Projeto_elevador_carga

Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Elétrica ENG04475 – Microprocessadores I

Projeto: Sistema de controle para elevador de cargas com movimento vertical e horizontal

Nomes: Alessandro Girardi Antônio Soares Azzalini Cesar Eduardo Butzge

Porto Alegre, 17 de Dezembro de 2012.

Introdução: Nosso projeto busca fazer o controle de um elevador de carga que deve transportar cargas de um setor a outro dentro de uma empresa. O usuário deve inserir informações sobre o destino do elevador, fazer o carregamento sem exceder a carga máxima permitida e travar a porta da cabine de carga. Feito isso, o elevador deve ser a cionado para começar o transporte. A empresa terá 3 setores atendidos pelo sistema de transporte, sendo um definido como ponto de origem, de onde devem partir ou chegar as cargas. Nos pontos de interesse, sensores serão os responsáveis pelo envio da informação ao controlador. Teremos um sensor para informar que o elevador chegou ao chão em cada setor, um sensor para informar que o elevador chegou na altura dos trilhos horizontais em cada setor e sensores de posicionamento horizontal, que indicará em que ponto do trilho horizontal a carga deve descer.

Funcionamento: O sistema de cargas terá como origem o setor 1, que está no meio do percurso entre o setor 2 e o setor 3. Sempre que o elevador estiver no setor 1, ele buscará a informação sobre qual será o destino (setor 2 ou setor 3), que será informado pelo operador, através de uma chave. Quando o elevador estiver no setor 2 ou setor 3 ele sempre voltará ao setor 1. Quando o elevador estiver no chão de cada setor, o sistema verificará se a porta da cabine está fechada, se o peso está dentro do limite máximo permitido e aguardará o botão de início. Se em algum momento ocorrer um problema, o botão de emergência será acionado e todos os motores serão desligados. Quando os motores forem desligados, os leds do posicionamento do setor estarão mostrando qual a localização atual do elevador. O sistema aguardará o botão de início ser acionado para fazer o elevador retornar ao setor 1, ou seja, sempre que ocorrer uma emergência o elevador para a execução atual e retorna ao setor 1. Depois da chegada ao setor 1, o sistema deve ser reinicializado para voltar a operar normalmente.

Hardware Conversor Analógico – Digital

Com o objetivo de simular um suposto peso no elevador de carga, usamos um potenciômetro em que poderíamos variar uma tensão em suas saídas. Com este potenciômetro podemos variar uma tensão de 5V a 0V, sendo esta tensão ligada em um conversor analógico digital. O conversor AD utilizado foi o ADC0804, cujas principais características são que sua saída é de 8 bits e possui apenas uma entrada analógica, o que se enquadrava perfeitamente

em nosso projeto. A resolução deste conversor é dada por

5  , logo a resolução é de 2

0,0195V. Em nosso projeto usamos apenas os 5 bits mais significativos, sendo que no momento em que o LED mais

significativo fosse ligado, nosso elevador não poderia ser mais

direcionado para nenhum lugar.E quando este bit estivesse desligado, estaria todos os comandos de desejo ativados. Teremos no nosso projeto final as saídas DB7,DB6,DB5,DB4 E DB3 ligadas nos pinos P2.7, P2.6, P2.5, P2.4 e P2.3 respectivamente.

Figura

Observamos na figura acima que o ADC0804 é alimentado pela tensão de 5V gerada pelo regulador de tensão, nota-se também, observando que os pinos

 e  estão ligados

entre si, que este conversor está operando no modo Free-Running, ou seja, ele está fazendo a

conversões continuamente, e o tempo entre estas conversões é dado pelo circuito RC ligado aos pinos CLK R e CLK IN. Utilizando os valores de capacitor e resistor mostrados acima é obtido um tempo de conversão de aproximadamente 100μs.

Arranjo das chaves e botões

Como em nosso projeto simulamos sensores de localização de setor e sensor de porta (se fechada ou aberta), implementados um circuito em que estes sensores pudessem ser manipulados através de chaves, também através de chave podemos escolher o destino do elevador (setor 2 ou setor 3), a partir do setor 1.Introduzimos em nosso esquema um botão de liberação de acionamento dos motores. Cada

ponto

entre

resistor

e

chaves,

irão

ser

conectados

no

nosso

microcontrolador.Sendo BOTAO, PORTA, CHAO 1,CHAO 2, CHAO 3, SETOR 1, SETOR 2 , SETOR 3 concetados com os pinos P0.0, P0.1 P0.2, P0.3, P0.4, P0.5, P0.6 E P0.7, respectivamente, e a chave DESTINO ligada no pino P3.3.

LED´s Pelo fato de ser uma simulação, usamos LED´s ligados no microcontrolador, para tornar visível em qual posição o elevador esta e qual de seus motores esta ligado. A parte negativa dos LED´s estarão ligadas com o microcontrolador.Sendo os LED´s da primeira figura ligados nos pinos P1.1, P1.2, P1.3, P1.4 e P1.5, respectivamente da esquerda para direita.Para os motores, os LED´s SUBIR,DESCER, DIREITA e ESQUERDA serão ligados nas portas P3.0, P3.1, P3.4 e P3.5 respectivamente. Primeiramente temos em nossa figura 5 LED´s representando onde está o elevador.Se estiver no SETOR 1, significa que o elevador esta entre o chão e a parte aérea do setor 1, de mesma forma se repete para os LED´s do SETOR 2 e SETOR 3.Se estiver ligado o LED SETOR 12, significa que o elevador se encontra entre a parte aérea do setor 1 e a parte aérea do setor 2. Se estiver ligado o LED SETOR 1-3, significa que o elevador se encontra entre a parte aérea do setor 1 e a parte aérea do setor 3.

Microcontrolador:

O microcontrolador escolhido para a realização de projeto foi o AT89S52, fabricado pela Atmel. Este é um microcontrolador de 8bits com uma memória flash de 8K Bytes, memória RAM interna de 256 Bytes, possui 32 portas de entrada e saída entre outras características. O motivo principal, pelo qual este modelo de microcontrolador foi escolhido, é a “intimidade” que nós podemos obter com ele durante a realização das diversas aula práticas da disciplina.

Figura

Podemos observar entre os pinos XTAL1 e XTAL2 a conexão de um cristal de 11.0592MHZ e dois capacitores de 33pF que são responsáveis pela geração do clock para que o microcontrolador possa funcionar. Observa-se também a conexão de um circuito RC ao pinos RST do microcontrolador, este circuito é responsável pelo Power-on Reset, ou seja, sempre que o sistema é ligado o microcontrolador é resetado, isto acontece pois ao ligarmos o circuito o capacitor de 10uF que está descarregado faz com que o pino RST seja alimentado com 5V durante um determinado tempo, resetando o microcontrolador. Caso seja necessário fazer o reset com o circuito ligado, basta pressionar o um botão fazendo com que o capacitor seja descarregado.

CIRCUITO COMPLETO

Após detalhar completamente cada segmento do HARDWARE, iremos unir cada parte para formar nosso circuito final.Como esclarecido anteriormente iremos conectar cada pino dos circuitos integrados que temos, em nossos circuitos complementares que t emos.

SOFTWARE Para a segunda parte do relatório vamos inserir os códigos que foram gravados dentro do nosso microcontrolador 89S52.

;==================================================================== ; ENG 044775 ;==================================================================== ; ; PROJETO: Sistema de controle para elevador de cargas com ; movimento vertical e horizontal ; ;==================================================================== ;==================================================================== ; DEFINIÇÕES ;==================================================================== SENSORES

EQU

P0

MOTORES EQU UTILIZADA(BITS 0,1,4,5)

P3

; PARCIALMENTE

PESO CONVERSOR AD

EQU

P2

; RECEBE SÍDA DO

LEDS EQU ESTADO O ELEVADOR ESTÁ

P1

; MOSTRA EM QUE

PESO_MAX

EQU

1000$0000b

MASK_OFF

EQU

1111$1111b

DESTINO ELEVADOR ; 0 = SETOR 2 ; 1 = SETOR 3 MASK_DESTINO

EQU

P3.3

EQU

; ESCOLHE DESTINO DO

0000$1000b

;==================================================================== ; BOTÃO LIGA - PORTA ;==================================================================== LIGA MASK_LIGA

EQU EQU

SENSORES.0 0000$0001b

; BOTÃO DE LIGAR

S_PORTA MASK_PORTA

EQU EQU


; SENSOR PORTA FECHADA

;==================================================================== ; SENSORES DE CHÃO DE CADA SETOR ;==================================================================== S_CHAO1

EQU

SENSORES.2

MASK_CHAO1

EQU

0000$0100b

S_CHAO2 MASK_CHAO2

EQU EQU


S_CHAO3 MASK_CHAO3

EQU EQU


;==================================================================== ; SENSORES DE ALTURA/POSIÇÃO DO SETOR ;==================================================================== S_SETOR1 MASK_SETOR1

EQU EQU


S_SETOR2 MASK_SETOR2

EQU EQU


S_SETOR3 MASK_SETOR3

EQU EQU


;==================================================================== ; ATUADORES(MOTORES H/V) ;==================================================================== MOTOR_SOBE MASK_SOBE

EQU EQU

MOTORES.0 0000$0001b

; RXD DO PORT P3

MOTOR_DESCE MASK_DESCE

EQU EQU


; TXD DO PORT P3

MOTOR_DIR MASK_DIR

EQU EQU


; T0 DO PORT P3

MOTOR_ESQ MASK_ESQ

EQU EQU


; T1 DO PORT P3

;==================================================================== ; INTERRUPÇÃO ;==================================================================== EMERGENCIA ORG LJMP

EQU

0003H

; INTERRUPÇÃO EXT0

EMERGENCIA ROTINA_EMERGENCIA

;==================================================================== ; RESET ;==================================================================== ORG LJMP

0000H INICIO

;==================================================================== ; PROGRAMA PRINCIPAL ;==================================================================== ORG 0100H

INICIO: SETB IT0 SETB EX0 SETB EA

; Configura para interrupcao na borda de descida ; Habilita interrupcao externa 0 ; Habilita Interrupcoes

SETOR_ID: SETOR ESTÁ O ELEVADOR MOV A,SENSORES CPL A ANL A,#MASK_CHAO1 JNZ SETOR_1 MOV CPL ANL JNZ

A,SENSORES A A,#MASK_CHAO2 SETOR_2

MOV CPL ANL JNZ

A,SENSORES A A,#MASK_CHAO3 SETOR_3

LCALL

FORA_SETOR

; IDENTIFICA EM QUE

AJMP SETOR_ID SETOR_1: SETOR 1 MOV ESTAVA

; ATIVIDADES NO R0,#01H

MOV CPL ANL JZ

A,SENSORES A A,#MASK_PORTA SETOR_1

LCALL

VERIF_PESO

MOV CPL ANL JZ

A,SENSORES A A,#MASK_LIGA SETOR_1

CLR

; VALOR PARA IDENTIFICAR ONDE O ELEVADOR

LEDS.1

LCALL

DEST_ELEV

AJMP

SETOR_ID

SETOR_2: MOV ESTAVA MOV CPL ANL JZ

R0,#02H A,SENSORES A A,#MASK_PORTA SETOR_2


LCALL

VERIF_PESO

MOV CPL ANL JZ


CLR

LEDS.2

LCALL

RET_SETOR_1

AJMP

SETOR_ID

SETOR_3: MOV ESTAVA

R0,#03H

MOV CPL ANL JZ

A,SENSORES A A,#MASK_PORTA SETOR_3

LCALL

VERIF_PESO

MOV CPL ANL JZ


CLR


LEDS.3

LCALL

RET_SETOR_1

AJMP

SETOR_ID

;==================================================================== ; VERIFICAÇÃO DO PESO ;==================================================================== VERIF_PESO: MOV CPL ANL JZ

A,PESO A A,#PESO_MAX IMPRIME_PESO

JMP IMPRIME_PESO: MOV

VERIF_PESO A,PESO

RET ;==================================================================== ; DESTINO ;==================================================================== DEST_ELEV:

LCALL MOV CPL ANL JZ

M_SOBE A,P3

LCALL JMP

M_ESQ

A A,#MASK_DESTINO VAI_SET_2 SAIR

VAI_SET_2: LCALL M_DIR SAIR: RET RET_SETOR_1: LCALL

M_SOBE

MOV CJNE

A,R0 A,#02H, VAI_DIR

VAI_ESQ: CLR

LEDS.5

MOV ESTAVA

R1,#04H

CLR MOV CPL ANL JZ

MOTOR_ESQ A,SENSORES A A,#MASK_SETOR1 VAI_ESQ

SETB

MOTOR_ESQ

MOV ESTAVA MOV ESTAVA SETB CLR

LEDS.5

LCALL

M_DESCE

JMP

SAIR1


R1,#00H


R0,#01H


LEDS.1

VAI_DIR: CLR

LEDS.4

MOV ESTAVA

R1,#08H

CLR MOV CPL

MOTOR_DIR A,SENSORES A


ANL JZ

A,#MASK_SETOR1 VAI_DIR

SETB

MOTOR_DIR

MOV ESTAVA MOV ESTAVA

R1,#00H


R0,#01H


SETB CLR

LEDS.4

LCALL

M_DESCE

LEDS.1

SAIR1: RET ;==================================================================== ; MOTORES ;==================================================================== M_SOBE: CLR MOV CPL ANL JNZ MOV CPL ANL JNZ MOV CPL ANL JZ STOP_S: SETB MOV

MOTOR_SOBE A,SENSORES A A,#MASK_SETOR1 STOP_S A,SENSORES A A,#MASK_SETOR2 STOP_S A,SENSORES A A,#MASK_SETOR3 M_SOBE MOTOR_SOBE LEDS,#MASK_OFF

RET M_DESCE: CLR MOV CPL ANL JNZ MOV CPL ANL JNZ MOV CPL ANL JZ STOP_D:

MOTOR_DESCE A,SENSORES A A,#MASK_CHAO1 STOP_D A,SENSORES A A,#MASK_CHAO2 STOP_D A,SENSORES A A,#MASK_CHAO3 M_DESCE

SETB MOV RET

MOTOR_DESCE LEDS,#MASK_OFF

M_DIR: ; VAI PARA SETOR 2 MOV R1,#08H ESTAVA CLR CLR MOV CPL ANL JZ


LEDS.5 MOTOR_DIR A,SENSORES A A,#MASK_SETOR2 M_DIR

SETB SETB CLR

MOTOR_DIR LEDS.5 LEDS.2

MOV ESTAVA MOV ESTAVA

R1,#00H


R0,#02H


LCALL

M_DESCE

RET M_ESQ:

; VAI PARA SETOR 3

MOV

R1,#04H ; VALOR PARA IDENTIFICAR ONDE O ELEVADOR ESTAVA

CLR

LEDS.4

CLR MOV CPL ANL JZ

MOTOR_ESQ A,SENSORES A A,#MASK_SETOR3 M_ESQ

SETB SETB CLR

MOTOR_ESQ LEDS.4 LEDS.3

MOV MOV

R1,#00H R0,#03H

LCALL

; VALOR PARA IDENTIFICAR ONDE O ELEVADOR ESTAVA ; VALOR PARA IDENTIFICAR ONDE O ELEVADOR ESTAVA

M_DESCE

RET ;==================================================================== ; PROGRAMA DE INTERRUPÇÃO ;==================================================================== ROTINA_EMERGENCIA: ; salva contexto

PUSH PSW PUSH ACC ; executa subrotina MOV MOTORES,#MASK_OFF LCALL

FORA_SETOR

; restaura contexto POP ACC POP PSW AJMP INICIO RETI ;==================================================================== ; ELEVADOR FORA DO SETOR ;==================================================================== FORA_SETOR: MOV ADD MOV MOV SUBB JZ

A,R0 A,R1 R2, A A,#01H

A,R2 ; VERIFICA SE ESTA NO SETOR 1 DESCER1

A,#02H

A,R2 ; VERIFICA SE ESTA NO SETOR 2 SUBIR2

A,#03H

A,R2 ; VERIFICA SE ESTA NO SETOR 3 SUBIR3

A,#05H

A,R2 ; INDO DO 1 PARA O 3 EXEC13

MOV SUBB JZ

A,#06H


MOV SUBB JZ

A,#09H


MOV SUBB JZ

A,#0BH


AJMP

FORA_SETOR

MOV SUBB JZ MOV SUBB JZ MOV SUBB JZ

DESCER1: CLR MOV CPL

LEDS.1 A,SENSORES A

; ESPERA BOTÃO DE LIGAR PARA CONTINUAR

ANL JZ

A,#MASK_LIGA DESCER1

LCALL M_DESCE AJMP SAIR_FS SUBIR2: CLR

LEDS.2

MOV CPL ANL JZ

A,SENSORES A A,#MASK_LIGA SUBIR2


LCALL RET_SETOR_1 AJMP SAIR_FS SUBIR3: CLR

LEDS.3

MOV CPL ANL JZ

A,SENSORES A A,#MASK_LIGA SUBIR3


LCALL RET_SETOR_1 AJMP SAIR_FS EXEC13: CLR

LEDS.4

MOV CPL ANL JZ

A,SENSORES A A,#MASK_LIGA EXEC13


LCALL VAI_DIR AJMP SAIR_FS EXEC21: CLR

LEDS.5

MOV CPL ANL JZ



LCALL VAI_ESQ AJMP SAIR_FS EXEC12: CLR

LEDS.5

MOV CPL ANL JZ


LCALL

VAI_ESQ

·


AJMP SAIR_FS EXEC31: CLR

LEDS.4

MOV CPL ANL JZ


LCALL AJMP

VAI_DIR SAIR_FS

·


SAIR_FS: RET END

Conclusão: Nosso projeto obteve resultados satisfatórios. Conseguimos obter o resultado prático que foi proposto e simulado na ferramenta Keil. O microcontrolador 89S52 se mostrou um dispositivo bastante versátil e de fácil utilização. A programação em assembler nos fez entender como o hardware manipula os dados internamente e como isso é apresentado externamente em seus ports. A montagem física do dispositivo nos esclareceu alguns detalhes de funcionamento dos ports, bem como as ligações que devem ser feitas para que o dispositivo funcione

corretamente no modo de operação desejado (leitura/escrita, por exemplo). Na finalização do projeto identificamos algumas melhorias que poderiam ser feitas. Algumas sugestões futuras de melhorias, por exemplo: - Implementação de um dispositivo de armazenamento das informações do estado em que o elevador se encontra no caso de uma queda de energia no sistema. - Colocação de um display para informações de peso e identificação do setor. No nosso projeto optamos pelo não uso do display, mas tínhamos as c ondições de ter feito isso. - Implementação de uma lógica que pudesse fazer com que mais setores fossem inseridos no sistema e que eles pudessem trocar cargas diretamente e ntre si.

Placa principal:

Projeto_elevador_carga

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