Proyecto Final Semaforos Inteligentes Con El Microcontrolador PIC 16F877A

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERIA

SEMAFOROS INTELIGENTES CON EL MICROCONTROLADOR PIC 16F877A

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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

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.

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.

Semáforos inteligentes

Un semáforo inteligente es aquel que “detecta” la

cantidad de 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 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.

• un sensor digital de temperatura con un rango de -

55ºC a +125ºC. Tiene la ventaja de utilizar

únicamente 3 hilos de conexión y produce una

salida digital de alta precisión con una resolución

0,5 ºC, sin necesidad de utilizar un convertidor

analógico-digital (ADC). La salida es lineal en

función de la temperatura. Es ideal para la

realización de sencillos termostatos electrónicos.

CONFIGURACION DE ENTRADA/SALIDA

• El semáforo ubicado en la vía principal tendrá

prioridad sobre el de la vía secundaria.

El PIC16F877A tiene 33 pines de Entrada/Salida

repartidas de la siguiente manera: [46].

PORT A: este Puerto de entradas y salidas tiene un

ancho de 6 bits. El registro de dirección de datos de

este puerto es el TRISA, si este es 1 los pines del

puerto A son entradas y si el TRISA es 0 funcionan

como salidas. Los pines del puerto A pueden ser

análogos o digitales.

PORT B: este es un puerto bidireccional al igual

que el PORT A, con la diferencia que este tiene un

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

funcionan como salidas. Los pines del puerto B

pueden ser análogos o digitales.

PORT C: este puerto tiene un ancho de 8 bits

bidireccionales y su registro de dirección de datos

es TRISC. Los pines del puerto C tienen buffers de

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.

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.

Configuración de entradas puerto C

• 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 este oeste:

• RB2 (rojo)

• RB1 (amarillo)

• RB0 (verde)

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 resumen vamos a tener que generar las

siguientes señales:

• Semáforo 1: Rojo (R1), Verde (V1) y Amarillo

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

verde para los peatones (VP1)

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

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

verde para los peatones (VP2)

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:

Pin Semáforo

7 S2

6 S1

5 4 3 2 1 S2 S1

0

Señal RP2 RP1 R2 A2 V2 R1 A1

V1

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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• Hay distintos tipos de leds, con distintas tensiones

en directo (Vf) y distintas intensidades luminosas en

función de la corriente que los atraviesa, pero

podemos tomar de forma general, que el led lucirá

con corrientes por encima de 5Ma. Como tensión en

directo del led vamos a tomar 1ꞌ4V

• Los pines del PIC16F877A funcionando como

salida nos da un nivel bajo Vol (max)=0ꞌ6V.

• Los pines del PIC16F877A pueden absorber,

como máximo 25mA por pin, y en conjunto, el

puerto B un máximo de 150 mA.

• Vamos a tener varios leds conectados cada salida

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.

Funcionamiento

• El semáforo ubicado en la vía principal tendrá

prioridad sobre el de la vía secundaria.

• Mientras en la avenida principal hayan vehículos,

el semáforo Norte/sur estará en verde sin importar

el estado de la calle secundaria.

• El semáforo de la vía secundaria estará en verde

siempre y cuando hayan vehículos en ella y o

transite ninguno por la vía principal.

• Mientras no se detecte presencia de vehículos en

alguna de las dos calles el semáforo de la vía

principal permanecerá en verde.

Consideraciones finales

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

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