MANUAL DE PRACTICAS_ITSOEH1.docx

Manual de PrácticasFP1

Instituto Tecnológico Superior del Occidente del Estado de HidalgoPaseo del Agrarismo 2000. Carr. Mixquiahuala-Tula, Km. 2.5. C.P. 42700. Mixquiahuala de Juárez, Hidalgo, México.

Tel. (738) 7 35 40 00. www.itsoeh.edu.mx correo: [email protected]

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DEL OCCIDENTE DEL ESTADO DE HIDALGO

INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

MANUAL DE PRÁCTICAS “LENGUAJEZ DE INTERFAZ Y SISTEMAS PROGRAMABLES”

Autor: M en C. Guadalupe Calvo Torres

JUNIO 2014

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http://www.itsoeh.edu.mx/




INDICE GENERAL

NÚMERO DE PRÁCTICA PAG

PRACTICA 1. Programación básica en ensamblador…………………………………… 8

PRACTICA 2. Sensores…………………………………………………………………….. 10

PRACTICA 3. Sensoresópticos……………………………………………………………. 19

PRACTICA 4. Sensor de contacto…………………………………………………………. 22

PRACTICA 5. Actuadores eléctricos………………………………………………………. 25

PRACTICA 6. Encendido de LEDs………………………………………………………… 28

PRACTICA 7. Operaciones aritméticas…………………………………………………… 31

PRACTICA 8. Manejo de ciclo condicional if……………………………………………... 34

PRACTICA 9. Control de velocidad de motor a pasos………………………………...... 37

PRACTICA 10. Alarma con sensor………………………………………………………… 40

PRACTICA 11. Operaciones lógicas………………………………………………………. 43

PRACTICA 12. Control de semáforo vehicular…………………………………………… 46

PRACTICA 13. Contador 0 a 99…………………………………………………………... 50

PRACTICA 14. Display LCD…………………………………………………………...…... 57

PRACTICA 15. Teclado matricial………………………………………………………….. 64

PRACTICA 16. Convertidor analógico digital…………………………………………….. 70

PRACTICA 17. Generación de sonido…………………………………………………………..73

PRACTICA 18. Sensor de temperatura…………………………………………………… 78

PRACTICAS PROPUESTAS

PRACTICA 19. Semáforo peatonal………………………………………………………... 87

PRACTICA 20. Control de motores a pasos……………………………………………… 89

PRACTICA 21. Semáforo con conteo y reproducción de sonido………………………. 91

PROYECTOS ANEXOS…………………………………………………………………….. 93

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TABLA DE FIGURAS Y/O GRAFICOS

NOMBRE Y NÚMERO DE LA FIGURA PAG.

Figura 1.Programa en lenguaje ensamblador……………………………………………. 8Fig.2. Módulo de Sensores Capacitivo, Inductivo, Reflexivo …………………………... 12Fig. 3. Módulo de Fuente Conexión del Sensor Capacitivo………………………….…. 12Figura 4. Conexión sensor con fuente de alimentación…………………………………. 13Figura 5.Diagrama Eléctrico de la Conexión del Sensor Capacitivo…………………… 13Figura 6. Módulo de Sensores Capacitivo, Inductivo, Reflexivo ………………………. 14Figura 7. Módulo de Fuente Conexión del Sensor Inductivo…………………………… 14Figura 8. Diagrama Eléctrico de la Conexión del Sensor Inductivo…………………… 15Figura 9. Módulo de Sensores Capacitivo, Inductivo, Reflexivo Módulo de Fuente…. 16Figura 10. Modulo de fuente de alimentación…………………………………………….. 16Figura 11. Conexión del Sensor Reflectivo………………………………………………. 17Figura 12.Diagrama Eléctrico de la Conexión del Sensor Reflectivo…………………. 17Tabla 1. Resultados de la practica 2………………………………………………………. 18Figura 13 Modo de operación sensor emisor-receptor………………………………….. 19Figura 14. Sensor-emisor-receptor………………………………………………………… 20Figura 15. Modulo de alimentación………………………………………………………… 20Figura 16. Conexiones entre el sensor y la fuente………………………………………. 20Figura 17.Diagrama Eléctrico de la Conexión de Módulo Sensor Emisor……………. 21Figura 18 sensores de contacto…………………………………………………………… 22Figura 19.Módulo Interruptor de Límite Módulo de Fuente Conexión del Interruptor de Límite……………………………………………………………………………………..

23

Figura 20 conexión de interruptor de limite y fuente de alimentación…………………. 23Figura 21.Diagrama Eléctrico de la Conexión del Interruptor de Límite……………… 24Figura 22 tipos de motores eléctricos……………………………………………………. 25Figura 23 conexión de modulo de control del motor y fuente con botonera………….. 26Grafica 1. Encendido de LED´s……………………………………………………………. 29Grafica 2. Operación aritmética…………………………………………………………… 32Grafica 3. Conexión y simulación de ON-OFF con ciclo condicional………………….. 36Figura 24. Tipos de motores a pasos……………………………………………………… 37Grafica 4. Control de velocidad en motor a pasos unipolar…………………………….. 39Grafica 5. Alarma con sensor………………………………………………………………. 41Grafica 6. Manejo de instrucción lógica AND…………………………………………….. 45Figura 25 Relevador de c.c…………………………………………………………………. 46Figura 26 Interface entre 5 v.c.c y 127 v.c.a……………………………………………… 47Figura 27 control de crucero vehicular…………………………………………………….. 48Grafico 7. Control de crucero vehicular………………………………………………….. 49Figura 28 conexión de display de 7 segmentos………………………………………….. 52Tabla 2. Segmentos del visualizador……………………………………………………… 53Figura 29. Contador 0-99…………………………………………………………………… 56Figura 30 display LCD………………………………………………………………………. 57Tabla 3. Función de los pines del LCD……………………………………………………. 58Figura 31. Regulación de contraste de LCD……………………………………………… 59

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Figura 32. Prueba de LCD………………………………………………………………….. 62Figura 33 Teclado matricial 4x4……………………………………………………………. 64TABLA 4. Funciones de librería para teclado matricial………………………………….. 65Figura 34 Conexión de un teclado matricial 4x4 a los microcontroladores PIC16F88 y 16F628A……………………………………………………………………………………. 65Grafica 8. Teclado matricial y LCD………………………………………………………… 69Grafica 9. Convertidor analógico-Digital…………………………………………………... 71Figura 35 Conexión de bocina para generar sonido…………………………………….. 74Grafica 10. Generación de sonido…………………………………………………………. 77Grafica 11. Sensor de temperatura con ventilador y alarma 85

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INTRODUCCIÓN

Con el fin de impulsar el aprendizaje basado en competencias y hacer realidad estos cambios y consolidar el modelo educativo de manera que impacte de manera efectiva en el aprendizaje y formación integral de los alumnos, adoptaremos esta metodología de enseñanza empleando este manual de prácticas para las materias de lenguajes de interfaz y sistemas programables, tomando co o base la aplicación de microcontroladores PIC.

Desde la invención del circuito integrado, el desarrollo constante de la electrónica digital ha dado lugar a dispositivos cada vez más complejos. Entre ellos los microprocesadores y los microcontroladores.

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.

En las aplicaciones sencillas resultan preferibles las soluciones no programables que no requieren desarrollo de software. Escribir software consume mucho tiempo por lo que resulta más costoso y en aplicaciones sencillas y/o de poca tirada a menudo es más razonable efectuar tareas en hardware. Sin embargo, conforme aumenta la complejidad del sistema, aumentan las ventajas del uso de sistemas programables.

Una de las principales ventajas de los sistemas programables es su flexibilidad, lo que permite actualizar el funcionamiento de un sistema tan sólo mediante el cambio del programa sin tener que volver a diseñar el hardware. Esta flexibilidad es muy importante, al permitir que los productos se actualicen con facilidad y economía.

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JUSTIFICACIÓN

Actualmente como consecuencia del constante avance tecnológico, surgen nuevas aplicaciones de control empleando componentes más compactos y eficientes, donde el Microcontrolador ha encontrado un amplio campo de acción en los sistemas de comunicaciones, la robótica, la industria automotriz, en el área de la salud, etc., cuyas aplicaciones son infinitas y el único límite es la imaginación.

La posibilidad de manejar señales de entrada y salida, así como su capacidad para procesar datos y tomar decisiones, convierten al PIC en uno de los componentes electrónicos más versátiles que existen en la actualidad dedicado a las funciones de control y automatización.

Los sistemas mecatrónicos requieren de una parte inteligente, mediante la cual, se puedan tomar decisiones de control basadas en un programa previamente almacenado en memoria, complementado con datos provenientes de las señales de entrada detectadas a través de sensores.El PIC se convierte en una excelente alternativa para solventar las necesidades de control de los sistemas mecatrónicos y que forma parte indiscutiblemente del conjunto de conocimientos que los alumnos participantes deben poseer para ser competitivos en su respectiva área de especialización.

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OBJETIVO

Realizar algunas aplicaciones de control, instrumentación y comunicaciones con sistemas electrónicos que utilicen como elemento central a los Microcontroladores PIC 16F87X y al PIC 16F887A de la empresa Microchip Technology., basándose en los lenguajes ensamblador y C, además de manejar con habilidad las herramientas de programación apropiadas, con la finalidad de proponer soluciones adecuadas de software y hardware a problemas reales como en el caso del diseño y la construcción de un Robot seguidor de línea que se presentará como proyecto final de la asignatura elegible otros más.

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Núm.: 1

Titulo de la práctica:

“PROGRAMACIÓN BÁSICA EN ENSAMBLADOR”

Temas1 en relación a la práctica:

Ciclos numéricos, comparación y prueba, ciclos condicionales, registros de memoria.

Objetivo (s).Realizar transferencia de datos entre registros de la memoria de datos RAM para el manejo de las instrucciones MOV (Mover).

Introducción.

El lenguaje ensamblador no resuelve todos los problemas de programación. Uno de ellos es la tremenda diferencia entre el set de instrucciones del microprocesador y las tareas que el microprocesador debe realizar. Las instrucciones del microprocesador tienden a hacer cosas como: sumar contenidos de dos registros, desplazar el contenido de un acumulador un bit, o colocar un nuevo valor en el contador de programa (PC).Por otro lado, el usuario generalmente quiere que la computadora haga cosas como: chequear si un valor analógico leído se excedió de un cierto umbral, buscar y reaccionar ante un comando particular de una consola o teletipo, o activar un relé en el momento apropiado. El programador de lenguaje ensamblador debe traducir estas tareas a secuencias de simples instrucciones de microprocesador.Esta traducción suele ser dificultosa, consume tiempo de trabajo.Otro inconveniente es la no portabilidad. Cada microprocesador posee su propio set de instrucciones en el cual está reflejado su arquitectura interna.Un programa en ensamblador escrito para 6809, no correrá en un 6502, Z80, 8080, o cualquier microprocesador de 16 o 32 bits.Para solucionar este inconveniente se utiliza un lenguaje de programación de alto o medio nivel, como puede ser el lenguaje C.

Practica o caso manejo de las instrucciones de movimiento de datos

Procedimiento. Teclee el siguiente programa elaborado en lenguaje ensamblador.

1 De la asignatura

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En la imagen siguiente, figura 1 se muestra un pequeño programa para el microcontrolador PIC16F84 en la cual demarcamos las zonas en diferentes colores. El color amarillo representa la definición del microcontrolador, el color verde representa la declaración de las constantes, el color celeste representa la reserva de Memoria, el color rojo es donde realmente comienza el programa en sí.Y representa la configuración de los puertos. Finalmente el color morado representa el cuerpo del programa.

Figura 1 programa en lenguaje ensamblador

Resultados y/o cuestionario:

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1. ¿Cuáles son las desventajas del lenguaje ensamblador?2. ¿Qué lenguajes resuelven dicha desventaja?3. ¿Consideras que el lenguaje ensamblador es obsoleto?

Anexo Bibliografía2.

Núm.: 2

2 Numerar y ordenar alfabéticamente la bibliografía.

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“SENSORES”


Sensores ópticos, de presión y proximidad

Objetivo (s).El alumno comprenderá las diferentes naturalezas y operaciones de los diferentes tipos de sensores industriales Capacitivos, Inductivos y Reflexivos.

Introducción.

Son dispositivos que funcionan como captadores de información de un proceso por lo que también se denominan captadores o detectores. En general, transforman una magnitud física en una señal eléctrica de baja potencia o en una señal óptica.Se suele clasificar a los sensores de acuerdo a la magnitud medida; se habla de sensores de temperatura, presión, humedad, caudal, proximidad, aceleración, velocidad, fuerza, etc. Sin embargo, esta clasificación difícilmente puede ser exhaustiva ya que la cantidad de magnitudes físicas que se pueden medir es muy grande.Existen diversos criterios de clasificación, siendo los más importantes los siguientes:1. Por la señal de salida generada por el sensor, se puede halar de cuatro formatos:a) Formato Analógico, cando la señal puede tomar un número infinito de valores bien diferenciados dentro de un margen o lo que es mismo, que la señal varia en forma continua dentro de dicho intervalo. Normalmente presenta problemas relacionados con la presencia de ruido, interferencias y distorsión.

b) Formato Digital, cuando la señal solo puede tener un número finito de valores bien diferenciados dentro de un margen, es decir, que la función varia de forma discreta. Cada vez es más común que los sensores tengan una salida numérica.

Practica o caso Tipos, funcionamiento, características y modos de comunicación

3 De la asignatura

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Procedimiento.

Sensor Capacitivo

Alimente el sensor capacitivo conectando los bornes de alimentación a la fuente de 24V. El Borne Negro [24V] al Borne Rojo [24V] de la fuente. El Borne Blanco [0V] al Borne Negro [0V] de la fuente.

Fig.2. Módulo de Sensores Capacitivo, Inductivo, Reflexivo

Fig. 3Módulo de Fuente Conexión del Sensor Capacitivo

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Figura 4. Conexión sensor con fuente de alimentación

Figura 5.Diagrama Eléctrico de la Conexión del Sensor Capacitivo

Acerque una hoja de papel al sensor y observe los resultados Acerque un trozo de metal al sensor y observe los resultados Acerque su mano al sensor y observe los resultados. Anote los resultados en la tabla que se encuentra al final de la práctica Una vez terminada esta parte de la práctica desenergice el equipo

18

Realice las conexiones indicadas en las figuras 4 y 5.




Sensor Inductivo

Alimente el sensor capacitivo conectando los bornes de alimentación a la fuente de 24V. El Borne Negro [24V] al Borne Rojo [24V] de la fuente. El Borne Blanco [0V] al Borne Negro [0V] de la fuente.

Figura 6. Módulo de Sensores Capacitivo, Inductivo, Reflexivo

Figura 7. Módulo de Fuente Conexión del Sensor Inductivo

Realice las conexiones ilustradas en la figura 8

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Figura 8. Diagrama Eléctrico de la Conexión del Sensor Inductivo

Acerque un pedazo de metal al sensor y observe los resultados. Acerque una hoja al sensor y observe los resultados. Acerque su mano al sensor y observe los resultados. Anote los resultados en la tabla que se encuentra al final de la práctica. Una vez terminada la práctica desenergice el equipo.Sensor Reflexivo

Alimente el sensor reflexivo conectando los bornes de alimentación a la fuente de 24V. El

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Borne Negro [24V] al Borne Rojo [24V] de la fuente. El Borne Blanco [0V] al Borne Negro [0V] de la fuente.

Figura 9. Módulo de Sensores Capacitivo, Inductivo, Reflexivo Módulo de Fuente

Figura 10. Modulo de fuente de alimentación

Realice las conexiones que a continuación se muestran en las figuras 11 y 12

21




Figura 11. Conexión del Sensor Reflectivo

Figura 12.Diagrama Eléctrico de la Conexión del Sensor Reflectivo

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Acerque un trozo de metal al sensor y observe los resultados.

23




Acerque una hoja al sensor y observe los resultados. Acerque su mano al sensor y observe los resultados. Anote los resultados en la tabla que se encuentra al final de la práctica Una vez terminada la práctica desenergice el equipo.


A continuación se muestran en la Tabla 1 los resultados de la practica

24

Objeto Sensor Capacitivo Sensor Inductivo Sensor ReflectivoMetal Lo detectó Lo detectó Lo detectóHoja de Papel Lo detectó No detectó Lo detectóMano Lo detectó No detectó Lo detectó




Tabla 1. Resultados de la practica

Cuestionario

1. ¿Qué es un sensor?2. Escribe 3 aplicaciones del sensor capacitivo3. Escribe una ventaja y una desventaja del sensor capacitivo4. ¿Qué tipo de materiales detectan los sensores inductivos?5. ¿Es verdad que son insensibles al polvo y a la humedad?6. Escribe 3 aplicaciones de los sensores fotoeléctricos.

Anexo

Bibliografía4.

Núm.: 3


“SENSORES ÓPTICOS”

4 http://www.dte.uvigo.es/recursos/proximidad/Sensores_Proximidad.html#IntroducciÃ³n

25





Sensores ópticos tipo barrera

Objetivo (s). El alumno utilizara un sensor tipo barrera-emisor para conocer su función.

Introducción.

Los sensores de tipo barrera se colocan el emisor frente al receptor y el objeto es detectado cuando pasa entre ambos, esta configuración tiene la ventaja de alcanzar grandes distancias de detección, hasta unos 270 metros. Su principal desventaja se presenta durante la instalación en campo, ya que por estar separados el emisor y el receptor, los cables de alimentación y señal que van hacia estos dispositivos no pueden ser los mismos al igual que los ductos por donde el cable es tendido.

Figura 13 Modo de operación sensor emisor-receptor

Practica o caso Sensor óptico tipo barrera

Procedimiento.

Alimente el sensor emisor y receptor a la fuente por medio de cables banana – caimán (figura 14 y 15) El Borne Rojo [24V] del módulo sensor emisor al Borne Rojo [24V] de la fuente. El Borne Negro [0V] del módulo sensor emisor al Borne

5 De la asignatura

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Negro [0V] del la fuente.

Figura 14. Sensor-emisor-receptor Figura 15. Modulo de alimentación

Realice las conexiones que se muestran.en la figura 16

Figura 16. Conexiones entre el sensor y la fuenteConexión de Módulo Sensor Emisor

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Figura 17. Diagrama Eléctrico de la Conexión de Módulo Sensor Emisor

Observe la lámpara indicadora al momento de energizar el módulo. Respuesta: La lámpara está encendida

Coloque un objeto entre las terminales (Emisor – Receptor) y observe los resultados Respuesta: La lámpara se apaga

Quite el objeto de entre las terminales y mida el voltaje en la salida del sensor [Borne Blanco] con la ayuda de un multímetro. Respuesta: El voltaje de salida es aproximadamente 24V

Una vez terminada la práctica desenergice el equipo.Resultados y/o cuestionario:

1. ¿Qué es la luz infraroja?2. Explica el principio de funcionamiento de un sensor infrarojo3. ¿Cuáles son los cuatro tipos de sensores fotoeléctricos?4. ¿En qué consisten los sensores de barrera?5. Escribe tres aplicaciones de este tipo de sensores


6http://www.dte.uvigo.es/recursos/proximidad/Simulaciones&Imagenes/Optica_1.swf.

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Núm.: 4


“SENSOR DE CONTACTO”


Sensores de contacto

Objetivo (s). El alumno utilizará un interruptor de límite para comprender su naturaleza.

Introducción.

Figura 18 sensores de contacto

Practica o caso Manejo de sensor de limite

Procedimiento.

Módulo Interruptor de Límite Alimente el módulo de interruptor de límite con la fuente de alimentación.El Borne Rojo [24V] del Módulo al Borne Rojo [24V] de la fuente de alimentación. El Borne Negro [0V] del Módulo al Borne Negro [0V] de la fuente de alimentación.

7 De la asignatura

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Figura 19.Módulo Interruptor de Límite Módulo de Fuente Conexión del Interruptor de Límite

30




Figura 20 conexión de interruptor de limite y fuente de alimentación

Figura 21.Diagrama Eléctrico de la Conexión del Interruptor de Límite

31

Realice las conexiones que se muestran a continuación en la figura 20




Observe las lámparas indicadoras al momento de conectar el módulo a la fuente y explique los resultados Respuesta: La lámpara de N.O. esta encendida ya qué ese es el estado inicial del interruptor Accione el interruptor de límite, observe los cambios en las lámparas indicadoras y mida el voltaje en cada uno de los bornes de salida.

Respuesta: La lámpara de N.A. esta encendida y en el borne de salida de N.A. existen 24V mientras que en N.O. no hay voltaje

Desactive el interruptor de límite y mida de nueva cuenta con ayuda de un multímetro los bornes de salida.

Respuesta: Ahora en el borne N.O. hay 24V y su lámpara está encendida mientras que la lámpara de N.A. esta apagada y no hay voltaje a su salida.Una vez terminada la práctica desenergice el equipo.Resultados y/o cuestionario:

1. ¿Cuál es la máxima capacidad de interrupción de corriente que puede manejar un interruptor de límite?

2. Escribe una ventaja y una desventaja de este tipo de sensores3. Escribe al menos dos aplicaciones de este interruptor de limite

Bibliografía8.

Núm.: 5


“ACTUADORES ELECTRICOS”


Actuadores eléctricos, mecánicos e hidráulicos

Objetivo (s). El alumno utilizará un sensor para controlar el arranque y paro de un motor monofásico.

Introducción.

8 http://www.dte.uvigo.es/recursos/proximidad/Sensores_Proximidad.html#Microrruptores.

9 De la asignatura

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ACTUADORES. Son dispositivos susceptibles de modificar la evolución del proceso, sistema o planta. Por lo general, convierten una señal eléctrica en una acción física o química. Ejemplos: motores eléctricos, calefactores, ventosas, vibradores, cilindros neumáticos o hidráulicos, bombas, electroimanes, etc.

Tipos de Motores Eléctricos.

Existen gran variedad de motores eléctricos, podemos clasificarlos según el tipo de corriente que utilizan para su alimentación o el tipo de movimiento que producen aquí observamos en la fifura 22 los tipos siguientes:

Motores CC. Motores PAP. Motores DA. Servomotores.

Figura 22 tipos de motores eléctricos

Practica o caso Activación de actuador eléctrico(motor de C.A)

Procedimiento.

Energice tanto la fuente de alimentación, como el módulo de control del motor y el modulo de botones, como indica la figura 23.Realice las conexiones que se muestran en la imagen.

El Borne Rojo [24V] del Módulo al Borne Rojo [24V] de la fuente de alimentación. El Borne Negro [0V] del Módulo al Borne Negro [0V] de la fuente de alimentación, haga lo propio con el modulo del motor.

33

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/servomotor.htm

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/motores_de_alternaa.htm

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/motores_paso_a_paso.htm

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/motores_de_continua.htm

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/motores_paso_a_paso.htm

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/motores_de_alternaa.htm

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/servomotor.htm




Figura 23 conexión de modulo de control del motor y fuente con botonera

Se puede observar que nuestro motor gira a una cierta velocidad cuando oprimimos el botón, N.A.

Cambie las terminales del motor a velocidad 2 y observe lo sucedido.

Cambie le modulo de botones por el modulo de sensores y active el motor haciendo uso de un sensor.

Una vez terminada la práctica desenergice el equipo.


1. ¿Qué es un actuador eléctrico?2. ¿De qué tipos de actuadores eléctricos existen?3. Escribe al menos dos aplicaciones de este tipo de actuadores.


10 http://www.info-ab.uclm/es/labelec/solar/electronica/elementos/sevomotor.htm

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Núm.: 6


“ENCENDIDO DE LED´s”


MANEJO DE DATOS, CICLOS NUMERICOS.

Objetivo (s). Realizar envío de datos por algún puerto del PIC 16F887 para encender LED´s

11 De la asignatura

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Introducción.

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 y en los hornos microondas y los televisores de nuestro hogar. Pero la invasión acaba de comenzar y los albores del siglo XXI serán testigos de la conquista masiva de estos diminutos computadores, que gobernarán la mayor parte de los aparatos que fabricamos y usamos los humanos.Las extensas áreas de aplicación de los microcontroladores, que se pueden considerar ilimitadas, exigirán un gigantesco trabajo de diseño y fabricación.Aprender a manejar y aplicar microcontroladores sólo se consigue desarrollando prácticamente diseños reales. Sucede lo mismo que con cualquier instrumento musical, cualquier deporte y con muchas actividades.

¿QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR?Es un circuito integrado programable que contiene todos los componentes de un computador.Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamaño, suele ir incorporado en el propio dispositivo al que gobierna. Esta última característica es la que le confiere la denominación de «controlador incrustado» (embedded controller).El microcontrolador es un computador dedicado. En su memoria sólo reside un programa destinado a gobernar una aplicación determinada; sus líneas de entrada/salida soportan el conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo a controlar, y todos los recursos complementarios disponibles tienen como única finalidad atender sus requerimientos. Una vez programado y configurado el microcontrolador solamente sirve para gobernar la tarea asignada.Practica o caso manejo de las instrucciones de movimiento de datos

Procedimiento. Teclee el siguiente programa elaborado en lenguaje “c”, construya el circuito en simulador PROTEUS y simule el circuito.

Programa que permita encender los LED´s ubicados en el puerto B del PIC16F887 RB0, RB1, RB3, RB5 Y RB7.

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Simulación en PROTEUS

Grafica 1. Encendido de LED´s


1. Escribe dos formas diferentes de enviar los datos al puerto B. (hexadecimal y decimal).

2. ¿Para qué sirve la instrucción TRISB=0;?3. ¿Qué finalidad tiene la instrucción PORTB=0;?

37




Anexo

Bibliografía12.

Núm.: 7


“OPERACIONES ARITMÉTICAS”

Temas13 en Instrucciones aritméticas.

12 Microcontroladores PIC Diseño practico de aplicaciones. José Ma. Angulo Usategui ed. Mc Graw Hill 3ª Ed.

13 De la asignatura

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relación a la práctica:

Objetivo (s). Realizar un programa empleando instrucciones aritméticas básicas de programación en lenguaje de alto nivel.

Introducción.

Detalles importantes de mikroC PRO para tener en cuenta En la programación de PIC en C existen pequeños detalles que se deben tener muy en cuenta y que permitirán que los programas realizados cumplan las tareas para los cuales fueron diseñados. Con respecto a los comentarios, se puede decir que son importantes aunque no son necesarios. Su importancia radica en que ofrecen una mayor facilidad para entender el código y realizar su mantenimiento (esto es especialmente cierto cuando ha pasado el tiempo y necesitamos realizar alguna modificación).

Los comentarios se inician con la doble barra diagonal //. Los signos de agrupación siempre deben estar en pareja, es decir si hay

tres llaves de apertura {{{, deben haber tres llaves de cierre correspondientes }}}. Lo mismo con los paréntesis ( ).

Los números hexadecimales se escriben comenzando siempre con 0x, por ejemplo 0x0A, 0x16, 0xFD, etc.

Los números binarios se escriben comenzando siempre con 0b, por ejemplo 0b001110, 0b11101111, etc.

Los números decimales se escriben de la forma común y corriente, por ejemplo 64, 126, 12.75, etc.

No se debe confundir el operador de asignación (=) con el operador de comparación (==) igual a.

El punto y coma (;) indica el final de una instrucción, por lo tanto hay que tener mucho cuidado para colocarlo en el lugar apropiado.

Las llaves { } no son necesarias en aquellos casos en los que únicamente se va a ejecutar una instrucción.

Practica o caso Manejo de las instrucciones básicas para programar microcontroladores PIC.

Procedimiento. Teclee el siguiente programa elaborado en lenguaje Mikroc.

Programa que realice la operación suma del puerto A con el dato 05H y el resultado mostrarlo en el puerto B.

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Grafica 2. Operación aritmética


1. ¿Qué significa la terminología 0X05?2. ¿Si se requiere que el dato 0X05 sea escrito en decimal a cuanto

equivale?3. ¿Cuál es el bit menos significativo del puerto B?

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Núm.: 8


“MANEJO DE CICLO CONDICIONAL if”

Temas15 en Ciclos condicionales.

14 http://www.programarpicenc.com/libro/programacion-pic-en-c-mikroc-pro.html

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relación a la práctica:

Objetivo (s). Realizar programas empleando la instrucción de ciclos condicionales.

Introducción.

ESTRUCTURAS CONDICIONALES

Las condiciones son ingredientes comunes de un programa. Las condiciones

permiten ejecutar una o varias sentencias dependiendo de validez de una

expresión. En otras palabras, ‘Si se cumple la condición (...), se debe hacer (...).

De lo contrario, si la condición no se cumple, se debe hacer (...)’. Los operandos

condicionales if-else y switch se utilizan en las operaciones condicionales. Una

sentencia condicional puede ser seguida por una sola sentencia o por un bloque

de sentencias a ser ejecutadas.

OPERADOR CONDICIONAL if-else

El operador if se puede utilizar solo o asociado al operador else (if-else).

Ejemplo del operador if:

if(expresión) operación;

Si el resultado de la expresión encerrada entre paréntesis es verdadero (distinto

de 0) la operación se realiza y el programa continúa con la ejecución. Si el

resultado de la expresión es falso (0), la operación no se realiza y el programa

continúa inmediatamente con la ejecución.

Como hemos mencionado, la otra forma combina tanto el operador if como el

else:

15 De la asignatura

42




if(expresión) operación1 else operación2;

Si el resultado de la expresión es verdadero (distinto de 0), se realiza

operación1, de lo contrario se realiza la operación2. Después de realizar una de

las operaciones, el programa continúa con la ejecución.

Practica o caso manejo de la instrucción if, else

Procedimiento. Teclee el siguiente programa elaborado en lenguaje c.


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Grafica 3. Conexión y simulación de ON OFF con ciclo condicional


1. ¿Cómo se le denomina a la conexión del arreglo del botón con la resistencia y la alimentación?

2. ¿A qué tipo de instrucción pertenece el if?


16 http://www.mikroe.com/chapters/view/80/capitulo-2-programacion-de-los-microcontroladores/

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Núm.: 9


“CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTOR A PASOS”


Ciclos condicionales, desplazamiento, rotación, incremento y decremento.

Objetivo (s). Realizar programas empleando la instrucción de ciclos condicionales y desplazamiento.

Introducción.

Un motor a pasos es un actuador electromagnético rotatorio que convierte mecánicamente entrada de pulsos digitales a movimiento rotatorio, la velocidad está relacionada a la frecuencia de los pulsos, algunos tipos de estos motores se ilustran en la figura 24.El número de grados puede ser entre 0.72 y 90 grados, tiene alta precisión y bajo torque

Figura 24 Motores paso a paso

17 De la asignatura

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Practica o caso Manejo de la instrucción condicionales, corrimiento, Incremento y decremento.


El programa mostrado en la figura anterior muestra cómo controlar la velocidad de un motor a pasos unipolar.En el puerto B (PORTB 3-0) que gira en CCW, controlado mediante el puerto D: el bit 0 incrementa la velocidad, el bit 1 decrementa la velocidad.

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Grafica 4. Control de velocidad en motor a pasos unipolar


1. ¿Qué es un nibble?2. ¿Qué significa la instrucción “<<”?3. Realiza la conversión del numero hexadecimal 0XFF a binario y a decimal


18 http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/microcontroladores/SLIDES_8051_PDF/21_MOTOR.PDF

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Núm.: 10


“ALARMA CON SENSOR”


Operaciones con instrucciones lógicas.

Objetivo (s). Realizar programas empleando instrucciones lógicas.

Introducción.

OPERADORES LÓGICOS

Hay tres tipos de operaciones lógicas en el lenguaje C: Y (AND) lógico, O (OR)

lógico y negación - NO (NOT) lógico. Los operadores lógicos devuelven

verdadero (1 lógico) si la expresión evaluada es distinta de cero. En caso

contrario, devuelve falso (0 lógico) si la expresión evaluada equivale a cero. Esto

es muy importante porque las operaciones lógicas se realizan generalmente

sobre las expresiones, y no sobre las variables (números) particulares en el

programa. Por lo tanto, las operaciones lógicas se refieren a la veracidad de toda

la expresión.

Por ejemplo: 1 && 0 es igual a (expresión verdadera) && (expresión falsa)

El resultado 0, o sea - Falso en ambos casos.

Practica o caso manejo de la instrucción | (or)


Se activa un buzzer conectado en RB0, solo si se presiona cualquiera de los botones conectados en RA0, RA1, RA2, RA3 O RA4.

19 De la asignatura

48





Grafica 5. Alarma con sensor

49





1. ¿Qué es un buzzer?2. ¿Qué operación lógica realiza el símbolo & y cual el símbolo |?3. ¿Qué sucede si se pone doble símbolo ||?


20 http://www.mikroe.com/chapters/view/80/capitulo-2-programacion-de-los-microcontroladores/#c2v5

50




Núm.: 11


“OPERACIONES LÓGICAS”


Operaciones con instrucciones lógicas.

Objetivo (s). Realizar programas empleando instrucciones lógicas.

Introducción.

OPERADORES DE MANEJO DE BITS

A diferencia de las operaciones lógicas que se realizan sobre los valores o

expresiones, las operaciones de manejo de bits se realizan sobre los bits de un

operando. Se enumeran en la siguiente tabla:

O P E R A D O R D E S C R I P C I Ó N E J E M P L O R E S U L T A D O

~ Complemento a uno a = ~b b = 5 a = -5

<< Desplazamiento a la izquierda a = b << 2 b = 11110011 a = 11001100

>> Desplazamiento a la derecha a = b >> 2 b = 11110011 a = 00011110

& Y lógico para manejo de bits c = a & b a = 11100011 b = 11001100

c = 11000000

| O lógico para manejo de bits c = a | b a = 11100011 b = 11001100

c = 11101111

^ EXOR lógico para manejo de bits c = a ^ b a = 11100011 b = 11001100

c = 00101111

Note que el resultado de la operación de desplazamiento a la derecha depende

del signo de la variable. En caso de que el operando se aplique a una variable

sin signo o positiva, se introducirán los ceros en el espacio vacío creado por

desplazamiento. Si se aplica a un entero con signo negativo, se introducirá un 1

para mantener el signo correcto de la variable.

Practica o caso manejo de la instrucción & (and) y manejo de datos por bit

21 De la asignatura

51





Se activa un buzzer conectado en RB0, solo si se presiona al mismo tiempo los botones conectados en RA0 y RA1


52




Grafica 6. Manejo de instrucción lógica AND


1. ¿Qué operación realiza el símbolo “^”?2. ¿Cuál es su tabla de verdad de dicha operación lógica?3. ¿Qué otra operación lógica se puede realizar?


Núm.: 12

22 http://www.mikroe.com/chapters/view/80/capitulo-2-programacion-de-los-microcontroladores/#c2v5

53





“CONTROL DE SEMAFORO VEHICULAR”


Envío de datos por puerto c

Objetivo (s). Realizar programa empleando la instrucción de envío de datos.

Introducción.

Un relé es un interruptor eléctrico que se abre y se cierra bajo el control de otro

circuito electrónico. Por eso está conectado a los pines de salida del

microcontrolador y utilizado para encender/apagar los dispositivos de alto

consumo tales como: motores, transformadores, calefactores, bombillas etc. Hay

varios tipos de relés, pero todos funcionan de la misma manera. Al fluir la

corriente por la bobina, el relé funciona por medio de un electromagneto,

abriendo y cerrando uno o más conjunto de contactos. Similar a los

optoacopladores no hay conexión galvánica (contacto eléctrico) entre los

circuitos de entrada y salida. Los relés requieren con frecuencia tanto un voltaje

más alto y una corriente más alta para empezar a funcionar. También hay relés

miniatura que se pueden poner en marcha por una corriente baja obtenida

directamente de un pin del microcontrolador.

Figura 25 Relevador de c.c.

La figura 26 muestra la solución utilizada con más frecuencia, empleando

23 De la asignatura

54




relevadores como el de la figura 25.

Figura 26 Interface entre 5 v.c.c y 127 v.c.a

Para prevenir la aparición de un alto voltaje de autoinducción, causada por una

parada repentina del flujo de corriente por la bobina, un diodo polarizado

invertido se conecta en paralelo con la bobina. El propósito de este diodo es de

“cortar” este pico de voltaje

Practica o caso Manejo de datos por BYTE.


Realiza el programa de modo que controle el semaforo vehicular de a cuerdo a la siguiente condición. Y realiza la practica con la interfaz a 127 volts para los semaforos que se ilustran en la figura 27.

55




Figura 27 control de crucero vehicular

56





Grafico 7. Control de crucero vehicular


1. ¿Cómo se llama el componente que muestra el semáforo en PROTEUS?2. ¿A cuántos milisegundos equivale un segundo?3. ¿Cuál es la configuración del Relevador de 5 vcc?


24 http://www.mikroe.com/chapters/view/82/capitulo-4-ejemplos/

57




Núm.: 13


“CONTADOR 0-99”


Ciclo while, funciones y aplicaciones de puertos.

Objetivo (s). Realizar envío de datos por algún puerto del PIC 16F887 para encender los segmentos de un display de 7 segmentos

Introducción.

VISUALIZADOR LED

Básicamente, un visualizador LED no es nada más que varios diodos LED

moldeados en la misma caja plástica. Hay varios tipos de los visualizadores y

algunos de ellos están compuestos por varias docenas de diodos incorporados

que pueden visualizar diferentes símbolos. No obstante, el visualizador utilizado

con más frecuencia es el visualizador de 7 segmentos. Está compuesto por 8

LEDs. Los siete segmentos de un dígito están organizados en forma de un

rectángulo para visualizar los símbolos, mientras que el segmento adicional se

utiliza para el propósito de visualizar los puntos decimales. Para simplificar la

conexión, los ánodos y los cátodos de todos los diodos se conectan al pin común

así que tenemos visualizadores de ánodo común y visualizadores de cátodo

común, respectivamente. Los segmentos están etiquetados con letras de a a g y

dp, como se muestra en la siguiente figura. Al conectarlos, cada diodo LED se

trata por separado, lo que significa que cada uno dispone de su propia

resistencia para limitar la corriente.

Aquí le presentamos unas cosas importantes a las que debe prestar atención al

comprar un visualizador LED:

Como hemos mencionado, dependiendo de si ánodos o cátodos están conectados al pin común, tenemos visualizadores de ánodo común y visualizadores de cátodo común. Visto de afuera, parece que no hay

25 De la asignatura

58




ninguna diferencia entre estos visualizadores, pues se le recomienda comprobar cuál se va a utilizar antes de instalarlo.

Cada pin del microcontrolador tiene un límite de corriente máxima que puede recibir o dar. Por eso, si varios visualizadores están conectados al microcontrolador, es recomendable utilizar así llamados LEDs de Bajo consumo que utilizan solamente 2mA para su funcionamiento.

Los segmentos del visualizador están normalmente etiquetados con letras de a a g, pero no hay ninguna regla estrictaa cuáles pines del visualizador estarán conectados. Por eso es muy importante comprobarlo antes de empezar a escribir un programa o diseñar un dispositivo.

Los visualizadores conectados al microcontrolador normalmente ocupan un gran

número de los pines de E/S valiosos, lo que puede ser un problema sobre todo

cuando se necesita visualizar los números compuestos por varios dígitos. El

problema se vuelve más obvio si, por ejemplo, se necesita visualizar dos

números de seis dígitos (un simple cálculo muestra que en este caso se

necesitan 96 pines de salida). La solución de este problema es denominada

multiplexión.

Aquí es cómo se ha hecho una ilusión óptica basada en el mismo principio de

funcionamiento como una cámara de película. Un sólo dígito está activo a la vez,

pero se tiene la impresión de que todos los dígitos de un número están

simultáneamente activos por cambiar tan rápidamente de las condiciones de

encendido/apagado.

59




Figura 28 conexión de display de 7 segmentos

Veamos la figura 28. Primero se aplica un byte que representa unidades al

puerto PORT2 del microcontrolador y se activa el transistor T1 a la vez. Después

de poco tiempo, el transistor T1 se apaga, un byte que representa decenas se

aplica al puerto PORT2 y el transistor T2 se activa. Este proceso se está

repitiendo cíclicamente a alta velocidad en todos los dígitos y transistores

correspondientes.

Lo decepcionante es que el microcontrolador es sólo un tipo de computadora

miniatura diseñada para interpretar el lenguaje de ceros y unos, lo que se pone

de manifiesto al visualizar cualquier dígito. Concretamente, el microcontrolador

no conoce cómo son unidades, decenas, centenas, ni diez dígitos a los que

estamos acostumbrados. Por esta razón, cada número a visualizar debe pasar

por el siguiente procedimiento:

Antes que nada, un número de varios dígitos debe ser dividido en unidades,

centenas etc. en una subrutina específica. Luego, cada de estos dígitos se debe

almacenar en los bytes particulares. Los dígitos se hacen reconocibles al realizar

"enmascaramiento". En otras palabras, el formato binario de cada dígito se

sustituye por una combinación diferente de los bits por medio de una subrutina

simple. Por ejemplo, el dígito 8 (0000 1000) se sustituye por el número binario

60




0111 1111 para activar todos los LEDs que visualizan el número 8.

Si un puerto del microcontrolador está conectado al visualizador de tal manera

que el bit 0 active el segmento 'a', el bit 1 active el segmento 'b', el bit 2 active el

segmento 'c' etc, entonces la tabla 2 muestra la "máscara" para cada dígito.

D Í G I T O S A V I S U A L I Z A

RS E G M E N T O S D E L V I S U A L I Z A D O R

dp a b c d e f g

0 0 1 1 1 1 1 1 0

1 0 0 1 1 0 0 0 0

2 0 1 1 0 1 1 0 1

3 0 1 1 1 1 0 0 1

4 0 0 1 1 0 0 1 1

5 0 1 0 1 1 0 1 1

6 0 1 0 1 1 1 1 1

7 0 1 1 1 0 0 0 0

8 0 1 1 1 1 1 1 1

9 0 1 1 1 1 0 1 1

Tabla 2. Segmentos del visualizador

Además de los dígitos de 0 a 9, hay algunas letras -A, C, E, J, F, U, H, L, b, c, d,

o, r, t - que se pueden visualizar al enmascarar.

En caso de que se utilicen los visualizadores de ánodo común, todos los unos

contenidos en la tabla anterior se deben sustituir por ceros y viceversa. Además,

los transistores PNP se deben utilizar como controladores.

61




Practica o caso Contador de 0 a 99 en display de 7 segmentos de cátodo

comúnProcedimiento. Teclee el siguiente programa elaborado en lenguaje “c”, construya el circuito en simulador PROTEUS y de manera física, además simule el circuito.

const int rt=50;

//Declaramos una variable

void unidades(){

//En las salidas de c daremos los valores de rt

PORTC=63;

Delay_ms(rt);

PORTC=6;

Delay_ms(rt);

PORTC=91;

Delay_ms(rt);

PORTC=79;

Delay_ms(rt);

PORTC=102;

Delay_ms(rt);

PORTC=109;

Delay_ms(rt);

PORTC=125;

Delay_ms(rt);

PORTC=7;

Delay_ms(rt);

62




PORTC=127;

Delay_ms(rt);

PORTC=103;

Delay_ms(rt);

}

void main() {

//Iniciamos

ANSEL=0;

ANSELH=0;

TRISB=0;

TRISC=0;

//B y C ahora son salidas

while(1){

PORTB=63;unidades();

PORTB=6;unidades();






PORTB=7;unidades();



//Ahora mostramos las salidas en B

63




}

} //Fin

simulación en PROTEUS

Figura 29. Contador 0-99


1. Dibuja la configuración del display de 7 segmentos de cátodo común.2. ¿Qué es una función?3. ¿Qué es un procedimiento?4. ¿Qué es una macro?


Núm.: 14


64





“DISPLAY LCD”


cadenas

Objetivo (s).Realizar envío de datos por algún puerto del PIC 16F887 para enviar cadenas de mensajes en un display de cristal liquido.

Introducción.

VISUALIZADOR LCD

Este componente está específicamente fabricado para ser utilizado con los

microcontroladores, lo que significa que no se puede activar por los circuitos

integrados estándar. Se utiliza para visualizar los diferentes mensajes en un

visualizador de cristal líquido miniatura. El modelo descrito aquí es el más

utilizado en la práctica por su bajo precio y grandes capacidades. Está basado

en el microcontrolador HD44780 (Hitachi) integrado y puede visualizar mensajes

en dos líneas con 16 caracteres cada una. Puede visualizar todas las letras de

alfabeto, letras de alfabeto griego, signos de puntuación, símbolos matemáticos

etc. También es posible visualizar símbolos creados por el usuario. Entre otras

características útiles es el desplazamiento automático de mensajes (a la

izquierda y a la derecha), aparición del cursor, retroiluminación LED etc.

Figura 30 display LCD

Pines del visualizador LCD

27 De la asignatura

65




A lo largo de un lado de una placa impresa pequeña del visualizador LCD se

encuentran los pines que le permiten estar conectado al microcontrolador. Hay

14 pines en total marcados con números (16 si hay retroiluminación). Su función

se muestra en la tabla 3:

F U N C I Ó N N Ú M E R O N O M B R EE S T A D O L Ó G I C O

D E S C R I P C I Ó N

Tierra 1 Vss - 0V

Alimentación 2 Vdd - +5V

Contraste 3 Vee - 0 - Vdd

Control de funcionamiento

4 RS01

D0 – D7 considerados como comandos

D0 – D7 considerados como datos

5 R/W 01

Escribir los datos (del microcontrolador al LCD)Leer los datos (del LCD al

microcontrolador)

6 E01

Transición de 1 a 0

Acceso al visualizador LCD deshabilitado

Funcionamiento normalDatos/comandos se están

transmitiendo al LCD

Datos / comandos

7 D0 0/1 Bit 0 LSB

8 D1 0/1 Bit 1

9 D2 0/1 Bit 2

10 D3 0/1 Bit 3

11 D4 0/1 Bit 4

12 D5 0/1 Bit 5

13 D6 0/1 Bit 6

14 D7 0/1 Bit 7 MSB

Tabla 3. Función de los pines del LCD

Pantalla LCD

Una pantalla LCD puede visualizar dos líneas con 16 caracteres cada una. Cada

carácter consiste en 5x8 o 5x11 píxeles. Este libro cubre un visualizador de 5x8

píxeles que es utilizado con más frecuencia.

66




El contraste del visualizador depende del voltaje de alimentación y de si los

mensajes se visualizan en una o dos líneas. Por esta razón, el voltaje variable 0-

Vdd se aplica al pin marcado como Vee. Un potenciómetro trimer se utiliza con

frecuencia para este propósito. Algunos de los visualizadores LCD tienen

retroiluminación incorporada (diodos LED azules o verdes). Al utilizarlo durante el

funcionamiento, se debe de conectar una resistencia en serie a uno de los pines

para limitar la corriente (similar a diodos LED).

Figura 31. Regulación de contraste de LCD

Si no hay caracteres visualizados o si todos los caracteres están oscurecidos al

encender el visualizador, lo primero que se debe hacer es comprobar el

potenciómetro para ajustar el contraste. ¿Está ajustado apropiadamente? Lo

mismo se aplica si el modo de funcionamiento ha sido cambiado (escribir en una

o en dos líneas).

67




Practica o caso Envío de cadenas en display de LCD.

Procedimiento.

sbit LCD_RS at RD2_bit;

sbit LCD_EN at RD3_bit;

sbit LCD_D4 at RD4_bit;




sbit LCD_RS_Direction at TRISD2_bit;

sbit LCD_EN_Direction at TRISD3_bit;

sbit LCD_D4_Direction at TRISD4_bit;




// Fin de conexiones del modulo LCD

char txt1[ ] = "Prueba de display LCD";

char txt2[ ] = "Display funcionando";

char txt3[ ] = "Lcd4bit";

char txt4[ ] = "Ejemplo";

char i; // Loop variable

void Move_Delay() { // Función usada para mover el texto

Delay_ms(50); // se puede cambiar la velocidad de movimiento aquí.

68




}

void main(){

ANSEL = 0; // Configura los pines AN como E/S digitales.

ANSELH = 0;

C1ON_bit = 0; // Deshabilita comparadores

C2ON_bit = 0;

Lcd_Init(); // Inicializa el LCD

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); // Limpia el display

Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF); // Apaga el cursor

Lcd_Out(1,6,txt3); // Escribe texto en la primer fila

Lcd_Out(2,6,txt4); // Escribe texto en la segunda fila

Delay_ms(200);

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); // Borra el display

Lcd_Out(1,1,txt1); // Escribe texto en la primer fila

Lcd_Out(2,5,txt2); // Escribe texto en la segunda fila

Delay_ms(200);

// Moving text

for(i=0; i<4; i++) { // Mueve el text 4 veces a la derecha

Lcd_Cmd(_LCD_SHIFT_RIGHT);

Move_Delay();

}

while(1) { // Ciclo infinito

69




for(i=0; i<14; i++) { // Mueve el texto 14 veces a la Izquierda

Lcd_Cmd(_LCD_SHIFT_LEFT);

Move_Delay();

}

for(i=0; i<14; i++) { // Mueve el texto 14 veces a la Derecha


Move_Delay();

}

}

}

SIMULACIÓN EN PROTEUS

Figura 32. Prueba de LCD

70





1. Dibuja la configuración del display LCD.2. ¿Qué pin se emplea para controlar el contraste?3. ¿Qué librería se utiliza para poder controlar el display?4. ¿Por qué se le llama display de 16x2?



71




Núm.: 15


“TECLADO MATRICIAL”


Interfaces hombre máquina

Objetivo (s). Realizar programa empleando la instrucción de envío de datos por medio de interface de teclado matricial.

Introducción.

El teclado matricial 4x4 (figura 32), es el más utilizado en el desarrollo de proyectos con microcontroladores PIC y que tienen su aplicación en el ingreso de datos de manera manual por parte del usuario.

El teclado matricial 4x4 está constituido por una matriz de pulsadores dispuestos en filas (A,B,C,D) y columnas (1,2,3,4), con la intención de reducir el número de pines necesarios para su conexión. Las 16 teclas necesitan sólo 8 pines del microcontrolador, en lugar de los 16 pines que se requerirían para la conexión de 16 teclas independientes.

Figura 33 Teclado matricial 4x4

Su funcionamiento es muy sencillo, cuando se presiona una tecla, se conectan internamente la fila y columna correspondientes; por ejemplo, al presionar la tecla “7” se conectan la fila C y la columna 1. Si no hay ninguna tecla presionada,

29 De la asignatura

72




las filas están desconectadas de las columnas.En la tabla 4 se describen las funciones que se incluyen en la librería Keypad4x4 de mikroC PRO para el manejo del teclado matricial 4x4.

TABLA 4. Funciones de librería para teclado matricial

Para poder utilizar estas funciones se tiene que declarar previamente una variable que especifica el puerto que se empleará para la conexión del teclado matricial 4x4, como se observa en los ejemplos de programación. La conexión a los microcontroladores PIC16F88, 16F628A y 16F877A se muestra en la figura 34 donde se ha empleado el puerto B: las columnas se conectan al nibble bajo, mientras que las filas se conectan al nibble alto del mismo puerto.

Figura 34 Conexión de un teclado matricial 4x4 a los microcontroladores PIC16F88 y 16F628A

Practica o caso Manejo de datos empleando una interface.

73





// Conexiones del Modulo LCD

sbit LCD_RS at RD2_bit;

sbit LCD_EN at RD3_bit;





sbit LCD_RS_Direction at TRISD2_bit;

sbit LCD_EN_Direction at TRISD3_bit;





// Fin de conexiones del modulo LCD

// definicion de conexiones del teclado

char keypadPort at PORTB; // está conectado al puerto B

char kp, contador=0;

void main(){

ANSEL = 0; // Deshabilita entradas analogicas 0-7

74




ANSELH = 0; // Deshabilita entradas analógicas 8-11

Keypad_Init(); //Inicializa el teclado.

Lcd_Init(); //Inicializa el LCD.

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); //Borra el display.

Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF); //Apaga el cursor.

Lcd_Out(1,1,"Prueba teclado");

Lcd_Out(2,1,"Matricial");

Delay_ms(1000);

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); //Borra el display.

while (1){

kp=0;

do //Espera por una tecla.

kp=Keypad_Key_Click(); //Lee el número de la tecla y lo guarda en kp.

while (!kp);

switch (kp){

case 1: kp = 49; break; //49 es el código ASCII del número 1.



//case 4: kp = 65; break; // A

case 5: kp = 52; break; // 4

case 6: kp = 53; break; // 5

case 7: kp = 54; break; // 6

//case 8: kp = 66; break; // B

75




case 9: kp = 55; break; // 7

case 10: kp = 56; break; // 8

case 11: kp = 57; break; // 9

//case 12: kp = 67; break; // C

case 13: kp = 42; break; // *

case 14: kp = 48; break; // 0

case 15: kp = 35; break; // #

}//case 16: kp = 68; break; // D

Lcd_Chr_CP(kp); //Presenta el carácter en el LCD.

contador++; //Cuenta el número de pulsaciones.

if (contador==12){ //Si se han efectuado 12 pulsaciones.

contador=0;

Delay_ms(10); //Espera 10 ms.

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); //Borra la pantalla y retorna el cursor al

} //origen.

}

}

76





Grafica 8. Teclado matricial y LCD


1. ¿En código ASCII qué número le corresponde al siguiente símbolo “ / ”2. ¿Qué significa la instrucción Break?3. ¿Qué hace la instrucción Lcd_Cmd (_LCD_CLEAR); ?


30 http://www.programarpicenc.com/libro/cap08-teclado-matricial-4x4-microcontroladores-pic.html

77




Núm.: 16


“CONVERTIDOR ANALOGICO DIGITAL”


Conversión de datos analógicos a digitales

Objetivo (s). Realizar programa para emplear el PIC como convertidor de analógico a digital.

Introducción.

Utilizar el convertidor A/D

El convertidor A/D del microcontrolador PIC16F887 se utiliza en este ejemplo.

¿Hace falta decir que todo es pan comido? Una señal analógica variable se

aplica al pin AN2, mientras que el resultado de la conversión de 10 bits se

muestra en los puertos POTRB y PORTD (8 bits menos significativos en el

puerto PORTD y 2 bits más significativos en el puerto PORTB). La Tierra (GND)

se utiliza como voltaje de referencia bajo Vref-, mientras que el voltaje de

referencia alto se aplica al pin AN3. Esto habilita que la escala de medición se

estire y encoja.

IEn otras palabras, el convertidor A/D siempre genera un resultado binario de 10

bits, lo que significa que reconoce 1024 niveles de voltaje en total (210=1024). La

diferencia entre dos niveles de voltaje no es siempre la misma. Cuánto menor

sea la diferencia entre Vref+ y Vref-, tanto menor será la diferencia entre dos de

1024 niveles. Como hemos visto, el convertidor A/D es capaz de detectar

pequeños cambios de voltaje.

Practica o caso Manejo de datos por ADC.

31 De la asignatura

78






Grafica 9. Convertidor analógico-Digital


79




1. ¿Cómo se llama el componente que muestra el semáforo en PROTEUS?2. ¿A cuántos milisegundos equivale un segundo?3. ¿Cuál es la configuración del Relevador de 5 vcc?


32 http://www.mikroe.com/chapters/view/82/capitulo-4-ejemplos/#c4v9

80




Núm.: 17


“GENERACIÓN DE SONIDO”


Programación básica

Objetivo (s). Realizar programa que genere un sonido por medio del PIC

Introducción.

Generación de sonido, librería de sonido...

Las señales de audio se utilizan con frecuencia cuando se necesita llamar la

atención de usuario, confirmar que alguno de los botones se ha pulsado, avisar

que se ha llegado hasta los valores mínimos o máximos etc. Pueden ser una

simple señal de pitido así como melodías de una duración más larga o más

corta. En este ejemplo se muestra la generación de sonido por medio de

funciones que pertenecen a la librería Sound.

33 De la asignatura

81




Figura 35 Conexión de bocina para generar sonido

Practica o caso Manejo de datos.


/*Cabecera******************************************************/

void Tone1() {

Sound_Play(659, 250); // Frecuencia = 659Hz, duración = 250ms

}

void Tone2() {


82




}

void Tone3() {


}

void Melody1() { // Componer una melodía divertida 1

Tone1(); Tone2(); Tone3(); Tone3();


Tone1(); Tone2(); Tone3();


Tone1(); Tone2(); Tone3();

Tone3(); Tone3(); Tone2(); Tone2(); Tone1();

}

void ToneA() { // Tono A

Sound_Play( 880, 50);

}

void ToneC() { // Tono C

Sound_Play(1046, 50);

}

void ToneE() { // Tono E


83




}

void Melody2() { // Componer una melodía divertida 2

unsigned short i;

for (i = 9; i > 0; i--) {

ToneA(); ToneC(); ToneE();

}

}

void main() {

ANSEL = 0; // Todos los pines de E/S son digitales

ANSELH = 0;

TRISB = 0xF0; // Pines RB7-RB4 se configuran como entradas

// RB3 se configura como salida

Sound_Init(&PORTB, 3);


while (1) {

if (Button(&PORTB,7,1,1)) // RB7 genera Tono1

Tone1();

while (PORTB & 0x80) ; // Esperar que se suelte el botón

if (Button(&PORTB,6,1,1)) // RB6 genera Tono2

Tone2();


84




if (Button(&PORTB,5,1,1)) // RB5 genera melodía 2

Melody2();


if (Button(&PORTB,4,1,1)) // RB4 genera melodía 1

Melody1();


}

}


Grafica 10. Generación de sonido


1. ¿Cómo se llama el componente que reproduce el sonido?2. ¿Escribe los valores de las frecuencias de las 7 notas musicales?

85




3. ¿Qué hace la siguiente instrucción Sound_Play(659, 250);?


Núm.: 18


“SENSOR DE TEMPERATURA”


Conversión de datos analógicos a digitales

Objetivo (s). Realizar programa para emplear el PIC como convertidor de analógico a digital.

Introducción.

Diseñar el Sistema de Medidas Adecuado para los Sensores de Temperatura

Se requiere acondicionamiento de señales para realizar medidas de temperatura precisas y confiables. Al diseñar el sistema de medidas adecuado para su sensor de temperatura, debe considerar amplificación, aislamiento, filtros, excitación, precisión, resolución y compensación de junta fría (CJC).

Amplificación

Las señales de salida desde sensores de temperatura son generalmente en rangos de milivoltios, así que debe amplificar la señal y prevenir el ruido en su sistema de medidas. Escoja una ganancia que optimiza los límites de entrada del convertidor analógico a digital (ADC) en su hardware. Para mejorar significativamente el rendimiento del ruido de su sistema, puede amplificar los voltajes de bajo nivel cerca de la fuente de señal o punto de medida.

34http://www.mikroe.com/chapters/view/82/capitulo-4-ejemplos/#c4v15

35 De la asignatura

86




Aislamiento

Los termopares que son montados o soldados directamente a un material conductivo, como el acero o el agua, introducen otra fuente de ruido. Esta configuración hace a los termopares particularmente sensibles al voltaje en modo común y a lazos a tierra. El aislamiento ayuda a prevenir lazos a tierra y puede mejorar drásticamente el rechazo de voltaje en modo común. Con material conductivo que tiene un alto voltaje en modo común, se requiere aislamiento porque los amplificadores no aislados no pueden medir señales con altos voltajes en modo común.

Filtrado

Los filtros paso bajo se utilizan comúnmente para eliminar de manera efectiva el ruido de alta frecuencia en medidas de temperaturas. Por ejemplo, los filtros paso bajo son útiles para eliminar el ruido de línea de potencia de 60 Hz que se presenta comúnmente en varios laboratorios y plantas.

Practica o caso Manejo de datos por ADC.

Procedimiento. Teclee el siguiente programa elaborado en lenguaje en MIKROC-for PRO PIC .

// Modulo de conexiones del LCD

sbit LCD_RS at RB4_bit;

sbit LCD_EN at RB5_bit;

sbit LCD_D4 at RB0_bit;




sbit LCD_RS_Direction at TRISB4_bit;

sbit LCD_EN_Direction at TRISB5_bit;

sbit LCD_D4_Direction at TRISB0_bit;


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// Fin del Modulo de conexiones del LCD

//Declaración de variables

unsigned int temperatura;

long aux;

char i;

char txt[12];

//Método para encender la alarma

void Alarma() {

//Método para reproducir un sonido

//con una frecuencia = 784Hz y una duración = 250ms


}

//Método para encender el ventilador

void Ventilador(){

//Manda un pulso al puerto C

PORTC=0b1000;

}

//Método Principal

void main(){

//Configuración de los puertos

ANSEL = 0x04; //Inicializa el puerto A2 de modo analógico

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ANSELH = 0; //Establece los demás puertos como digitales

TRISA = 0xFF; //Configura el puerto A como entrada

TRISB = 0xFF; //Establece puerto B como entrada digital

TRISC = 0xF7; //Establece el pin 4 del puerto C como salida

TRISD = 0xF7; //Establece el pin 4 del puerto D como salida

TRISE =0xFF; //Establece puerto E como entrada digital

Lcd_Init(); //Inicializa la LCD

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); //Limpia la LCD

Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF); //Desactiva el cursor en la LCD

//Manda un mensaje al LCD por 5 segundos y luego la limpia

Lcd_Out(1,5,"*ITSOEH*");

Lcd_Out(2,2,"ING EN SISTEMAS");

Delay_ms(5000);

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);

//Manda un mensaje al LCD por 1 segundo

Lcd_Out(1,1," *LENGUAJEZ Sensor de");

Lcd_Out(2,1," DE INTERFAZ* temperatura");

Delay_ms(2500);

//Recorre el texto de la LCD Hacia La Izquierda 6 posiciones

for(i = 0; i < 16; i++) {


Delay_ms(100);

}

//Espera 2.5 seg y después limpia la pantalla

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Delay_ms(2500);


//Manda un mensaje al LCD por 5 segundos y luego la limpia

Lcd_Out(1,4,"*GRUPO 6 A-B*");

Lcd_Out(2,2,"Guadalupe- Calvo");

Delay_ms(5000);


//Muestra el mensaje de Temperatura: de derecha a izquierda

for(i=16; i>0; i--) {

LCD_Cmd(_LCD_CLEAR);

LCD_Out(1,i,"Temperatura:");

Delay_ms(33);

}

//Inicializa el sonido: el puerto D con salida en el pin 3

Sound_Init(&PORTD, 3);

//Ciclo

do {

//lee la temperatura del puerto A2 de modo analógico

temperatura = ADC_Read(2);

//Conversiones: multiplica por 5000 para convertir a voltios

//Después divide entre 1024 para aproximar a grados centígrados

aux = (long)temperatura * 5000 / 1024;

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//Divide entre 10 para completar la conversión

aux = aux / 10;

//Si la temperatura es mayor a 80 enciende la Alarma y el ventilador

if(aux >= 80){

Alarma();

Ventilador();

//Muestra una M que indica que el Ventilador esta encendido

LCD_Out(1,16,"M");

//Si no se cumple checa otras restricciones

} else {

//Si la temperatura es menor a 60, el Ventilador se desactiva

if(aux <= 60){

PORTC=0b0;

//Quita la M, que significa que el Ventilador está apagado

LCD_Out(1,16," ");

}

//Si la temperatura se encuentra entre los 60 y 80º C

else{

//Si se pulsa el botón para encender el ventilador

if(PORTE.F0=1){

//Muestra el símbolo del Ventilador y lo enciende

LCD_Out(1,16,"M");

Ventilador();

}

//Si se pulsa el botón para apagar el ventilador

else if(PORTE.F1=1){

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//Desactiva el Ventilador y quita el símbolo de este

PORTC=0b0;

LCD_Out(1,16," ");

}

}

}

//Convierte el valor de aux a una cadena, y la asigna al arreglo de char txt

LongToStr(aux, txt);

//Imprime en la lcd el contenido del arreglo aux

LCD_Out(2,4,txt);

//Agrega una C para indicar que son grados Celsius

LCD_Out(2,16,"C");

//Pone un retraso de 100ms antes de volver a iniciar el ciclos

Delay_ms(100);

} while(1);

}

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Grafica 11. Sensor de temperatura con ventilador y alarma


1. ¿Qué sucede al aumentar la temperatura por encima de 80°c?2. ¿Al disminuir a 60°c que es lo que pasa en el circuito?3. ¿Cuál es la aplicación del circuito integrado ULN2002?

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PRACTICAS

PROPUESTAS

36http://www.ni.com/white-paper/10635/es/

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Núm.: 19


“SEMÁFORO PEATONAL”


Programación básica.

Objetivo (s). Realizar programas empleando instrucciones básicas.

Introducción.

Practica o caso Envío de datos por puertos

Procedimiento.

Haga un programa y simulación para controlar el cruce de un peatón en una calle, haga que la señal del peatón este constantemente en rojo y la señal de los vehiculos este contantemente en verde.Cuando se presione el push boton, la señal del vehiculo cambia a amarillo y despues de un segundo, la señal del vehiculo cambia a rojo y la señal del peaton cambia a verde al mismo tiempo.Después de 5 segundos la señal del peatón que ha estado en verde cambia a rojo, y despues de un segundo, la señal de los vehiculos regresa a la condición previa de presionar el push boton y espera nuevamente para ser presionado.

37 De la asignatura

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Núm.: 20


“CONTROL DE MOTORES A PASOS”




Introducción.

Practica o caso Rotación

Procedimiento.

Realice un programa que permita controlar el sentido de giro del motor a pasos unipolar conectado al puerto B (0-3), de acuerdo al estado del puerto A: El bit 0 controla el arranque/paro, el bit 1 controla el sentido CW (clock wise), el bit 2 controla el sentido CCW.

39 De la asignatura

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Núm.: 21


“SEMÁFORO CON CONTEO Y REPRODUCCIÓN DE SONIDO”




Introducción.

Practica o caso Semáforo cuenta regresiva y alarma

Procedimiento.

Se trata de un crucero peatonal y vehicular, donde las condiciones iniciales son que el semáforo vehicular siempre está en color verde, hasta que el peatón presiona un botón solo una vez, la luz verde del semáforo vehicular comienza a parpadear en verde, posteriormente pasa a color ámbar y finalmente a rojo. En ese mismo instante el semáforo del peatón cambia a color verde durante cierto tiempo, y se enciende un contador de siete segmentos indicando el tiempo restante para poder cruzar. La cuenta comienza en 30 hasta llegar a 10, se enciende una alarma y pasa a color ámbar y llegando a cero el contador, se

41 De la asignatura

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enciende la luz roja del semáforo peatonal. Regresando a las condiciones origen





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PROYECTOS

ANEXOS

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Documents

MANUAL DE PRACTICAS_ITSOEH1.docx