Trabajo Guias

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA SISTEMA INTEGRADO DE GESTINProcedimiento Ejecucin de la Formacin Profesional IntegralGUA DE APRENDIZAJEVersin: 02

Fecha: 29/01/2014

Cdigo: F004-P006- GFPI

GUA DE APRENDIZAJE N TDIAM-1

1. IDENTIFICACIN DE LA GUIA DE APRENDIZAJE

Programa de Formacin: Cdigo: 223217 Tecnologia en Diseo e Integracin deTDIAM Versin: 100 Automatismos MecatronicosNombre del Proyecto: Cdigo: 537990 Actualizacin y Mantenimiento del SistemaIntegrado de ManufacturaFase del proyecto: PLANEACIONActividad (es) de Ambiente de MATERIALES DE FORMACIN Actividad (es) del Proyecto: Aprendizaje: formacin: DEVOLUTIVO CONSUMIBLESIMULAR EL SISTEMA Desarrollar algoritmos Automatizacin Equipos deAUTOMATIZADO EN para dar solucin al Industrial CIDT computoSOFTWARE Y HARDWARE sistema automatizadoy determinar si sufuncionalidad es adecuadaResultados de Aprendizaje: Competencia: DESARROLLAR Y VERIFICAR PROYECTAR EL LOS ALGORITMOS DEL AUTOMATISMO DEL AUTOMATISMO. SISTEMAMECATRNICO SEGN REQUERIMIENTOS Y ALCANCE ACORDADOS CON EL CLIENTEDuracin de la gua ( en horas): 33

2. INTRODUCCIN

Dentro del aprendizaje enfocado a la formacin profesional integral del SENA, en donde nuestro Centro Industrial y del Desarrollo Tecnolgico de Barrancabermeja hace parte de este organismo de formacin; se debe incluir los conocimientos y habilidades de programacin de microcontroladores en lenguaje C.

A nivel de la Tecnologa en Diseo e Integracin de Automatismos Mecatrnicos, es fundamental adquirir las habilidades en programacin en Lenguaje C y en el desarrollo de algoritmos en diagrama de flujo, para poder interpretar y dar solucin a problemas de control industrial.

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SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENAGUA DE APRENDIZAJESISTEMA INTEGRADO DE GESTINProceso Gestin de la Formacin Profesional IntegralProcedimiento Ejecucin de la Formacin Profesional IntegralVersin: 02

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3. ESTRUCTURACION DIDACTICA DE LAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

3.1 Actividades de Reflexin inicial.

En la actualidad un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las rdenes grabadas en su memoria. Est compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea especfica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y perifricos de entrada/salida.

Un microcontrolador posee una arquitectura parecida a la de un computador donde se tiene un procesador, memoria y los buses de comunicacin que deben existir para comunicarlos. Por ello existen dos tipos de arquitectura la Von Neumann y la Harvard:

Arquitectura Von Neumann: La memoria almacena el programa y los datos, de esta manera se utilizan una menor cantidad de pines para su comunicacin con el procesador, de esta manera se ahorra espacio y tiempo de diseo de la tarjeta donde se alojaran los componentes del microcontrolador. Tiene como inconveniente que cuando tenemos un alto procesamiento en el procesador y este necesita compartir informacin con la memoria se genera retardos debido al cuello de botella que se genera mientras la memoria responde a una orden y luego a otra.Arquitectura Harvard: En este tipo de arquitectura se utilizan diferentes tipos de memoria de acuerdo a su aplicacin: Memoria de programa y Memoria de Datos, por lo tanto se puede ajustar las lneas de comunicacin de acuerdo a la cantidad de informacin que se va a intercambiar con cada memoria y la velocidad de acceso. Por lo tanto aumentamos la cantidad y la velocidad del procesamiento del microcontrolador, la desventaja es que se ocupa ms espacio y se debe toma mayor tiempo para generar la tarjeta que alojara a nuestro integrado.ACTIVIDAD 1. Identifique de acuerdo a la lectura anterior cual debe ser la arquitectura que debe poseer un microcontrolador y argumente su respuesta.

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3.2 Actividades de contextualizacin e identificacin de conocimientos necesarios para el aprendizaje.

Los microcontroladores son en la actualidad muy utilizados para desarrollar proyectos educativos y a nivel industrial son utilizados en los sensores inteligentes y sistemas PLC, adems de muchos otros dispositivos que en la actualidad son muy comercializados. Por ello los fabricantes a nivel mundial son muy diversos, Microchip es una empresa dedicada a construir los microcontroladores PIC y dsPIC; para nuestro caso deestudio vamos a trabajar con el microcontrolador PIC 16F84A (datasheet) y el PIC16F877A (datasheet).

Teniendo en cuenta la informacin que se puede observar en las hojas de especificaciones, usted debe desarrollar las siguientes actividades para adquirir los conocimientos necesarios en base a la utilizacin de un microcontrolador y los diferentes perifricos que posee, adems de cmo se distribuye su memoria interna para desarrollar su respectiva programacin de acuerdo a la tarea que se desea implementar con el microcontrolador que se elija.

ACTIVIDAD 2. De acuerdo a sus hojas de especificaciones llene las siguientes imgenes indicando los nombres abreviados de cada terminal y por medio de una flecha indicar si el pin puede ser de entrada (Hacia el microcontrolador), puede ser de salida (Saliendo del Microcontrolador) o se puedeconfigurar como entrada/salida .


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ACTIVIDAD 3. Llene la siguiente tabla de los registros de propsito general de los microcontroladores.

Pgina 11 de 16DireccinArchivo

DireccinArchivo00h Dir. Ind. Dir. Ind. 80h01h Tmr0 Option 81h02h PCL PCL 82h03h STATUS STATUS 83h

Registros de propsito generalPIC16F84ABANCO 0BANCO 104h FSR FSR 84h05h PORTA TRISB 85h06h PORTB TRISB 86h07h - - 87h08h EEDATA EECON1 88h09h EEADR EECON2 89h0Ah PCLATH PCLATH 8Ah0Bh INTCON INTCON 8Bh

DireccinArchivoDireccinArchivoDireccinArchivoDireccinArchivo00h80h100h180h01h81h101h181h02h82h102h182h03h83h103h183h04h84h104h184h05h85h105h185h06h86h106h186h07h87h107h187h08h88h108h188h09h89h109h189h0Ah8Ah10Ah18Ah0Bh8Bh10Bh18BhBanco 1INDFOPTIO_REGPCLSTATUSFSR TRISATRISATRISBTRISCTRISDTRISEPCLATHINTCONBanco 2INDFTMR0PCLSTATUSFSR-PORTB---PCLATHINTCONRegistros de propsito general PIC16F877A

Banco 0

INDF

TMR0

PCL

STATUS

FSR

PORTA

PORTB

PORTC

PORTD

PORTE

PCLATH

INTCON

Banco 3INDFOPTION_REGPCLSTATUSFSR-TRISB---PCLATHINTCON


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ACTIVIDAD 4. De acuerdo a la hoja de especificaciones de cada microcontrolador podemos determinar cules son sus caractersticas elctricas y perifricas:a) Instrucciones que posee el PIC16F877A: 35 instrucciones.b) Velocidad mxima de operacin en MHz: DC 20Mhz.c) Tiempo de ciclo por instruccin mnimo en nS:d) Niveles de pila: 8 niveles de pila.e) Rango de voltaje de operacin: 2.0 v hasta 5.5v.f) Nmero de temporizadores internos: 3 timers.g) Mdulos de captura, comparacin o PWM: 2 mdulos.h) Resolucin del mdulo PWM en bits: 10 bits.i) Resolucin en bits del conversor Anlogo Digital: 10 bits.j)Qu comunicacin serial sncrona posee el PIC16F877A? USART - MSSP k) Qu comunicacin serial asncrona posee el PIC16F877A? USART l)Cul es el tamao de la memoria FLASH del PIC16F877A? 8KB X 14 Bits m) Cul es el tamao de la memoria de datos del PIC16F877A? 368B n) Cul es el tamao de la memoria EEPROM del PIC16F877A? 256B

3.3 Actividades de apropiacin del conocimiento (Conceptualizacin y Teorizacin).Un algoritmo es un prescrito de instrucciones o reglas bien definidas, ordenadas y finitas que permite realizar actividad mediante pasos sucesivos que no generan dudas a quien va a realizar dicha actividad (por ejemplo un computador o un microcontrolador). Teniendo en cuenta un estado inicial y una seal de entrada, siguiendo una serie de pasos sucesivos se llega a un estado final y se obtiene una solucin.Un diagrama de flujo es un algoritmo que es utilizado para representar de manera grfica la solucin de un problema informtico y que posee una solucin pequea, ya que en problemas que requieren mayor procesamiento el diagrama se vuelve muy extenso y su construccin demasiado laboriosa.Se compone de los siguientes elementos:

1. Ovalo o Elipse: Inicio o Terminacin2. Rectngulo: Actividad (Se representan una o ms actividades que deben ser ejecutadas)3. Rombo: Decisin (Se formula una pregunta y se decide si es verdadera o falsa)4. Circulo: Conector (Representa un enlace de actividades con otra dentro de un mismo procedimiento)


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ACTIVIDAD 5.Identifica dentro del siguiente diagrama de flujo los elementos de este y explica que realiza el algoritmo:

Este diagrama identifica cuando un nmero es negativo, cuando es positivo o cuando es igual a cero.

Actividad 6. Por esta razn es necesario tener claro el concepto de programacin y determinar que se desarrolla con cada lnea de programacin, por esta razn analice el siguiente circuito y las siguientes lneas de cdigo de un programa para un microcontrolador PIC16F877A.


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01 .#include 02. #bit lampara=0x05.003. #bit contador=0x09.004. #bit indicador=0x08.705. #byte display1=0x0606. #byte display2=0x0707. int display[10]={0b11000000,0b11111001,0b10100100,0b10110000,0b10011001,0b10010010,0b10000010,0b11111000,0b10000000,0b10010000};08. int1 pulso1=0, pulso2=0;09. int unidades=0, decenas=0;10. void main()11. {12. set_tris_a(0b11111111);13. set_tris_b(0b10000000);14. set_tris_c(0b10000000);15. set_tris_d(0b01111111);16. set_tris_e(0b11111111);17. indicador=0;18. display1=display[0];19. display2=display[0];20. while(true)21. {22. if(contador==1 && pulso1==0)23. {24. pulso1=1;25. unidades++;26. if(unidades==10)27. {28. unidades=0;29. decenas++;30. }31. if(decenas==10)32. {33. decenas=0;


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34.}

35.display1=display[decenas];

36.display2=display[unidades];

37.}

38.if(contador==0 && pulso1==1)

39.{

40.pulso1=0;

41.}

42.if(lampara==1 && indicador==0 && pulso2==0)

43.{

44.pulso2=1;

45.indicador=1;

46.}

47.if(lampara==1 && indicador==1 && pulso2==0)

48.{

49.pulso2=1;

50.indicador=0;

51.}

52.if(lampara==0 && pulso2==1)

53.{

54.pulso2=0;

55.}

56.}

57. }

Del circuito de la figura realice una tabla de entradas y salidas:

Responda las siguientes preguntas de acuerdo al cdigo realizado en lenguaje C:

a) En la lnea 07 del programa se define un vector de cuantas posiciones?

10 Posiciones.

b) Las variables pulso1 y pulso2 para que se utilizan?

Se utiliza para que las unidades y las decenas no arranquen solas ni al mismo tiempo.


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c) La variable unidades hasta que unidad cuenta para que luego se incremente la variabledecenas?

De 0 hasta 9.

d) De acuerdo al programa la seal lmpara enciende y apaga al indicador, en cuales lneas del programa se enciende el indicador y en cuales lneas del programa se apaga el indicador?

45 Indicador = 1 50 Indicador = 0

3.4 Actividades de transferencia del conocimiento.

Actividad 7. De acuerdo a sus habilidades desarrolladas en el ambiente de aprendizaje en cuanto a programacin de microcontroladores, es necesario que desarrolle el siguiente ejercicio donde demuestre la apropiacin del conocimiento y sus destrezas en la entrega de un programa que desarrolle la siguiente actividad:

Un proceso industrial utiliza una fotocelda para controlar el encendido o apagado de 8 lmparas, es decir con una intensidad de luz clara la secuencia no debe ejecutarse, por ello el microcontrolador debe indicar mediante un led de color rojo que enciende a una frecuencia dada por el ltimo nmero de su identificacin. Para medir la intensidad de la luz utilizaremos un LDR de PROTEUS en la siguienteconfiguracin:

Monte este circuito en PROTEUS y manipule la lmpara dando click en la flecha hacia arriba, la lmpara se enciende y a medida que la vamos pulsando, la lmpara se acerca a la fotocelda lo cual aumentara la intensidad de la luz. El voltaje aumenta o disminuye? Si comienza a oprimir la flecha hacia abajo que tiene la lmpara que sucede con el voltaje en la fotocelda? En qu rangos de voltaje trabaja nuestro sensor? Es una seal digital o anloga?


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Por medio de los datos tomados en la simulacin podemos observar que la seal del sensor vara entre 0 V y 5 V, dependiendo en el valor de la intensidad de luz que incide sobre el sensor. Realice el siguiente grafico para determinar el valor en nmero decimal del voltaje de salida del sensor. Vamos a tener en cuenta que se va a utilizar una resolucin de 8 bits para la conversin, la siguiente grfica nos muestra el comportamiento de una fotocelda, como se puede observar a mayor cantidad de luz menor ser la resistencia en sus terminales (Unidad de intensidad de luz son las candelas y su smbolo es cd).

En la siguiente grfica vamos a ubicar los lmites de medicin en voltaje para nuestro microcontrolador y los lmites de conversin que desarrollara el mdulo de conversin anloga-digital, recuerde que la resolucin es de 8 bits.


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De acuerdo alpenltimo nmerode su cedula usted debe realizar una de las siguientes secuencias:

Tiempo deNmero Color cambio Secuencia(segundo)

0Azul1

Verde1,5

Amarillo2

1Verde0,5

Amarillo1

Azul1,5

2Amarillo2

Azul1,5

Verde1

3Azul0,5

Amarillo2

Verde1,5

4Amarillo2

Verde1,5

Azul1

5Verde0,5

Azul2

Amarillo1,5

6Azul2

Verde1,5

Amarillo1

7Verde1,5

Amarillo1

Azul0,5

8Amarillo1

Azul2

Verde1,5

9Azul2

Amarillo0,5

Verde1,5

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Tenga en cuenta que cada secuencia de leds debe ejecutarse durante 30 segundos y luego cambia a la siguiente de manera automtica. Para ejecutarse el programa debe pulsarse un botn de START y si se pulsa un botn de STOP no debe ejecutarse ninguna secuencia.

Debe desarrollar un programa que permita ejecutar una secuencia despus de pulsar el botn de START, donde se revisara la intensidad lumnica del ambiente, cuando nuestro sensor detecte si esta oscuro, se ejecuta la secuencia de leds de acuerdo a la tabla dada, recuerde que son tres secuencias y que cada secuencia se ejecuta durante 30 segundos y luego cambia a la siguiente de forma autnoma. Si el sensor detecta que la intensidad lumnica del ambiente es clara, detiene la secuencia. Si se pulsa el botn de STOP se deben apagar los leds y no se debe ejecutar ninguna secuencia a pesar de que la luz del ambiente cambie. Un led ROJO y un led VERDE sern utilizados para indicar el estado del programa, es decir si esta trabajando el led ROJO enciende con una frecuencia de 1 Hz y el led VERDE se apaga, si se encuentra detenido el programa el led VERDE debe quedar encendido y el led ROJO apagado.

El microcontrolador PIC16F877A es el indicado para esta aplicacin, por ello debemos identificar en una tabla las entradas y salidas digitales y/o anlogas del proceso que deseamos desarrollar.

VariableEntradaSalidaDigitalAnlogaActivacinPinPuerto

StartX-------X-------AltoRE0-------

StopX-------X-------BajoRE1-------

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3.5 Actividades de evaluacin.

Evidencias de AprendizajeCriterios de EvaluacinTcnicas e Instrumentos deEvaluacin

Evidencias de Desempeo:

Manejo del software MPLAB y PROTEUS para el desarrollo y simulacin de un programa con microcontroladores

Evidencias de Producto: Simulacin de un procesomicrocontrolado cumpliendo con las especificaciones del problemaDisea los automatismos mediante lgica programada teniendo en cuenta que: aplica los procedimientos de diseo establecidos. Implementa el diseo mediante memorias EPROM (Sistemas combinaciones), Microcontroladores, Autmatas programables (PLC) y con computadores.

Elabora el informe tcnico de los clculos realizados adjuntando los diagramas de los algoritmos y los programas de software del automatismo diseado.OD LCH

VP LV

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4. RECURSOS PARA EL APRENDIZAJE

Materiales de formacin devolutivos:(Equipos/Herramientas)Materiales de formacin(consumibles)AMBIENTES DEAPRENDIZAJE TIPIFICADOS

Talento Humano (Instructores)

ESCENARIO (Aula,Laboratorio, taller, unidad productiva)y elementos y condiciones de seguridad industrial, salud ocupacional y medio ambiente

ACTIVIDADES DELPROYECTODURACIN(Horas)

DescripcinCantidadDescripcinCantidadEspecialidadCantidad

SIMULAR EL SISTEMA AUTOMATIZADOEN SOFTWARE Y HARDWAR

99Equipos de computo23Destornilladores de Pala10

Automatizacin Industrial

1

Ambiente de AutomatizacinIndustrial

PLC7DestornilladoresPhillips10

Bancos SIM7Pinzas7

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5. GLOSARIO DE TERMINOS

Frecuencia, Periodo, Resolucin, Foto resistor, Microcontrolador

6. REFERENTES BIBLIOGRFICOS

http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador

http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_Von_Neumann

http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_Harvard

7. CONTROL DEL DOCUMENTO (ELABORADA POR)

Ing. Esp. Manuel Andrs Reyes Bautista. Instructor Grado 12 Centro Industrial y del DesarrolloTecnolgico de Barrancabermeja SENA Regional Santander.

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