de alimentación Vcc y GND en total se tiene 16 pines del circuito

integrado

Figura 3.5: Distribución de pines ATMEGA 16

Tabla 3.6: Tabla distribución de pines 74HC595.

PIN REGISTRO DESCRIPCIÓN PIN REGISTRO DESCRIPCIÓN

Pin # 01 Q1(OUT PARALELO) Pin # 09 DAT OUT (Q7')

Pin # 02 Q2(OUT PARALELO) Pin # 10 MASTER RESET

Pin # 03 Q3(OUT PARALELO) Pin # 11 CLOCK

Pin # 04 Q4(OUT PARALELO) Pin # 12 STROBE

Pin # 05 Q5(OUT PARALELO) Pin # 13 ENABLE

Pin # 06 Q6(OUT PARALELO) Pin # 14 DATA IN (IN SERIAL)

Pin # 07 Q7(OUT PARALELO) Pin # 15 Q0(OUT PARALELO)

Pin # 08 GND Pin # 16 Vcc

51

Figura 3.6: Diagrama de manejo de señales del 74HC595

3.1.4.1.3. Características ULN 2803 15

Este pequeño dispositivo pero de gran ayuda es muy útil cuando usamos los

Microcontrolador.

El ULN2803 tiene internamente 8 transistores Darlingtons con su respectivo diodo de

protección, este maneja una corriente hasta los 500mA, voltaje de salida hasta 50V,

_____________________ 15 Ver Anexo F

52

este circuito integrado tiene 18 pines los cuales 8 son entradas, 8 son salidas, un pin

de GND y un pin de voltaje común para las 8 entradas/salidas.

Figura 3.7: Diagrama de una entrada y salida del ULN2803

Figura 3.8: Distribución de pines del ULN2803

Tabla 3.7: Tabla distribución de pines ULN2803.

PIN ULN2803 DESCRIPCION PIN ULN2803 DESCRIPCION

Pin # 01 IN 1 Pin # 10 COMUN

Pin # 02 IN 2 Pin # 11 OUT 8

Pin # 03 IN 3 Pin # 12 OUT 7

Pin # 04 IN 4 Pin # 13 OUT 6

Pin # 05 IN 5 Pin # 14 OUT 5

Pin # 06 IN 6 Pin # 15 OUT 4

Pin # 07 IN 7 Pin # 16 OUT 3

Pin # 08 IN 8 Pin # 17 OUT 2

Pin # 09 GND Pin # 18 OUT 1

53

3.1.4.1.4. Características del regulador 780516

· Regulador de voltaje +5,0 V, 7805, TO-220-3

· N.º de salidas: 1

· Regulador de voltaje IC Case Style: TO-220

· N.º de Pins: 3

· Rango de temperatura de operación : -0 °C a +150 °C

· SVHC: No SVHC

· Tipo de caja: TO-220

· Temperatura máxima de operación : 150°C

· Temperatura mínima de operación : 0°C

· Número de base: 7805

· Marcador: L7805CV

· Número genérico CI: 7805

· Máximo voltaje de entrada: 35V

· Máxima salida de corriente: 1,5A

· Máxima salida de voltaje: 5V

· Mínimo voltaje de entrada: 7V

· Tolerancia : +4%

· Tensión de salida: 5V

· Tipo de terminación: Agujero pasante

· Tipo de regulador de tensión: Fijo positivo

· Tensión: 5V

_____________________ 16 Ver Anexo G

54

Figura 3.9: Distribución de pines del 7805

Tabla 3.8: Tabla distribución de pines 7805.

PIN 7805 DESCRIPCION

Pin # 01 VOLTAJE IN

Pin # 02 GND

Pin # 03 VOLTAJE OUT

3.1.4.2. Fuente de alimentación tarjeta de cerebro.

Para la alimentación de la tarjeta de cerebro vamos a tener dos alimentaciones de

voltaje, la primera es directamente de la batería y la segunda alimentación del voltaje

de contacto del autobús.

El voltaje de batería del autobús manejara lo siguiente, alimentara al micro

controlador ATMEGA16, a los registros de desplazamiento 74HC595, a los ULN

2803(24 V al pin común del circuito integrado) a las resistencias de pull-up de las

columnas del teclado, a los LED’s de la tarjeta de monitoreo y a las 25 relés simples

y dobles de la de las tarjeta de relés.

Previamente al voltaje de batería se debe reducir a cinco voltios, para el micro

controlador, registro de desplazamiento, y las resistencias de pull-up de las columnas

del teclado.

55

BAT.

AUTO

-BUS

R1 680R

R2 680 R VI

1VO

3

GND2

FUEN

TE D

E CEL

ULAR

FUNE

TE D

E C

ELUL

AR

VI1

VO3

GND2

REG.

7805

7805

C1 10nf

D2 4004

ALIM

ENTA

CION

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DE

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TORE

O

ALIM

ENTA

CION

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AZAM

IENTO

ALIM

ENTA

CION

RES

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CIAS

DE

COLU

MNAS

DE

TECL

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D1 4004

24V

AL C

OMUN

ULN

2803

ALIM

ENTA

CION

DE

24V.

DE

BATE

RIA

Fig

ura

3.1

0: D

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ram

a d

e a

lime

nta

ción

de

la fu

ent

e d

e b

ate

ría

. m

on

itore

o

56

Para la alimentación de la fuente de batería (24 voltios) se coloca un diodo para

evitar una mala polarización de voltaje, en este punto se envía voltaje a los LED’s de

la tarjeta de monitoreo y al pin común de los ULN 2803, luego pasa por un banco de

resistencias en paralelo de 680 ohm para que exista una caída de voltaje, para que

entre este voltaje a una batería de celular, entra 18 Voltios y a las salida de esta se

tiene 12 Voltios lo cual es ideal para la entrada de voltaje del regulador 7805 y a la

salida de este se tiene ya los 5 voltios que se necesita para la alimentación del

microcontrolador, a la salida del regulador 7805 se filtra la señal con un capacitor de

10 nano faradios para mejorar el factor de rizado del voltaje y filtrar de mejor manera

la señal, se tiene lista la alimentación para el micro controlador, registro de

desplazamiento, y las resistencias de pull-up de las columnas del teclado.

Para la alimentación del voltaje de contacto de igual manera se regular el voltaje,

para la alimentación de la pantalla LCD y también envía una señal a un pin del

microcontrolador para identificar si el auto bus se encuentra encendido o apagado.

De igual manera se debe tener encueta que si el auto bus se encuentra apagado el

voltaje de contacto es 0 Voltios y si se encuentra encendido es de 24 Voltios, por lo

que se coloca un diodo de protección de polarización inversa de voltaje, luego pasa

por un banco de resistencias en serie de 220 ohm, para que exista una caída de

voltaje para tener un voltaje menor de 24 Voltios en la entrada del regulador 7805 y

tener a la salida de este los 5 voltios necesarios.

A la salida del regulador 7805 se filtra la señal por dos condensadores un electrolítico

y un cerámico el condensador electrolítico debe ser de 100 micro faradios a 25

voltios y el cerámico de 10 nano faradios.

57

VOLTA

JE DE

CONT

ACTO

D1 4004

R1 220R

R2 220R

VI1

VO3

GND2

REG 7

805780

5

25 V

100uf

C1 10nf

D2 4004

ALIME

NTAC

ION DE

CONT

ACTO

PANT

ALLA

LCD

PIN HA

CIA EL

MICR

O CON

TROL

ADOR

Fig

ura

3.1

1: D

iag

ram

a d

e a

lime

nta

ción

de

l con

tact

o d

el a

uto

bús

mo

nito

reo

58

A continuación indicamos un resumen de los pines conectados del microcontrolador

esto nos ayudara en la programación del microcontrolador para definir entradas y

salidas de datos.

ATMEGA 16

DATA OUT REGISTRO 1 PB0

PA0 40 RS LCD

PARADA SOLICITADA 2 PB1

PA1 39 ENABLE LCD

ENABLE REGISTRO 3 PB2

PA2 38 RB4 LCD

STROBE REGISTRO 4 PB3

PA3 37 RB5 LCD

CLOCK REGISTRO 5 PB4

PA4 36 RB6 LCD

FILA 5 TECLADO 6 PB5

PA5 35 RB7 LCD


PA6 34 -


PA7 33 -

RESET 9 RESET

AREF 32 -

VCC 10 VCC

GND 31 GND

GND 11 GND

AVCC 30 -

- 12 XTAL2

PC7 29 -

- 13 XTAL1

PC6 28

FILA 1 TECLADO 14 PD0

PC5 27 -

FILA 3 TECLADO 15 PD1

PC4 26 -

COLUMNA 5 TECLADO 16 PD2

PC3 25 -


PC2 24


PC1 23 CONTACTO


PC0 22 NEGATIO DE CHICHARRA


PD7 21 PIN DE RESET MICRO

Figura 3.12: Diagrama de conexión de los pines del microcontrolador ATMEGA-16

59

PA

0/A

DC

040

PA

1/A

DC

139

PA

2/A

DC

238

PA

3/A

DC

337

PA

4/A

DC

436

PA

5/A

DC

535

PA

6/A

DC

634

PB

0/X

CK

/T0

1

PB

1/T

12

PB

2/IN

T2

/AIN

03

PB

3/O

C0/A

IN1

4

PB

4/S

S5

PB

5/M

OS

I6

PB

6/M

ISO

7

PB

7/S

CK

8

PA

7/A

DC

733

RE

SE

T9

XT

AL1

13

XT

AL2

12

PC

0/S

CL

22

PC

1/S

DA

23

PC

2/T

CK

24

PC

3/T

MS

25

PC

4/T

DO

26

PC

5/T

DI

27

PC

6/T

OS

C1

28

PC

7/T

OS

C2

29

PD

0/R

XD

14

PD

1/T

XD

15

PD

2/IN

T0

16

PD

3/IN

T1

17

PD

4/O

C1B

18

PD

5/O

C1A

19

PD

6/IC

P20

PD

7/O

C2

21

AV

CC

30

AR

EF

32

AT

ME

GA

16

AT

ME

GA

16

Q0

15

Q1

1

Q2

2

Q3

3

Q4

4

Q5

5

Q6

6

Q7

7

Q7

'9

SH

_C

P11

ST

_C

P12

DS

14

MR

10

OE

13

RE

G 1

74

HC

595

Q0

15

Q1

1

Q2

2

Q3

3

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4

Q5

5

Q6

6

Q7

7

Q7

'9

SH

_C

P11

ST

_C

P12

DS

14

MR

10

OE

13

RE

G 2

74

HC

595

Q0

15

Q1

1

Q2

2

Q3

3

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4

Q5

5

Q6

6

Q7

7

Q7

'9

SH

_C

P11

ST

_C

P12

DS

14

MR

10

OE

13

RE

G3

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HC

595

Q0

15

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1

Q2

2

Q3

3

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4

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5

Q6

6

Q7

7

Q7

'9

SH

_C

P11

ST

_C

P12

DS

14

MR

10

OE

13

RE

G4

74

HC

595

1B

1

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2

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3

4B

4

5B

5

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6

7B

7

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8

1C

18

2C

17

3C

16

4C

15

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14

6C

13

7C

12

8C

11

CO

M10

UL

N 1

ULN

2803

1B

1

2B

2

3B

3

4B

4

5B

5

6B

6

7B

7

8B

8

1C

18

2C

17

3C

16

4C

15

5C

14

6C

13

7C

12

8C

11

CO

M10

UL

N 2

ULN

2803

1B

1

2B

2

3B

3

4B

4

5B

5

6B

6

7B

7

8B

8

1C

18

2C

17

3C

16

4C

15

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14

6C

13

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12

8C

11

CO

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UL

N 3

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1B

1

2B

2

3B

3

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4

5B

5

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6

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7

8B

8

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18

2C

17

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16

4C

15

5C

14

6C

13

7C

12

8C

11

CO

M10

UL

N 4

ULN

2803

Para

da s

olicit

ad

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au

tob

us)

V. R

EG

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DO

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LT

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BA

TE

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AY

12

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AY

8R

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AY

6R

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AY

4R

EL

AY

2R

EL

AY

25

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LA

Y 2

4R

EL

AY

19

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LA

Y 1

7R

EL

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EL

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11

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LA

Y 9

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LA

Y 7

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LA

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LA

Y 1

RE

LA

Y 3

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LA

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LO

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1142

153

164

175

186

197

208

219

22

10

23

11

24

12

25

13

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-D25M

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25

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Fig

ura

3.1

3: D

iag

ram

a d

e c

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exi

ón d

e s

alid

as d

e

los

relé

s

mo

nito

reo

60

3.1.5. TARJETA DE RELÉS 17 En la tarjeta de relés es en donde mediante un cable DB-25 bajamos con las señales

de la tarjeta del cerebro para la activación y desactivación de las funciones del

autobús.

En la tarjeta de relés debemos considerar los siguientes aspectos:

La función de plumas vamos a manejar con la misma tecla y se tiene plumas lentas y

plumas rápidas y esta función tiene su propio voltaje por lo que debemos alimentar

con el voltaje de plumas a los relés de plumas.

De igual manera para función de bocina (PITO) tiene su propio voltaje por lo que

debemos conectar el relé de bocina a su voltaje adecuado.

Y las funciones de Radio Televisión y Video también tienen su propio voltaje por lo

que se debe conectar al voltaje correspondiente de cada uno de ellos.

Las demás funciones trabajan a 24 Voltios es decir a voltaje de batería por lo que la

alimentación de éstas será la misma.

_____________________ 17 Ver Anexo H

61

1142

153

164

175

186

197

208

219

22

10

23

11

24

12

25

13

DB

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CO

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-D2

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6R

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RL?

RL?

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D1

40

04

D1

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D1

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D1

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D1

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04

D1

40

04

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4

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S

Fig

ura

3.1

4: D

iag

ram

a d

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on

exi

ón

relé

s

mo

nito

reo

62

Tabla 3.8: Tabla resumen de conexión y manejo de relés.

Nº RELÉS CONECTOR

DB25 ALIAS TECLA

TECLA TABLERO

Nº DE REGISTRO

SALIDA REGISTRO

RELAY 16 PIN 20 RT15 15 MEDIA LUZ 1 1 Q0

RELAY 18 PIN 21 RT19 19 MEDIA LUZ 2 1 Q1

RELAY 20 PIN 22 RT16 16 LECTURA 1 Q2

RELAY 21 PIN 23 RT10 10 TV 1 Q3

RELAY 22 PIN 24 RT9 9 VIDEO (BAÑO) 1 Q4

RELAY 23 PIN 25 RT12 12 MP3 1 Q5

RELAY 03 PIN 13 RT4 4 LICUADORA 1 Q6

RELAY 01 PIN 12 RT11 11 AIRE FORZADO 1 1 Q7

RELAY 05 PIN 11 RT20 20 SALON 1 2 Q0

RELAY 07 PIN 10 RT20A 20A SALON 2 2 Q1

RELAY 09 PIN 09 RT21 21 CABINA1 2 Q2

RELAY 11 PIN 08 RT21A 21A CABINA 2 2 Q3

RELAY 13 PIN 07 RT8 8 FALDON 2 Q4

RELAY 15 PIN 06 RT14 14 AIRE FORZADO 2 2 Q5

RELAY 17 PIN 05 RT17 17 GRADA 2 Q6

RELAY 19 PIN 04 RT13 13 RUTERO 2 Q7

RELAY 24 PIN 03 RT22 22A PLUMAS 3 Q0

RELAY 25 PIN 02 RT22A 22B PLUMAS 3 Q1

RELAY 02 PIN 01 RT6 6 BODEGAS 3 Q2

RELAY 04 PIN 14 RT5 5 PUERTAS 3 Q3

RELAY 06 PIN 15 RT7 7 NEBLINEROS 3 Q4

RELAY 08 PIN 16 RT3 3 VENTILADOR 3 Q5

RELAY 10 PIN 17 RT2 2 RETRO 3 Q6

RELAY 12 PIN 18 RT1 1 GUIAS 3 Q7

RELAY 14 PIN 19 RT18 18 PITO 4 Q0

- - S1 18A MONITOREO PITO 4 Q1

- - S2 22B MONITOREO PLUMAS 4 Q2

- - S3 21B MONITOREO CABINAS 4 Q3

- - S4 20B MONITOREO SALON 4 Q4

63

3.2. DESCRIPCIÓN DE SOFTWARE

3.2.1. DIAGRAMA DE FLUJO DEL FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO

Antes de comenzar a explicar el código principal desarrollado en el programa

BASCOM AVR se explica el funcionamiento en diagramas de flujo, e indica cómo se

realiza la activación y desactivación de cada una de los relés que son utilizados en el

proyecto.

3.2.2. DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA 3.15

En la figura 3.15 se indica cómo se realiza la activación y desactivación de las

funciones que manejan las teclas 1 -17 y 19.

Lo primero que se realiza es tener una variable que nos servirá como bandera para

indicar si se activa o desactiva la función de la tecla presionada, en este punto

enviamos a la variable Bandera con el valor de 1.

Luego se realiza una pregunta, el auto bus se encuentra encendido si la respuesta es

positiva entonces se realiza otra pregunta se presiono alguna tecla, si la respuesta es

positiva se verifica que tecla fue presionada, si de las anteriores preguntas se tiene

una respuesta negativa no realiza ninguna actividad el programa y está esperando

que las respuestas sean positivas excepto a la pregunta que si el bus esta

encendido.

Una vez que se verifico que tecla fue presionada tendremos 18 posibles teclas y

preguntas, por fines de explicación solo indicaremos el funcionamiento de la tecla “1”

ya que las demás teclas cumplen con el mismo funcionamiento.

64

Se tiene la pregunta, la tecla presionada es la tecla “1” si es positiva la respuesta

mandamos a leer el estado de la bandera (solo la primera vez al comenzar el

programa vamos a tener la bandera con valor de 1)

Si la respuesta es negativa el programa espera hasta que la respuesta sea positiva,

una vez leída la bandera se realiza la última pregunta la bandera tiene un valor de 1

si es positiva la respuesta activa el relé correspondiente a la función que tiene la

tecla 1, así mismo presenta en el LCD el mensaje “ENCIENDE FUNCION”, y de igual

manera se enciende el LED de la tarjeta de monitoreo indicando que la función de

dicha tecla esta activada y por último la bandera colocamos con el valor de cero, ya

que si lo dejamos en uno no vamos a poder apagar la función.

Si la respuesta de la pregunta bandera es igual a 1 es negativa, por la razón que

enviamos el valor de la bandera igual a cero al encender la función, mandamos a

desactivar el relé correspondiente a la función de la tecla 1, así mismo presenta en el

LCD el mensaje “APAGA FUNCION”, y de igual manera se apaga el LED de la

tarjeta de monitoreo indicando que la función de dicha tecla esta desactivada y por

último la bandera colocamos con el valor de uno, y esta lista nuevamente para ser

encendida.

Pero si el autobús se encuentra apagado, el programa realiza la misma descripción

pero con la acepción que no se observara en el LCD los mensajes de encendido o

apagado de las funciones de las teclas ya que el LCD se encontrará apagado.

65

Fig

ura

3.1

5: A

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aci

ón y

de

sact

iva

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de

las

fun

cion

es

de

las

tecl

as

1 a

la 1

7 y

19

66

3.2.3. DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA 3.16 En la figura 3.16 se indica cómo se realiza la activación y desactivación de las

funciones que manejan las teclas 20, 21 y 22, ya que estas realizan doble función.

Lo primero que se realiza es tener dos variables que nos servirá como banderas,

para indicar la activación de la primera función se utiliza la primera bandera y si esta

primera bandera esta activada nos permite la activación la segunda función

mediante la segunda bandera por lo que enviamos en este punto a bandera con

valor de 1 y a bandera1 con valor de cero.

Luego se realiza una pregunta, el autobús se encuentra encendido si la respuesta es





encendido.

Una vez que se verifico que tecla fue presionada tendremos 2 posibles teclas que

son la tecla 20, 21 y 22 ya que el diseño esta realizado para que estas teclas sean de

doble función, por lo que solo se explicara en funcionamiento de la tecla “21”.



programa vamos a tener la bandera con valor de 1 y de igual manera bandera1 con

valor de 0)


una vez leída la bandera se realiza otra pregunta la bandera tiene un valor de 1 si es

positiva la respuesta activa el relé correspondiente a la función que tiene la tecla

“21”, así mismo presenta en el LCD el mensaje “ENCIENDE FUNCION 1”, y de igual

67

manera se enciende el LED de la tarjeta de monitoreo indicando que la función de

dicha tecla esta activada y colocamos el valor de badera1 en uno y realizamos la

última pregunta bandera1 es igual a 1 si es positiva la respuesta activa la segunda

función que tiene la tecla “21”, así mismo presenta en el LCD el mensaje

“ENCIENDE FUNCION 2”, y de igual manera se enciende el LED de la tarjeta de

monitoreo de forma (intermitente) indicando que la segunda función de dicha tecla

esta activada y por último colocamos el valor de las dos bandera en cero para que

se pueda apagar las funciones , ya que si los dejamos en uno no vamos a poder

apagar la funciones .


enviamos el valor de la banderas igual a cero al encender las funciones, mandamos

a desactivar el relé correspondiente a las dos función de la tecla 21, así mismo

presenta en el LCD el mensaje “APAGA FUNCION TOTAL”, y de igual manera se

apaga el LED de la tarjeta de monitoreo indicando que la función de dicha tecla esta

desactivada y por último la bandera colocamos con el valor de uno, y esta lista

nuevamente para ser encendida.



apagado de las funciones de las teclas ya que el LCD se encontrara apagado.

68

INICIO

BANDERA = INTBANDERA1 = INT

BUSENCENDIDO

PRECIONATECLA

VERIFICA TECLAPRESIONADA

BANDERA = 1

TECLA 21 o 22 LEER BANDERA

BANDERA = 1ACTIVA RELE ASIGNADO

A LA FUNCION 1

ACTIVA LEDMONITOREO

IIMPRIME LCD“ENCIENDE FUNCION 1”

BANDERA1 = 1

DESACTIVA RELESASIGNADO A LA

FUNCIONES ACTIVAS

DESACTIVA LEDMONITOREO

IIMPRIME LCD “APAGA FUNCIONES”

BANDERA1 = 0

BANDERA1 = 1

ACTIVA RELE ASIGNADOA LA FUNCION 2

ACTIVA LEDMONITOREO(PARPADEA)

IIMPRIME LCD“ENCIENDE FUNCION 2”

BANDERA = 0

FIN IF

FIN IF

FIN IF

1

2

FIN IF

FIN IF

BANDERA1 = 0

Figura 3.16: Activación y desactivación de las funciones de las teclas de doble

función 20,21 y 22

69

PRECIONATECLA

VERIFICA TECLAPRESIONADA

TECLA 21 o 22 LEER BANDERA

BANDERA = 1ACTIVA RELE ASIGNADO

A LA FUNCION 1

ACTIVA LEDMONITOREO

BANDERA1 = 1

DESACTIVA RELESASIGNADO A LA

FUNCIONES ACTIVAS

DESACTIVA LEDMONITOREO

BANDERA1 = 1

ACTIVA RELE ASIGNADOA LA FUNCION 2

ACTIVA LED MONITOREO(PARPADEA)

BANDERA = 0

FIN IF

FIN IF

FIN IF

1

FIN IF

2

BANDERA1 = 0

Figura 3.16: Activación y desactivación de las funciones de las teclas de doble función 20, 21 y 22

70

3.2.4. DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA 3.17

En la figura 3.17 se indica cómo se realiza la activación y desactivación de las

funciones que maneja la tecla “18”.

Lo primero que se realiza es tener una variable que nos servirá como bandera para

indicar si se activa o desactiva la función de la tecla presionada, en este punto

enviamos a la variable Bandera con el valor de 1.

Luego se realiza una pregunta, el autobús se encuentra encendido si la respuesta es





encendido.

Una vez que se verifico que tecla fue presionada tendremos solo una posibilidad y

una pregunta.



programa vamos a tener la bandera con valor de 1)


una vez leída la bandera se realiza la última pregunta la bandera tiene un valor de 1

si es positiva la respuesta activa el relé correspondiente a la función que tiene la

tecla 18, así mismo presenta en el LCD el mensaje “ENCIENDE PITO ALTO”, y de

igual manera se enciende el LED de la tarjeta de monitoreo indicando que la función

de dicha tecla esta activada y por último la bandera colocamos con el valor de cero,

ya que si lo dejamos en uno no vamos a poder apagar la función.

71


enviamos el valor de la bandera igual a cero al encender la función, mandamos al

relé a la posición inicial función de la tecla 18, así mismo presenta en el LCD el

mensaje “ENCIENDE PITO BAJO”, y de igual manera se apaga el LED de la tarjeta

de monitoreo indicando que la función de dicha tecla esta en el estado anterior y por

último la bandera colocamos con el valor de uno, y esta lista nuevamente para ser

encendida.



apagado de las funciones de las teclas ya que el LCD se encontrara apagado.

72

Fig

ura

3.1

7: A

ctiv

aci

ón y

de

sact

iva

ción

de

la f

un

cion

e d

e la

te

cla

18

73

3.3. PROGRAMA PRINCIPAL PARA EL MANEJO DEL MÓDULO

En el Capítulo 2 se indicó los comandos básicos del software BASCOM AVR, a

continuación se van a utilizar para la programación del microcontrolador ATMEGA-16

para así lograr el manejo del panel digital

· Lo primero que se debe indicar al iniciar el programa es especificar el

microcontrolador que se va a programar y de igual manera indicar la frecuencia

del cristal y de igual manera habilitamos interrupciones y los timers.

$regfile = "m16def.dat" 'Especificar Micro

$crystal = 8000000

Config Timer0 = Timer , Prescale = 1024

Start Timer0

Enable Interrupts

Enable Timer0

Config Watchdog = 2048 : Start Watchdog

On Timer0 Tiempo

Cls : : Cursor Off Noblink

· En esta parte se indica los pines de entrada y salida de datos del

microcontrolador

************************PINES DE CONTROL DEL 74595**********************************

Ddrb.0 = 1 : Portb.0 = 0 : Dat Alias Portb.0 'Salida de Señal de DATA

Ddrb.4 = 1 : Portb.4 = 0 : Clk Alias Portb.4 'Salida de Señal de CLOCK

Ddrb.3 = 1 : Portb.3 = 0 : Strb Alias Portb.3 'Salida de Señal de STROBE

Ddrb.2 = 1 : Portb.2 = 1 : Ena Alias Portb.2 'Salida de Señal de Enable

'**************************PINES DE TECLADO*********************************************

74

Ddrd.4 = 0 : Portd.4 = 1 : Columna1 Alias Pind.4 'Configura Entrada,

Resistencias Pull up, Alias

Ddrd.5 = 0 : Portd.5 = 1 : Columna2 Alias Pind.5




Ddrd.0 = 1 : Portd.0 = 1 : Fila1 Alias Portd.0 'Configura Salida, salida en 1

Lógico, Alias

Ddrb.7 = 1 : Portb.7 = 1 : Fila2 Alias Portb.7

Ddrd.1 = 1 : Portd.1 = 1 : Fila3 Alias Portd.1



Ddrc.0 = 1 : Portc.0 = 1 : Beep Alias Portc.0 'Configura Salida, Salida en 0

Logico, Alias

Ddrc.1 = 0 : Portc.1 = 0 : Contacto Alias Pinc.1 'Configura como Entrada, sin

Resistencia de Pull up,

Ddrb.1 = 0 : Portb.1 = 1 : Pent Alias Pinb.1 'Configurar Entrada, para

Pasada Solicitada

Ddrd.7 = 1 : Portd.7 = 1 : Rst Alias Portd.7

· En esta parte realizamos la declaración de variables que se utilizaran durante la

programación del microcontrolador

'**************************DECLARACIÓN DE VARIABLES********************************

Dim Salida1 As Word , Salida2 As Word , Aux_salidas As Byte

Dim X As Byte , Y As Byte

Dim On_off As Byte

Dim Texto As Byte , Check_tecla As Bit

Dim Publicidad As Word

75

Dim Band As Bit , Band2 As Bit

Dim Beep2 As Word , Beep3 As Byte

Dim Seleccion As Byte

Dim Bandcod As Bit , Bandcod1 As Bit , Bandcod2 As Bit , Bandcod3 As Bit ,

Bandcod4 As Bit , Bandcod5 As Bit , Bandcod6 As Bit , Bandcod7 As Bit , Bandcod8

As Bit , Timecod As Byte

Dim Flash As Byte , Flash1 As Byte , Flash2 As Byte

Dim Teclado_cliente As Bit , Teclado_fecha As Bit , Salir As Bit , Menus As Bit , Anio

As Byte , Mes1 As Byte , Dia As Byte

Dim Ver_mes As Byte , Mes As String * 5

Bandcod = 0 : Bandcod1 = 0 : Bandcod2 = 0 : Bandcod3 = 0 : Bandcod4 = 0 :

Bandcod5 = 0 : Bandcod6 = 0 : Bandcod7 = 0 : Bandcod8 = 0

· En esta parte es donde realizamos el control de salidas de datos de nuestras dos

variables que hemos declarado las que son Salida 1 y Salida 2 se hace referencia

a la tabla resumen 3.8.

'**************************CONTROLDE SALIDAS*****************************************

Readeeprom Seleccion , 9

If Seleccion > 20 Then 'Corrige luego de programar

Seleccion = 1

Writeeeprom Seleccion , 9

Waitms 10

End If

Readeeprom Dia , 10

If Dia > 31 Then : Dia = 1 : Writeeeprom Dia , 10 : Waitms 10 : End If

Readeeprom Mes1 , 11

If Mes1 > 12 Then : Mes1 = 1 : Writeeeprom Mes1 , 11 : Waitms 10 : End If

76

Readeeprom Anio , 12

If Anio > 30 Then : Anio = 9 : Writeeeprom Anio , 12 : Waitms 10 : End If

Rt19 Alias Salida1.0 'MEDIA LUZ 1

Rt15 Alias Salida1.1 'MEDIA LUZ 2

Rt16 Alias Salida1.2 'LECTURA

Rt17 Alias Salida1.3 'TV

Rt14 Alias Salida1.4 'VIDEO(BAÑO)

Rt20a Alias Salida1.5 'MP3

Rt21 Alias Salida1.6 'LICUADORA

Rt22 Alias Salida1.7 'AIREFORZADO 1

Rt22a Alias Salida1.8 'SALON 1

Rt18 Alias Salida1.9 'SALON 2

Rt21a Alias Salida1.10 'CABINA 1

Rt20 Alias Salida1.11 'CABINA 2

Rt13 Alias Salida1.12 'FALDON

Rt11 Alias Salida1.13 'AIRE FORZADO 2

Rt8 Alias Salida1.14 'GRADA

Rt4 Alias Salida1.15 'RUTERO

Rt5 Alias Salida2.0 'PLUMAS 1

Rt6 Alias Salida2.1 'PLUMAS 2

Rt7 Alias Salida2.2 'BODEGAS

Rt12 Alias Salida2.3 'PUERTAS

Rt9 Alias Salida2.4 'NEBLINEROS

Rt10 Alias Salida2.5 'VENTILADOR

Rt3 Alias Salida2.6 'RETRO

Rt2 Alias Salida2.7 'GUIAS

Rt1 Alias Salida2.8 'PITO

Rt18a Alias Salida2.9 'MONITOREO PITO

Rt22b Alias Salida2.10 'MONITOREO PLUMAS

Rt21b Alias Salida2.11 'MONITOREO CABINAS

77

Rt20b Alias Salida2.12 'MONITOREO SALON

Readeeprom Aux_salidas , 13

If Aux_salidas > 100 Then

Salida1 = 0 : Writeeeprom Salida1 , 1 : Waitms 10

Salida2 = 0 : Writeeeprom Salida2 , 3 : Waitms 10

Aux_salidas = 1 : Writeeeprom Aux_salidas , 13 : Waitms 10

End If

Readeeprom Salida1 , 1

Readeeprom Salida2 , 3

Readeeprom Flash1 , 5

If Flash1 = 0 Then Rt20b = 0



Readeeprom Flash , 6

If Flash = 0 Then Rt21b = 0



Readeeprom Flash2 , 7




Publicidad = 298 : Band = 0 : Band2 = 1 : Bandcod = 0

Gosub Registros_salidas

Gosub Beeps

Ena = 0

78

Menus = 0

· Programa principal aquí se verifican las condiciones en las que se encuentras las

entradas, salidas de datos así también como el estado de las variables

declaradas.

Do

If Bandcod = 1 Then

Fila2 = 0 : If Columna4 = 0 Then Gosub Menu : Fila2 = 1

Fila5 = 0 : If Columna2 = 0 Then Gosub Salir : Fila5 = 1

If Teclado_cliente = 1 Then

Fila3 = 0 : If Columna4 = 0 Then Gosub Tcliente : Fila3 = 1

End If

If Teclado_fecha = 1 Then

Fila2 = 0 : If Columna5 = 0 Then Gosub Day : Fila2 = 1

Fila3 = 0 : If Columna5 = 0 Then Gosub Month : Fila5 = 1

Fila5 = 0 : If Columna1 = 0 Then Gosub Year : Fila5 = 1

End If

Else

If Contacto = 0 And Band = 0 Then : Gosub Apaga_pantalla : End If

If Contacto = 1 And Band2 = 0 Then Gosub Enciende_pantalla

If Pent = 0 Then Gosub Psolicitada

Gosub Teclado_main

End If

Loop

· Fin de programa

79

· De aquí en adelante son subrutinas llamadas por el programa principal

Teclado_main:

Fila1 = 0 : If Columna1 = 0 Then Gosub Tecla1 'TECLA 1

If Columna2 = 0 Then Gosub Tecla2 'TECLA 2




Fila1 = 1






Fila2 = 1






Fila3 = 1






Fila4 = 1



Fila5 = 1

Return

80

Enciende_pantalla:

Ena = 1 : Band = 0 : Band2 = 1 : Publicidad = 298

Writeeeprom Salida1 , 1 : Waitms 10

Writeeeprom Salida2 , 3 : Waitms 10

Rst = 0

Return

Apaga_pantalla:

Band = 1

Apaga_pantalla1:

Ena = 0

Ddra.0 = 1 : Porta.0 = 0

Ddra.1 = 1 : Porta.1 = 0

Ddra.2 = 1 : Porta.2 = 0

Ddra.3 = 1 : Porta.3 = 0

Ddra.4 = 1 : Porta.4 = 0

Ddra.5 = 1 : Porta.5 = 0

Band2 = 0

If Band = 1 Then

Gosub Rebotes : Gosub Rebotes : Gosub Rebotes : Gosub Rebotes:

End If

Return

Tecla1:

Gosub Verifica_tecla1 : If Check_tecla = 0 Then Return : Gosub Beeps

If Rt1 = 1 Then : Rt1 = 0 : On_off = 0 : Else : Rt1 = 1 : On_off = 1 : End If

Texto = 1 : Gosub Textos

If Contacto = 1 Then

Timecod = 0 : Bandcod1 = 1

End If

Return

81

Verifica_tecla1:

Gosub Verifica_tecla : Fila1 = 0 : Waitms 10 : If Columna1 = 0 Then Check_tecla =

1 : Fila1 = 1

Return

Tecla2:




Return

Verifica_tecla2:


1 : Fila1 = 1

Return

Tecla3:




Return

Verifica_tecla3:


1 : Fila1 = 1

Return

Tecla4:




If Bandcod1 = 1 Then

Timecod = 0 : Bandcod1 = 0 : Bandcod2 = 1

End If

Return

82

Verifica_tecla4:


1 : Fila1 = 1

Return

Tecla5:




Return

Verifica_tecla5:


1 : Fila2 = 1

Return

Tecla6:




Return

Verifica_tecla6:


1 : Fila2 = 1

Return

Tecla7:




Return

Verifica_tecla7:


1 : Fila2 = 1

Return

83

Tecla8:




Return

Verifica_tecla8:


1 : Fila1 = 1

Return

Tecla9:





Timecod = 0 : Bandcod1 = 0 : Bandcod2 = 0 : Bandcod3 = 1

End If

Return

Verifica_tecla9:


1 : Fila2 = 1

Return

Tecla10:




Return

Verifica_tecla10:


1 : Fila2 = 1

Return

84

Tecla11:





Timecod = 0 : Bandcod1 = 0 : Bandcod2 = 0 : Bandcod3 = 0 : Bandcod4 = 1

End If

Return

Verifica_tecla11:


1 : Fila5 = 1

Return

Tecla12:





Timecod = 0 : Bandcod1 = 0 : Bandcod2 = 0 : Bandcod3 = 0 : Bandcod4 = 0 :

Bandcod5 = 1 :

End If

Return

Verifica_tecla12:


1 : Fila3 = 1

Return

Tecla13:




Return

85

Verifica_tecla13:


1 : Fila3 = 1

Return

Tecla14:






Bandcod5 = 0 : Bandcod6 = 1

End If

Return

Verifica_tecla14:


1 : Fila5 = 1

Return

Tecla15:




Return

Verifica_tecla15:


1 : Fila3 = 1

Return

Tecla16:




Return

86

Verifica_tecla16:


1 : Fila3 = 1

Return

Tecla17:




Return

Verifica_tecla17:


1 : Fila3 = 1

Return

Tecla18:


If Rt18 = 1 Then : Rt18a = 0 : Rt18 = 0 : On_off = 1 : Texto = 18 :

Else : Rt18a = 1 : Rt18 = 1 : On_off = 1 : : Texto = 23 : End If

Gosub Textos

Return

Verifica_tecla18:


1 : Fila4 = 1

Return

Tecla19:






Bandcod5 = 0 : Bandcod6 = 0 : Bandcod7 = 1

End If

87

Verifica_tecla19:


1 : Fila4 = 1

Return

Tecla20:


If Rt20 = 0 And Rt20a = 0 Then:

Rt20 = 1 : Rt20a = 0 : On_off = 1 : Texto = 20 : Flash1 = 1

Else



End If

If Rt20 = 1 And Rt20a = 0 Then


End If



End If

End If

Writeeeprom Flash1 , 5

Gosub Textos

Return

Verifica_tecla20:


1 : Fila4 = 1

Return

Tecla21:



Rt21 = 1 : Rt21a = 0 : On_off = 1 : Texto = 21 : Flash = 1

Else

88



End If



End If



End If

End If

Writeeeprom Flash , 6

Gosub Textos

Return

Verifica_tecla21:


1 : Fila4 = 1

Return

Tecla22:




Else



End If



End If



End If

89

End If

Writeeeprom Flash2 , 7

Gosub Textos




End If

Return

Verifica_tecla22:


1 : Fila4 = 1

Return

Verifica_tecla: 'Subrutina de confirmacion de tecla

presionada

Fila1 = 1 : Fila2 = 1 : Fila3 = 1 : Fila4 = 1 : Fila5 = 1 : Waitms 90 : Check_tecla = 0

Return

Beeps:

Beep = 0 : Waitms 100 : Beep = 1

Return

Rebotes:

Waitms 250

Return

Textos:

Gosub Beeps

Initlcd : Cls

Locate 1 , 1

Select Case On_off

Case 0 : Lcd " APAGA "

Case 1 : Lcd " ENCIENDE "

End Select

90

Locate 2 , 1

Select Case Texto

Case 1 : Lcd " GUIAS "

Case 2 : Lcd " RETRO "

Case 3 : Lcd " VENTILADOR "

Case 4 : Lcd " LICUADORA "

Case 5 : Lcd " PUERTA "

Case 6 : Lcd " BODEGA "

Case 7 : Lcd " NEBLINEROS "

Case 8 : Lcd " FALDON "

Case 9 : Lcd " VIDEO "

Case 10 : Lcd " BAîO "

Case 11 : Lcd " AIR. FORZADO 1 "

Case 12 : Lcd " RADIO "

Case 13 : Lcd " RUTERO "

Case 14 : Lcd " AIR. FORZADO 2 "

Case 15 : Lcd " MEDIA LUZ 1 "

Case 16 : Lcd " LECTURA "

Case 17 : Lcd " GRADA "

Case 18 : Lcd " PITO "

Case 19 : Lcd " MEDIA LUZ 1 "

Case 20 : Lcd " SALON "

Case 21 : Lcd " CABINA "

Case 22 : Lcd " PLUMAS "

Case 23 : Lcd " PITO ALTO "

Case 24 : Lcd " CABINA 2 "

Case 25 : Lcd " PLUMAS RAPIDAS "

Case 26 : Lcd " SALON 2 "

End Select


Gosub Rebotes : Gosub Rebotes

91

Publicidad = 0

Return

Registros_salidas: 'Control de Datos CD 74595

Strb = 0 :

For Y = 16 To 0 Step -1

Clk = 0 : Dat = Salida2.y : Clk = 1

Next Y

For X = 15 To 0 Step -1

Clk = 0 : Dat = Salida1.x : Clk = 1

Next X

Strb = 0 : Nop : Strb = 1

Return

Psolicitada:

Gosub Verifica_tecla : If Pent = 1 Then Return

Initlcd : Cls

For Beep3 = 1 To 10

If Contacto = 1 Then Cls

Publicidad = 0 : Gosub Beeps

For Beep2 = 1 To 60 : Waitms 1 : Next Beep2


Locate 1 , 1 : Lcd "PARADA "

Locate 2 , 1 : Lcd " SOLICITADA"

End If

Gosub Beeps

For Beep2 = 1 To 400 : Waitms 1 : Next Beep2

Next Beep3

Texto = 30 : Publicidad = 150

Return

Tiempo:

Reset Watchdog

If Bandcod = 0 Then

92

Publicidad = Publicidad + 1

If Bandcod1 = 1 Or Bandcod2 = 1 Or Bandcod3 = 1 Or Bandcod4 = 1 Or Bandcod5

= 1 Or Bandcod6 = 1 Or Bandcod7 = 1 Then Timecod = Timecod + 1

If Timecod = 80 Then



End If


Bandcod8 = 0 : Bandcod = 1

Cls : Lcd " COFIGURACION " : Menus = 0

End If

If Publicidad.3 = 0 And Publicidad.2 = 0 And Publicidad.1 = 0 And Publicidad.0 =

1 Then











End If

If Publicidad.3 = 1 And Publicidad.2 = 1 And Publicidad.1 = 0 And Publicidad.0 = 0

Then





93







End If

If Publicidad = 50 Or Publicidad = 350 Then

Ena = 0

End If

If Publicidad > 1000 Then Publicidad = 300


If Seleccion = 1 Then

If Publicidad = 300 Then

Initlcd : Locate 1 , 1 : Lcd " CARROCERIAS "

Locate 2 , 1 : Lcd " VARMA "

End If


Initlcd : Locate 1 , 1 : Lcd "CORP.ELECTRONICA"

Locate 2 , 1 : Lcd " TELEVID "

End If

If Publicidad => 900 Then

Initlcd : Publicidad = 299

End If

End If




Locate 2 , 1 : Lcd " SERMAN "

End If

94




End If



End If

End If




Locate 2 , 1 : Lcd " GUZMAN "

End If




End If



End If

End If

End If


Initlcd : Cursor Off Noblink : Publicidad = 299

End If

End If

Return

Menu:

Gosub Verifica_tecla : Fila2 = 0 : If Columna4 = 1 Then Return : Fila2 = 1

Gosub Beeps

95

If Menus = 0 Then

Menus = 1


Gosub Cliente :

Gosub Desactiva_teclados : Teclado_cliente = 1

Else

Menus = 0 :

Gosub Desactiva_teclados : Teclado_fecha = 1

Readeeprom Dia , 10

Readeeprom Mes1 , 11

Readeeprom Anio , 12

Cls

Lcd "Conf.FABRICACION"

Locate 2 , 1

Lcd "FECHA: "

Locate 2 , 8 : Gosub Mostrar_fecha

End If


Return

Cliente:

Cls : Lcd "Conf.CLIENTE # " : Lcd Seleccion

Locate 2 , 1

If Seleccion = 1 Then Lcd " CAR. VARMA "

If Seleccion = 2 Then Lcd " CAR. SERMAN "

If Seleccion = 3 Then Lcd " CAR. GUZMAN "


Return

Salir:

Gosub Desactiva_teclados


Cls : Lcd " COFIGURACION "

96

Locate 2 , 1 : Lcd " SALIR "

Gosub Beeps : Gosub Beeps

Bandcod = 0 : Publicidad = 298


Return

Desactiva_teclados:

Teclado_cliente = 0 : Teclado_fecha = 0

Return

Tcliente:


Gosub Beeps


Incr Seleccion

If Seleccion > 3 Then Seleccion = 1

Gosub Cliente

Writeeeprom Seleccion , 9 : Waitms 10

Return

Day:


Gosub Beeps

Incr Dia : If Dia => 32 Then Dia = 1 : Locate 2 , 8 : Gosub Mostrar_fecha

Writeeeprom Dia , 10 : Waitms 10


Return

Month:


Gosub Beeps

Incr Mes1 : If Mes1 => 13 Then Mes1 = 1 : Locate 2 , 8 : Gosub Mostrar_fecha :

Gosub Rebotes

Writeeeprom Mes1 , 11 : Waitms 10


97

Return

Year:


Gosub Beeps

Incr Anio : If Anio => 30 Then Anio = 9 : Locate 2 , 8 : Gosub Mostrar_fecha

Writeeeprom Anio , 12 : Waitms 10


Return

Mostrar_fecha:

If Dia < 10 Then Lcd "0" : Lcd Dia

Ver_mes = Mes1 : Gosub Meses : Lcd Mes

If Anio < 10 Then Lcd "0" : Lcd Anio : Cursor Off Noblink

Return

Meses:

If Ver_mes = 1 Then Mes = "-Ene-"

If Ver_mes = 2 Then Mes = "-Feb-"

If Ver_mes = 3 Then Mes = "-Mar-"

If Ver_mes = 4 Then Mes = "-Abr-"

If Ver_mes = 5 Then Mes = "-May-"

If Ver_mes = 6 Then Mes = "-Jun-"

If Ver_mes = 7 Then Mes = "-Jul-"

If Ver_mes = 8 Then Mes = "-Ago-"

If Ver_mes = 9 Then Mes = "-Sep-"

If Ver_mes = 10 Then Mes = "-Oct-"

If Ver_mes = 11 Then Mes = "-Nov-"

If Ver_mes = 12 Then Mes = "-Dic-"

Return

Para finalizar con el capitulo se adjunta los diagramas de frente del tablero con los

que se tuvo que diseñar las tarjetas de teclado, monitoreo, se tuvo que regir a las

medidas de los diagramas que se presentan a continuación.

98

Fig

ura

3.1

8: D

iag

ram

a d

e m

edid

as

ho

rizo

nta

les

pa

ra t

arje

ta d

e m

on

itore

o

99

Fig

ura

3.1

9: D

iag

ram

a d

e m

edid

as

vert

ica

les

pa

ra ta

rjeta

de

mon

itore

o

100

Fig

ura

3.2

0: D

iag

ram

a d

e m

edid

as

ho

rizo

nta

les

pa

ra t

arje

ta d

e t

ecl

ado

101

Fig

ura

3.2

1: D

iag

ram

a d

e m

edid

as

vert

ica

les

pa

ra ta

rjeta

de

tecl

ado

102

4. CAPÍTULO IV : PRUEBAS Y RESULTADOS

4.1. ELABORACIÓN DE TARJETAS

4.1.1. TARJETA DE TECLADO

Figura 4.1: Diagrama en Eagle tarjeta de teclado

Figura 4.2: Tarjeta de teclado

103

4.1.2. TARJETA DE MONITOREO

Figura 4.3: Diagrama en Eagle tarjeta de monitoreo

Figura 4.4: Tarjeta de teclado vista porterior

Figura 4.5: Tarjeta de teclado vista frontal

104

4.1.3. TARJETA DE CEREBRO

Figura 4.6: Diagrama en Eagle tarjeta de cerebro

Figura 4.7: Tarjeta de cerebro vista posterior

Figura 4.8: Tarjeta de cerebro vista frontal

105

4.1.4. REGLETA DE CONEXIÓN DEL CEREBRO

Figura 4.9: Diagrama en Eagle regleta de conexión

Figura 4.10: Tarjeta regleta de conexión vista posterior

Figura 4.11: Tarjeta de regleta conexión vista frontal

106

4.1.5. TARJETA DE RELÉS

Figura 4.12: Diagrama en Eagle tarjeta de relés

Figura 4.13: Tarjeta de relés

107

4.1.6. ENSAMBLAJE DEL PANEL DIGITAL

Figura 4.14: Ensamblaje del panel digital vista lateral

Figura 4.15: Ensamblaje del panel digital vista posterior

108

4.1.7. TARJETA DE PRUEBA En esta tarjeta se simula las señales requeridas para la comprobación del buen

funcionamiento del panel digital en esta tarjeta tenemos.

Las señales de Contacto, Parada Solicitada, 24 voltios de Batería y GND.

Figura 4.16: Tarjeta de prueba

4.2. RESULTADOS En el panel se obtuvo los siguientes resultados.

Teclado:

Con la tarjeta de teclado se comprobó que todas las teclas funcionen como se las

diseño y actives los relés asignados en la tarjeta de relés.

109

Monitoreo:

Se activa y se desactiva el LED asignado a cada una de las teclas y este indica si

una función se encuentra encendida o apagada ya este prendido o apagado el

autobús.

En la pantalla LCD se visualiza si se enciendo o apaga una función siempre que el

autobús se encuentre encendido, si se encuentra apagado no se visualiza ningún

mensaje en el LCD.

Con la tarjeta de prueba si puedo realizar las siguientes pruebas.

Pruebas de contacto:

Un interruptor simula el contacto del autobús, cuando se enciende el interruptor

manda apagar todas las cargas activadas y luego de un tiempo hasta que se

restablezca el voltaje de contacto se vuelven a encender las funciones que se

encontraban encendidas.

De igual manera se realizo pruebas con el LCD, se encuentra encendido el

interruptor (Contacto) podemos visualizar los mensajes en el LCD, y cuando se

encuentra apagado el interruptor no se visualiza ningún mensaje en el LCD pero si

nos indica median los LED’s de la tarjeta de monitoreo que se esta activando o

desactivando

Pruebas de parada solicitada:

Se trata de un pulsador que simula la parada solicitada del auto bus si esta

encendido el bus en el LCD nos muestra un mensaje de parada solicitada y

pequeños sonidos de chichara, pero si el auto bus esta apagado y es presionado el

botón solo se escucha los sonidos de advertencia de la chicharra.

110

5. CAPÍTULO V :

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. CONCLUSIONES

· El proyecto desarrollado e implementado es una herramienta para el control de 25

funciones localizadas en la cabina del conductor de los autobuses interprovinciales

facilitando la activación, desactivación de las mismas y monitoreando cada una de

ellas mediante dispositivos visuales y sonoros.

· El proyecto está constituida por tres etapas:

Monitoreo y LCD donde se visualiza las acciones que son ejecutadas por el

conductor.

Micro controlador ATMEGA-16 que es capaz de procesar información

recibida y clasificarla como verdadera o falsa y ejecuta las instrucciones

programadas.

Fuentes de alimentación que energizan todo el panel digital.

· Se utilizó el micro controlador ATMEGA-16 de la familia de los AVR’S por ser una

tecnología poco difundida pero con grandes ventajas, en su estructura interna

(mayor capacidad de memoria, timmers, contadores, líneas de entrada/salida,

etc.), además de ser uno de los más económicos en el mercado.

· Una de las ventajas de utilizar el software BASCOM AVR que al iniciar la

programación de define el tipo de microcontrolador a utilizar, esto permite tener

una ventana adicional que muestra la presentación física del dispositivo que

estamos programando y al colocar el puntero sobre los pines de este se puede

observar sus características.

111

· La utilización de los reguladores de voltaje de tres terminales tiene la ventaja de

que son mucho más económicos, que los componentes discretos necesarios para

hacer una fuente regulada de las mismas características.

· Para la protección de alimentación de voltajes en el panel digital se utiliza diodos

de propósito general y estos solo entran a conducir cuando se encuentren de

forma correcta polarizados, si no lo están no funciona el panel digital.

· El panel digital tiene la opción de entrar al modo de configuración mediante la

pulsación secuencial de 8 teclas donde se configura la fecha de fabricación y se

selecciona la publicidad de la carrocería en la que se va instalar el panel.

5.2. RECOMENDACIONES

· Los reguladores de voltaje de tres terminales que son mucho más económicos,

que los componentes discretos necesarios para hacer una fuente regulada,

· Tener precaución al momento de conectar los voltajes de polarización de las

tarjetas electrónicas.

· Tener en cuenta que todas las funciones no trabajan al mismo voltaje existen

funciones que trabajan a diferente voltaje.

· Los elementos de la tarjeta electrónica de control son sensibles a descargas

electrostáticas, por lo que es recomendable usar una pulsera electroestática.

112

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MICROCONTROLADOR

1 .-http://www.unicrom.com/Tut_arquitectura_microcontrolador.asp

MEMORIA

2 http://www.monografias.com/trabajos12/microco/microco.shtml CONDENSADORES 3http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico REGULADORES DE VOLTAJE 4 http://www.google.com.ec/imgres?imgurl=http://www.ucontrol.com.ar/Articulos/78xx /78xx.h1.jpg&imgrefurl=http://www.ucontrol.com.ar/Articulos/78xx/78xx.htm&h=350&w=329&sz=15&tbnid=iTE0LGt8hevpM:&tbnh=120&tbnw=113&prev=/images%3Fq%3Dreguladores%2Bde%2Bvoltaje&hl=es&usg=__GmFuBxDcWfKqEwwAugJVwK5J_M=&ei=RPv4Srr4DNTinAfrlrCGDQ&sa=X&oi=image_result&resnum=4&ct=image&ved=0CBMQ9QEwAw DISPLAY LCD 16*2 5 http://es.wikipedia.org/wiki/LCDdisplay _16*2 RELÉS 6 http://platea.pntic.mec.es/~pcastela/tecno/documentos/apuntes/rele.pdf TECLADO MARICIAL 7 http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/microprocesadores/EL_Z80_PDF_S/20_TECLA DO_MATRICIAL.PDF CARACTERÍSTICAS ATMEGA-16 12 http://translate.google.com.ec/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.futurle c.com/Atmel/ATMEGA16.shtml

113

ANEXOS

ANEXO A: EAGLE TARJETA DE TECLADO ANEXO B: EAGLE TARJETA MONITOREO ANEXO C: EAGLE TARJETA DECEREBRO ANEXO D: DATASHEET ATMEGA-16 ANEXO E: DATASHEET 74HC595 ANEXO F: DATASHEET ULN2803 ANEXO G: DATASHEET 7805 ANEXO H: EAGLE TARJETA DE RELÉS

114

ANEXO A

EAGLE TARJETA DE TECLADO

117

ANEXO B

EAGLE TARJETA MONITOREO

120

ANEXO C

EAGLE TARJETA DECEREBRO

123

ANEXO D

DATASHEET ATMEGA-16

153

ANEXO E

DATASHEET 74HC595

161

ANEXO F

DATASHEET ULN2803

166

ANEXO G

DATASHEET 7805

173

ANEXO H

EAGLE TARJETA DE RELÉS

escuela politÉcnica nacional - repositorio...

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