-
No Moiss Lpez Vzquez, Cdigo;300535389, [email protected]
Proyecto de Diseo con Electrnica Integrada.
Pgina 1
MANEJO DE MICROCONTROLADOR POR INTERNET. No Moiss Lopez Vazquez
[email protected]
Universidad De Guadalajara Centro Universitario De Ciencias
Exactas E Ingenieras
NDICE 1. Resumen 1 2. Antecedentes 2 2.1 Historia 2 2.2
Componentes De Un Microcontrolador 2 2.3 Aplicaciones 3 2.4 Tipos
De Microcontrolador 3 3. Desarrollo 4 4. Recomendaciones Generales
7 4.1 Conclusiones 7 5. Referencias 8 1. RESUMEN:
Este dispositivo permite manejar un sistema de control a base de
uno a vario microcontroladores (ATMEGA) por medio de la red de
internet, facilitando as trabajar con varios microcontroladores
localizados en diferentes puntos desde un mismo lugar a cualquier
distancia. El sistema bsicamente se compone de un servidor
conectado a internet el cual interpreta la informacin proveniente
de la red y, de ser necesario, acta enviando y recibiendo datos
desde y hacia el ATMEGA8 por medio del puerto serie previamente
programado. Si bien ya hay circuitos microcontrolados que se
conectan a tarjetas de red y no requieren sistemas anfitriones este
simple proyecto permitir conocer e iniciarse en el maravilloso
mundo del telecontrol a travs de internet. Es posible controlar dos
LED's, un rel (y este a su vez accionar lo que queramos) y leer el
estado de dos lneas digitales de entrada y basado en esto activar
algn otro dispositivo o modificar el funcionamiento de este. 2.
ANTECEDENTES 2.1 Historia
Hace unos aos, los sistemas de control se implementaban usando
exclusivamente lgica de Componentes, lo que haca que fuesen
dispositivos de gran tamao y muy pesados. Para Facilitar una
velocidad ms alta y mejorar la eficiencia de estos dispositivos de
control, se Trat de reducir su tamao, apareciendo as los
microprocesadores.
-
No Moiss Lpez Vzquez, Cdigo;300535389, [email protected]
Proyecto de Diseo con Electrnica Integrada.
Pgina 2
Siguiendo con el proceso de miniaturizacin, el siguiente paso
consisti en la fabricacin de un controlador que Integrase todos sus
componentes en un slo chip. A esto es a lo que se le conoce con el
nombre de microcontrolador, un computador dentro de un slo chip.
Las principales caractersticas que diferencian a un
microcontrolador de un microprocesador son: 1. Son sistemas
cerrados, ya que contiene todos los elementos de un computador en
un solo chip, frente a los microprocesadores que son sistemas
abiertos, ya que sacan las lneas de los buses de datos, direcciones
y control al exterior, para la conexin de memorias, interfaces de
E/S, etc. 2. Son de propsito especfico, es decir, son programados
para realizar una nica tarea, mientras que los microprocesadores
son de propsito general.
La historia de los microcontroladores surge desde dos vas de
desarrollo paralelas; una desde Intel y otra desde Texas
Instruments. Los primeros microcontroladores son el 4004 y 4040 de
Intel que dieron lugar al 8048, a su vez predecesor del 8051. An as
el primer microcontrolador fue el TMS1000 de Texas Instruments. ste
integraba un reloj, procesador, ROM, RAM, y soportes de E/S en un
solo chip. 2.2 Componentes De Un Microcontrolador Un
microcontrolador, tpicamente consta de:
CPU o procesador.- Es el cerebro del sistema que procesa todos
los datos que viajan a lo largo del bus.
Memorias.- Est formada por una no voltil (ROM, EEPROM, FLASH)
donde se almacenan los programas y una voltil (RAM) donde se
almacenan los datos.
Reloj principal.- Normalmente todos los microcontroladores
tienen incorporados circuitos osciladores para el funcionamiento de
stos.
Puertos E/S (Entrada/Salida).- Soportan las lneas que comunican
al microcontrolador con los perifricos externos.
Perro guardin o Watchdog.- Contador que resetea al
microcontrolador cada vez que rebosa. Sirve para evitar fallos de
funcionamiento, por lo que hay que inicializarlo peridicamente
antes de que rebose.
Proteccin ante fallo de alimentacin o Browout.- Circuito que
resetea al microcontrolador cuando la tensin de alimentacin baja de
un cierto lmite.
Temporizadores.- Para controlar periodos de tiempo.
Convertidores A/D y D/A. (Analgico/Digital y Digital/Analgico)
Comparadores analgicos Moduladores de anchura de impulsos. Puertos
de comunicacin.- Tanto serie como paralelo.
-
No Moiss Lpez Vzquez, Cdigo;300535389, [email protected]
Proyecto de Diseo con Electrnica Integrada.
Pgina 3
2.3 Aplicaciones El mercado de los microcontroladores est
creciendo cada ao y parece no tener
barreras. Los microcontroladores a menudo se encuentran en
aplicaciones domsticas (microondas, refrigeradores, televisin,
equipos de msica), ordenadores con sus componentes (impresoras,
mdems, lectores de discos), coches (ingeniera de control,
diagnostico, control de climatizacin), control medioambiental
(invernaderos, fabricas, casas), instrumentacin, aeronutica, y
miles de usos ms. En muchos podemos encontrar ms de un
microcontrolador.
Los microcontroladores son muy usados en robtica, donde la
comunicacin entre controladores es una gran ventaja. Esto hace
posible muchas tareas especficas al distribuir un gran nmero de
microcontroladores por todo el sistema. La comunicacin entre cada
microcontrolador y uno central permitira procesar la informacin por
un ordenador central, o transmitirlo a otros microcontroladores del
sistema.
Otro ejemplo de aplicacin de los microcontroladores, es la de
utilizarlos para monitorizar y gravar parmetros medioambientales
(temperatura, humedad, precipitaciones, etc.). Pequeo tamao, bajo
consumo de potencia, y flexibilidad hacen de este dispositivo ideal
para este tipo de aplicaciones. 2.4 Tipos De Microcontroladores
ALTAIR
ALTAIR es el nombre genrico de una familia de microcontroladores
de propsito general compatibles con la familia 51. Todos ellos son
programables directamente desde un equipo PC mediante nuestro
lenguaje macroensamblador, o bien mediante otros lenguajes
disponibles para la familia 51 (BASIC, C). INTEL (La familia
8051)
El 8051 es el primer microcontrolador de la familia introducida
por Intel Corporation. La familia 8051 de microcontroladores son
controladores de 8 bits capaces de direccionar hasta 64 kbytes de
memoria de programa y una separada memoria de datos de 64 kbytes.
El 8031(la versin sin ROM interna del 8051, siendo esta la nica
diferencia) tiene 128 bytes de RAM interna (el 8032 tiene RAM
interna de 256 bytes y un temporizador adicional). 3.
DESARROLLO.
El uso de microcontrolador con el paso del tiempo est
sustituyendo la electrnica basada en componentes, ya que estos son
mas eficientes, un microcontrolador ya contiene los componentes
necesarios para la aplicacin que se requiera, de no ser as existe
una gran variedad de microcontroladores, solo seria cuestin de
obtener el adecuado a la aplicacin que se requiere, para este caso
no encontramos conflictos excesivos ya que la mayora de los
microcontroladores cuentan con un puerto de transmisin serial y
otro puerto de recepcin.
-
No Moiss Lpez Vzquez, Cdigo;300535389, [email protected]
Proyecto de Diseo con Electrnica Integrada.
Pgina 4
En primer lugar se debe tomar en cuenta la configuracin del
puerto serial del micro, tanto de hardware como de software, esto
es cargar a los registros de configuracin del micro los valores
requeridos para realizar la recepcin y transmisin de datos
A travs de una direccin IP el usuario puede acceder al programa
EZServer el cual es un simple pero eficiente servidor para
plataformas windows especialmente pensado para aplicaciones
microcontroladas. Este programa interacta con el microcontrolador
permitindole recibir datos desde el usuario remoto y envindole
datos hacia l. De esta forma, cuando un usuario se conecta al
server y el acceso es permitido queda automticamente conectado con
el micro por medio del puerto serie. De esta forma es posible
controlar por internet las entradas del micro y actuar por la misma
va sobre sus salidas. Parte del programa del micro incluye datos
que el usuario recibe en la ubicacin remota, incluyendo una pequea
gua de comandos posibles a ejecutar.
Si bien ya hay circuitos microcontrolados que se conectan a
tarjetas de red y no requieren sistemas anfitriones este simple
proyecto permitir conocer e iniciarse en el maravilloso mundo del
telecontrol a travs de internet. Es posible controlar dos LED's, un
rel (y este a su vez accionar lo que queramos) y leer el estado de
dos lneas digitales de entrada.
Como se ve en el diagrama el sistema bsicamente se compone de un
servidor conectado a internet el cual interpreta la informacin
proveniente de la red y, de ser necesario, acta enviando y recib
iendo datos desde y hacia el micro.
A travs de una direccin IP el usuario puede acceder al programa
EZServer el cual es un simple pero eficiente servidor para
plataformas windows especialmente pensado para aplicaciones
microcontroladas. Este programa interacta con el micro permitindole
recibir datos desde el usuario remoto y envindole datos hacia l. De
esta forma, cuando un usuario se conecta al server y el acceso es
permitido queda automticamente conectado con el micro por medio del
puerto serie. De esta forma es posible controlar por internet las
entradas del micro y actuar por la misma va sobre sus salidas.
Parte del programa del micro incluye datos que el usuario recibe en
la ubicacin remota, incluyendo una pequea gua de comandos posibles
a ejecutar.
-
No Moiss Lpez Vzquez, Cdigo;300535389, [email protected]
Proyecto de Diseo con Electrnica Integrada.
Pgina 5
Adems es conveniente implementar un display de LCD para
desplegar la informacin
necesaria sobre el sistema de control que se lleva a cabo, ya
sea el control de un motor a pasos o uno de corriente directa por
PWM, las mediciones de un sensor ut ilizando el ADC interno del
micro entre otros.
Para el caso de regulacin de velocidad por PWM, la funcin del
proyecto seria manda una constante de tiempo para determinar el
ancho del pulso y a su ves la velocidad del motor regulado, adems
el micro se programa para enviar por medio de un contador la
cantidad de vueltas de una banda, suponiendo que el motor se
encarga de esta actividad. As se mide la produccin del sistema
desde cualquier punto con acceso a internet y al mismo tiempo
regularlo segn las necesidades de produccin.
La conexin del puerto serie del micro al RS232 de una
computadora no se puede realizar directamente ya que trabajan con
niveles de voltajes diferente, para esto se utiliza un el circuito
integrado MAX 232, el cual se muestra en la figura 1.
Figura 1 : Circuito integrado RS232, Acoplador De Lneas De
Transmisin CMOS A RS-232 Y Viceversa.
Como se haba mencionado es necesario en cualquier sistema de
control un sistema de monitoreo, para este caso no es suficiente la
informacin enviada a travs de la red si no que se implantara un
display de LCD para recibir un informe de estados en el lugar donde
se encuentra el microcontrolador, as se garantiza adems la
comunicacin con las personas que trabajen a la par del
microcontrolador. Un ejemplo de este display se muestra en la
figura 2.
-
No Moiss Lpez Vzquez, Cdigo;300535389, [email protected]
Proyecto de Diseo con Electrnica Integrada.
Pgina 6
Figura 2 : Display De LCD modelo TM404, Utilizado Para Monitoreo
Local.
El microcontrolador con sus periferias se montan de una manera
muy sencilla: un puerto del micro se destina para enviar los datos
al LCD (Figura 3),adems de su fuentes de alimentacin, se conecta
tambin la entrada y salida del puerto serie, en otro puerto se
conectan controles locales del un motor por PWM solo por demostrar
una aplicacin del sistema ya mencionada anteriormente.
Figura 4: Microcontrolador Con Salida Al Max232 Y Al Conector
Del LCD, El Max232 Tiene Conectado Al Lado Contrario El Puerto De
Conexin RS232
4. RECOMENDACIONES GENERALES Para utilizar la comunicacin del
micro va internet es necesario utilizar el software Easy-Server (
EZServer), la instalacin paso por paso se muestra en la pgina de
internet que se muestra en la primera referencia, es un software un
tanto obsoleto sin embargo existen nuevas versiones ms eficientes
que esta, es recomendable utilizar alguna de estas ltimas, sin
embargo se requerir de un manual nuevo para la instalacin.
U1
ATMEGA8
1234567891011121314
1516171819202122232425262728
J1
DSUB9F
U2
MAX232
12345678
910111213141516
C11uF
C2
1uF
VCC
5V
C31uF
R1
1kO5%
VCC
5V
R2
10OKey=A
50%
J3
HDR2X10
VCC
5V
VCC
5V
R3
10kO1%
R4
68O5%
S1
DC_MOTOR_ARMATURE
A
U3A
MOCD2132
1
7
8R5
330O
VSS50V
-
No Moiss Lpez Vzquez, Cdigo;300535389, [email protected]
Proyecto de Diseo con Electrnica Integrada.
Pgina 7
4.1 Conclusiones El uso de este sistema de comunicacin provee
una opcin ms para los diseadores de
sistemas de control, ya que permite no solo el manejo del
sistema si no tambin la constante actualizacin de estos por medio
de internet, as el diseador podr mejorar su diseo
continuamente.
Las aplicaciones de este proyecto son muy variadas, ya que un
microcontrolador puede controlar casi cualquier cosa, ya sea un
motor que gire una banda de produccin, un sistema de enfriamiento
el cual tiene sensores que se acoplan al ADC del micro entre otra
infinidad de opciones, sin embargo es importante recalcar que para
una aplicacin mas compleja es recomendable utilizar sistemas mas
avanzados como son los PLC que ya cuentan con sistemas de
comunicacin por infrarrojo.
La mayor complejidad de este sistema se encuentra en la
programacin del micro ya que un usuario con bajo nivel de
programacin no podr llevar a cabo actividades de control muy
satisfactorias, mucho menos cuando se trata de utilizar comunicacin
serial, ya que limita la cantidad de informacin que se maneja entre
los perifricos, as que requerimos de un buen desempeo del
programador para que nuestro sistema tenga este mismo desempeo. 5.
REFERENCIAS
[1]http://www.pablin.com.ar/electron/proyecto/picnet/index.htm
[2]http://www.microchip.com [3]MICROCHIP DATA BOOK Microchip
Technology Incorporated Microchip, 1992
[4]http://www.adelco.it/online/company/Tianma/Character%20Type%20MonoChrome%20LCD%20Modules/DISPLAY%20ALFANUMERICI%2040X4%20CHARACTER%20DISPLAY%2040X4/TM404A.htm