TEMA: EXAMEN FINAL SENSOR DE PROXIMIDAD CURSO: 8vo G FECHA: 9 04 2011 INTEGRANTES: CRISTIAN CAGUANA R. ALEX AVILA L.
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. El desarrollo de este proyecto está dirigido exactamente para personas con problemas de salud al momento de estacionar un vehículo y no poder observar la parte posterior para verificar la distancia a la cual se encuentran de algún objeto o ya sea un vehículo, evitando así daños materiales o efectos secundarios. Como dispositivos de campo
ampliamente extendidos y utilizados en las plantas plantas
industriales y sistemas automatizados deben deben ser estudiados con profundidad profundidad por los futuros ingenieros industriales, especialmente por aquellos cuyo perfil se orienta a las ramas eléctrica, electrónica o automática, porque porque en su futuro profesional profesional deben deben
dar respuestas concretas a problemas de
automatización, mantenimiento o reparación en los que van a estar presentes. Para nosotros los estudiantes es necesario presentar las alternativas suficientes para el desarrollo del país y por lo tanto de los conocimie ntos de todos nosotros, nuestro proyecto SENSOR DE PROXIMIDAD es una aplicación para los vehículos ya sea colocados en el momento de estacionar por dificultad de visibilidad.
2. RESUMEN. Nuestro proyecto consiste que al momento de estacionar un vehículo exista un asistente totalmente programado que nos ayude con las distancias exactas a la que nos encontramos de una pared, vehículo o un sin número de objetos con el cual podemos impactar el mismo, con la ayuda de diferentes componentes electrónicos y la programación adecuada podremos simular exactamente lo que ocurre en la vida real.
3. OBJETIVOS. y
Construir un circuito adecuado para la simulación del sensor de proximidad aplicado en el vehículo.
y
Conocer más de cerca los elementos electrónicos aplicados en el vehículo.
y
Desarrollar más a fondo la programación de Atmega 16 para el funcionamiento del circuito.
4.
MARCO TEORICO.
4.1
AVR ATEMEGA 16
Actualización con la era de la tecnología, el nuevo microcontroladores vienen con un montón de periféricos incorporado y funciones. Estos periféricos incorporado y funciones no sólo reducir el costo de los circuitos adicionales para utilizar con el controlador, sino también proporcionar una facilidad para los dispositivos de interfaz adicional (por ejemplo, módems, etc) directamente con el microcontrolador. 4.1.1
Descripción.
Antes de configurar los bits de fusibles para el dispositivo, es necesario tener un conocimiento profundo de los bits de fusibles, cuando exactamente y cómo se configuran y lo que todos los factores que pueden afectar el funcionamiento del dispositivo. Es importante señalar que la configuración de bits fusible no se ven afectados por la operación de borrado de chips. Se configura de forma independiente mediante el uso de programador externo. Otro aspecto muy importante a destacar es que los bits fuse deseada debe ser programado antes de los bits de bloqueo de l dispositivo. Usted debe tener mucho cuidado al escribir los bits de fusibles del dispositivo. Supongo que si usted utiliza un SPI programador / grabador de DVD para programar el controlador y por casualidad con discapacidad (no programada) el bit SPIEN, entonces el chip no puede ser más programado. El bit SPIEN puede volver a ser activado (programada) mediante el uso de un quemador paralelo. Si el bit se lee como 0 lógico, significa que el bit está programado o si no se llama como poco no programadas.
Fig. 1 Distribucion del Clock. 4.1.2 Características
De alto rendimiento, bajo consumo de energía Atmel AVR MICROCONTROLADOR 8-bit
Advanced RISC Arquitectura
- 131 Poderosos ordenes - un solo reloj de ejecución del ciclo0
- 32 x 8 registros generales de trabajo Propósito - Operación completamente estática - Hasta 16 MIPS a 16 MHz Rendimie nto - El chip de 2 tiempos multiplicador
De alta resistencia no-volátiles segmentos de memoria
- 16 Kbytes de En-Sistema de auto-programables de memoria flash del programa - 512 Bytes de EEPROM - 1 Kbyte SRAM interna - Escribir / Borrar Ciclos: 10.000 Flash/100, 000 EEPROM - Opcional arranque con la Sección del Código de bloqueo independiente Bits En-Sistema de programación por programa de arranque en el chip Verdadera lectura-escritura de la operación bien - Programación de bloqueo de seguridad de software
JTAG (IEEE std. 1.149,1 Cumplimiento) Interfaz
- Exploración de límites, capacidades de acuerdo con el estándar JTAG - Amplia en el chip de depuración de apoyo - La programación de Flash, EEPROM, fusibles, y los bits de bloqueo a través de la interfaz JTAG
Características periféricos
- Dos de 8-bit del temporizador / Contadores con Prescalers separado y comparar los modos de - Un 16-bit temporizador / contador con prescaler independiente, modo de comparación, y la captura Modo - Contador de tiempo real con el oscilador separado - Cuatro canales de PWM - 8 canales, 10-bit ADC
8 canales de un solo terminal 7 canales diferenciales en el paquete sólo TQFP 2 canales diferenciales con ganancia programable a 1x, 10x, 200x o - Byte orientada a dos hilos de interfaz serie - USART serie programable - Maestro / Esclavo SPI interfaz en serie - Watchdog Timer programable con independientes en el chip oscilador - On-chip comparador analógico 4.1.3
La arquitectura del AVR: El núcleo AVR combina un amplio conjunto de instrucciones con 32
registros de propósito general de trabajo. Todos los 32 registros están directamente conectados a la unidad aritmética lógica (ALU), permitiendo que dos independientes registros que se accede en una sola instrucción ejecutada en un ciclo de reloj. El resultado la arquitectura es más eficiente código logrando rendimientos de hasta diez veces más rápido que los convencionales CISC microcontroladores.
Fig. 2 Arquitectutra AVR ATmega 16.
Fig. 3 Pines De un ATmega 16 4.2
SENSOR DE PROXIMIDAD SHARP 2Y0A21
La función del detector capacitivo consiste en señalar un cambio de estado, basado en la variación del estímulo de un campo eléctrico. Los sensores capacitivos detectan objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y distancia hasta la superficie sensible del detector. Los detectores capacitivos están construidos en base a un oscilador RC. Debido a la influencia del objeto a detectar, y del cambio de capacitancia, la amplificación se incrementa haciendo entrar en oscilación el oscilador. El punto exacto de ésta función puede regularse mediante un potenciómetro, el cual controla la realimentación del oscilador. La distancia de actuación en determinados materiales, pueden por ello, regularse mediante el potenciómetro. La señal de salida del oscilador alimenta otro amplificador, el cual a su vez, pasa la señal a la etapa de salida. Cuando un objeto conductor se acerca a la cara activa del detector, el objeto actúa como un condensador. El cambio de la capacitancia es significativo durante unalarga distancia. Si se aproxima un objeto no conductor, (>1) solamente se produce un cambio pequeño en la constante dieléctrica, y e l incremento en su capacitancia es m uy pequeño comparado con los materiales conductores.
Fig. 4 Esquema Sensor de proximidad Sharp 2y0421
Fig. 5 Dispositivo Sensor de Proximidad. 4.3
DISPLAY LCD 19 SEGMENTOS.
4.3.1
CARACTERÍSTICAS
5 x 8 puntos con el cursor
Capacidad de la controladora (KS 0066 o equivalente)
+ 5V de alimentación (También disponible para 3 V +)
Ciclo de 16.01 deber
B / L para ser utilizado por un pin, pin 2 o el pin 15, pin 16 o AK (LED)
NV opcional para el suministro de energía + 3V
El pinaje viene dado de la siguiente manera.
Fig. 6 Pinaje de un LCD
4.4
REGULADOR DE VOLTAJE 7805.
78xx es la denominación de una familia de reguladores de tensión positiva, de tres terminales, Vi voltaje de entrada, Vo voltaje de salida y la pata central la masa o común, con especificaciones similares y que sólo difieren en la tensión de salida suministrada. Es un regulador de tensión positiva de 5 Volts a 1A, la tensión justa y mucho mas corriente de la que necitan nuestros PICs para funcionar. Se sabe que el buen funcionamiento del firmware que grabemos en el PIC está sujeto, no sólo a la buena programación que hayamos hecho a la hora de diseñarlo, sino que también a una alimentación fija, constante y regulada a la hora de ejecutarlo.
Fig 7. Esquema y Pinaje de un 7805 4.5 CONDENSADORES.
Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico. 4.5.1
Electrolíticos. Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrólito. Siempre tienen
polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. 4.5.2
Cerámico "de lenteja" o "de disco". Son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad
están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF.
Fig. 8 Esquema de un Condensador
4.6
DIODOS.
Un diodo es un dispositivo de dos terminales que permite el paso de la corriente en una sola dirección. 4.6.1
DIODO ZENER
La corriente en la región Zener tiene una dirección opuesta a la de un diodo polarizado directamente. El diodo Zener es un diodo que ha sido diseñado para trabajar en la región Zener.
Fig 9. Esquema Diodo Zener.
De acuerdo con la definición, se puede decir que el diodo Zener ha sido diseñado para trabajar con voltajes negativos (con respecto a él mismo). Es importante mencionar que la región Zener (en un diodo Zener) se controla o se manipula variando los niveles de dopado.
5. APLICACIONES. Las aplicaciones de estos sensores se encuentran dentro del parque automotor actual (Chevrolet Aveo), tambien en la industria de productos en serie.
6. FUNCIONAMIENTO. Este circuito ejecuta una simulacion exacta de lo que ocurre en lo real según los elementos aplicados dentro del circuito nos permitira obtener resultados desde 0 80cm, el cual el vehiculo simulador se acercara hacia una pared el cual al estar alejado no existira nigun problema pero el momento de estar cerca de un objeto se encendera una pequena alarma que alerte al conductor para que se realice una frenada y pueda ya sea estacionarse o detenerse antes de impactar a un vehiculo. Para esto tambien se mantendra la proteccion del circuito por medio de un regulador de voltaje que nos envie 5v para el circuito.
7. DESARROLLO. 7.1 Materiales y herramientas utilizados. COMPONENTES ELECTRONICOS y y y y y y y y y
y
Sensor de proximidad Sharp 2y0A21F078 At mega 16 Display 4*2 Regulador de Voltaje 7805 Buzer Transistor 2N3904 Potenciometro 10K Resistencias 20, 1.5K, Condensadores para el Regulador de Voltaje. Bateria 9v Tabla 1.
HERRAMIENTAS UTILIZADAS y y y y y
Cautin Lapiz Pinzas de Corte. Soldadura. Cables Delgados para la electronica Placa Perforada.
7.2 ESQUEMA Y PREOCEDIMIENTO.
Fig. 10 Regulador de Voltaje 5v.
Fig. 11 Esquema del Conexionado del Sensor.
El procedimiento a realizar fue el siguiente. y
Realizar el seguimiento del esquema planteado para la realizacion del mismo.
y
Conexión entre el Atmega 16 y el sensor de proximidad, esta conexión se la realiza al pin 40 del Atmega 16.
y
Realizar el regulador de voltaje para que alimente a nuestro circuito.
y
Desde el Atmega 16 conectamos correctamente hacia el display cada uno de sus pines correspondientes, tambien se lo conecta hacia un buzer de tal manera cuando un vehiculo se encuentre cerca de otro se activara una alarma.
y
Realizar la respectiva programacion para el Atmega 16.
y
Abrir el programa del Code Vision y realizar paso a paso para la configuracion inicial.
y
Abrir la ventana de nuevo proyecto.
Fig. 12
y
Seleccionamos el chip de Atmega 16 con 8Hz
Fig. 13
y
En lcd aplicamos la opcion del port C.
Fig. 14 y
Luego senalamos la opcion Adc que nos permite cambiar la opcion de analogico a digital.
Fig. 15 y
Por ultimo colocamos la funcion generar, salvar y salir.
Fig. 16 y
Una vez realizado los pasos anteriores sehace la programacion necesaria para el funcionamiento del circuito.
/***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V2.03.9 Standard Automatic Program Generator © Copyright 1998-2008 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com Chip type Program type
: ATmega16 : Application
AVR Core Clock frequency: 8,000000 MHz Memory model
: Small
External RAM size
:0
Data Stack size
: 256
*****************************************************/ #include #include char tecla [1]; char dato; // Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm #include #define ADC_VREF_TYPE 0xff // Read the 8 most significant bits // of the AD conversion result unsigned char read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10; return ADCH; } // Declare your global variables here void main(void) { // Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00; DDRA=0xff; // Port B initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00; DDRB=0x00; // Port C initialization // Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3= Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out // State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0 PORTC=0x00; DDRC=0x00; // Port D initialization // Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3= Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out
// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0 PORTD=0x00; DDRD=0xFF; // Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; // Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00; // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/ Counter 1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00;
// ADC initialization // ADC Clock frequency: 1000,000 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC Auto Trigger Source: Free Running // Only the 8 most significant bits of // the AD conversion result are used ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0xA3; SFIOR&=0x1F; // LCD module initialization lcd_init(16); lcd_clear(); lcd_gotoxy (1, 0); lcd_putsf("Sensor UDA"); lcd_gotoxy (0, 0); lcd_putsf("Distancia actual");
while (1) { dato =read_adc(1); itoa(dato,tecla); lcd_gotoxy (5, 1); lcd_puts(tecla);lcd_putsf(" cm ");
if (dato > 5 & dato < 20){PORTD.0=1;}
}; }
y
Realizado todo esto vamos a copilar para ver si existen errores.
Fig.17 y
Se realiza el grabado del Avr para su funcionamiento a travez del progama Prog ISP.
Fig. 18
8. FUNCIONALIDAD DEL SENSOR. En la actualidad el confort es uno de los mayores retos que se tienen en la fabricación de los automóviles por lo tanto este sensor llega a ser parte de eso para dar las completas facilidades al conductor de permanecer siempre en la postura correcta, teniendo un asistente informando siempre a la distancia que se encuentra de algún objeto o vehículo.
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. y
El proyecto se pudo realizar sin ninguna dificultad y gracias a ello se pudo adquirir una mayor experiencia en lo que es realización de circuitos en placa perforada.
y
La programación de este circuito se realizo sin ningún inconveniente gracias a la ayuda del profesor debido a que nos supo informar acerca de algunas programaciones, fue eso que nos sirvió de una guía completa.
y
Verificar siempre los voltajes que se van a aplicar dentro del circuito ya que eso puede dar fallas en ciertos componentes electrónicos.
y
Verificar el estado de los componentes electrónicos, y por lo tanto que estos sean originales y no unos genéricos ya que nos pueden traer algunos problemas el momento de montarlo en el circuito.
10. ANEXOS
Fig. 19. Circuito Realizado en la placa
Fig. 20 Verificacion del Funcionamiento.
