Expended or A

7/26/2019 Expended or A

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CCaappttuulloo77

7. Problema: Gestin de una mquina expendedora

Objetivos:

Gestin de 3 displays por I2C mediante el componente SAA1064.

Gestin de rebotes en las entradas mediante rutinas de librera.

1. Manejo del diagrama de estados.

Sizar el control de una mquina expendedora de refrescos. La mquina

dispone de 4 tipos de refrescos y admite 4 tipos de monedas: 5, 20, 50 cntimos de euro y

un euro, respectivamente. Para ello se muestra en primer lugar una tabla con las entradas ysalidas que tiene el sistema y su conexin al 16F88:

SALIDAS (activadas a nivel alto) ENTRADAS (a nivel bajo)COMETIDO PIN COMETIDO Entradas

8574 (000)Depsitos8574 (001)

Devuelve moneda de 5 cntimos PB0 Moneda de 5 cntimos de Euro P0 P0



Devuelve moneda de 1 euro PB3 Moneda de 1 Euro (100 cntimos) P3 P3Expende Lata 1: Naranja (1.25 ) PB4 Lata 1: Naranja (1.25 Euros) P4 P4

Expende Lata 2: Limn (1.35 ) PB5 Lata 2: Limn (1.35 Euros) P5 P5

Expende Lata 3: Agua (0.90 ) PB6 Lata 3: Agua (0.90 Euros) P6 P6

Expende Lata 4: Isotnica (1.50 ) PB7 Lata 4: Isotnica (1.50 Euros) P7 P7

SCL del bus I2C RA3

SDA del bus I2C RA4 Cancelar Operacin (devuelve dinero) PA0

Se utilizarn 3 dispositivos I2C:

1. SAA1064 para mandar 3 dgitos a sendos displays de 7 segmentos.2. PCF8574 (con pines [A2-A0]=000) para las entradas del cliente (monedas y

peticin de lata).

3. PCF8574 (con pines [A2-A0]=001) para las entradas del estado de losdepsitos (monedas y latas).

La nica entrada que se leer con control de rebotes ser la seal de Cancelar Operacin

ya que va directa al pin PA0. El resto de entradas pasan a travs de los dispositivos

PCF8574 pero se considerar que no generan rebotes.


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2 Serie 74HCxx

Habr dos variables globales: (a) Dinero que suma el valor de las monedas

introducidas hasta el momento, y (b) Cambioque tomar un valor disinto de cero cuando la

mquina devuelva el cambio.

Se pide:

a) Diagrama de estados del programa.b) Resolucin en lenguaje C.

Notas:

- Comprueba si el dinero introducido es mayor o igual al precio de la lata elegida y, en el

caso de que se expenda la lata, dar un pulso a nivel alto en la salida correspondiente a

esa lata.

Si la mquina expendedora no tiene existencias de la lata que ha seleccionado el

usuario entonces no har nada y esperar a que pulse el botn de otra lata o bien elbotn de cancelar para que se devuelva el dinero introducido.

- Se identificar la moneda detectada y se sumar su valor a la variable dinero.

Actualizar la variable global digitos[3] llamando a calculaDigitos que, adems, enva

dichos valores por I2C al SAA1064 para que los muestre en el display .

- Habr una variable global que se llamar Cambio. El programa devolver las monedas

necesarias correspondiente al valor almacenado por esta variable pero intentando

minimizar el nmero de las mismas. Se dar un pulso por cada moneda que se devuelva

en el pin del puerto B correspondiente.

En el caso de que la mquina no tenga el cambio completo devolver aquellas

monedas que pueda. Lo que reste quedar visible en los displays de forma que pueda ser

usado para el siguiente servicio.


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Problema 16 3

Esquemtico del circuito para el 16F88.

RESET

P16

P15

P14

P13

P12

P11

P10

P9

P8

P16

P15P14

P13

P12P11

P10P9

P7

P6

P5P4

P3P2

P1 P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

10k

100

RA7/OSC1/CLKIN16

RB0/INT/CCP1 6

RB1/SDI/SDA 7

RB2/SDO/RX/DT 8

RB3/CCP1 9

RB4/SCK/SCL 10

RB5/SS/TX/CK 11

RB6/AN5/T1OSO/T1CKI 12

RB7/AN6/T1OSI 13

RA0/AN0 17

RA1/AN1 18

RA2/AN2/CVREF/VREF- 1

RA3/AN3/C1OUT/VREF+ 2

RA4/AN4/T0CKI/C2OUT 3

RA6/OSC2/CLKOUT15

RA5/MCLR4

U1

PIC16F88

CLOCK=8MHz

PROGRAM=expendedora.COF

12

3

45

67

8

1615

14

1312

1110

9

RN1330

Isotnica

Agua

Limn

Naranja

Cambio5c

nt.

20cnt.

50cnt.

1

ExpenderLata

SCL14

SDA15

INT13

A01

A12

A23

P0 4

P1 5

P2 6

P3 7

P4 9

P5 10

P6 11

P7 12

U2

PCF8574

SCL14

SDA15

INT13

A01

A12

A23

P0 4

P1 5

P2 6

P3 7

P4 9

P5 10

P6 11

P7 12

U3

PCF8574

DepsitosMonedas

DepsitosLatas

IntroduccinMonedas

PeticindeLata 5

cnt.

5cnt.

20cnt.

20cnt.

50cnt.

50cnt.

1

1

Naranja

Naranja

Limn

Limn

Agua

Agua

Isotnica

Isotnica

10k

R24k7

R14k7

dp g f e d c b a

2 1

SDA

SCL

P2

P1

ADRP3P4

P5P6

P7P8

P9P10

P11P12P13

P14

P15P16

MX1

MX2

IC2 SAA1064

dp g f e d c b a

2 1

7.d) Diagrama de estados del programa.

La mquina expendedora puede considerarse como 3 procesos (ver figura) que trabajan

en paralelo: (a) expedir lata si procede, (b) introduccin de monedas y (c) devolucin del

cambio.

Reposo0

HayDinero

CaeMoneda

LataPulsada

Devolver

cae moneda

Pulsa Lata

Dinero=0

Dinero>0

Dinero>0

Sigue Pulsado botn Lata

Deja de Pulsar

botn de lata

Si pulsa cancelar :

- Cambio=Dinero (devuelve

cambio)

- Dinero=0

Dinero=0Reposo1

Introduce Moneda

Al detectar la moneda: (a) se prepara el

cambio de estado y (b) Incrementa la

variable Dinero

Termin de caer

la moneda

No introduce moneda

Reposo2

Cambio=0

Cambio>0 Cambio=0

Al detectar lata se prepara el cambio

de estado y se expende la lata:

- Pulso a la salida de la lata elegida

- Cambio= Dinero - PrecioLata

- Dinero=0

1. Este estado se repite una vez por

cada moneda devuelta.

2. Si no hubiera suficientes monedas

para devolver el cambio, har:

- Dinero= Cambio

- Cambio= 0

Cambio>0


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4 Serie 74HCxx

Antes de plantear cualquier diagrama de estados hay que preguntarse: se puede

considerar el sistema como la suma de varios subsistemas que trabajan en paralelo? Si la

respuesta es afirmativa la consigna siempre debe ser la misma: divide y vencers. Es

mucho ms fcil, rpido y seguro resolver un problema como la unin de varios subsistemas

sencillos que intentar resolverlo con un nico diagrama de estados.

Se ejecutar un estado de cada proceso en el mdulo principal del programa para que no

se desatienda ninguna tarea. Esta tcnica ya se vi en el problema 2.

Los 3 diagramas de estado se corresponden con 3 procesos que trabajan en paralelo pero

que no son independientes ya que se comunican entre ellos a travs de las variables globales

Dinero y Cambio. Cualquier proceso puede consultar estas variables y modificar su valor en

el momento que lo precisen. A continuacin se detalla el funcionamiento de cada proceso:

a) Proceso de expedir una lata

Reposo0

HayDinero

LataPulsada

Pulsa Lata

Dinero=0

Dinero>0

Dinero>0

eja de Pulsar

otn de lata

Si pulsa cancelar :

- Cambio=Dinero (devuelve

cambio)

- Dinero=0

Dinero=0

Al detectar lata se prepara el cambio

de estado y se expende la lata:

- Pulso a la salida de la lata elegida

- Cambio= Dinero - PrecioLata - Dinero=0

Reposo0: Permanece en este estado

mientras no se introduzcan monedas

(gestionado por el 2 proceso), es

decir, mientras la variable Dinero

valga 0. No atiende los botones de

latas ni el botn de cancelar.

HayDinero: Permanece en esteestado mientras haya dinero y no se

pulse un botn de lata o el de

cancelar. Si se pulsa el botn de

cancelar se va al estadoReposo0y si

se pulsa una lata hace dos cosas: (a)

prepara el cambio al estado Lata y

(b) Comprueba si el valor de la

variable Dinero es mayor que el

precio de la lata elegida. Si no hay

suficiente dinero no hace nada y pasa

al siguiente estado. Si la respuesta es afirmativa asigna a la variable Cambio =

Dinero Precio Lata. Si la variable Cambioes distinta de 0 se pone en marcha el

tercer proceso y deja de iterar el estadoReposo2. La variable Dinero se pone 0 paraque un nuevo usuario puede empezar a introducir monedas que incrementarn esta

variable desde el siguiente proceso.

LataPulsada:Mientras el usuario continue pulsando el botn de lata que ya ha sido

procesada en el estadoLata- se mantiene en este estado.


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Problema 16 5

b) Proceso de introduccin de monedas (no afecta a la variable Cambio)

CaeMoneda

cae moneda

Reposo1

Introduce Moneda

Al detectar la moneda:

(a) se prepara el cambio

de estado y (b)

Incrementa la variable

DineroTermin de caer

la moneda

No introduce moneda

Reposo1: Permanece en este estadomientras no se introduzcan monedas.

Cuando se detecte una moneda: (a) prepara

el cambio al estado caeMoneda y (b)

identifica la moneda introducida e

incrementa el valor de la variableDineroen

el valor correspondiente. Si esta variable

tena el valor 0 entonces el proceso anterior

deja su estado de reposo.

CaeMoneda: Estado de espera a que lamoneda detectada termine de caer. As se

evita procesarla mltiples veces.

c) Proceso de devolucin del cambio

Devolver

Reposo2

Cambio=0

C am bi o>0 C am bi o= 0

1. Este estado se repite una vez por

cada moneda devuelta.2. Si no hubiera suficientes monedas

para devolver el cambio, har:

- Dinero= Cambio

- Cambio= 0

Cambio>0

Reposo2: Permanece en este estado mientras el

proceso de expedicin de lata no asigne un valor

distinto de cero a la variable Cambio.

Devolver:Se ejecuta una vez por cada moneda

que devuelve decrementando la variable Cambio

hasta que llegue al valor 0. Si detecta que no hay

monedas para devolver el cambio entonces hace

las siguientes asignaciones: Dinero=Cambio y

Cambio=0. De esta forma puede retornar al

estado Reposo2. La variable Dinero es distintade 0 lo que significa que ese cambio no devuelto

queda como crdito para pedir una nueva lata.

7.j) Diseo de la rutina CalculaDigitos.La rutina CalculaDigitos lee el valor de la variable Dinero (2 bytes) y calcula los 3

dgitos para mostrarlos en los displays. Esta rutina realiza 2 divisiones enteras.

1. Digitos[2]= Cociente1(Dinero/100)2. Digitos[1]= Cociente2(resto1/10) resto1= resto deDinero/1003. Digitos[0]= resto2(resto1/10)

Esta rutina se llama cuando se modifica el valor de la variable Dinero.Cada vez que el

usuario introduce una moneda o la mquina retorna una moneda hay que llamarla para que

actualice la variableDigitos. A continuacin se muestra como acta esta rutina si el dinero

introducido es 2,75.

275 100275

75 1075

digitos[2]= 2

Cociente1resto1 Cociente2resto2

digitos[1]= 7 digitos[0]= 5


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6 Serie 74HCxx

Componente SAA1064 para el manejo de 4 displays

El dispositivo SAA1064 se conecta mediante bus I2C a un microcontrolador y permite

disponer hasta de 4 displays en la placa. Los displays son dispositivos que necesitan muchos

pines y que, adems, consumen mucho. Con este dispositivo solo se requieren 2 pines del

microcontrolador (SDA y SCL) y el consumo se reduce multiplexando (rotando) los displayspor parejas mediante un oscilador RC interno. De esta forma en un momento dado solo hay 2

displays encendidos por lo que el consumo se reduce a la mitad.

En la siguiente figura se muestra como se conectan 4 displays al SAA1064.

P16

P15

P14

P13

P12

P11

P10

P9

P8

P16

P15P14

P13

P12

P11

P10

P9

P7

P6

P5

P4

P3

P2

P1 P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

dp g f e d c b a

2 1

SDA

SCL

P2

P1

ADR

P3

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P10

P11

P12

P13

P14P15

P16

MX1

MX2

IC2

SAA1064

dp g f e d c b a

2 1

La direccin del SAA1064 para poder seleccionado por el maestro es la siguiente:

MSB LSB

S 0 1 1 1 0 A1 A0 0 ACKDireccin del esclavo WR

Los bits A1 y A0 se configuran por hardware pero de una forma muy peculiar ya que solo se

utiliza un pin externo (ADR) de entrada analgica para ello. Dependiendo de la tensin de

este pin se tienen los siguientes valores para los bits:

Tensin pin ADR A1 A0 Direccin como esclavo en escriturab01110(A1)(A0)0

0V 0 0 b01110000

3/8 Vcc 0 1 b01110010

5/8 Vcc 1 0 b01110100

Vcc 1 1 b01110110


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Problema 16 7

Registros internos del SAA1064

Este dispositivo contiene 5 registros internos: uno de control y 4 de datos.

Registro Direccin Sc Sb SA

Control 0 0 0 0Dgito 1 1 0 0 1Dgito 2 2 0 1 0Dgito 3 3 0 1 1Dgito 4 4 1 0 0

Los registros Dgito n contienen la informacin que muestra el display correspondiente.

Siendo el dgito 1 el de las unidades, dgito 2 el de las decenas, La informacin que

contienen estas variables est en formato 7 segmentos. Por ejemplo, si el dgito 1 est

mostrando en pantalla el nmero 1, la informacin que contiene la variable es b00000110

que nos indican que se iluminan los dos segmentos que representan al nmero 1. Sidgito 2

fuera el nmero 8 entonces esta variable almacenara el valor b01111111 que iluminara los

7 segmentos del display.

La informacin de los bits de la variable de control son los siguientes:

C0: Si vale 0 trabaja en modo esttico y solo se pueden conectar 2 displays enmodo continuo (no hay multiplexacin).

Si vale 1 trabaja en modo dinmico y se pueden conectar hasta 4 displays.

C1: Si vale 0 los dgitos 1 y 3 estn apagados (unidades y centenas). Si vale 1estn encendidos.

C2: Si vale 0 los dgitos 2 y 4 estn apagados. Si vale 1 estn encendidos. C3: Si vale 0 los segmentos funcionan en modo normal. Si vale 1 todos se

encienden para su comprobacin.

C4: Aade 3mA de corriente por segmento para que se ilumine un poco ms.



Ejemplo: Configurar el LCD en modo dinmico con 15mA de corriente por

segmento:

Control: B01010111

El manejo del SAA1064 a travs del bus I2C es tan simple como el envo de 7 bytes

por parte del maestro (PIC16F84a/F88). En el siguiente ejemplo se particulariza para un

SAA1064 ubicado en la direccin b01110000, con 15mA de luminosidad por segmento yque muestra el nmero 1803:

1. Direccin de esclavo: b01110000' ( Los pines A1,A0 configurados a 0, )2. byte de direccin de reg.: 0 (se comienza por el registro de control)3. byte de control: b01010111 (15mA y modo dinmico: 4 displays)4. byte de la unidades: b01001111 (nmero 3en formato 7 segmentos)5. byte de la decenas: b00111111 (nmero 0en formato 7 segmentos)

6. byte de la centenas: b01111111 (nmero 8en formato 7 segmentos)7. byte de la u. millar: b00000110 (nmero 1en formato 7 segmentos)

Expended or A

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