Manejo Del Microcontrolador Por Internet

No Moiss Lpez Vzquez, Cdigo;300535389, [email protected] Proyecto de Diseo con Electrnica Integrada.

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MANEJO DE MICROCONTROLADOR POR INTERNET. No Moiss Lopez Vazquez [email protected]

Universidad De Guadalajara Centro Universitario De Ciencias Exactas E Ingenieras

NDICE 1. Resumen 1 2. Antecedentes 2 2.1 Historia 2 2.2 Componentes De Un Microcontrolador 2 2.3 Aplicaciones 3 2.4 Tipos De Microcontrolador 3 3. Desarrollo 4 4. Recomendaciones Generales 7 4.1 Conclusiones 7 5. Referencias 8 1. RESUMEN:

Este dispositivo permite manejar un sistema de control a base de uno a vario microcontroladores (ATMEGA) por medio de la red de internet, facilitando as trabajar con varios microcontroladores localizados en diferentes puntos desde un mismo lugar a cualquier distancia. El sistema bsicamente se compone de un servidor conectado a internet el cual interpreta la informacin proveniente de la red y, de ser necesario, acta enviando y recibiendo datos desde y hacia el ATMEGA8 por medio del puerto serie previamente programado. Si bien ya hay circuitos microcontrolados que se conectan a tarjetas de red y no requieren sistemas anfitriones este simple proyecto permitir conocer e iniciarse en el maravilloso mundo del telecontrol a travs de internet. Es posible controlar dos LED's, un rel (y este a su vez accionar lo que queramos) y leer el estado de dos lneas digitales de entrada y basado en esto activar algn otro dispositivo o modificar el funcionamiento de este. 2. ANTECEDENTES 2.1 Historia

Hace unos aos, los sistemas de control se implementaban usando exclusivamente lgica de Componentes, lo que haca que fuesen dispositivos de gran tamao y muy pesados. Para Facilitar una velocidad ms alta y mejorar la eficiencia de estos dispositivos de control, se Trat de reducir su tamao, apareciendo as los microprocesadores.


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Siguiendo con el proceso de miniaturizacin, el siguiente paso consisti en la fabricacin de un controlador que Integrase todos sus componentes en un slo chip. A esto es a lo que se le conoce con el nombre de microcontrolador, un computador dentro de un slo chip. Las principales caractersticas que diferencian a un microcontrolador de un microprocesador son: 1. Son sistemas cerrados, ya que contiene todos los elementos de un computador en un solo chip, frente a los microprocesadores que son sistemas abiertos, ya que sacan las lneas de los buses de datos, direcciones y control al exterior, para la conexin de memorias, interfaces de E/S, etc. 2. Son de propsito especfico, es decir, son programados para realizar una nica tarea, mientras que los microprocesadores son de propsito general.

La historia de los microcontroladores surge desde dos vas de desarrollo paralelas; una desde Intel y otra desde Texas Instruments. Los primeros microcontroladores son el 4004 y 4040 de Intel que dieron lugar al 8048, a su vez predecesor del 8051. An as el primer microcontrolador fue el TMS1000 de Texas Instruments. ste integraba un reloj, procesador, ROM, RAM, y soportes de E/S en un solo chip. 2.2 Componentes De Un Microcontrolador Un microcontrolador, tpicamente consta de:

CPU o procesador.- Es el cerebro del sistema que procesa todos los datos que viajan a lo largo del bus.

Memorias.- Est formada por una no voltil (ROM, EEPROM, FLASH) donde se almacenan los programas y una voltil (RAM) donde se almacenan los datos.

Reloj principal.- Normalmente todos los microcontroladores tienen incorporados circuitos osciladores para el funcionamiento de stos.

Puertos E/S (Entrada/Salida).- Soportan las lneas que comunican al microcontrolador con los perifricos externos.

Perro guardin o Watchdog.- Contador que resetea al microcontrolador cada vez que rebosa. Sirve para evitar fallos de funcionamiento, por lo que hay que inicializarlo peridicamente antes de que rebose.

Proteccin ante fallo de alimentacin o Browout.- Circuito que resetea al microcontrolador cuando la tensin de alimentacin baja de un cierto lmite.

Temporizadores.- Para controlar periodos de tiempo. Convertidores A/D y D/A. (Analgico/Digital y Digital/Analgico) Comparadores analgicos Moduladores de anchura de impulsos. Puertos de comunicacin.- Tanto serie como paralelo.


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2.3 Aplicaciones El mercado de los microcontroladores est creciendo cada ao y parece no tener

barreras. Los microcontroladores a menudo se encuentran en aplicaciones domsticas (microondas, refrigeradores, televisin, equipos de msica), ordenadores con sus componentes (impresoras, mdems, lectores de discos), coches (ingeniera de control, diagnostico, control de climatizacin), control medioambiental (invernaderos, fabricas, casas), instrumentacin, aeronutica, y miles de usos ms. En muchos podemos encontrar ms de un microcontrolador.

Los microcontroladores son muy usados en robtica, donde la comunicacin entre controladores es una gran ventaja. Esto hace posible muchas tareas especficas al distribuir un gran nmero de microcontroladores por todo el sistema. La comunicacin entre cada microcontrolador y uno central permitira procesar la informacin por un ordenador central, o transmitirlo a otros microcontroladores del sistema.

Otro ejemplo de aplicacin de los microcontroladores, es la de utilizarlos para monitorizar y gravar parmetros medioambientales (temperatura, humedad, precipitaciones, etc.). Pequeo tamao, bajo consumo de potencia, y flexibilidad hacen de este dispositivo ideal para este tipo de aplicaciones. 2.4 Tipos De Microcontroladores ALTAIR

ALTAIR es el nombre genrico de una familia de microcontroladores de propsito general compatibles con la familia 51. Todos ellos son programables directamente desde un equipo PC mediante nuestro lenguaje macroensamblador, o bien mediante otros lenguajes disponibles para la familia 51 (BASIC, C). INTEL (La familia 8051)

El 8051 es el primer microcontrolador de la familia introducida por Intel Corporation. La familia 8051 de microcontroladores son controladores de 8 bits capaces de direccionar hasta 64 kbytes de memoria de programa y una separada memoria de datos de 64 kbytes. El 8031(la versin sin ROM interna del 8051, siendo esta la nica diferencia) tiene 128 bytes de RAM interna (el 8032 tiene RAM interna de 256 bytes y un temporizador adicional). 3. DESARROLLO.

El uso de microcontrolador con el paso del tiempo est sustituyendo la electrnica basada en componentes, ya que estos son mas eficientes, un microcontrolador ya contiene los componentes necesarios para la aplicacin que se requiera, de no ser as existe una gran variedad de microcontroladores, solo seria cuestin de obtener el adecuado a la aplicacin que se requiere, para este caso no encontramos conflictos excesivos ya que la mayora de los microcontroladores cuentan con un puerto de transmisin serial y otro puerto de recepcin.


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En primer lugar se debe tomar en cuenta la configuracin del puerto serial del micro, tanto de hardware como de software, esto es cargar a los registros de configuracin del micro los valores requeridos para realizar la recepcin y transmisin de datos

A travs de una direccin IP el usuario puede acceder al programa EZServer el cual es un simple pero eficiente servidor para plataformas windows especialmente pensado para aplicaciones microcontroladas. Este programa interacta con el microcontrolador permitindole recibir datos desde el usuario remoto y envindole datos hacia l. De esta forma, cuando un usuario se conecta al server y el acceso es permitido queda automticamente conectado con el micro por medio del puerto serie. De esta forma es posible controlar por internet las entradas del micro y actuar por la misma va sobre sus salidas. Parte del programa del micro incluye datos que el usuario recibe en la ubicacin remota, incluyendo una pequea gua de comandos posibles a ejecutar.

Si bien ya hay circuitos microcontrolados que se conectan a tarjetas de red y no requieren sistemas anfitriones este simple proyecto permitir conocer e iniciarse en el maravilloso mundo del telecontrol a travs de internet. Es posible controlar dos LED's, un rel (y este a su vez accionar lo que queramos) y leer el estado de dos lneas digitales de entrada.

Como se ve en el diagrama el sistema bsicamente se compone de un servidor conectado a internet el cual interpreta la informacin proveniente de la red y, de ser necesario, acta enviando y recib iendo datos desde y hacia el micro.

A travs de una direccin IP el usuario puede acceder al programa EZServer el cual es un simple pero eficiente servidor para plataformas windows especialmente pensado para aplicaciones microcontroladas. Este programa interacta con el micro permitindole recibir datos desde el usuario remoto y envindole datos hacia l. De esta forma, cuando un usuario se conecta al server y el acceso es permitido queda automticamente conectado con el micro por medio del puerto serie. De esta forma es posible controlar por internet las entradas del micro y actuar por la misma va sobre sus salidas. Parte del programa del micro incluye datos que el usuario recibe en la ubicacin remota, incluyendo una pequea gua de comandos posibles a ejecutar.


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Adems es conveniente implementar un display de LCD para desplegar la informacin

necesaria sobre el sistema de control que se lleva a cabo, ya sea el control de un motor a pasos o uno de corriente directa por PWM, las mediciones de un sensor ut ilizando el ADC interno del micro entre otros.

Para el caso de regulacin de velocidad por PWM, la funcin del proyecto seria manda una constante de tiempo para determinar el ancho del pulso y a su ves la velocidad del motor regulado, adems el micro se programa para enviar por medio de un contador la cantidad de vueltas de una banda, suponiendo que el motor se encarga de esta actividad. As se mide la produccin del sistema desde cualquier punto con acceso a internet y al mismo tiempo regularlo segn las necesidades de produccin.

La conexin del puerto serie del micro al RS232 de una computadora no se puede realizar directamente ya que trabajan con niveles de voltajes diferente, para esto se utiliza un el circuito integrado MAX 232, el cual se muestra en la figura 1.

Figura 1 : Circuito integrado RS232, Acoplador De Lneas De Transmisin CMOS A RS-232 Y Viceversa.

Como se haba mencionado es necesario en cualquier sistema de control un sistema de monitoreo, para este caso no es suficiente la informacin enviada a travs de la red si no que se implantara un display de LCD para recibir un informe de estados en el lugar donde se encuentra el microcontrolador, as se garantiza adems la comunicacin con las personas que trabajen a la par del microcontrolador. Un ejemplo de este display se muestra en la figura 2.


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Figura 2 : Display De LCD modelo TM404, Utilizado Para Monitoreo Local.

El microcontrolador con sus periferias se montan de una manera muy sencilla: un puerto del micro se destina para enviar los datos al LCD (Figura 3),adems de su fuentes de alimentacin, se conecta tambin la entrada y salida del puerto serie, en otro puerto se conectan controles locales del un motor por PWM solo por demostrar una aplicacin del sistema ya mencionada anteriormente.

Figura 4: Microcontrolador Con Salida Al Max232 Y Al Conector Del LCD, El Max232 Tiene Conectado Al Lado Contrario El Puerto De Conexin RS232

4. RECOMENDACIONES GENERALES Para utilizar la comunicacin del micro va internet es necesario utilizar el software Easy-Server ( EZServer), la instalacin paso por paso se muestra en la pgina de internet que se muestra en la primera referencia, es un software un tanto obsoleto sin embargo existen nuevas versiones ms eficientes que esta, es recomendable utilizar alguna de estas ltimas, sin embargo se requerir de un manual nuevo para la instalacin.

U1

ATMEGA8

1234567891011121314

1516171819202122232425262728

J1

DSUB9F

U2

MAX232

12345678

910111213141516

C11uF

C2

1uF

VCC

5V

C31uF

R1

1kO5%

VCC

5V

R2

10OKey=A

50%

J3

HDR2X10

VCC

5V

VCC

5V

R3

10kO1%

R4

68O5%

S1

DC_MOTOR_ARMATURE

A

U3A

MOCD2132

1

7

8R5

330O

VSS50V


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4.1 Conclusiones El uso de este sistema de comunicacin provee una opcin ms para los diseadores de

sistemas de control, ya que permite no solo el manejo del sistema si no tambin la constante actualizacin de estos por medio de internet, as el diseador podr mejorar su diseo continuamente.

Las aplicaciones de este proyecto son muy variadas, ya que un microcontrolador puede controlar casi cualquier cosa, ya sea un motor que gire una banda de produccin, un sistema de enfriamiento el cual tiene sensores que se acoplan al ADC del micro entre otra infinidad de opciones, sin embargo es importante recalcar que para una aplicacin mas compleja es recomendable utilizar sistemas mas avanzados como son los PLC que ya cuentan con sistemas de comunicacin por infrarrojo.

La mayor complejidad de este sistema se encuentra en la programacin del micro ya que un usuario con bajo nivel de programacin no podr llevar a cabo actividades de control muy satisfactorias, mucho menos cuando se trata de utilizar comunicacin serial, ya que limita la cantidad de informacin que se maneja entre los perifricos, as que requerimos de un buen desempeo del programador para que nuestro sistema tenga este mismo desempeo. 5. REFERENCIAS [1]http://www.pablin.com.ar/electron/proyecto/picnet/index.htm [2]http://www.microchip.com [3]MICROCHIP DATA BOOK Microchip Technology Incorporated Microchip, 1992 [4]http://www.adelco.it/online/company/Tianma/Character%20Type%20MonoChrome%20LCD%20Modules/DISPLAY%20ALFANUMERICI%2040X4%20CHARACTER%20DISPLAY%2040X4/TM404A.htm

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