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DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

REPORTE DE PROYECTO TERMINAL

“CONTROL DE UNA CÁMARA MEDIANTE JOYSTICK”

Asesor: Alejandro Martínez González

Alumno: Enrique García Carbajal

1

OBJETIVOS

• Controlar el movimiento de una cámara por medio de un joystick.

• Habilitar un botón de disparo.

• Transmitir en forma serial el estado del botón de disparo y las coordenadas del

joystick.

INTRODUCCIÓN

Hoy en día, con los avances tecnológicos tenemos muchas libertades en lo que

respecta a medios realización, lo único que nos limita es nuestra propia inventiva.

Cuando nosotros pensamos en una cámara de vigilancia nos imaginamos una

cámara rígida como las que utilizan los bancos que solo tienen cierto campo de

visualización; también existen ya, cámaras que tienen movimiento, con las cuales se tiene

mas campo de visualización, sobre todo para poder seguir objetos en movimiento.

Es así como empieza la idea de nuestro proyecto: manejar el movimiento de una

cámara por medio de un joystick de tal manera que la cámara siga el movimiento de la

palanca casi de forma simultánea y con un buen nivel de precisión, haciendo esto, talvez,

de forma remota por medio de telemetría.

Los requisitos anteriores invitan al requerimiento de microcontroladores, debido a la

orientación a puertos. De éstos debemos escoger los más adecuados en cuanto a versatilidad

y tamaño, y los microcontroladores de la empresa Microchip, “los PIC”, cumplen a la

perfección con lo anterior.

Los PIC están ocupando un lugar de privilegio dentro de la industria electrónica,

gracias a la facilidad de implementar programas con un set reducido de instrucciones y a la

importancia que poseen sus características.

Características del PIC

Esta familia de microcontroladores PIC se destaca por las siguientes prestaciones:

• Sólo se necesitan 35 instrucciones de una sola palabra para usarlo.

• Todas las instrucciones son de un solo ciclo con excepción de las ramificaciones del

programa que son de dos ciclos.

2

• La velocidad de funcionamiento es de DC a 20MHz a la entrada del reloj y de DC a

200ns (nanosegundos) en el ciclo de instrucciones.

• La memoria del programa generalmente tiene capacidad 1024 palabras (1kB).

• La memoria RAM de datos es de 68 bytes.

• La memoria de datos EEPROM es de 64 bytes.

• Las palabras de instrucciones tienen una extensión de 14 bits.

• Los bytes de datos tienen una extensión de 8 bits.

• Posee 15 registros de hardware de funciones especiales.

• Tiene una pila de hardware de 8 niveles.

• Procesa modos de acceso directo, indirecto y relativo.

• Tiene por lo menos cuatro fuentes de interrupciones.

- Pata externa RB0/INT.

- Exceso del temporizador TMR0.

- Interrupción al cambio PORTB<7:4>.

- Al completar la escritura del EEPROM de datos.

• Fuente de alta corriente para excitación directa de LED’s.

• Watchdog Timer (WDT).

• Modo SLEEP para economizar consumo.

Los PIC16F62X disponen de un módulo USART capaz de soportar la comunicación

serie síncrona y asíncrona; de los dos modos de funcionamiento del USART, la

comunicación serie asíncrona es la más utilizada.

El USART, llamado SCI (Serial Comunications Interface), puede funcionar como

un sistema de comunicación full duplex o bidireccional asíncrono, adaptándose a multitud

de periféricos y dispositivos que transfieren información de esta forma. También puede

trabajar en modo síncrono unidireccional o half duplex para soportar periféricos como

memorias, conversores, etc. Es decir el USART puede trabajar de tres maneras:

• Asíncrona (Full duplex, bidireccional).

• Sincronía-maestro (Half duplex, unidireccional).

• Sincronía-Esclavo (Half duplex, unidireccional).

3

La transferencia de informaciones realiza sobre dos líneas TX (transmisión) y RX

(recepción), saliendo y entrando los bits por dichas líneas al ritmo de una frecuencia

controlada internamente por el USART.

En la forma de comunicación serie es común usar la norma RS-232-C, donde cada

palabra de información o dato se envía independientemente de los demás. Suele constar de

8 o 9 bits y van precedidos por un bit de START (bit de inicio) y detrás de ellos se coloca

un bit de STOP (bit de paro), de acuerdo con las normas del formato estándar NRZ

(NonReturn-to-Zero). Los bits se transfieren a una frecuencia fija y normalizada.

Los cuatro módulos que configuran la arquitectura USART, modo asíncrono, son:

• Circuito de muestreo.

• Generador de Baudios.

• Transmisor Asíncrono.

• Receptor Asíncrono.

Protocolo estándar En el protocolo estándar se transfieren 10 bits, un bit de inicio, 8 bits de datos y un

bit de paro, formando una palabra de 10 bits.

Para saber si hubo errores en la transmisión puede utilizarse un bit de paridad el cual

indica el error. Por ejemplo: en el byte 00111100 se tienen 4 unos por lo que al bit de

paridad se le asigna un 0 y se dice que tiene paridad par y en el byte 10111100 se tienen 5

unos por lo que al bit de paridad se le asigna un 1 y se dice que tiene paridad impar.

Registro de configuración del hardware

• TXSTA. Registro de configuración de la transmisión serial.

• RCSTA. Registro de configuración de la recepción serial.

• SPBRG. Contador programable digitalmente que configura la velocidad de

transmisión.

Generador de baudios

En el protocolo asíncrono RS-232-C, la frecuencia en baudios (bits por segundo) a

la que se realiza la transferencia se debe efectuar a un valor normalizado: 330, 600, 1200,

4

2400, 4800, 9600, 19200, 38400, etc. Para generar esta frecuencia, el USART dispone de

un Generador de Frecuencia en Baudios, BRG, cuyo valor es controlado por el contenido

grabado en el registro SPBRG.

Además del valor X cargado en el registro SPBRG, la frecuencia en baudios del

generador depende del bit BRGH del registro TXSTA<2>. En el caso de que BRGH = 0 se

trabaje en baja velocidad y si BRGH = 1 se trabaja en alta velocidad. Según este bit se

obtendrá el valor de una constante K necesaria en la determinación de la frecuencia de

funcionamiento.

Frecuencia en Baudios = FOSC / ( K * (X + 1) ).

X es el valor cargado en el registro SPBRG (valor expresado en decimal y que debe

ser un número entero entre 0 y 255).

Si BRGH = 0, baja velocidad y K = 64.

Si BRGH = 1, baja velocidad y K = 16.

Transmisor asíncrono

El dato que se debe transmitir por el USART transmisor se deposita en el registro

TXREG y a continuación se traspasa al registro de desplazamiento TSR, que va sacando los

bits secuencialmente y a la frecuencia establecida. Además, antes de los bits del dato de

información incluye un bit de inicio y después de sacar todos los bits añade un bit de

parada. El USART receptor recibe, uno a uno, los bits, elimina los dos de control y los de

información una vez que han llenado el registro de desplazamiento RSR los traslada

automáticamente al registro RCREG, donde quedan disponibles para su posterior

procesamiento.

Receptor asíncrono

Los datos se reciben en serie, bit a bit, por la patita RX y se van introduciendo

secuencialmente en el registro desplazamiento RSR, que funciona 16 veces más rápida que

la de trabajo.

Cuando un procesador maestro intenta enviar información a uno de los esclavos,

primero envía un byte de dirección que identifica al destinatario. El byte de dirección se

identifica porque el bit RX9D que llega vale 1. Si el bit ADDEN = 1 en el esclavo se ignora

5

todos los bytes de datos. Pero si el noveno bit que recibe vale 1, quiere decir que se trata de

una dirección y el esclavo provocará una interrupción, y se transferirá el contenido del

registro RSR al buffer de recepción. Tras la interrupción, el esclavo deberá examinar la

dirección y si coincide con la suya poner ADDEN = 0 para poder recibir datos del maestro.

Si ADDEN = 1 como los datos son ignorados, el bit de parada no se carga en RSR,

por lo que este hecho no produce interrupción.

Controladores (Drivers)

En realidad no es indispensable usar controladores de motor de pasos de circuitos

integrados, que son muy importantes cuando se quiere obtener un espacio reducido. Se

puede obtener un buen funcionamiento usando un puerto digital de un computador o del

PIC y una interfaz de potencia.

Como ejemplo básico, para controlar un motor de paso con el puerto de salida de

una computadora, se asume que la resistencia de la bobina es la suficiente para limitar la

corriente, si no fuera asi necesitaremos resistencias en series, o aun mejor, transistores de

potencia como limitadores.

Fig 1. Circuito de manejo de motores unipolares con tap

Cada bobina en el motor de pasos requiere un transistor Darlington, un diodo, una

resistencia y uno de los 6 buffers del integrado TTL 7406.

Para motores pequeños o de bajo consumo de corriente (cientos de miliampers por

bobinas), existen chips como el ULN2003 que contienen transistores Darlington integrados,

y pueden ser manejados con lógica TTL o CMOS.

6

Si el motor tiene 4 (3) bobinas, generalmente presenta 5 (4) cables porque un cable

es común a las demás bobinas y puede ser de reluctancia variable. El cable común va a la

fuente de alimentación.

Si el motor tiene dos bobinas con tap central y 6 cables, es probable que se trate de

un motor de imán permanente, donde el tap central va conectado a la fuente de

alimentación (a veces a través de un limitador de corriente).

El manejo de los motores de imán permanente bipolares que tienen 2 bobinas sin tap

central es más complicado.

Según el siguiente circuito, las entradas A y B pueden ser manejadas por salidas

TTL de colector abierto. La bobina del motor se energizará si una de las entradas esta en

alta y la otra en baja. Si ambas entradas están en baja, los transistores pull-down Q1 y

Fig 2. Circuito de manejo de motores bipolares sin tap (circuito H-bridge)

Q4 estarán en corte, si ambas entradas están en alta, ambos transistores pull up Q2 y Q3

estarán abiertos. Se puede notar los 4 diodos que conectan los terminales de la bobina del

motor hacia la alimentación y tierra. Normalmente están inversamente polarizados, pero al

7

apagarse la bobina o al cambiar el sentido de la tensión, se polarizan directamente mientras

demore extinguir la corriente de la bobina.

Configuración de los motores a pasos

Los motores a pasos (PaP) difieren en gran medida de los motores que todos

conocemos de CC (corriente continua). Al aplicar a sus bobinas un conjunto adecuado de

impulsos eléctricos éstos giran sobre su eje un ángulo fijo, este ángulo recorrido que

depende de las características del motor, se le llama paso, de forma que se puede controlar,

mediante un circuito electrónico, la cantidad, velocidad y sentido de los pasos.

Hay dos tipos básicos de motores PaP, los bipolares que se componen de dos

bobinas y los unipolares que tiene cuatro bobinas.

Fig 3. Esquema Motor BIPOLAR Fig 4. Esquema Motor UNIPOLAR

Externamente se diferencian entre sí por el número de cables. Los bipolares solo

tienen cuatro conexiones dos para cada bobina y los unipolares que normalmente presentan

seis cables, dos para cada bobina y otro para alimentación de cada par de éstas, aunque en

algunos casos podemos encontrar motores unipolares con cinco cables, básicamente es lo

mismo, solo que el cable de alimentación es común para los dos pares de bobinas.

Otra característica son los pasos que da el motor para girar una vuelta completa, los

más comunes son de 48, 100 y 200 pasos, depende del tipo de husillo y la precisión que

queramos obtener elegiremos un motor u otro.

Un problema que se nos puede plantear es como saber cual es cada polo de la

bobina, ya que los colores no están estandarizados. Así que tomamos el tester y leemos el

valor (resistencia) de todos los polos (supongamos que las bobinas son de 30 Ohm.), el

8

común (alimentación) con cada polo de bobina leerá 30 Ohm y entre polos de la misma

bobina 60 Ohm., por eliminación nos será fácil encontrar los polos de las bobinas. Si nos

equivocamos no pasa nada, solo que el motor no girará. Cambiando el orden de dos de los

polos de una bobina cambiamos el sentido de giro. Si el motor solo tiene cinco cables, el

común de alimentación se puede conectar a cualquiera de los lados.

Motores unipolares

Son relativamente fáciles de controlar. Su característica principal es tener un tap

central, de manera que es esquema de cableado es tomar el(los) tap(s) central(es) y

conectarlos a la fuente de alimentación positiva. El circuito controlador se encargará de

poner cada bobina a tierra para energizarla de manera secuencial. El número de fases es el

doble al número de bobinas, ya que cada bobina es dividida en dos por medio del tap

central.

Fig 5. Paso estándar de un motor a pasos

La tabla siguiente muestra con más claridad el funcionamiento del motor al ser

excitado mediante la secuencia anterior.

9

Fig 6. Polarización de las bobinas del motor a pasos mediante la secuencia estándar

En adición a la secuencia de manejo estándar, una secuencia de manejo a medio

paso y otra de gran torque son posibles. En la secuencia de gran torque, 2 bobinados están

activados al mismo tiempo para cada paso del motor. En este caso el torque es 1.5 veces

mas que el entregado en una secuencia estándar, pero maneja el doble de corriente. La

secuencia de manejo a medio paso es la combinación de las 2 anteriores. Primero una

bobina es activado, luego dos bobinas, luego una, etc. Esto hace que le número de pasos por

revolución sea el doble y el ángulo por paso se reduzca a la mitad.

!

10

Fig 7. Secuencia con más torque (izquierda) y medio paso (derecha) para un motor a pasos

11

ESTADO DEL ARTE

Esta sección muestra algunos equipos y desarrollos encontrados.

#1

• CONTROL DE SOBREMESA • CONTROL DE UNA CAMARA • POSICION PARA AUTO-PAN • CONTROL POR MULTICABLE • CONTROL POR JOYSTICK

El CPM-Z es un controlador de sobremesa para una cámara, y controla directamente los motores del posicionador (220 Vca) y la óptica (12Vcc). A través de este equipo podemos controlar los movimientos del posicionador (arriba, abajo, derecha e izquierda) a través del joystick integrado en el panel frontal, donde también podemos encontrar el switch de Auto-pan. También en el panel frontal se hallan los controles de zoom, foco e iris para el control de ópticas. Es especialmente indicado en instalaciones con poca distancia al punto de control. En distancias largas debe tenerse muy calculada la perdida de tensión, pues es baja tensión (6-12 Vcc)

12

#2

Fabricante: Inframetrics

Características:#"%$'&%( $)#"%$'&%( $)#"%$'&%( $)#"%$'&%( $)+*,-.,/'/+0 123*,4+567/'8:958'-.5; <=?>@+5,6.25+A,8B958'-.5CED;=?>@EA,9F /+GH 8958'-.5CI=?>KJL,6.8?M2+58B958'-.5N='>

Historial:O 5QPSRUTWVYXZR[95\*M0 8,]+5*Q67,/+0 ,M2'-.,>B,2?-.,\*8^/?_>B56758-7`6a>0 /'58b*,cH 56.de5H /?52+/',T 2'a675>B,+-%6a0 /'8TRfg !!MhO *,-%0L?i0 2'a6756a6.kj7@L+5675H 5;/'>;L+5]F 5*,0 2?-.,H 0 d,M2/+0 5l O 58m*8/?_>B56758n-.`6a>:0 /?58n8?2^*,Ho-%0L?p0 2'a6756a6.qj%@S8?2^/?5L+5/?,8n*,e*,-.,/k-.56Z5\8?H *5*8n5G25i*0 8E-752+/0 5*,rNCs>@A+,9F/GH 85:s#>;@5,6.25+A+,85'Dts>uJ4+567/E85 <Cs>lv H?80 8'-.,>B5;8,;/'M>LM2+,;*,;*8B,H ,>B,M2'-w8@H 5rL6.ML0 5/?_>B5675;xG+,:A5i>m2'-75*58?M467,G2Q-%6yFWL*,z/'M2KH 5uL?80 40 H 0 *5*z*,z8?,60 2?8'-.5H 5*5K8?M467,G2K>B_8'-%0 HU,H ,A5*6,M2|G2A,9F /+GH @J*,H~>31*GH n*,>35M2?*n/'2G2>3M20 -.6*,ckmL+5675H 5b4+8?,6A5/+0 12t*,HM4ja,+-%0 AJG2>35M2?*-%0 L+ErL+5675,H>3+A0 >0 ,2?-w*,nH 5/?_>35675JG2L+52+,H*,/'M2?-%6.MH l v 8E-758/?_>B567583aG2/+0 25M2;/E24+5-.,6yF58xG+,tH ,CL67ML67/+0 25M2G2+55G?-.M2>F 5*,tk9M6758I*,:4+8?,6A5/+0 12l

13

#3 Controlador

!"!#$%%&'(

#4 Controlador

• '(%&)*+,-*./01*.0234) *15

14

#5

Una vez más, se presenta un reto a la oscuridad para la aplicación de la ley tanto en tierra como en navegación marítima. La Cámara NightSight 4000B es la última solución en imagen térmica para aplicación de la ley, seguridad y operaciones especiales de vigilancia. Como sucesor de la cámara Nightsight 200, la cámara Nightsight 4000B consta de una cámara de vídeo infrarroja y un posicionador. La cámara y el posicionador funcionan por medio de un controlador joystick permitiendo al operador orientar la cámara modificando el azimuth y la elevación. La imagen de vídeo infrarroja y la información del posicionador se muestran en un monitor de vídeo. El sistema está diseñado interna y externamente para utilizarse como una unidad móvil y para resistir condiciones climatológicas adversas. Su arquitectura está diseñada para permitir futuras actualizaciones opcionales tales como posibilidad de grabación en vídeo y escaneo.

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15

DESARROLLO DEL PROYECTO

Debido que los objetivos no son en demasía restrictivos, podemos optar por una

combinación de componentes que, según criterios y razones, son elegidos. Por ejemplo, si

se desean implementar servomotores, necesitamos una modulación por ancho de pulso, sin

embargo, la referencia es ya implícita en éstos; que por el contrario, al elegir motores a

pasos son necesarias dichas referencias. Consecuentemente, se debe elegir un PIC

compatible con la elección (que tenga convertidores analógico/digital o comparadores y

además, puerto serial dúplex y puertos necesarios que se pretenden utilizar, así como un

tamaño de memoria adecuado).

Haciendo un balance entre costo, reducción de diseño y efectividad; la alternativa

que optamos grosso modo fue utilizar dos motores a pasos, de 200 pasos por revolución;

dos temporizadores NE555 en modo monoestable y dos PIC16FX628. La figura 8 muestra

el diagrama a bloques:

pic1 pic2

Fig 8. Diagrama a bloques del diseño

El PIC del Joystick (PIC1)

El efecto de mover la palanca del joystick, es variar la resistencia de dos

potenciómetros; uno para cada eje. Éstos harán que el ancho del pulso de cada monoestable

cambie. Para que el monoestable mantenga ese ancho, necesita ser excitado con un

“trigger” de lógica inversa (se utilizará la palabra “trigger” para distinguir entre el

“disparo” por impulso eléctrico que recibe el monoestable y el disparo físico que provoca el

botón del joystick). A continuación se muestra el diagrama de modo monoestable.

555

555

PotX

PotY

joystick

PIC16F628

Trigger

X

Y

Boton PIC16F628

Tx

Rx

Motor X

Motor Y

Ref X

Ref Y

Disparo

16

C

Fig 9. Modo monoestable para el C.I.. NE555

RA es sustituida por uno de los dos potenciómetros del joystick que, junto con el

capacitor C, logran un ancho de pulso de aproximadamente tw = 1.1 RAC.

Se asigna una pata de algún puerto como salida, para mandar el trigger a los dos

monoestables; y otras dos patas como entrada para los pulsos.

El paso siguiente es, asociar a ese pulso una palabra de bits. Entonces, el PIC revisa

constantemente (por software) los pines de entrada para saber el momento en que los

anchos de pulso caen (este proceso se denomina “encuesta” o “poleo”).

El PIC debe ser capaz de “echar a andar” los monoestables; es decir, generar el

trigger de entrada a éstos, e inmediatamente después asociar de acuerdo al tiempo de caída

del ancho una palabra de bits. El proceso anterior debe realizarse simultáneamente para

cada eje, que para esto el PIC inicializa un timer de 8 bits con periodo de desbordamiento

mayor o igual al máximo valor posible de la salida del monoestable (Td≥TA). Utilizando

dos registros de propósito general, se guardan las palabras asignadas de cada eje listas para

ser transmitidas vía serial.

Eligiendo un preescalamiento de 1:4 y un oscilador de 4MHz; el timer se desborda

en 1 X 10-6 X4 X 256 = 1.024ms Posibles palabras con 8 bits (28)

Preescalamiento Ciclo de reloj (fosc /4)

Sabiendo que los potenciómetros del joystick son de 100kΩ, podemos saber el valor

requerido del capacitor de la siguiente manera:

17

Fµ0093.0C)X10100(1.1

1.024X103

-3 ==

Y aproximamos a un valor comercial de 0.01µF

Entonces el máximo ancho de pulso posible es

tw = 1.1(100X103X0.01X10-6) = 1.1ms

Si llegase a muestrear tal ancho de pulso, el timer se desbordaría antes que termine

dicho pulso. Sin embargo, el joystick tiene un rango pequeño (alrededor de 60kΩ). Así, los

potenciómetros oscilarán entre 20 y 80kΩ; asegurando una palabra para ese rango.

El botón también tiene asignada una pata de puerto que puede ser revisada mediante

una rutina antes de la inicialización del timer o después del desbordamiento de éste.

Posteriormente se espera la petición del PIC que controla los motores para transmitir

vía serial y se envía la palabra asignada al eje X, después al eje Y y por último, la palabra

del botón.

Con el diagrama de flujo intentaremos explicar las acciones y decisiones que el PIC

debe realizar.

18

Inicio

Inicializo Macros,Declaro variables.

mando trigger

entXalto?

cuentaX<-tmr0

si

entYalto?

cuentaY<-tmr0

si

overflow?

transmitrequest?

si

no

no

no

TXREG<-cuentaY

TXREG<-botonreg

si

no

TXREG<-cuentaX

disparo?

si

botonreg<--00h botonreg<--FFh

no

19

Despliegue del programa para el PIC 1

En esta sección se despliega completamente el programa documentado.

Posteriormente se explica cada bloque de éste así como sus rutinas. Puede observarse que

solamente es la traducción del diagrama de flujo a lenguaje ensamblador del PIC.

Para el PIC que asocia una palabra al ancho del pulso de cada monoestable

(coordenadas X e Y), el programa es el siguiente:

;*********************************************************************

; PROYECTO TERMINAL *

; ENRIQUE GARCIA CARBAJAL y CESAR AUGUSTO RENTERIA ORTEGA *

; PIC#1 *

;*********************************************************************

;-*-*-*-*--*-DECLARANDO Y CONFIGURANDO EL MICROCONTROLADOR-*-*-*-*-*-*

PROCESSOR 16F628

#INCLUDE <p16f628.inc>

errorlevel -302

__CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC

;*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-DECLARANDO MACROS-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*

BANK0 MACRO

BCF STATUS,RP1

BCF STATUS,RP0

ENDM

BANK1 MACRO

BCF STATUS,RP1

BSF STATUS,RP0

ENDM

BANK2 MACRO

BSF STATUS,RP1

BCF STATUS,RP0

ENDM

BANK3 MACRO

20

BSF STATUS,RP1

BSF STATUS,RP0

ENDM

;*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-DECLARANDO VARIABLES*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*

cuentaX equ 23h ;este registro se encuentra en 23h

cuentaY equ 24h ;este registro se encuentra en 24h

wdt_trig equ 25h

dato equ 26h

bandera equ 27h

datoRx equ 28h

boton equ 29h

;*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*

;*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-PROGRAMA PRINCIPAL*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*

ORG 0X00 ;vector de reset

goto Main

ORG 0X04 ;vector de interrupcion

goto intflag

Main BANK1

movlw B'01100110' ;se carga w para habilitar dos entradas

movwf TRISB ;y una salida en el puerto B

;(bit 6:entX,bit5:entY,bit0:trigger)

movlw B'10000000' ;se carga w para habilitar

movwf TRISA ;salidas en el puerto A (bit 7: boton)

movlw B'00000001' ;bit5=0,bit3=0,bits2-1=0,bit0=1

;(preescalamiento de 1:4)

movwf OPTION_REG ;para activar timer 0

;Periodo de 1.024ms

;-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-

inicio BANK0

clrw

clrf cuentaX ;inicio cuenta en ceros

clrf cuentaY

clrf bandera

clrf boton

call botonver

21

movlw D'5' ;para ancho de trigger 20 microsegs.

movwf wdt_trig ;inicia cuenta para ancho

bsf PORTB,0 ;set en trigger

otrouno decfsz wdt_trig,1 ;decrementa en uno el conteo ...

goto otrouno ; ... del ancho de trigger

movlw D'5'

movwf wdt_trig ;inicia otravez cuenta.

bcf PORTB,0 ;clear en trigger

otrocero decfsz wdt_trig,1 ;decrementa en uno el conteo ...

goto otrocero ;... del ancho de trigger


bcf INTCON,T0IF ;limpio bandera de overflow para timer 0

clrf TMR0 ;reinicio cuenta de TIMER0

BANK0

again

btfss PORTB,6 ;revisa si es uno la entrada X ...

goto Y ; ... si?, salta la linea

movf TMR0,0

movwf cuentaX ;transfiere TMR0 a cuentaX

goto yeye

Y nop

nop

nop

yeye

btfss PORTB,5 ;revisa si es uno la entrada Y ...

goto S ;si?, salta 1 linea

movf TMR0,0

movwf cuentaY ;transfiere TMR0 a cuentaY

goto esese

S nop

nop

nop

22

esese

btfss INTCON,T0IF ;overflow?

goto again ;no?, cuenta otra vez. si?, salta ésta línea

call Recepcion ;habilita recepción serial

nofull btfss bandera,4

goto nofull ;espera request

clrf bandera ;limpia bandera

goto inicio

Transmision

BANK0

movf dato,0 ; copia el dato a transmitir desde la ...

;... variable auxiliar

;(la variable dato debe ser cargada antes de llamar a esta subrutina)

movwf TXREG ; mueve el dato al buffer de transmisión

BANK1

movlw 0x0C ; valor del Baud Rate=4800bps

movwf SPBRG ;(Registro SPBRG=12)

bcf TXSTA,SYNC ; selecciona modo asincrono para transmision

bcf TXSTA,BRGH ; deshabilita el HIGH BAUD RATE

BANK0

bsf RCSTA,SPEN ; habilita el puerto serie

BANK1

bsf TXSTA,TXEN ; habilita la transmisión

BANK0

return

Recepcion

BANK1

movlw 0x0C ; valor del Baud Rate=4800 bps


bcf TXSTA,SYNC ; selecciona modo asincrono para recepción


BANK0


BANK1

23

bsf PIE1,RCIE ; habilita la interrupción por recepción

BANK0

bsf RCSTA,CREN ; habilita la recepción

bsf INTCON,PEIE ; habilita interrupción por perifericos

bsf INTCON,GIE ; habilitacion global de interrupciones

return

botonver

movf boton,0

sublw H'FF'

btfss STATUS,Z

goto ceros

goto acaba

ceros

btfsc PORTA,7

goto acaba

comf boton,1

acaba

return

intflag

BANK0

movf RCREG,0

movwf datoRx

;*-*-*-*-*-*-VOY A MANDAR DATO DE REGISTRO X AL PUERTO SERIAL-*-*-*-*-

movf cuentaX,0

movwf dato

call Transmision

BANK1

toaviano btfss TXSTA,TRMT

goto toaviano

;*-*-*-*-*-*-VOY A MANDAR DATO DE REGISTRO Y AL PUERTO SERIAL-*-*-*-*-

BANK0

movf cuentaY,0

movwf dato

call Transmision

BANK1

24

toaviano1 btfss TXSTA,TRMT

goto toaviano1

;*-*-*-*-*-*-*-VOY A MANDAR DATO DE BOTON AL PUERTO SERIAL-*-*-*-*-*-

BANK0

movf boton,0

movwf dato

call Transmision

BANK1


goto toaviano2

;---------------------------------------------------------------------

BANK0

movlw 0xFF

movwf bandera

retfie

end

Bloques del programa

A continuación presentamos el análisis de cada bloque precedido por este último.

;*********************************************************************

; PROYECTO TERMINAL *

; ENRIQUE GARCIA CARBAJAL y CESAR AUGUSTO RENTERIA ORTEGA *

; PIC #1 *

;*********************************************************************

;-*-*-*-*--*-DECLARANDO Y CONFIGURANDO EL MICROCONTROLADOR-*-*-*-*-*-*

PROCESSOR 16F628


errorlevel -302


El encabezado es reconocido en forma de comentario. Por lo tanto, el ensamblador

no genera código (todos los comentarios son reconocidos por el punto y coma previo al

comentario). El ensamblador necesita saber cuál es el tipo de procesador que se utiliza,

tanto para las librerías como para el archivo proyecto. La línea errorlevel –302 evita que al

25

compilar se generen “warnings”. En la siguiente línea se deshabilita el watchdog timer y se

aclara la configuración con oscilador de cristal.

;*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-DECLARANDO MACROS-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*

BANK0 MACRO

BCF STATUS,RP1

BCF STATUS,RP0

ENDM

BANK1 MACRO

BCF STATUS,RP1

BSF STATUS,RP0

ENDM

BANK2 MACRO

BSF STATUS,RP1

BCF STATUS,RP0

ENDM

BANK3 MACRO

BSF STATUS,RP1

BSF STATUS,RP0

ENDM

Todo macro tiene la misma forma: El nombre en la primera columna; en la segunda

la etiqueta MACRO y al final del macro, la palabra reservada ENDM.

Los bits RP0 y RP1 del registro STATUS son los responsables de cambiar de banco,

según el registro que vaya a emplearse; mediante la combinación de éstos. Es lógico que

únicamente pueden seleccionarse 4 bancos con dos bits. En caso de haber más bancos,

deberán haber más bits de selección.

La palabra reservada BCF pone a “0” un bit de un registro; mientras que BSF lo

pone a “1”.

;*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-DECLARANDO VARIABLES*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*


cuentaY equ 24h ;este registro se encuentra en 24h

wdt_trig equ 25h

dato equ 26h

26

bandera equ 27h

datoRx equ 28h

boton equ 29h

;*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*

Las variables que necesitamos utilizar deben situarse en un bloque de memoria

reservada para registros de propósito general. En éste caso, este bloque comienza en la

dirección 20h.

;*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-PROGRAMA PRINCIPAL*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*


goto Main


goto intflag

Main BANK1

movlw B'01100110' ;se carga w para habilitar dos entradas

movwf TRISB ;y una salida en el puerto B

;(bit 6:entX,bit5:entY,bit0:trigger)


movwf TRISA ;salidas en el puerto A (bit 7: boton)




;Periodo de 1.024ms

;-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-

Al inicio del programa, el PIC debe situarse en el origen, es decir, en la dirección

00h.

Es necesario especificar en el programa que cuando ocurre una interrupción (en caso

nuestro la interrupción es provocada por la recepción de la petición request), el apuntador

de instrucciones debe ir a la dirección 04h, donde se encuentra el bloque reservado para la

atención a interrupciones.

Debido que los registros TRISB, TRISA y OPTION_REG se encuentran en el

banco1, nos colocamos en éste mediante uno de los macros. TRISB es el encargado de

27

configurar los pines del puerto B, así que elegimos los bits 6 y 5 del puerto B como

entradas de los monoestables(podría ser cualquier bit del puerto); entonces se ponen en “1”

los bits 6 y 5 del registro TRISB. Análogamente con TRISA, donde el bit 7 es la entrada del

botón de disparo. Utilizamos la opción del preescalamiernto de 1:4 con los tres bits menos

significativos de OPTION_REG.

inicio BANK0

clrw

clrf cuentaX ;inicio cuenta en ceros

clrf cuentaY

clrf bandera

clrf boton

call botonver

bcf INTCON,T0IF ;limpio bandera de overflow para timer 0

clrf TMR0 ;reinicio cuenta de TIMER0

movlw D'5' ;para ancho de trigger 20 microsegs.

movwf wdt_trig ;inicia cuenta para ancho


otrouno decfsz wdt_trig,1 ;decrementa en uno el conteo ...

goto otrouno ; ... del ancho de trigger

movlw D'5'

movwf wdt_trig ;inicia otravez cuenta.

bcf PORTB,0 ;clear en trigger

otrocero decfsz wdt_trig,1 ;decrementa en uno el conteo ...

goto otrocero ;... del ancho de trigger


Aunque por defecto los registros de propósito general están en ceros, como manera

preventiva son limpiados. Llamamos la rutina botonver, que se encarga de revisar si el

botón de disparo fue accionado. Posteriormente se explicará este procedimiento.

Es necesario que el PIC genere el trigger de lógica negada, de manera que

empezamos generando la parte alta del trigger, después hacemos los mismo con la parte

28

baja del mismo y, por último, lo dejamos otra vez en alto. Es importante limpiar la bandera

de sobreflujo para el timer0, ya que al generarse el trigger, debe empezar a correr el timer.

BANK0

again btfss PORTB,6 ;revisa si es uno la entrada X ...

goto Y ; ... si?, salta la linea

movf TMR0,0

movwf cuentaX ;transfiere TMR0 a cuentaX

goto yeye

Y nop

nop

nop

yeye btfss PORTB,5 ;revisa si es uno la entrada Y ...

goto S ;si?, salta 1 linea

movf TMR0,0

movwf cuentaY ;transfiere TMR0 a cuentaY

goto esese

S nop

nop

nop

esese btfss INTCON,T0IF ;overflow?

goto again ;no?, cuenta otra vez. si?, salta ésta línea

Para trabajar con los puertos, debemos cambiarnos al banco 0. Como ya empezó a

correr el timer, revisamos si aún está en alto la entrada proveniente del monoestable en la

entrada X del PIC. Si está en alto, transferimos el valor del timer0 al registro cuentaX, en

caso contrario, no hacemos tal transferencia; y después hacemos lo mismo con cuentaY .

Esta operación se hace varias veces hasta que el timer se desborda.

El último valor transferido del timer a cuentaX es la palabra asociada al ángulo del

joystick. Como los pulsos provenientes de los monoestables caen antes que el timer se

desborde, no existe problema que un ángulo máximo tenga asociada una palabra mínima.

Ahora están listas las dos palabras concernientes a los ejes y el estado del botón de

disparo para ser transmitidos vía serial. Esperamos el request del otro PIC, mediante una

bandera que solo es modificada en la rutina de atención a la interrupción.

29

call Recepcion ;habilita recepción serial

nofull btfss bandera,4

goto nofull ;espera request

clrf bandera ;limpia bandera

goto inicio

El loop nofull espera a que el registro bandera sea puesto en “alto”; claro que por

comodidad solamente nos fijamos en el estado del bit 4. Cuando ocurre la interrupción por

recepción, en la rutina intflag es modificada la bandera y así sale del loop, limpia la

bandera y regresa a contar otra vez.

Transmision

BANK0





BANK1





BANK0


BANK1


BANK0

return

Esta rutina es llamada dentro de la rutina intflag, que es cuando es atendido el

request. Aquí es habilitada la transmisión y el baud rate, además de transferir el contenido

del registro dato al registro TXREG, que es el responsable de mandar bit a bit su contenido.

El manual del PIC explica la forma de calcular el valor del SPBRG, sabiendo la

frecuencia de oscilación, el baud rate requerido y el modo de transmisión (síncrona o

asíncrona). La fórmula se obtiene de la siguente tabla:

30

SYNC BRGH = 0 (Low Speed) BRGH = 1 (High Speed)

0 (Asynchronous) Baud Rate = Fosc/(64(X+1) (Asynchronous) Baud Rate = Fosc/(16(X+1)

1 (Synchronous) Baud Rate = Fosc/(4(X+1) NA

Donde X es el valor del SPBRG.

Recepcion

BANK1





BANK0


BANK1


BANK0




return

Puede observarse que la rutina llamada Recepción es muy parecida a la de

transmisión, con la excepción que no se utiliza el registro dato o alguno análogo a éste.

botonver movf boton,0

sublw H'FF'

btfss STATUS,Z

goto ceros

goto acaba

ceros btfsc PORTA,7

goto acaba

comf boton,1

acaba

return

31

botonver es la rutina encargada de verificar si el botón de disparo ha sido presionado

o no. En el registro boton puede revisarse si fue provocado un disparo, cuando éste está en

“alto”. Si no ha sido presionado el botón, el registro boton está en “ceros”. El boton es

limpiado cada que el PIC vuelve a contar.

intflag

BANK0

movf RCREG,0

movwf datoRx

;*-*-*-*-*-*-VOY A MANDAR DATO DE REGISTRO X AL PUERTO SERIAL-*-*-*-*-

movf cuentaX,0

movwf dato

call Transmision

BANK1

toaviano btfss TXSTA,TRMT

goto toaviano

;*-*-*-*-*-*-VOY A MANDAR DATO DE REGISTRO Y AL PUERTO SERIAL-*-*-*-*-

BANK0

movf cuentaY,0

movwf dato

call Transmision

BANK1


goto toaviano1

;*-*-*-*-*-*-*-VOY A MANDAR DATO DE BOTON AL PUERTO SERIAL-*-*-*-*-*-

BANK0

movf boton,0

movwf dato

call Transmision

BANK1


goto toaviano2

;---------------------------------------------------------------------

BANK0

movlw 0xFF

movwf bandera

32

retfie

end

Esta rutina es la que, cuando ocurre la única interrupción (de request), atiende a

ésta; entonces el registro datoRx recoge el request. Posteriormente transmite cuentaX y

espera que el búffer de transmisión se vacíe para mandar cuentaY. El proceso es análogo

para mandar el registro boton. Por último, se pone en “unos” el registro bandera, porque al

terminar la rutina, el apuntador de instrucciones se sitúa donde se quedó antes de la

interrupción, es decir, en el loop; que únicamente puede salirse de él cuando el bit 4 de

bandera está en alto.

La palabra reservada retfie señala que la rutina es de interrupción; y la otra palabra

end es el cierre de la rutina main.

El PIC de los motores (PIC2)

Para que el PIC sea capaz de mover los motores, debe primero recibir los tres

registros concernientes a cuentaX, cuentaY, y boton. Ya habíamos mencionado

anteriormente que el máximo valor posible en los registros es 255. Como los motores

escogidos son de 200 pasos por revolución, los registros sin alterar de cuentaX y cuentaY

son una buena aproximación tomando en cuanta que el joystick maneja un rango pequeño

de palabras. Sin embargo, en caso de desear una mejor aproximación, a éstos registros

pueden multiplicarse por 0.75, debido que: 200/256 = 0.78125≅0.75=3/4.

Así que con dos corrimientos a la derecha dividimos entre 4; y sumando tres veces

por él mismo este valor obtenido, multiplicamos por 3. De esta manera, se tiene

prácticamente una palabra por paso.

Debido que los motores a pasos carecen de una referencia que es útil al inicializar el

sistema, optamos por utilizar unos optointerruptores montados de tal forma que los

motores en un inicio se muevan a una dirección hasta lograr que cada interruptor se cierre

(o se abra en el caso de estar permanentemente cerrado) para inmediatamente moverse a la

dirección contraria los pasos que necesarios para llegar a donde se desea que los motores se

sitúen cuando el joystick está en reposo (parecido a lo que las impresoras realizan cuando

son encendidas).

33

Los motores que elegimos necesitan de una corriente de 2.1 y 2.5V que, aunque los

PICs pueden proporcionar una corriente mayor a otros microcontroladores es, por mucho,

una corriente que no pueden proporcionar. De esta forma, es necesario de un driver o etapa

de amplificación de potencia para mover dichos motores, además de una fuente de

alimentación capaz de otorgar una corriente por lo menos de 4.2 A y 5V en el caso de

utilizar el modo de paso simple (que luego explicaremos) u 8.4A en el caso de doble torque.

Entonces, el PIC se encarga de verificar (por dos de sus entradas) si los motores ya

han activado los optointerruptores y generar loops que terminen cuando se llegue a donde

(como habíamos mencionado antes) corresponde la posición de los motores cuando el

joystick reposa. Se manda la señal de request y a partir de la recepción se mueven los

motores hasta alcanzar la posición que manda el PIC 1, además de disparar cuando es

indicado.

El PIC rota un bit (en el caso de paso simple, o dos para más torque) para adelante o

para atrás dependiendo si los registros iniciales de X e Y son mayores o menores a las

cuentas respectivas. Éste sale a los puertos, donde asignamos los bits menos significativos

del puerto A como salidas al motor X, y los más significativos del puerto B al motor Y

(porque la multiplexación del módulo serial impide a estos bits usarlos como salida del

puerto B).

A la salida de los puertos se conecta la etapa de amplificación de potencia, que

explicaremos más tarde. Esta se conecta finalmente a los motores para lograr su

movimiento.

El diagrama de flujo intenta ilustrar de mejor modo la tarea del PIC.

34

Inicio

Inicializo Macros,declaro variables,

TMR0<-1:32 preesc

transmit request

bufferlleno?

no

si

bufferlleno?

no

cuentaX<-RCREG

cuentaY<-RCREG

si

bufferlleno?

no

boton<-RCREG

si

w<-cuentaX-inicialX

Z=1?si

no

1

Referenciapara motores

C=1?

Paso para atrásmotorX,

inicialX<- inicialX-1

Paso paraadelante motorX,

inicialX<-inicialX+1

no si

3

2

35

Cuando el sistema se enciende, mientras el PIC 1 asigna las primeras palabras, el

PIC 2 posiciona los motores en su lugar inicial y forza que las palabras que el PIC 1 manda

cuando el joystick se encuentra en reposo correspondan a la posición inicial de los motores,

inicializando unos registros llamados inicialX e inicialY, que son los encargados de

“seguirle los pasos” a las cuentas X e Y. El PIC 2 debe ser capaz de mandar la señal de

request y prepararse a recibir mediante una interrupción por recepción; las secuencias

otorgadas por el PIC 1. Sabiendo que el primer byte corresponde a la palabra generada para

el eje X, inicializamos un registro llamado cuentaX (como el del PIC 1). La segunda

recepción es para cuentaY y la tercera, el registro boton. Las posiciones iniciales y los

pasos de los motores que van a los puertos son incrementados o decrementados hasta

w<-cuentaY-inicialY

Z=1?si

no

C=1?no si

3

boton=1?

Dispara noDispara

cuentaX=inicialXy

cuentaY=inicialY?1 2

no

no

si

si

Paso paraadelante motorY,

inicialY<-inicialY+1

Paso paraatrás motorY,

inicialY<-inicialY-1

36

alcanzar las cuentas. Alcanzadas éstas, se realiza el disparo, si es que se provocó tal, y por

último, la rutina regresa a mandar otro request.

Una pregunta lógica es: ¿Por qué el PIC 1 realiza menos tarea que el PIC 2?. La

razón es que el proyecto está diseñado para posteriormente implementar módems de

radiofrecuencia entre los dos PICs. Por tanto, en dado caso que el PIC 2 no llegue en un

intervalo de tiempo a recibir la secuencia mandada por el PIC 1 (por motivos de distancia o

interferencia) y posteriormente la recupere, el PIC 2 recuperará también la referencia; de

otro modo, el PIC 2 perderá la referencia.

Despliegue del programa para el PIC 2

;-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-

;PROYECTO I

;ENRIQUE GARCIA CARBAJAL y CESAR RENTERIA ORTEGA

;PIC#2

;-*-*-*-*-*-*-*-*-*-DECLARANDO Y CONFIGURANDO EL MICROCONTROLADOR-*-*-

PROCESSOR 16F628


errorlevel -302


;-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-DECLARANDO MACROS-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-

BANK0 MACRO

BCF STATUS,RP1

BCF STATUS,RP0

ENDM

BANK1 MACRO

BCF STATUS,RP1

BSF STATUS,RP0

ENDM

BANK2 MACRO

BSF STATUS,RP1

BCF STATUS,RP0

ENDM

37

BANK3 MACRO

BSF STATUS,RP1

BSF STATUS,RP0

ENDM

;-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-DECLARANDO VARIABLES*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-

inicialX equ 20h

inicialY equ 21h

corridoX equ 22h

corridoY equ 23h


cuentaY equ 25h

bandera equ 26h

REG equ 27h

datoRx equ 28h

auxiliar equ 29h

dato equ 2Ah

contint equ 2Bh

val equ 2Ch

boton equ 2Dh

;-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-PROGRAMA PRINCIPAL*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-


goto Main


goto intflag

Main

BANK1


movwf TRISA ;salidas en el puerto A


movwf TRISB ;salidas en el puerto B




;Periodo de 1.024ms

38

;-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-

inicio

BANK0

clrw

clrf bandera

clrf contint

clrf PORTA

clrf PORTB

clrf corridoX

clrf corridoY

clrf val

clrf RCREG

movlw H'06'

movwf corridoX

movlw H'60'

movwf corridoY

movlw H'00'

movwf contint

;-*-*-*-**-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*referencia-*-*-*-*-*-*-*-*-*-

refX

btfsc PORTA,4 ;referencia de X

goto regresaX

call Xrewind

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0

aqui30 btfss INTCON,T0IF ;retardo

goto aqui30

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0

aqui3a btfss INTCON,T0IF ;retardo

goto aqui3a

comf corridoX,0

movwf PORTA

goto refX

regresaX

clrf inicialX

agX

39

call Xforward

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui3

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0

aqui3b btfss INTCON,T0IF ;retardo

goto aqui3b

comf corridoX,0

movwf PORTA

movf inicialX,0

sublw D'100'

btfss STATUS,Z

goto agX

refY

btfsc PORTA,7

goto regresaY

call Yrewind

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui31

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0

aqui3c btfss INTCON,T0IF ;retardo

goto aqui3c

movf corridoY,0

movwf REG

rrf REG,0

andlw H'08'

movwf REG

movf corridoY,0

andlw H'E0'

iorwf REG,1

comf REG,0

movwf PORTB

40

bcf PORTB,0

goto refY

regresaY

clrf inicialY

agY

call Yforward

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui33

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui34

movf corridoY,0

movwf REG

rrf REG,0

andlw H'08'

movwf REG

movf corridoY,0

andlw H'E0'

iorwf REG,1

comf REG,0

movwf PORTB

bcf PORTB,0

movf inicialY,0

sublw D'103'

btfss STATUS,Z

goto agY

;------------------*********************-----------------*************

clrf inicialX

movlw D'63'

movwf inicialX

clrf inicialY

movlw D'50'

movwf inicialY

;------------------*********************-----------------*************

41

otropasoX clrw

;---------------------------------------------------------------------

bcf STATUS,Z

bcf STATUS,C

bcf INTCON,T0IF

clrf contint

movlw H'05'

movwf dato ;request

call Transmision

call Recepcion

quenoX btfss bandera,4

goto quenoX

clrf bandera

call Recepcion

quenoY btfss bandera,4

goto quenoY

clrf bandera

call Recepcion

quenoB btfss bandera,4

goto quenoB

clrf bandera

;---------------------------------------------------------------------

aivoy

clrf val

movf inicialX,0

subwf cuentaX,0

btfss STATUS,Z

goto sigueX

goto palaY

sigueX btfss STATUS,C

goto atrasX1

call Xforward

goto palaY

atrasX1 call Xrewind

42

palaY movf inicialY,0

subwf cuentaY,0

btfss STATUS,Z

goto sigueY

goto salida

sigueY btfss STATUS,C

goto atrasY1

call Yforward

goto salida

atrasY1 call Yrewind

salida

comf corridoX,0

movwf PORTA

movf corridoY,0

movwf REG

rrf REG,0

andlw H'08'

movwf REG

movf corridoY,0

andlw H'E0'

iorwf REG,1

comf REG,0

movwf PORTB

;*********************************************************************

btfss boton,4

goto bo

bsf PORTB,0

goto ton

bo

bcf PORTB,0

ton

**********************************************************************

ret bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui2

43

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui39

;----------------------valida para pedir transmision------------------

movf inicialX,0

subwf cuentaX,0

btfss STATUS,Z

goto aY

incf val,1

aY

movf inicialY,0

subwf cuentaY,0

btfss STATUS,Z

goto aver

incf val,1

aver

movf val,0

sublw H'02'

btfss STATUS,Z

goto aivoy

goto otropasoX

;----------------------fin valida para pedir transmision--------------

;¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡

Xrewind

movf corridoX,0

sublw H'0C'

btfss STATUS,Z

goto resetX1

movlw H'09'

movwf corridoX

goto yastuvoX1

resetX1

movf corridoX,0

sublw H'09'

btfss STATUS,Z

goto resetX2

44

movlw H'03'

movwf corridoX

goto yastuvoX1

resetX2

bcf STATUS,C

rlf corridoX,1

yastuvoX1

decf inicialX,1

return

Yrewind

movf corridoY,0

sublw H'C0'

btfss STATUS,Z

goto resetY1

movlw H'90'

movwf corridoY

goto yastuvoY1

resetY1

movf corridoY,0

sublw H'90'

btfss STATUS,Z

goto resetY2

movlw H'30'

movwf corridoY

goto yastuvoY1

resetY2

bcf STATUS,C

rlf corridoY,1

yastuvoY1

decf inicialY,1

return

Xforward

movf corridoX,0

sublw H'03'

45

btfss STATUS,Z

goto resetX3

movlw H'09'

movwf corridoX

goto yastuvoX3

resetX3

movf corridoX,0

sublw H'09'

btfss STATUS,Z

goto resetX4

movlw H'0C'

movwf corridoX

goto yastuvoX3

resetX4

bcf STATUS,C

rrf corridoX,1

yastuvoX3

incf inicialX,1

return

Yforward

movf corridoY,0

sublw H'30'

btfss STATUS,Z

goto resetY3

movlw H'90'

movwf corridoY

goto yastuvoY3

resetY3

movf corridoY,0

sublw H'90'

btfss STATUS,Z

goto resetY4

movlw H'C0'

movwf corridoY

goto yastuvoY3

46

resetY4

bcf STATUS,C

rrf corridoY,1

yastuvoY3

incf inicialY,1

return Transmision

BANK0





BANK1





BANK0


BANK1


BANK0

return

Recepcion

BANK1





BANK0


BANK1


BANK0




47

return

intflag

BANK0

movf contint,0

sublw H'00'

btfss STATUS,Z

goto pasalas

movf RCREG,0

movwf cuentaX

incf contint,1

goto fin

pasalas

movf contint,0

sublw H'01'

btfss STATUS,Z

goto botones

movf RCREG,0

movwf cuentaY

incf contint,1

goto fin

botones

movf contint,0

sublw H'02'

btfss STATUS,Z

goto fin

movf RCREG,0

movwf boton

movlw H'00'

movwf contint

fin movlw 0xFF

movwf bandera

bcf RCSTA,CREN ; deshabilita la recepción

retfie

end

48

Bloques del programa

La inicialización del PIC y las rutinas de transmisión y recepción no serán

explicadas, debido a su similitud con el programa del PIC 1; sin embargo en el despliegue

para el programa del PIC 1 está la explicación de esta sección.

Cabe mencionar de lo omitido, que el preescalamiento del timer0 en el PIC 2 es

mucho mayor al configurado para los monoestables en el PIC 1 debido a la velocidad de

respuesta de los motores. El preescalamiento para los motores puede incrementarse a gusto

del diseñador, pero no disminuirlo más de lo que el programa tiene como valor; según

nuestras observaciones experimentales. La sincronización y comunicación bidireccional de

los PICs lo inicia el request.

inicio

BANK0

clrw

clrf bandera

clrf contint

clrf PORTA

clrf PORTB

clrf corridoX

clrf corridoY

clrf val

clrf RCREG

movlw H'06'

movwf corridoX

movlw H'60'

movwf corridoY

movlw H'00'

movwf contint

Iniciamos con un valor que coloca a la mitad los “unos” en los registros corridoX y

corridoY , porque usamos el modo de pasos con gran torque. Después, al contador de

interrupciones los iniciamos en ceros.

49

;-*-*-*-**-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*referencia-*-*-*-*-*-*-*-*-*-

refX btfsc PORTA,4 ;referencia de X

goto regresaX

call Xrewind

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui30

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0

aqui3a btfss INTCON,T0IF ;retardo

goto aqui3a

comf corridoX,0

movwf PORTA

goto refX

Debido que para posicionar los motores a su estado inicial; revisamos el bit 4 del

puerto A y en caso de ser cero, ya está cerrado el optointerruptor. Si está abierto aún,

llamamos a la rutina Xrewind (la encargada de decrementar el valor de inicialX una vez,

pero principalmente de rotar a la izquierda los bits que van a salir al puerto A) varias veces

hasta que cerrar el interruptor. Pueden observarse repetidamente varios retardos para el

motor. Cada vez que se da un paso, se manda al puertoA la palabra de corridoX, que son los

bits rotados. El registro corridoX la mandamos complementada, porque utilizamos para la

etapa de potencia, una configuración de dos transistores en cascada operando en saturación

que como es sabido, la lógica se invierte cuando esta configuración se implementa.

regresaX

clrf inicialX

agX

call Xforward

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui3

bcf INTCON,T0IF

50

clrf TMR0

aqui3b btfss INTCON,T0IF ;retardo

goto aqui3b

comf corridoX,0

movwf PORTA

movf inicialX,0

sublw D'100'

btfss STATUS,Z

goto agX

En el caso de que el interruptor se encuentra cerrado, hacemos lo mismo pero esta

vez llamamos a la rutina Xforward hasta que inicialX llegue al valor decimal 100, que

puede ser cambiado si se desea que el motor se sitúe en algún otro lado. Para revisar si

inicialX ha llegado al valor mencionado antes, se transfiere inicialX al registro de trabajo y

después se resta con el valor y si la bandera de cero Z se pone en “uno”, entonces ya llegó

al valor; de otro modo sigue el ciclo agX.

refY

btfsc PORTA,7

goto regresaY

call Yrewind

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui31

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0

aqui3c btfss INTCON,T0IF ;retardo

goto aqui3c

movf corridoY,0

movwf REG

rrf REG,0

andlw H'08'

movwf REG

movf corridoY,0

andlw H'E0'

51

iorwf REG,1

comf REG,0

movwf PORTB

bcf PORTB,0

goto refY

regresaY

clrf inicialY

agY

call Yforward

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui33

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui34

movf corridoY,0

movwf REG

rrf REG,0

andlw H'08'

movwf REG

movf corridoY,0

andlw H'E0'

iorwf REG,1

comf REG,0

movwf PORTB

bcf PORTB,0

movf inicialY,0

sublw D'103'

btfss STATUS,Z

goto agY

Para el caso del motor del eje Y, es casi idéntico a lo del motorX, con una

excepcion: El modo en que los bits de corridoY salen al puerto B no es similar. La razón

radica en que al utilizar los bits mas significativos del puerto, no todos los bits se

52

encuentran disponibles, especialmente el bit 4. En el manual puede observarse que este bit

también tiene como función la habilitación de programación a bajo voltaje, así que por

defecto, éste bit está deshabilitado como salida de puerto; entonces optamos por enmascarar

el cuarto bit de corridoY y desenmascararlo en el bit 3 del puertoB. Otra alternativa para

este problema es, antes de programar el PIC, deshabilitar la opción low voltaje en la

ventana de programación.

;------------------*********************-----------------*************

clrf inicialX

movlw D'63'

movwf inicialX

clrf inicialY

movlw D'50'

movwf inicialY

Los valores iniciales son cambiados para que, después de la inicialización, los

motores no se reposicionen cuando el joystick está en reposo.

Estos valores ‘63’ Y ‘50’, son obtenidos experimentalmente; es decir, valores de

prueba y error que el PIC 1 manda estando el joystick en reposo. Por supuesto éstos valores

pueden cambiar en caso de usar otro joystick o de calibrar sus potenciómetros.

;------------------*********************-----------------*************

otropasoX clrw

;---------------------------------------------------------------------

bcf STATUS,Z

bcf STATUS,C

bcf INTCON,T0IF

clrf contint

movlw H'05'

movwf dato ;request

call Transmision

call Recepcion

quenoX btfss bandera,4

53

goto quenoX

clrf bandera

call Recepcion

quenoY btfss bandera,4

goto quenoY

clrf bandera

call Recepcion

quenoB btfss bandera,4

goto quenoB

clrf bandera

La señal de request es enviada al PIC 1, para que mande las coordenadas y el estado

del botón. Aunque el PIC 1 no lo valida, se manda un ‘5’ como request, que en código

ASCII es la petición de transmisión. Posteriormente se habilita la recepción cada vez que se

recibe una palabra. Puede observarse que el orden de las palabras en la recepción es

equivalente al orden en que se transmiten. Esta sección no es la que recibe y transfiere los

datos a sus respectivos registros, pero es la que espera a que la interrupción sea atendida

para esperar otra.

;---------------------------------------------------------------------

aivoy

clrf val

movf inicialX,0

subwf cuentaX,0

btfss STATUS,Z

goto sigueX

goto palaY

sigueX btfss STATUS,C

goto atrasX1

call Xforward

goto palaY

atrasX1 call Xrewind

54

Mediante una resta de cuentaX con inicialX se decide si se mueve el motor X o no.

En caso de que la resta sea cero (bandera Z=1) el motor no se mueve y brincamos para

hacer lo mismo con el motor Y, restando cuentaY con inicialY . Cuando la resta de cuentaX

con inicialX es diferente de cero, necesitamos verificar si la resta es positiva o negativa, con

la bandera de acarreo C; porque si la resta es positiva, quiere decir que inicialX está por

debajo de cuentaX y, por tanto, el motor debe caminar a para adelante; y en caso que la

resta sea negativa, inicialX es mayor que cuentaX, así que el motor camina hacia atrás,

mediante la rutina Xrewind.

palaY movf inicialY,0

subwf cuentaY,0

btfss STATUS,Z

goto sigueY

goto salida

sigueY btfss STATUS,C

goto atrasY1

call Yforward

goto salida

atrasY1 call Yrewind

Puede observarse que este bloque, que es destinado para el motor Y, es análogo a lo

hecho para el motor X.

salida comf corridoX,0

movwf PORTA

movf corridoY,0

movwf REG

rrf REG,0

andlw H'08'

movwf REG

movf corridoY,0

andlw H'E0'

iorwf REG,1

comf REG,0

movwf PORTB

55

;*********************************************************************

btfss boton,4

goto bo

bsf PORTB,0

goto ton

bo bcf PORTB,0

ton

Este es el bloque de salida a los puertos; de la misma forma que la inicialización,

pero ahora revisando si el botón fue presionado para mandar un nivel alto al bit 0 del puerto

B en caso de ser afirmativo lo antes dicho.

**********************************************************************

ret bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui2

bcf INTCON,T0IF

clrf TMR0


goto aqui39

Dos retardos que pueden ser modificados para variar la velocidad de los motores.

;----------------------valida para pedir transmision------------------

movf inicialX,0

subwf cuentaX,0

btfss STATUS,Z

goto aY

incf val,1

aY

movf inicialY,0

subwf cuentaY,0

btfss STATUS,Z

goto aver

incf val,1

aver

56

movf val,0

sublw H'02'

btfss STATUS,Z

goto aivoy

goto otropasoX

;----------------------fin valida para pedir transmision--------------

En caso de que los valores de cuentaX y cuentaY ya han sido alcanzados, se brinca a

donde se pide mediante el request, otras coordenadas y el estado actual del botón. De otro

modo, el brinco es después de que ocurren las recepciones.

;¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡

Xrewind

movf corridoX,0

sublw H'0C'

btfss STATUS,Z

goto resetX1

movlw H'09'

movwf corridoX

goto yastuvoX1

resetX1

movf corridoX,0

sublw H'09'

btfss STATUS,Z

goto resetX2

movlw H'03'

movwf corridoX

goto yastuvoX1

resetX2

bcf STATUS,C

rlf corridoX,1

yastuvoX1

decf inicialX,1

return

Ya habíamos aclarado que la secuencia que utilizamos para mover los motores fue

la de gran torque, y Xrewind rota dos bits juntos. Hay dos casos críticos que se deben tomar

57

en cuenta. El primero es cuando dos los bits están a punto de desbordarse por cualquiera de

los lados del registro (pasar de 1100 a 1001 si se rota a la izquierda o de 0011 a 1001 para

rotación a la derecha) y el segundo es la trascendencia contraria; es decir, reposicionarlos

(de 1001 a 1100 si se rota a la derecha o de 1001 a 0011 para rotación a la izquierda). En el

caso de Xrewind, solamente nos centramos en lo que ocurre cuando se desbordan los bits de

corridoX por la izquierda. Esa razón forza a revisar primero si el nibble (arreglo de cuatro

bits) es la palabra binaria 1100, que en hexadecimal es el número 0C. Si esto ocurre, la

palabra debe cambiar a 1001, que en hexadecimal es 09. En caso de no encontrarse en la

posición 1100, debemos ahora revisar si la posición es 1001, para reposicionar al número

binario en 0011, que en hexadecimal es 03; y en caso de no encontrarse en ninguno de estos

casos, solamente rotar el registro a la izquierda. Después de esta toma de decisiones,

decrementamos inicialX.

Yrewind

movf corridoY,0

sublw H'C0'

btfss STATUS,Z

goto resetY1

movlw H'90'

movwf corridoY

goto yastuvoY1

resetY1 movf corridoY,0

sublw H'90'

btfss STATUS,Z

goto resetY2

movlw H'30'

movwf corridoY

goto yastuvoY1

resetY2 bcf STATUS,C

rlf corridoY,1

yastuvoY1 decf inicialY,1

return

58

Xforward

movf corridoX,0

sublw H'03'

btfss STATUS,Z

goto resetX3

movlw H'09'

movwf corridoX

goto yastuvoX3

resetX3 movf corridoX,0

sublw H'09'

btfss STATUS,Z

goto resetX4

movlw H'0C'

movwf corridoX

goto yastuvoX3

resetX4 bcf STATUS,C

rrf corridoX,1

yastuvoX3 incf inicialX,1

return

Yforward

movf corridoY,0

sublw H'30'

btfss STATUS,Z

goto resetY3

movlw H'90'

movwf corridoY

goto yastuvoY3

resetY3 movf corridoY,0

sublw H'90'

btfss STATUS,Z

goto resetY4

movlw H'C0'

movwf corridoY

goto yastuvoY3

resetY4 bcf STATUS,C

rrf corridoY,1

59

yastuvoY3

incf inicialY,1

return

Observamos que la rutina Xforward tiene la misma función que Xrewind, con la

variante de ir rotando a la derecha los bits de corridoX e incrementar inicialX. Asimismo,

Yrewind e Yforward tiene tareas casi idénticas a sus análogos Xrewind y Xforward

respectivamente, pero alterando inicialY y corridoY .

intflag

BANK0

movf contint,0

sublw H'00'

btfss STATUS,Z

goto pasalas

movf RCREG,0

movwf cuentaX

incf contint,1

goto fin

pasalas movf contint,0

sublw H'01'

btfss STATUS,Z

goto botones

movf RCREG,0

movwf cuentaY

incf contint,1

goto fin

botones movf contint,0

sublw H'02'

btfss STATUS,Z

goto fin

movf RCREG,0

movwf boton

movlw H'00'

movwf contint

fin movlw 0xFF

60

movwf bandera

bcf RCSTA,CREN ; deshabilita la recepción

retfie

end

Por último la rutina intflag, que es habilitada mediante la interrupción por recepción,

asigna por cada interrupción y con la ayuda del contador de interrupciones contint, lo

recibido en RCREG a su correspondiente registro y cada vez que sale de la interrupción

pone a “unos” la bandera.

Termina la explicación para el programa del PIC 2.

Etapa de potencia

Esta etapa es la intermedia entre el PIC y los motores. Como su nombre lo indica,

incrementa la potencia de las señales salientes de los puertos del PIC, elevando la corriente

de colector del transistor Darlington, en el que una bobina del motor es la carga. En el

marco teórico se incluye el circuito necesario para motores unipolares y bipolares. Cabe

mencionar que tal circuito es para una sola bobina; de tal modo que para cuatro bobinas por

motor, se necesitó de ocho etapas de potencia.

Al trabajar con un motor bipolar de 2.5V y 2.1A de consumo, debimos incluir un

Darlington que soporte más de 4A, porque si la secuencia es de gran torque, cada motor

consume 4.2A; así que la fuente de alimentación debe proporcionar alrededor de 9A.

El voltaje colector-emisor del Darlington es alrededor de 2.5V en modo de

saturación; entonces agregando el voltaje que el motor necesita, la fuente utilizada fue de

5V (una fuente conmutada como la de una computadora cumple este requisito,

proporcionando hasta 20A para 5V). Es necesario saber la beta del transistor, porque de

ésta depende el valor de la resistencia, ya cuando el optoacoplador se encuentre en corte,

prácticamente toda la corriente que pasa por la resistencia va hacia la base del Darlington.

Sabiendo la corriente necesaria para el motor y la beta, la corriente de base es obtenida. Por

otro lado, por una ecuación sencilla de malla obtenemos la corriente de base que depende

de la resistencia; recordando que el voltaje base-colector de un Darlington es alrededor de

1.4V.

61

El optoacoplador que utilizamos fue el 4N27. Un optoacoplador es un transistor que

mediante luz es excitado en su base. Es útil debido a que la base se encuentra aislada

eléctricamente y evita corrientes de retorno. El Darligton que utilizamos es el de matrícula

2N6039, que soporta hasta 4A de corriente de colector.

RESULTADOS DE LABORATORIO

Al inicio del proyecto decidimos comenzar experimentando la generación del

trigger (por medio del PIC) y observar cómo respondía el monoestable ante éste, mediante

un programa que generaba un pulso bajo de 10µs de ancho cada milisegundo. Entonces,

con un osciloscopio pudimos observar tanto el trigger como la salida del monoestable.

Como estaba calculado, la salida máxima del 555 era menor a 1ms.

Habiendo obtenido lo anterior, la tarea siguiente fue muestrear el ancho de pulso

que entra al PIC y asociarle una palabra de acuerdo a lo que tarda en caer; así que al variar

el potenciómetro del monoestable se generan palabras de 8 bits. Al graficar la palabra

generada contra la resistencia del potenciómetro, obtuvimos lo siguiente:

Puede observarse en la anterior gráfica que el máximo valor donde la curva puede

considerarse lineal es 55kΩ. Posiblemente afectó en la gráfica los intervalos más

distanciados que a partir de ese valor tomamos, como puede verse en la tabla siguiente:

Palabra vs. Resistencia

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Resistencia (kOhms)

Pal

abra

dec

imal

(/10

0)

62

Palabra en Binario R(kΩΩΩΩ) Decimal decimal (/100)

00000000 1.62 0 0,00 00000001 2.32 1 0,01 00000100 2.60 4 0,04 00000111 3.43 7 0,07 00001001 4.59 9 0,09 00001100 5.50 12 0,12 00001111 6.53 15 0,15 00010010 7.13 18 0,18 00010100 8.01 20 0,20 00010111 8.81 23 0,23 00011010 9.54 26 0,26 00011101 10.92 29 0,29 00011111 11.37 31 0,31 00100010 12.56 34 0,34 00100101 13.16 37 0,37 00101000 14.33 40 0,40 00101010 14.80 42 0,42 00101101 16.11 45 0,45 00110000 17.02 48 0,48 00110011 17.46 51 0,51 00110101 18.73 53 0,53 00111000 19.55 56 0,56 00111011 20.1 59 0,59 00111110 21.3 62 0,62 01000000 21.8 64 0,64 01000011 22.9 67 0,67 01000110 24.1 70 0,70 01001001 24.7 73 0,73 01001011 26.2 75 0,75 01001110 26.9 78 0,78 01010001 27.7 81 0,81 01010100 28.8 84 0,84 01010110 29.9 86 0,86 01011001 30.4 89 0,89 01011100 31.5 92 0,92 01011111 32.7 95 0,95 01100001 33.5 97 0,97 01100100 33.9 100 1,00 01100111 35.3 103 1,03 01101010 36.0 106 1,06 01101100 37.0 108 1,08 01101111 38.2 111 1,11 01110010 39.6 114 1,14 01110101 40.1 117 1,17

63

01111010 41.9 122 1,22 10000000 43.2 128 1,28 10000010 44.7 130 1,30 10000101 45.3 133 1,33 10001011 47.0 139 1,39 10010000 48.6 144 1,44 10010011 50.3 147 1,47 10011000 52.0 152 1,52 10011110 53.8 158 1,58 10100001 54.8 161 1,61 10100110 57.3 166 1,66 10101100 59.1 172 1,72 10110111 63.0 183 1,83 10111111 65.1 191 1,91 11000100 66.5 196 1,96 11001010 68.8 202 2,02 11001101 70.0 205 2,05 11010010 71.6 210 2,10 11010101 72.7 213 2,13 11011000 73.9 216 2,16 11100000 75.7 224 2,24 11100101 78.8 229 2,29 11101110 81.5 238 2,38 11110000 82.1 240 2,40 11110011 83.0 243 2,43 11111001 84.8 249 2,49 11111011 86.5 251 2,51 11111110 87.5 254 2,54

Los valores cursivos están más distanciados entre ellos que los anteriores.

Tomando en cuenta la linealidad de los primeros valores, la pendiente obtenida para

ese segmento es de 5/2, así que aproximadamente el valor de cada palabra aumentaba

respecto a la anterior en 3, por cada 1kΩ incrementado. La utilidad de este experimento

radica en asumir una relación lineal entre el joystick y la palabra asociada, además de

corroborar que no habían dificultades con los valores que salían al puerto, como

anteriormente nos había ocurrido. Es importante recalcar que estos valores no muestran la

relación entre el ángulo del joystick y el ángulo de los motores. Sin embargo por este medio

es fácil hallar lo anterior realizando una tabla de medición ángulo del joystick vs resistencia

del jostick.

64

La gráfica siguiente muestra un ejemplo de los problemas obtenidos a la salida del puerto

debido a la mala lectura de un bit.

Aún con el error puede observarse la tendencia lineal de la relación. Como se había

explicado anteriormente, un bit del puerto B no funcionaba y fue necesario utilizar otro pin

del puerto; pero en ese traslado hubo un error de programación, que provocó el error. Al

darnos cuenta del error tomamos las mediciones de la primer gráfica.

La tarea siguiente fue una rutina para mover un motor hasta un determinado ángulo;

con palabras fijas programadas en el PIC, con el propósito de observar tanto la velocidad

máxima del motor y el control de la posición. Pudimos observar que el reloj debía estar

preescalado mínimo a 1:16 para que el motor respondiera de forma adecuada, además

agregamos unos retardos por cada cambio de posición del motor.

Resuelto lo anterior, controlamos el motor mediante el potenciómetro del 555, es

decir, acoplamos la parte de muestreo y asignación de palabra con la rutina de posición del

motor. No tuvimos mayores problemas.

Tomando como premisa que al poder controlar un motor podíamos controlar dos,

duplicamos lo hecho para un motor, con la diferencia que la salida para el otro motor sería

en otro puerto. Sin embargo un problema que surgió (y que no pudimos resolver) fue que

en un intervalo pequeño, al mover uno de los potenciómetros influía en la palabra

controlada por el otro. En las simulaciones observamos que, cuando una palabra de la

Palabra vs. Resistencia

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00

Resistencia (kOhms)

Pal

abra

en

deci

mal

(/10

0)

65

posición actual había alcanzado ya su correspondiente deseada, mientras que la del otro

motor aún no, el brinco provocado por esto en la programación hacía que el eje aún

muestreando tomara un valor del reloj anterior a la que le correspondía, debido a las

diferencias entre ciclos de reloj. Por lo tanto, utilizamos el comando nop para acoplar tales

ciclos; sin embargo, esto aminoró en forma poco significativa el error.

Un problema anterior a éste fue el hecho de no percatarnos que cuando un registro

lo rotamos, el valor de la bandera de acarreo es añadida a tal registro, y para tal situación

optamos por limpiar la bandera de acarreo antes de rotar cualquier registro.

La mayor dificultad que tuvimos fue lo concerniente a la transmisión y recepción

serial. La primera prueba fue mover un motor mandando por vía serial a otro PIC la palabra

del ángulo deseado, y en éste caso no hubo mayor problema; pero al mandar más de dos

palabras, se generaba una confusión en los ejes. Por ejemplo, al mover el potenciómetro

que controlaba el motor vertical se movía el horizontal y viceversa, pero no siempre.

Entonces intentamos añadir en la trama de las palabras transmitidas, un “header”, el cual si

no era el adecuado, desechaba el byte y leía el otro, así hasta hallar el header. Éste es un

proceso tardado tomando en cuenta que la transmisión serial es mucho más lenta que el

ciclo de lectura. Previamente hicimos variantes agregando un noveno bit; obteniendo el

mismo resultado.

Fue entonces cuando, para sincronizar los PICs optamos por generar en el segundo

PIC una señal de request, mandada vía serial al primero. Significaba que el segundo PIC

estaba listo para recibir la trama y se iba a quedar esperando en un loop hasta que la

interrupción por recepción se activara. Este procedimiento dio resultado satisfactorios.

CONCLUSIONES

Al tener conocimiento de la versatilidad que los PICs proporcionan, es inevitable

compararlos con otros microcontroladores. Nos lleva a apreciar y concluir que disponemos

de una herramienta verdaderamente accesible; tanto en manejabilidad como en recursos

económicos se refiere.

En el transcurso del proyecto no dimos cuenta que no hubiese sido posible realizar

el proyecto de esta forma relativamente fácil con otro microcontrolador, sino que

hubiésemos estado limitados en memoria y registros de propósito general, como es

66

acostumbrado en los controladores habituales. Además, el modo en que son habilitados los

módulos y las interrupciones en los PICs son realmente fáciles, tomando en cuenta que, por

ejemplo en los microcontroladores Intel, este proceso resulta verdaderamente engorroso.

Controlar una cámara de video por telemetría mediante un joystick no es nuevo.

Comúnmente hemos podido observar varias aplicaciones; principalmente en vehículos de

rastreo y módulos de vigilancia.

Aunque la etapa de telemetría no es implementada en este proyecto, todos los demás

elementos necesarios son incluidos; facilitando la adaptación de módems entre las

conexiones de transmisión y recepción de los PICs, porque sin esta etapa, el proyecto

prácticamente no tiene sentido. En caso contrario se hubiera optado por utilizar un solo

microcontrolador.

Una etapa esencial que, sin embargo no es a menudo mencionada, es la de potencia.

No hubiera sido posible mover los motores con la potencia proporcionada por los puertos, y

con ayuda de los optoacopladores y los diodos, se evita que los controladores sean

arruinados por la corriente de retorno. La etapa de potencia debe ser exacta. Además de

mantener la diferencia de tensión adecuada para no dañar los motores, no se permite un

exceso o falta de corriente porque esto alteraría el movimiento del dispositivo.

Cuando se habla de un proyecto de este tipo, inmediatamente se asocia a una o

varias aplicaciones, tales como cámaras espías, de vigilancia o de caza, y si se añade un

botón de disparo, las aplicaciones tienen un buen agregado. De hecho, el proyecto en

cuestión pretende ser montado a un vehículo de rastreo de dos cámaras de video; la

primera, utilizada para acecho de un objetivo (posiblemente montada en ésta un láser o

algún dispositivo de disparo, el cual sería activado mediante el botón del joystick) y la

segunda cámara, movida paralelamente con la dirección del vehículo.

En general, el proyecto es un modelo inicial de las posibilidades de control

inalámbrica por telemetría, y aunque el proyecto fue terminado con algunos errores, es de

utilidad para proyectos posteriores, implementando sus respectivas modificaciones.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Motores de pasos, tema de la revista ElectroElectrónica de la Pontificia Universidad

Católica del Perú. 2do. semestre 1998, N° 10

• Jones on Stepper Motors

http://www.cs.uiowa.edu/~jones/step/circuits.html

• Stepper Motors, by Ian Harris

http://www.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/control2/connect.html

http://www.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/control2/sequence.html

• PIC16F62X Data Sheet

http://www.microchip.com

• Todo sobre PIC’s, Ing. Horacio Daniel Vallejo

• Stepping Motors, Douglas W. Jones, Departamento de ciencias de la computación

de la Universidad de Iowa.

http://www.uiowa.edu

http://www.cenece.com/faq.htm

http://www.cs.uiowa.edu/~jones/step/circuits.html

http://www.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/control2/connect.html

http://www.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/control2/sequence.html

http://www.microchip.com

http://www.uiowa.edu

http://www.cenece.com/faq.htm

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