Proyecto Final Semaforos Inteligentes Con El Microcontrolador PIC 16F877A

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERIA

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SEMAFOROS INTELIGENTES CON EL MICROCONTROLADOR PIC 16F877A

SEMAFOROS INTELIGENTES CON EL MICROCONTROLADOR PIC16F877A

JOHN ALBERT ESPAÑA RODRIGUEZ CODIGO: 1086132337 Universidad Nacional Abierta Y A Distancia Escuela De Ciencias Básicas Tecnología E Ingeniería 309696A_220 Microprocesadores y microcontroladores

Una de las calles es una avenida principal y la otra es una vía secundaria poco transitada, los sensores se ubicaran en las dos vías uno en cada extremo (norte, sur, este, oeste) para detectar la presencia de vehículos.

Planteamiento de la problemática.

Problema práctico real, se desea obtener un circuito que permita controlar el tráfico vehicular entre el cruce de dos calles Rubén Ceballos con misión capuchina en la ciudad de la Joya de los Sachas (Ecuador), por medio de sensores de presencia los activaran un semáforo según corresponda. Una de las calles es una avenida principal y la otra es una vía secundaria poco transitada, los sensores se ubicaran en las dos vías uno en cada extremo (norte, sur, este, oeste) para detectar la presencia de vehículos.

Introducción

El siguiente trabajo es de mejorar el tráfico vehicular en las ciudades durante el transcurso del día, pero más que nada nos enfocamos a altas horas de la noche y las horas calmadas de tráfico durante el día; evitando la pérdida de tiempo innecesaria durante el traslado de un lugar a otro, eludiendo de manera legal los semáforos, también el de evitar accidentes y problemas con los policías de tránsito de la ciudad que solo quieren aprovecharse de la gente para quitarles dinero. El proyecto consistirá a grandes rasgos en darte la luz verde cuando solo eres tú el que está esperando y en los demás intercesiones no hubiese autos determinando el semáforo que no hay carros y dándote el paso. Objetivos

Se desea obtener un circuito que permita controlar el tráfico vehicular entre el cruce de dos calles por medio de sensores de presencia los activaran un semáforo según corresponda.

Semáforos inteligentes

Un semáforo inteligente es aquel que “detecta” la cantidad de flujo flujo vehicular mediante sensores (que usualmente están colocados en la carpeta asfáltica) y con base a parámetros ya establecidos, van “modificando” los tiempos de paso y/o detención.

Es decir es un sistema de semáforos "programables" vía remota desde un centro de control gobernado por humanos, que definirán def inirán cuál parámetro usar, esto quiere decir que nos permite decidir si es necesario modificar el comportamiento de los semáforos mediante la observación en tiempo de ejecución. . Se utilizara el microcontrolador PIC16F877A Para el diseño del circuito se utilizó: cuatro sensores de presencia conformados por un emisor y un receptor 6 leds. Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de


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instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica.

• Los sensores fotoeléctricos.- Este tipo de

sensores, consta de dos partes muy importantes, se usa una fuente de una señal de luz (lámparas, diodos LED, diodos láser etc.) y una célula receptora que recepta esta señal de luz, los receptores pueden ser fotodiodos, fototransistores o LDR etc. Estos sensores, se basan en la emisión de una señal luminosa, y en la detección de esta mediante fotodetectores. Según la forma en que se produzca esta emisión y detección de luz, podemos dividir este tipo de sensores fotoeléctricos en: sensores por barrera, o por reflexión. PORT A: este Puerto de entradas y salidas tiene un • un sensor digital de temperatura con un rango de - ancho de 6 bits. El registro de dirección de datos de este puerto es el TRISA, si este es 1 los pines del 55ºC a +125ºC. Tiene la ventaja de utilizar puerto A son entradas y si el TRISA es 0 funcionan únicamente 3 hilos de conexión y produce una como salidas. Los pines del puerto A pueden ser salida digital de alta precisión con una resolución análogos o digitales. 0,5 ºC, sin necesidad de utilizar un convertidor analógico-digital (ADC). La salida es lineal en PORT B: este es un puerto bidireccional al igual función de la temperatura. Es ideal para la que el PORT A, con la diferencia que este tiene un realización de sencillos termostatos electrónicos. ancho de 8 bits. El registro de dirección de datos de este puerto es el TRISB, si este es 1 los pines del puerto B funcionan como entradas y si el TRIS es 0 CONFIGURACION DE ENTRADA/SALIDA funcionan como salidas. Los pines del puerto B pueden ser análogos o digitales. • El semáforo ubicado en la vía principal tendrá prioridad sobre el de la vía secundaria. PORT C: este puerto tiene un ancho de 8 bits bidireccionales y su registro de dirección de datos El PIC16F877A tiene 33 pines de Entrada/Salida es TRISC. Los pines del puerto C tienen buffers de repartidas de la siguiente manera: [46]. entrada Schmitt Trigger. PORT D: este es un puerto de 8 bits bidireccionales con buffers de entrada Schimitt Trigger. Cada pin puede ser configurado como entrada o salida individualmente con el TRISD. Este puerto también


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puede funcionar como un microprocesador de 8 bits.

En resumen vamos a tener que generar las siguientes señales: • Semáforo 1: Rojo (R1), Verde (V1) y Amarillo

PORT E: este puerto consta de tres pines que pueden ser configurados individualmente como entradas o salidas, también tienen buffers Schmitt Trigger para las entradas. Cuando el puerto D funciona como un microprocesador los pines del puerto E funcionan como control de las entradas y salidas del microprocesador.

(A1) para los coches, Rojo para los peatones (RP1), verde para los peatones (VP1)

Configuración de entradas puerto C

En total, 10 señales que se pueden generar con un puerto de 8 bits, el puerto B del microcontrolador, y un par de bits adicionales del puerto A. Utilizaremos las señales activas a nivel alto, ya que al atacar a leds, necesitaremos general corrientes elevadas, y los pines del micro son capaces de absorber más corriente de la que pueden entregar. La asignación de pines en el puerto B va a quedar distribuida de la siguiente forma:

• • • • •

RC3 (sensor norte) RC2 (sensor sur) RC1 (sensor este) RC0 (sensor oeste)

Configuración de salidas puerto B

Semáforo norte sur: • RB5 (rojo) • RB4 (amarillo) • RB3 (verde)

• Semáforo 2: Rojo (R2), Verde (V2) y Amarillo

(A2) para los coches, Rojo para los peatones (RP2), verde para los peatones (VP2)

Pin

7

6

Semáforo

S2

S1

5

4 2

3

0

1

S2

Semáforo este oeste: • RB2 (rojo) • RB1 (amarillo) • RB0 (verde)

S1 Señal

RP2

RP1

R2

A2

V1

V2 R1 A1

Asignación de pines

Los semáforos S1 y S3 son iguales y lo mismo ocurre con S2 y S4, por otra parte, el comportamiento de los semáforos de peatones es el siguiente: • El verde esta encendido siempre a la vez que el

rojo de los coches, excepto en los últimos 10 segundos, que parpadea, por lo tanto es otra señal. • El rojo esta encendido cuando está apagado el

verde, es una señal distinta de las otras.

En el puerto A se utilizara RA0 para VP1 y RA1 para VP2. Intensidad por los leds.

La conexión de los leds al circuito, al ser salidas activas a nivel bajo. Para el cálculo de las intensidades (y por lo tanto de las resistencias) hay que tener en cuenta los siguientes factores:


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Funcionamiento • Hay distintos tipos de leds, con distintas tensiones • El semáforo ubicado en la vía principal tendrá en directo (Vf) y distintas intensidades luminosas en prioridad sobre el de la vía secundaria. función de la corriente que los atraviesa, pero podemos tomar de forma general, que el led lucirá • Mientras en la avenida principal hayan vehículos, con corrientes por encima de 5Ma. Como tensión en el semáforo Norte/sur estará en verde sin importar directo del led vamos a tomar 1ꞌ4V el estado de la calle secundaria. • Los pines del PIC16F877A funcionando como salida nos da un nivel bajo Vol (max)=0ꞌ6V.

• El semáforo de la vía secundaria estará en verde

siempre y cuando hayan vehículos en ella y o transite ninguno por la vía principal. • Los pines del PIC16F877A pueden absorber,

• Mientras no se detecte presencia de vehículos en

como máximo 25mA por pin, y en conjunto, el puerto B un máximo de 150 mA.

alguna de las dos calles el semáforo de la vía principal permanecerá en verde.

• Vamos a tener varios leds conectados cada salida

Consideraciones finales

del PIC, y varios encendidos a la vez. El peor caso para una salida (por ejemplo para RB2) tenemos conectados 3 leds, los rojos de los semáforos S1 y S3.De forma que está limitada 25 mA, la corriente total que se puede entregar a los 4 leds. Se elegirá un valor de corriente de 8 mA por led. En caso de querer más intensidad, se podría optar por un circuito en conjunto será prácticamente el caso general: cada semáforo tendrá encendida una luz para los coches y otra para los peatones, en total,8 leds luciendo, al circular por ellos 8 mA como hemos dicho, el total 64 mA, no supone ningún problema para el puerto B. Al agregar los LEDS de los colores correspondientes, los LEDS se encuentran en serie con resistencias limitadoras de 330 ohms, los ánodos de todos los LEDS se encuentran conectados al dispositivo de la fuente, por lo cual el microcontrolador se usara como sumidero de la corriente que pase por el LED cuando este brille cuando se polariza directamente con un estado lógico bajo.

El proyecto cubrió en gran medida con las necesidades por las cuales surgió. Todavía queda mucho por mejorar en cuanto a código, hardware y diseño apropiado para el lugar al cual es expuesto diariamente. Mediante la utilización del subsistema de semaforización inteligente, se podría detectar el grado de ocupación de las vías de una ciudad. En función del grado de ocupación de las vías. Los sistemas actuales de generación de trayectorias (navegadores GPS) ya tienen algoritmos preparados para utilizar la información del estado del tráfico. Un sistema de regulación inteligente de semáforos en entornos que no sean intersecciones: Existen más ámbitos de aplicación de este proyecto donde existen semáforos, Desde estaciones de autobuses, para regular la entrada y salida ordenada de ellos, hasta líneas industriales donde sólo es posible el proceso de una serie de elementos a la vez a seleccionar entre varios que confluyan hacia una misma máquina.

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Referencias

• [1]LM35

Precision CentigradeTemperature SensorsData Sheet, Nacional Semiconductor. •http://primo.gsl.com.mx:1701/primo_library/libwe

b/action/display.do?tabs=detailsTab&ct=display&fn =search&doc=unad_symphonyu422&indx=3&recId s=unad_symphonyu422&recIdxs=2&elementId=2& renderMode=poppedOut&displayMode=full&frbrV ersion=&dscnt=0&frbg=&scp.scps=scope%3A%28 unad_dspace%29%2Cscope%3A%28UNAD%29% 2Cprimo_central_multiple_fe%2CEbscoLocal_57U NAD&tab=unad_completo&dstmp=143242612050 2&srt=rank&mode=Basic&&dum=true&tb=t&vl(fr eeText0)=microprocesadores&vid=UNAD •http://primo.gsl.com.mx:1701/primo_library/libwe

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b/action/display.do?tabs=detailsTab&ct=display&fn =search&doc=TN_dialnetART0000593453&indx= 1&recIds=TN_dialnetART0000593453&recIdxs=0 &elementId=0&renderMode=poppedOut&display Mode=full&frbrVersion=&dscnt=0&scp.scps=scop e%3A%28unad_dspace%29%2Cscope%3A%28UN AD%29%2Cprimo_central_multiple_fe%2CEbsco Local_57UNAD&frbg=&tab=unad_completo&dst mp=1432426367447&srt=rank&vl(120444386UI1) =all_items&vl(51015731UI0)=any&mode=Basic& &dum=true&tb=t&vl(1UIStartWith0)=contains&vl (freeText0)=microcontroladores%20pic%20&vid= UNAD

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