SIMULADOR DOMÓTICO

DESCRIPCION

Utilizando los conocimientos obtenidos durante el curso de Microcontroladores de la sección de Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica hasta el presente momento, se propone una práctica libre, aplicando los métodos vistos en clase, así como el hardware y la plataforma de desarrollo de sistemas embebidos de Freescale®.

El proyecto sugerido para satisfacer los requerimientos especificados más adelante, consiste en el desarrollo de un sistema de simulación domótica, capaz de emular un sensor de presencia en habitaciones para automatizar iluminación, además de un actuador multipropósito para ventanas o puertas.

El simulador contiene una terminal en la PC, para la manipulación de los dispositivos y su comportamiento a distintos eventos.

REQUERIMENTOS

De los tópicos vistos en clase pero no limitados a:

•                 Entradas y Salidas digitales.
•                 Interrupciones de hardware
•                 Comunicación Serial
•                 Programación Modular

DESARROLLO DEL PROYECTO

HARDWARE

•                 Plataforma de desarrollo FRDM-KL25Z de Freescale Semiconductor®.
•                 Tabla de Prototipos.
•                 Interruptor DIP, para entradas digitales.
•                 CI ULN2003 Controlador para Motor a pasos.
•                 CI L293D Puente H, para motor de CD.
•                 Sensor Infrarrojo de Interrupción salida digital.
•                 Potenciómetro analógico lineal de 10 Kohm.
•                 Diodos emisores de luz.

SOFTWARE

•                 Codewarrior IDE.
•                 Terminal de Comunicación Serial.

PLANEACION

 

La pirámide muestra la jerarquía y filosofía de acción sobre el proyecto.

SENSORES Y ACTUADORES

Se cuenta con un sensor infrarrojo para simular un sensor de presencia de personas en un hogar, entradas digitales que simulan otros eventos, como pueden ser, encendido de electrodomésticos o puertas/ventanas abiertas.

Los actuadores se representaran en el simulador como un motor a pasos, así como el LED, respondiendo utilizando el sensor y comandos desde la terminal.

INTERFAZ MICROCONTROLADOR

El programa necesario para el simulador se detallara posteriormente, pero se planean una serie de tareas en respuesta al sensor y comandos del usuario.

USUARIO

El usuario comandara el simulador utilizando la terminal de la comunicación serial, de donde se manipulara el estado de los actuadores.

CONTROL REMOTO

El control remoto consiste en una serie de comandos en la terminal de comunicación serial. Primero, se pregunta si se desea acceder a este modo. Las opciones para cada elemento son:

OPCION (Comando)	FUNCION
L	Led Encender(1) , Apagar(0)
M	Motor Derecha(1), Izquierda(2) , Apagar(0)

  

CONTROL CAMPO

El control de campo consiste en la activación directa de los elementos actuadores utilizando el interruptor Sensor. Se puede seleccionar este modo en el menú de la terminal.

DIAGRAMA HARDWARE

SENSOR INFRARROJO

Un sensor infrarrojo comúnmente utilizado para medir la velocidad de motores, con una alimentación de 5 VCD, y una salida digital, con un estado bajo si se interrumpe la señal infrarroja.

MOTOR A PASOS

Motor unipolar de pasos, a 9 VCD.

LED RGB

LED incluido en la tarjeta de desarrollo FRDM-KL25Z, color rojo.

El programa del microcontrolador, será auxiliado por los elementos del “Processor Expert” de Codewarrior, como se muestran en la siguiente tabla.

COMPONENTE	PERIFERICO	FUNCION
Entrada Digital 1 (Sensor)	PTD4	Interruptor Local
Salida Digital 1 (led)	PTB18	Encender Led
Salida Digital 4 (p1)	PTC3	Polo 1
Salida Digital 5 (p2)	PTC4	Polo 2
Salida Digital 6 (p3)	PTC5	Polo 3
Salida Digital 7 (p4)	PTC6	Polo 4

 

DIAGRAMA SOFTWARE

TAREAS

Las tareas definidas para el simulador serán gestionadas por el usuario, además de poderse controlar desde “campo”, con sensor. Esta decisión se planea colocar en el menú de la terminal.

DIAGRAMA DE FLUJO “CONTROL REMOTO”

CONTINUACION DIAGRAMA DE FLUJO “CONTROL CAMPO”

 

TABLA DE TAREAS

Las dos tareas del programa se representan en la tabla y contienen dentro algunas funciones, se detallan cuales dentro de los diagramas de flujo.

TAREA	FORMA EN PROGRAMA	DESCRIPCIÓN
LED	void tarea_led(void)	Enciende y Apaga LED
Motor a Pasos	void Tarea_motor(void)	Pasos Izquierda o Derecha

 

VARIABLES Y CONSTANTES DEL MENU

NOMBRE	TIPO	VALOR INICIAL	DESCRIPCIÓN
Mensajes	Struct	m[100]	Variable tipo arreglo
m[ ]	mensajes	Lista de mensajes	Arreglo de mensajes
apm	Apuntador	Primer mensaje	Apunta a mensajes
apl	Apuntador	Primer letra	Apunta a letras

 

VARIABLES EXTERNAS DE EVENTOS

(Definidas en Eventos)

NOMBRE	TIPO	VALOR INICIAL	DESCRIPCIÓN
b	extern int	b=1	Bandera de termino de envió de mensaje.
ch_copia	extern AS1_TComData	NULL	Guarda el último carácter enviado por el usuario.

 

VARIABLES HERRAMIENTAS DE TAREAS

NOMBRE	TIPO	VALOR	DESCRIPCIÓN
colores	enum	8 colores VALOR CONSTANTE negro=0,azul=1,verde=2,cyan=3 rojo=4,magenta=5,amarillo=6  blanco=7	Lista de colores para la función led.
bit_color	enum	b_azul=1,b_verde=2,b_rojo=4 VALOR CONSTANTE	Peso en binario de los colores.
pasos[ ]	int arreglo	{1,2,4,8}	Valores para la salida digital en binario para los polos del motor.
*p	Apuntador	p=pasos[ ]	Apunta a los pasos para el motor
timer	int	Valor inicial 0, puede ser 1 ó 2	D ó Iz, motor

HERRAMIENTAS DEL MENU

NOMBRE	TIPO	VALOR INICIAL	DESCRIPCION
comando	byte	NULL	Guarda el comando elegido por usuario
eco	int	1	Activa o Desactiva el eco en la comunicación serial.

 VARIABLE DE ENTRADA DIGITAL

NOMBRE	TIPO	VALOR INICIAL	DESCRIPCIÓN
in	bool	FALSE	Guarda el estado del sensor local.

TABLA DE FUNCIONES

Resumen de las funciones utilizadas. Se detallan en su respectivo diagrama de flujo.

FUNCIÓN	FORMA EN PROGRAMA	DESCRIPCIÓN
Inicio	void f_inicio(void)	Inicia Programa, manda 2 mensajes usando función mensaje.
Modo	void f_modo(void)	Espera a que el usuario tome la decisión del modo local o remoto, llama a función local o remoto según el caso.
Remoto	void f_remoto(void)	Activa el eco de la comunicación serial y manda un mensaje en espera a un comando del usuario, guarda el comando en la variable comando.
Local	void f_local(void)	Envia un mensaje a la terminal y habilita el sensor físico para la manipulación local.
LED	void f_LED(int)	Enciende el LED de la tarjeta de desarrollo, se necesita enviarle el color, en este programa es ‘rojo’.
Mensaje	void f_mensaje(int)	Envia mensaje a la pantalla de la terminal, se necesita indicar el numero de mensaje, previamente guardado (0-6).

 

DIAGRAMAS DE FLUJO DE FUNCIONES

FUNCION INICIO

FUNCION MODO

FUNCION REMOTO

FUNCION LED

FUNCION LOCAL

FUNCION MENSAJE

TABLA DE TAREAS

TAREA	FORMA EN PROGRAMA	DESCRIPCION
LED	tarea_led()	Enciende LED integrado a la tarjeta de desarrollo, oprimiendo 1 en el teclado, y lo apaga oprimiendo 2 en el teclado. Salir de esta tarea oprimiendo E en el teclado seguido de enter.
Motor	tarea_motor()	Enciende el motor y da pasos a la derecha oprimiendo 1 en el teclado, y da pasos a la izquierda oprimiendo 2 en el teclado. Se detiene oprimiendo 0 en el teclado y se sale de esta tarea con E seguido de enter.

DIAGRAMA DE FLUJO DE TAREAS

TAREA LED

TAREA MOTOR

BOSQUEJO FISICO