Cartel Electronico Para Lineas de Produccion Controlado via Ethernet

PIZARRA ELECTRONICA CONTROLADA POR MICROCONTROLADORES Y

ETHERNET

Por

Víctor Manuel Corona Hernández

Héctor Leonel López Santiago

Presentado a la academia de Sistemas Digitales y Comunicaciones

Del Instituto de Ingeniería y Tecnología de

La Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Para su evaluación

LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ

Abril 2009

1

PIZARRA ELECTRONICA CONTROLADA POR MICROCONTROLADOR Y

ETHERNET

Dr. Víctor Hinostroza Presidente de la academia

___________________________________________

MC. Sergio Lujan Maldonado Asesor

___________________________________________

Víctor Manuel Corona Hernández Alumno

___________________________________________

Héctor Leonel López Santiago Alumno

___________________________________________

2

Introducción

Con el transcurso del tiempo ha surgido la necesidad de carteles

electrónicos que sean prácticos y llamativos para comunicar información. En

respuesta a esto nacen las pizarras electrónicas. Aunque son llamados con

diferentes nombres, el funcionamiento es el mismo.

Hoy en día somos testigos de los avances tecnológicos que han sido

desarrollados gracias a la microelectrónica, causando gran impacto debido a la

reducción en material, tamaño y costo. Una herramienta muy útil que está

conquistando el mundo de la electrónica son los ya tan conocidos

microcontroladores. Estas diminutas computadoras son utilizadas de forma

masiva en infinidad de circuitos electrónicos, debido a que permiten menor

consumo de energía, mayor precisión y una alta velocidad de respuesta.

Una de las muchas cualidades que posee el microcontrolador es la

capacidad para manipular diodos LED’s. Esta tecnología de LED’s se sigue

desarrollando en forma vertiginosa en los últimos años, convirtiéndose en la

tecnología predilecta en la aplicación de pizarras electrónicas, para visualizar

mensajes de tipo publicitarios o informativos y sus aplicaciones son diversas.

Es por eso que nuestro objetivo es diseñar e implementar una matriz de

LED’s, para desplegar mensajes, pero a diferencia de las pizarras

convencionales, pretendemos accesar a ésta a través de Ethernet, es decir, la

pizarra va a contar con una dirección IP fija y cualquier computadora que este

en red con ella, va a poder accesarla.

3

Antecedentes de la Investigación

En la actualidad las matrices de LED’s permiten representar letras,

números, signos de puntuación y caracteres especiales con un grado de

legibilidad excelente. Esta tecnología no es nueva, ya que en los años 40’s se

podían ver mostrando leyendas publicitarias. En esos tiempos eran fabricados

con lámparas de incandescencia, no eran programables, es decir, los mensajes

eran estáticos, por el hecho de que en esa época la tecnología no estaba tan

avanzada y no se conocían los pequeños dispositivos emisores de luz. Estos

visualizadores nacen a partir de la aparición de calculadoras, cajas registradoras

e instrumentos de medida electrónicos en los que era necesario emplearlos. Con

la llegada de los LED’s en la década de los 60’s y posteriormente la invención de

los microcontroladores en los 70’s formaron la pareja ideal para el desarrollo de

pizarras electrónicas. Actualmente se fabrican con LED’s y pantallas LCD.

En la actualidad hay un gran número de fabricantes de estas pizarras

inteligentes. La programación del cartel se realiza desde una PC y en algunos

modelos por medio de teclados compatibles con PC/AT. Esta programación es

posible con la PC a través de su interfaz RS-232 a una distancia no mayor de 20

metros entre la PC y el dispositivo. Pero eso no representa problema alguno. El

reto está en la forma de programar o enviarle mensajes a la pizarra electrónica,

que sea lo suficientemente versátil, confiable y entendible para que cualquier

persona tenga la facilidad de operarla desde cualquier sitio que este en red con

la pizarra, todo esto con la finalidad de mostrar información en tiempo real.

4

Fundamentos teóricos

Microcontrolador

Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las

tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de

E/S, es decir, se trata de un computador completo en un solo circuito integrado.

Es un circuito programable que contiene todos los datos necesarios para

controlar el funcionamiento de una tarea determinada, como el control de una

lavadora, un sistema de alarma, un teclado de ordenador, una impresora, etc.

Son diseñados para disminuir notablemente el tamaño y número de

componentes y, en consecuencia, el costo económico y el consumo de energía

de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de

memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. [1]

Ethernet

Ethernet es el nombre de una tecnología de redes de computadoras de área

local (LAN’s) basada en tramas de datos. El protocolo Ethernet proporciona una

interfaz unificada al medio de red que permite a un sistema operativo transmitir y

recibir varios protocolos del nivel de red de forma simultánea. El protocolo

consta de tres componentes esenciales:

• Una serie de directivas del nivel físico que especifican los tipos de cable,

limitaciones de cableado y métodos de señalización para las redes

Ethernet.

5

• Un formato de trama que define el orden y las funciones de los bits

transmitidos en un paquete Ethernet.

• La propiedad más categórica de una red Ethernet es su mecanismo de

control de acceso al medio, denominado Acceso múltiple con detección

de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple

Acces with Collision Detection). Al igual que cualquier método de MAC,

CSMA/CD permite a las computadoras de la red compartir un único

medio en banda base sin pérdida de datos. En una red Ethernet no

existen prioridades, en lo que se refiere al acceso al medio; el protocolo

está diseñado de forma que todos los nodos disponen de los mismos

derechos de acceso al medio de red. [2]

Matriz de LED’s

Una matriz es la cantidad de puntos luminosos que componen el cartel. Se la

expresa en cantidad de filas por cantidad de columnas. De la matriz dependen la

visibilidad del cartel, la calidad de su tipografía y la cantidad de caracteres

visibles. [3]

HTML

Significa lenguaje de marcado de hipertexto y es un conjunto relativamente

pequeño de símbolos, que determinan el aspecto y la sensación de una

página web. HTML permite que un solo documento contenga texto,

Imágenes en color, sonidos y películas. [4]

6

Diagrama a bloques del Proyecto

Justificación

La finalidad de este proyecto es enviar mensajes desde una computadora para

ser visualizados en una pizarra electrónica, a diferencia de las pizarras

comerciales, este proyecto consistirá en accesarlo a través de una red Ethernet,

es decir la pizarra va a contar con una dirección ip fija y cualquier computadora

que este en la red va a poder tener acceso para mandar la información a

desplegar.

Tiene la ventaja de ser aplicado en varios sectores, como puede ser en la

industria maquiladora para indicar la producción, en un banco para ver el tipo de

cambio, en una estación de gasolina para ver el precio del combustible en ese

instante, entre muchas otras aplicaciones.

7

Objetivo General

Diseñar y construir un sistema de matriz de LED’s (pizarra electrónica)

basada en microcontroladores y controlada por medio de red Ethernet.

Metodología

Etapa 1: Investigación y diseño

1. Objetivo específico: Investigar las características de diversos

microcontroladores para seleccionar el más adecuado.

1.1. Meta: Para la primera semana de agosto, investigar al menos 5

fuentes de información sobre microcontroladores.

1.1.1 Actividad: Consultar las distintas fuentes de información.

Requerimientos: Bibliotecas UACJ, acceso a Internet, asesoria

académica.

2. Objetivo específico: Investigar sobre la construcción de matriz de LED’s y

definir el tamaño que tendrá.

2.1. Meta: Para la segunda semana de agosto, investigar las diversas

formas de construcción de matriz de LED’s.

2.1.1 Actividad: Consultar las distintas fuentes de información.

Requerimientos: Bibliotecas UACJ, acceso a Internet.

3. Objetivo específico: Investigar sobre la elaboración de páginas en HTML.

3.1. Meta: Para la tercera semana de agosto, investigar acerca de

programación de páginas en HTML.

. 3.1.1 Actividad: Consultar las distintas fuentes de información.

8

Requerimientos: Bibliotecas, acceso a Internet, asesoría

académica.

4. Objetivo específico: Comprar material que se utilizara en el proyecto.

4.1. Meta: Para la cuarta semana de agosto, contar con todos los

componentes.

. 4.1.1 Actividad: Consultar las distintas tiendas del ramo electrónico

y comparar precios.

Requerimientos: Dinero, visitas a tiendas, directorio telefónico,

teléfono, Internet.

5. Objetivo específico: Diseñar, programar y simular circuito de la matriz de

LED’s.

5.1. Meta: Para la primera semana de septiembre, tener listo el circuito

simulado y funcionando.

5.1.1 Actividad: Simular en el software, asesoria académica.

Requerimientos: computadora, acceso a Internet.

Etapa 2: Construcción

6. Objetivo específico: Realizar la construcción del prototipo.

6.1. Meta: Para la tercera semana de septiembre, terminar la construcción

de la tablilla y montaje de los componentes.

6.1.1 Actividad: Elaborar el circuito impreso en tablilla y soldar

componentes.

Requerimientos: Laboratorio, computadora, componentes.

9

7. Objetivo específico: Elaborar interfaces para comunicación de los diferentes

dispositivos.

7.1. Meta: Para la primera semana de octubre, tener listas las interfaces

del sistema embebido, puerto serie y matriz de LED’s.

7.1.1 Actividad: Implementar las interfaces de los diferentes

dispositivos.

Requerimientos: Laboratorio, componentes, asesoría académica.

8. Objetivo específico: Programar página que dará acceso a la red.

8.1. Meta: Para la segunda semana de octubre, tener programada la

pagina.

8.1.1 Actividad: Programar.

Requerimientos: computadora, software.

Etapa 3: Pruebas

9. Objetivo específico: Realizar pruebas Independientes.

9.1. Meta: Para la tercera semana de octubre, realizar pruebas a cada

uno de los elementos del proyecto.

9.1.1 Actividad: Asegurar el funcionamiento correcto de cada

elemento, medir voltajes y corregir errores si se presentan.

Requerimientos: Laboratorio, multímetro, osciloscopio, asesoria

académica.

10. Objetivo especifico: Realizar pruebas al proyecto terminado.

10.1. Meta: Para la cuarta semana de octubre, realizar pruebas al

proyecto terminado.

10

10.1.1 Actividad: Realizar pruebas y corregir errores que se

presenten.

Requerimientos: Laboratorio de redes, computadora, asesoria

académica.

11. Objetivo especifico: Proyecto terminado.

11.1 Meta: Para la primera semana de noviembre tener el proyecto

funcional al cien porciento.

12. Objetivo especifico: Elaborar documento del proyecto.

12.1 Meta: Para la segunda semana de noviembre tener el proyecto

documentado.

12.1.1 Actividad: Redactar el documento.

Requerimientos: Computadora.

11

Calendarización

Agosto Septiembre Octubre Noviembre

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Diseño

1.1.1

2.1.1

3.1.1

4.1.1

5.1.1

Construcción

6.1.1

7.1.1

8.1.1

Pruebas

9.1.1

10.1.1

11.1

12.1.1

12

13

Referencias

[1] Palacios Enrique, Remiro Fernando, López Lucas J., Microcontrolador

PIC16F84, Alfaomega, 2004.

[2] Zacker Craig, Redes, McGraw-Hill, 2002.

[3] http://www.indicart.com.ar/letreros-electronicos.htm , Abril 2009.

[4] Mcfedries Paul, Creando una pagina Web con HTML, Prentice Hall, 2000.

http://www.indicart.com.ar/letreros-electronicos.htm

CARTEL ELECTRONICO PARA LINEAS DE PRODUCCION

CONTROLADO VIA ETHERNET

Por

Héctor Leonel López Santiago

Víctor Manuel Corona Hernández

Presentado al comité revisor del Instituto de Ingeniería y Tecnología

Para obtener el título de

INGENIERO EN SISTEMAS DIGITALES Y COMUNICACIONES

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ

Mayo del 2010

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ Instituto de tngeniería y Tecnología

EVALUACiÓN DE EXAMEN Fecha: 26 de Mayo del 2010 PROFESIONAL INTRACURRICULAR Horario: 19:00 - 21 :00 HRS. NIVEL: LICENCIATURA

I TEMA: "Pizarra electrónica de 5 dígitos controlada por microcontroladores y Ethernet" I

La evaluación del examen profesional intracurricular consta de 4 partes: (Desarrollado en 1 hora)

1°.- Exposición por parte de los alumnos (máximo 20 minutos). 2°._ Réplica por parte del jurado. 3°._ Comentarios y/o recomendaciones. 4°._ Entrega de resultados.

Nombre del alumno: Héctor Leonel López Santiago

Calificación Maestro de la materia (30%)

Calificación Director de Trabajo (40%)

Calificación del Jurado (30%)

TOTAL

Se recomienda que el documento se deposite para consulta en la BIBLIOTECA SiD NoD

Director de Trabajo Jurado Coordinador de la Materia "Proyecto de Titulación"

FIRMADO EN ORIGINAL

Fecha: 26 de Mayo del 2010 Horario: 19:00 - 21 :00 HRS.

[ TEMA: "Pizarra electrónica de 5 dígitos controlada por microcontroladores y Ethernet" I

La evaluación del examen profesional intracurricular consta de 4 partes: (Desarrollado en 1 hora)

1°._ Exposición por parte de los alumnos (máximo 20 minutos). 2°._ Réplica por parte del jurado. 3°.- Comentarios y/o recomendaciones. 4°._ Entrega de resultados.

Nombre del alumno: Víctor Manuel Corona Hernández

2.5Calificación Maestro de la materia (30%)

Calificación Director de Trabajo (40%)

Calificación del Jurado (30%)

95'TOTAL

Se recomienda que el documento se deposite para consulta en la BIBLIOTECA SiD NolD

Director de Trabajo Jurado Coordinador de la Materia "Prcwecto e Titulación"

FIRMADO EN ORIGINAL

ii

DECLARACION DE ORIGINALIDAD

Declaramos que el material contenido en este documento es original y no ha sido

copiado de ninguna otra fuente, ni ha sido usado pata obtener otro titulo o

reconocimiento en otra institución de educación superior.

Héctor Leonel López Santiago Víctor Manuel Corona Hernández

iii

LISTA DE TABLAS

Tabla 2.1 Características de diodos LED’s ........................................................... 4

Tabla 2.2 Tamaño de memoria flash y numero de pines .................................... 12

Tabla 2.3 Características de microcontroladores PIC ......................................... 12

Tabla 3.1 Microcontroladores de Intel ................................................................ 19

Tabla 3.2 Características de memoria de programa ............................................ 20

Tabla 3.3 Modo del funcionamiento del puerto serie: ........................................ 25

Tabla 4.1 Características técnicas del cartel electrónico ..................................... 44

Tabla 4.2 Costo de inversión ............................................................................... 44

iv

LISTA DE FIGURAS

Fig. 2.1 Circuito básico ......................................................................................... 3

Fig. 2.2 Matriz de LED’s ...................................................................................... 5

Fig. 2.3 Circuito básico de un transistor NPN ...................................................... 7

Fig. 2.4 Circuito PNP ............................................................................................ 8

Fig. 2.5 Transferencia en serie del registro A al registro B .................................. 9

Fig. 2.6 Registro de desplazamiento de cuatro bits ............................................... 9

Fig. 3.1 Diagrama a bloques del cartel electrónico ............................................. 16

Fig. 3.2 Grupo de 4 Matriz de LED’s ................................................................. 18

Fig. 3.3 Diagrama a bloques de los microcontroladores basados en el 8051...... 20

Fig. 3.4 Descripción de terminales ...................................................................... 22

Fig. 3.5 Diagrama de flujo .................................................................................. 27

Fig. 3.6 Circuito del cartel electrónico ................................................................ 28

Fig. 3.7 Tablilla del microcontrolador ................................................................ 29

Fig. 3.8 Diagrama del circuito controlador de filas ............................................ 29

Fig. 3.9 Circuito controlador de filas .................................................................. 31

Fig. 3.10 Diagrama lógico del 74LS164 ............................................................... 31

Fig. 3.11 Diagrama del circuito controlador de columnas .................................... 32

Fig. 3.12 Circuito controlador de columnas .......................................................... 33

Fig. 3.13 Modulo de red SitePlayer en su versión completa ................................. 34

Fig. 3.14 Diagrama de SitePlayer versión de aplicación básica ........................... 34

Fig. 3.15 Pagina WEB de interfaz de usuario ....................................................... 35

Fig. 3.16 SerialPort Tester para obtener la dirección IP ....................................... 36

Fig. 3.17 Ejecución del comando ping .................................................................. 37

Fig. 3.18 SiteLinker .............................................................................................. 37

Fig. 4.1 Interfaz RS-232 ...................................................................................... 38

Fig. 4.2 Conexión entre el microcontrolador y la computadora ......................... 39

Fig. 4.3 Caracteres ilegibles ................................................................................ 40

Fig. 4.4 Caracteres alfanuméricos ....................................................................... 41

Fig. 4.5 Comunicación funcional entre el microcontrolador y la computadora.. 42

Fig. 4.6 Resultado final ....................................................................................... 43

v

Fig. B.1 Tablilla del Microcontrolador ................................................................ 62

Fig. B.2 Tablilla del controlador de filas ............................................................. 62

Fig. B.3 Tablilla del controlador de columnas ..................................................... 63

Fig. B.4 Tablilla de matriz de LED’s vista superior ............................................ 63

Fig. B.5 Tablilla de matriz de LED’s vista inferior ............................................. 64

Fig. B.6 Tablilla para comunicación por el puerto serie ...................................... 64

vi

CONTENIDO

DECLARACION DE ORIGINALIDAD ........................................................... II

LISTA DE TABLAS ........................................................................................... III

LISTA DE FIGURAS ......................................................................................... IV

CONTENIDO ...................................................................................................... VI

CAPITULO 1: INTRODUCCION ....................................................................... 1

CAPITULO 2: DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS .......................................... 3

2.1 Diodo emisor de luz ........................................................................................... 3

2.2 Matriz de LED’s ................................................................................................. 4

2.3 Dispositivos de conmutación ............................................................................. 6

2.4 Registros de desplazamiento .............................................................................. 8

2.5 Microcontrolador.............................................................................................. 10

2.6 HTML .............................................................................................................. 13

2.7 SitePlayer ......................................................................................................... 14

CAPITULO 3: CARTEL ELECTRONICO ...................................................... 16

3.1 El cartel en la industria maquiladora ................................................................ 16

3.2 Herramientas de diseño .................................................................................... 16

3.3 Descripción del Proyecto. .............................................................................. 17

3.4 Circuito Microcontrolador ............................................................................... 18

vii

3.5 Secuencia de programación.............................................................................. 26

3.6 Circuito controlador de filas ............................................................................ 29

3.7 Circuito controlador de columnas .................................................................... 31

3.8 Interfaz de usuario ............................................................................................ 33

CAPITULO 4: RESULTADOS .......................................................................... 38

CAPITULO 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................... 45

REFERENCIAS ................................................................................................... 47

APÉNDICE A PROGRAMAS ............................................................................ 48

APENDICE B CIRCUITOS IMPRESOS .......................................................... 62

1

CAPITULO 1: INTRODUCCION

Los carteles electrónicos con matriz de LED’s se han convertido actualmente en

una de las principales herramientas como medio de transmisión de información

para la gente en general, pues además de ser llamativo es una opción confiable y

económica. Este tipo de tecnología, hoy día está teniendo un gran auge, pues es

común que en la vida cotidiana se encuentren en los supermercados mostrando la

oferta del día, tiendas departamentales anunciando algún descuento, bancos

publicando el cambio de moneda, escuelas como medio de información para los

alumnos y en la industria para mostrar la cantidad de producción.

Actualmente la industria maquiladora tiene grandes retos en cuanto a

mejorar la eficiencia de los conteos a tiempo de su producción actual y llevar a

cabo un inventario de las piezas elaboradas en las líneas de producción; pues este

último es un factor determinante que podría medir la capacidad de la planta

productiva dentro del rol que forma parte como proveedor de productos y/o

servicios.

Como se menciono anteriormente, en el sector industrial se ha visto que es

de suma importancia llevar un conteo de los productos que se fabrican en las

líneas de producción; por lo general la mayoría de las empresas no cuentan con

un sistema de monitoreo de información instantáneo, que muestre a toda la

plantilla laboral los resultados de sus actividades elaboradas en sus estaciones de

trabajo. En la mayoría de los casos si un gerente baja al área de producción y

quiere saber la cantidad de piezas producidas hasta ese momento, tendría que ir y

preguntar directamente al encargado sobre las piezas terminadas en cada área de

trabajo. Es por esa razón que la implementación de un cartel electrónico seria un

medio de información eficaz y económico.

El cartel electrónico es un sistema que está desarrollado para contribuir

como informante para el conteo de las piezas fabricadas en una empresa

maquiladora y de esta manera establecer o cambiar las estrategias necesarias que

se requieran para cumplir con las metas establecidas por sus clientes.

2

El objetivo de este proyecto es desarrollar un visualizador para desplegar

mensajes, pero a diferencia de los carteles convencionales, el acceso será vía

Ethernet, con la finalidad de controlar en forma remota y segura, una cadena de

caracteres alfanuméricos a mostrar en tiempo real.

La información a desplegar en el cartel electrónico es a través de una

computadora conectada a una red Ethernet la cual funciona como interfaz de

usuario mediante una página Web programada en HTML para enviar los mensajes

a visualizar en el cartel electrónico. El puente de comunicación entre la red

Ethernet y el microcontrolador está a cargo de un modulo de red (modulo

incrustado) por medio del puerto serie y este a su vez es el que se encargara de

conducir la información hacia el microcontrolador (ATMEL AT89S52), siendo

este ultimo el responsable de procesar la información y representarla a través de

los diodos LED’s.

Este dispositivo electrónico es una buena opción ya que las dimensiones

de los LED’s son mas grandes con respecto a otros, obteniendo así, mas altura en

cada carácter mostrado y por lo tanto una mayor distancia de visualización, el ser

monocromático lo hace económico sin aminorar su capacidad de utilidad, al

contar con una interfaz Ethernet, se puede acceder desde una intranet o mejor aun

desde Internet con sus debidas precauciones. Cabe mencionar que la aplicación de

este cartel electrónico es exclusivo para uso interior.

Por sus características de diseño, se puede expandir la memoria con el fin

de almacenar más información, así como aumentar el número de caracteres, es

decir, mostrar más de 8 caracteres (capacidad visual de este proyecto).

3

CAPITULO 2: DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

2.1 Diodo emisor de luz

Un diodo LED es un dispositivo electrónico que funciona como un diodo común,

pero a diferencia de los demás al circular entre su ánodo y su cátodo una corriente

eléctrica, éste disipa la energía en forma de luz. En la figura 2.1 se muestra el

circuito básico del diodo emisor de luz, que consta de una fuente de alimentación

y una resistencia limitadora de corriente, esta resistencia evita el exceso del flujo

de electrones que circula por el diodo LED. Por lo tanto se puede calcular la

corriente total mediante la Ley de Ohm quedando de la siguiente manera:

f

dfT R

VVI

−=

Con esta ecuación se pueden definir los valores necesarios para obtener

una luminosidad constante.

Fig. 2.1 Circuito básico

Existen diversos tipos de diodos LED’s, variando entre ellos en tamaño,

color, luminosidad y longitud de onda. En la tabla 2.1 se muestran las diversas

características de los diodos LED’s.

4

Tabla 2.1 Características de diodos LED’s

Color Diámetro Corriente Voltaje Luminosidad (milicandelas)

Rojo 3 y 5 mm 10 mA 2 – 2.5 V 1.25 mcd

Verde, Amarillo, Naranja

3 y 5 mm 10 mA 2 – 2.5 V 8 mcd

Rojo alta luminosidad 5 mm 10 mA 2 –2.5 V 80 mcd

Verde alta luminosidad 5 mm 10 mA 2 – 2.5 V 50 mcd

Rojo ultra brillante 5 mm 20 mA 3.5 – 4 V 1600 mcd

Verde ultra brillante 5 mm 20 mA 3.5 – 4 V 300 mcd

Rojo 10 mm 20 mA 2 – 2.5 V 110 mcd

Rojo ultra brillante 10 mm 20 mA 3.5 – 4 V 3700 mcd

Azul ultra brillante 10 mm 20 mA 3.5 – 4 V 3700 mcd

De acuerdo a las características de estos dispositivos electrónicos es

conveniente para este proyecto utilizar LED’s rojos de 10 mm, por las siguientes

razones:

• Color: El color rojo es ideal por su bajo costo y se encuentra en un nivel

optimo de visualización, por ser para uso interior no es necesario emplear

LED’s de alta luminosidad, ya que un brillo excesivo causaría una

incómoda lectura.

• Diámetro: Los mensajes mostrados en el visualizador deben de ser

llamativos y visibles a una distancia considerable.

2.2 Matriz de LED’s

Una matriz de LED’s es un arreglo de LED’s formados por m filas y n columnas

y es básicamente un conjunto de pixeles. En este caso cada píxel ocupa la

5

intersección de una fila y una columna representado por un diodo emisor de luz.

Las filas y columnas de esta matriz se pueden conectar a los terminales de uno o

más puertos paralelos como los de un microcontrolador.

Existen 2 modos diferentes de conectar las matrices de LED’s:

a) Matrices con filas en cátodo común y columnas en ánodo común.

b) Matrices con filas en ánodo común y columnas en cátodo común.

La fig. 2.2 muestra una matriz de LED’s de 7 filas y 6 columnas

conectados en el modo b). Para encender un LED en el arreglo, se debe enviar un

‘1’ lógico (señal positiva) en las filas, y simultáneamente un ‘0’ lógico (señal

negativa) en las columnas, polarizando así el LED en forma directa, consiguiendo

como resultado un espectro lumínico.

Fig. 2.2 Matriz de LED’s

El arreglo de LED’s se puede construir de varios colores y tamaños

dependiendo de la aplicación y del presupuesto disponible para la fabricación. En

este conjunto de LED’s se puede representar un solo carácter que puede ser una

6

letra o un numero, por lo tanto para representar una cadena de caracteres

alfanumérica es necesario tener varias matrices seguidas unas de otras, la cual

puede ser de una longitud definida por el diseñador.

2.3 Dispositivos de conmutación

Los dispositivos semiconductores de potencia pueden trabajar como elementos de

conmutación, aplicando una señal de control a la terminal de compuerta de un

tiristor o a la base de un transistor, pueden controlar el encendido y apagado de

otro dispositivo electrónico, es decir, como si fuera un interruptor.

A continuación se mencionan algunos de los dispositivos electrónicos

utilizados como elementos de conmutación:

Diodo: Este es el tipo de interruptor más simple, pero tiene un

inconveniente, no es controlable, ya que si se polariza de forma directa actúa

como un interruptor cerrado, pero si se polariza en su modo inverso se comporta

como un interruptor abierto, por lo cual se descarta por completo para la

aplicación del proyecto.

Transistor: Tienen características controladas de desactivación y

activación, llamados en electrónica como corte y saturación respectivamente. Los

circuitos de excitación de los transistores se diseñan para que se encuentre

totalmente saturado o totalmente en corte, esto difiere a otras aplicaciones del

mismo transistor, como lo es en su modo de amplificación que trabaja en la región

lineal o activa.

Cuando se emplea el transistor como conmutador hay dos formas de

establecer el punto de trabajo de un transistor: polarización de base y polarización

de emisor, la primera establece un valor de corriente constante en la base,

mientras que la segunda mantiene un valor constante de corriente en el emisor. La

corriente de base es más útil en circuitos de cambio, de estado bajo a estado alto,

siendo esta la que se utilizara para alimentar la corriente demandada por los

diodos LED.

7

Dentro de los mismos transistores cabe mencionar que existen dos tipos

diferentes de estos, los cuales son transistores NPN y PNP.

En un transistor NPN el colector y el emisor son de un semiconductor tipo

N y la base es de un semiconductor tipo P. En la figura 2.3 se muestra el símbolo

y el circuito básico de un transistor NPN. Aunque este tipo de componente

electrónico es muy comercial y de alta velocidad, no es el más adecuado para

destinarlo a este proyecto, ya que como se ilustra en la figura 2.3 el emisor está

conectado a tierra, y de acuerdo al microcontrolador implementado necesita de

una lógica negativa (por cuestiones deficientes de corriente) para el control de los

diodos LED, por tal motivo no es la opción que más se ajusta para este caso en

particular.

Q1NPN

+ RB -

+ RC -

VBB

VCC

Fig. 2.3 Circuito básico de un transistor NPN

En la figura 2.4 se muestran las conexiones del transistor PNP. Estos tipos

de transistores tienen las corrientes y los voltajes invertidos con respecto al

transistor NPN y siguen el mismo patrón de análisis, pero la razón principal, como

se menciono anteriormente, es debido a que el microcontrolador utiliza lógica

negativa en su programación.

8

PNP

R1

R2

R3

R4

Fig. 2.4 Circuito PNP

Rectificador Controlado de Silicio (SCR): Este tipo de dispositivo esta

dentro de los elementos de conmutación pero presenta un detalle importante y

suficiente para excluirlo del prototipo, solo se puede activar, esto quiere decir, que

no se puede apagar y la única forma de hacerlo es quitar la fuente de alimentación,

lo cual no es nada conveniente.

Fotodiodo y fototransistor, aunque estos elementos son dispositivos de

conmutación, fueron descartados en un principio, ya que estos soportan cantidades

de corriente muy pequeñas.

Existen otros tipos de conmutadores como lo son los TRIAC y los DIAC,

pero estos se utilizan en aplicaciones que requieren una alta cantidad de voltaje

además de emplearlos para el manejo de corriente alterna.

2.4 Registros de desplazamiento

Los sistemas digitales son dispositivos elementales en la mayor parte de los

circuitos electrónicos, pues su amplia variedad de aplicaciones hace que sean

necesarios como dispositivos de enlace para controlar sistemas donde se requiera

el procesamiento de datos.

9

En su forma más básica un flip flop es un dispositivo electrónico capaz de

almacenar un bit de información, por lo tanto, un registro de desplazamiento es

aquel que está formado por un grupo de flip flop’s capaces de almacenar bits de

información dependiendo de la cantidad de flip flop’s que contiene en su interior.

Además de poder desplazar esa información la cual dependiendo de las

necesidades del sistema puede transferirlas hacia la izquierda o a la derecha. En la

figura 2.5 se puede ver una transferencia en serie entre registros.

Fig. 2.5 Transferencia en serie del registro A al registro B

Los registros de desplazamiento son componentes indispensables, pues se

utilizan como interfaz de sistemas digitales cuando se encuentran situados lejos

uno del otro. Usualmente es común encontrarlos en aplicaciones donde se requiera

transmitir o recibir información de un punto a otro muy distante, pues resulta muy

económico poder enviar o recibir información a través de una línea de

información que de un gran número de ellas.

En la figura 2.6 se puede ver un registro de desplazamiento de cuatro bits

de entrada serie con salida serie.

Fig. 2.6 Registro de desplazamiento de cuatro bits

10

Los diversos tipos de registro de desplazamiento se clasifican de acuerdo a

la forma en que los datos pueden ingresar a éste para su almacenamiento, y a la

forma en que salen del mismo. Las diferentes clasificaciones se enlistan a

continuación.

1. Entrada en paralelo-salida en paralelo

2. Entrada serial-salida serial

3. Entrada en paralelo-salida serial

4. Entrada serial-salida en paralelo.

Cada uno de estos tipos de registro de desplazamiento y algunas

variaciones se encuentran disponibles en forma de circuito integrado, de modo

que un diseñador de circuitos lógicos por lo general puede encontrar exactamente

lo que se requiere para una aplicación determinada.

2.5 Microcontrolador

Actualmente las necesidades requeridas por el ser humano en su vida cotidiana

han llevado a cabo una gran demanda en cuanto a avances tecnológicos se

refiere. Dichos progresos se han desarrollado gracias a la industria

microelectrónica, causando gran impacto debido a la reducción en material,

tamaño y costo. Las diferentes aplicaciones y el incremento competitivo de la

industria requieren día a día de diseñar sistemas con mejores características, de

menor tamaño, bajos requerimientos de energía, mejor realización y a un bajo

costo. Un dispositivo electrónico que ya está muy presente, son los ya tan

conocidos microcontroladores. Estas diminutas computadoras son utilizadas de

forma masiva en infinidad de circuitos electrónicos, debido a que permiten menor

consumo de energía, mayor precisión y una alta velocidad de respuesta.

Un microcontrolador tiene los recursos fundamentales disponibles en un

microcomputador, es decir, la unidad central de procesamiento (CPU), la memoria

y los recursos de entrada y salida, en un único circuito integrado. Dependiendo de

11

cada aplicación en particular el microcontrolador será programado para ejecutar y

procesar la información contenida en su interior para la cual fue diseñado. Así

como además, interactúa con el mundo exterior a través de las líneas de entrada y

salida de las cual dispone. El microcontrolador forma parte de la aplicación, es

decir, es un microcontrolador incrustado en la aplicación específica para la cual

previamente fue diseñado por el usuario.

Un microcontrolador consta de los siguientes elementos básicos: CPU

(Unidad Central de Proceso), memoria RAM, memoria de programa,

temporizadores y contadores, puertos de comunicación en serie y paralelo, líneas

individuales de entrada/salida y controlador de interrupciones

Elegir un microcontrolador para una aplicación específica requiere conocer

y evaluar cuál de ellos es el más idóneo para el proyecto en específico a

desarrollar. Particularmente debe contar con las siguientes características:

• Velocidad de ejecución suficiente para la aplicación.

• Disponer de herramientas de desarrollo adecuadas y económicas.

• Disponer de información suficiente y de calidad.

• Garantía de disponibilidad (fabricado por más de una compañía).

Las diferencias entre las familias de microcontroladores se pueden

establecer por el número de elementos que la integran y por las prestaciones que

estos ofrecen. No obstante, el criterio de clasificación básico, al igual que los

microprocesadores, es el tamaño del bus de datos: 4, 8 o 16 bits. Actualmente los

microcontroladores mas empleados son los de 8 bits, como por ejemplo, los

conocidos 80C51 (Intel), 68HC11 (Motorola) y PIC16C74 (Microchip).

Las familias de microcontroladores más conocidas y difundidas en el

mercado son:

MCS-51 de Intel es la familia más popular y difundida del mercado. Son

muy versátiles y fáciles de programar y ofrecen una gran cantidad de herramientas

hardware y software para el desarrollo de aplicaciones. También muchos

12

fabricantes de circuitos ofrecen dispositivos basados en el, como es el caso de las

firmas Philips, Siemens, Atmel u otras.

68HC11 de Motorola es la segunda familia en popularidad y uso. Es algo

más complejo de programar que el MCS-51 de Atmel. Estos microcontroladores

los ofrecen menos fabricantes, por lo que su disponibilidad no esta tan

garantizada. En la tabla 2.2 se muestran algunas de las características de

microcontroladores de la familia 08 de Freescale.

Tabla 2.2 Tamaño de memoria flash y numero de pines

Dispositivo Tamaño de memoria flash No pines

MC68HC908JL3 4096 bytes 28

MC68HC908JK3 4096 bytes 20

MC68HC908JK1 1536 bytes 20

Finalmente el PIC de Microchip es una familia claramente en expansión,

con gran cantidad de modelos de diferentes características y precios. Como

principales ventajas presentan su reducido tamaño, altas prestaciones y bajo

consumo. En la tabla 2.3 se muestran algunas características de algunos

microcontroladores PIC.

Tabla 2.3 Características de microcontroladores PIC

Dispositivo EEPROM

bytes

RAM

bytes

Pines I/O Max. Vel.

MHz

PIC16F84A 64 68 13 20

PIC16F877 256 368 33 20

PIC18F252 256 1536 23 40

13

Para concluir cabe mencionar que los microcontroladores ofrecen

variedades ilimitadas para las aplicaciones a desarrollar y el elegir cuál de todos

ellos utilizar en determinado proyecto, depende de cuánto conocimiento tiene el

diseñador, así como de las necesidades requeridas para el proyecto en particular.

Es por eso, que se empleara el microcontrolador AT89S52 de Atmel, ya

que se tienen conocimientos del funcionamiento así como de programación,

aparte de contar con algunos ejemplares de este tipo de microcontroladores.

2.6 HTML

Actualmente el mundo de las computadoras incluye grandes beneficios para el ser

humano en su vida diaria como son: redacción de documentos, elaboración de

complejos cálculos matemáticos, simulación de prototipos en desarrollo y hasta

como mando inteligente de transmisión y recepción de procesos productivos en

una fábrica. Es necesaria esta coexistencia de parte de la tecnología con las

computadoras y los lenguajes de programación que existen, pues sin estas no

existiría. El avance gigantesco del mundo de las redes de computadoras es un

factor fundamental en los avances tecnológicos realizados por el ser humano pues

esto hace posible la comunicación en todas partes acerca de lo que sucede y

acontece en el mundo entero.

El logro sin duda se debe a las redes de computadoras como el Internet

pero en su inicio más primordial para poder tener un portal en una red es necesaria

la creación de una página Web, este último es un punto muy importante ya que el

Internet va de la mano de la creación de páginas Web

El lenguaje básico de una página Web es el HTML y es el lenguaje para

estructurar documentos para posteriormente definirla como se verá en el portal de

Internet. HTML es el lenguaje de marcado de hipertexto, esto se refiere a que las

páginas no son elementos aislados, sino que están unidas a otras mediante enlaces

que posteriormente le enviaran a otra página o la selección que se haya elegido.

14

El lenguaje de marcado de hipertexto (HTML) es el lenguaje utilizado para

la creación de documentos electrónicos de páginas Web y es un estándar de

programación. Se basa principalmente en etiquetas, que son las instrucciones con

las cuales se dará formato a las diferentes partes de una página Web. Mediante el

uso de las etiquetas en HTML se puede subrayar textos, ponerlos en negrita,

establecer encabezados, estructurar el texto en guiones, en párrafos, añadir

imágenes y vínculos a otras páginas, etc. El lenguaje HTML servirá como

interfaz de usuario para interactuar a través de una página Web con el mundo

exterior en un modulo incrustado como control de mando para una tarea en

particular.

2.7 SitePlayer

Por lo general los carteles electrónicos comerciales son dispositivos que muestran

la información que es enviada desde la computadora a través de una interfaz serie,

lo que da como resultado una limitación en distancia, ya que este tipo de

comunicación (serie) no puede sobrepasar 20 metros de longitud entre ellos, de lo

contrario se puede presentar perdida de información, obteniendo como resultado

un mensaje ilegible. Para resolver el problema de la limitante de distancia entre

dispositivos, se concluyo en utilizar el acceso al cartel electrónico vía Ethernet, al

contar con ésta conectividad, se hace posible la transmisión de la información

desde la computadora al cartel electrónico con la implementación de un hub o

switch, consiguiendo una distancia mayor entre los elementos, con respecto a la

comunicación serie.

Con la utilización del SitePlayer se cumple la necesidad del servidor Web,

que por medio de una programación previa se le asigna una dirección IP, que será

la puerta de acceso hacia el cartel electrónico. Antes de describir las

características de este diminuto servidor, es importante mencionar ¿qué es un

servidor? y ¿qué es el SitePlayer?

15

Un servidor es una computadora que contiene las páginas Web de un sitio

de redes de computadoras en específico, dotado de un programa especial para

enviar dichas páginas a los exploradores Web que los soliciten.

El SitePlayer es un modulo incrustado que permite conectar un

microcontrolador a una red de computadoras por medio de un enlace serie que le

brinda una amplia gama de servicios disponibles en red y funciona como un mini

servidor.

Con una medida de 4 cm², el SitePlayer integra un servidor web, un

controlador Ethernet 10baseT, memoria flash para páginas web, procesador de

objetos gráficos y una interface para dispositivos con comunicación serie. El

SitePlayer se puede utilizar como acceso web, actualizar productos o para

reacondicionar productos antiguos.

16

CAPITULO 3: CARTEL ELECTRONICO

3.1 El cartel en la industria maquiladora

El cartel electrónico está pensado para integrarlo dentro de la industria

maquiladora, lugar que por ser un ambiente productivo y competitivo debe contar

con un sistema de red, en la cual se encuentren conectadas las computadoras y de

esta manera tener acceso en forma remota a la información desde cualquier área

de la nave industrial.

En este caso hay computadoras conectadas a la red y en cada una de ellas

existe una dirección IP única que la identifica de todas las demás. Siendo éste uno

de los principales requerimientos para el enlace del cartel electrónico. Como se

muestra en la figura 3.1 la computadora conectada a la red servirá como interfaz

de usuario; ya que es ésta a través de la cual se enviara la información a desplegar

en el cartel electrónico. Claramente se debe mencionar que el cartel necesita de

otros dispositivos que se encargaran de transferir la información de la

computadora hacia él, principalmente uno de ellos es el microcontrolador pues es

el que controlara el desplegado de los mensajes hacia la matriz de LED’s.

Fig. 3.1 Diagrama a bloques del cartel electrónico

3.2 Herramientas de diseño

El proyecto en su forma general es complejo por los diferentes dispositivos que se

requieren para su desarrollo, es por eso que es necesario el uso de diferentes

herramientas de programación y simulación para facilitar el proceso de pruebas. A

continuación se mencionan cada una de las herramientas utilizadas.

17

Proteus es un software de alto desempeño para el diseño, construcción,

simulación y depuración de circuitos electrónicos en general. Los entornos de

programación que forman parte de Proteus y que fueron utilizados para el

desarrollo del proyecto son:

ISIS, software utilizado especialmente para la elaboración de los

diagramas electrónicos, así como su simulación y prueba de los mismos.

ARES, software usado para la elaboración de placas de circuito impreso.

De manera específica fue el utilizado para desarrollar todas las placas de circuito

impreso que conforman el cartel electrónico.

En general Proteus está diseñado para leer los ficheros con el código

ensamblado para los microcontroladores de las familias PIC, AVR, 8051, HC11,

ARM/LPC200 y BASIC que para este caso en particular fue utilizado para

simular el microcontrolador AT89S52 de ATMEL.

Otro software utilizado fue el simulador 8051IDE que simplifica el

desarrollo de código, además de que los errores en programas del usuario pueden

ser encontrados y reparados fácilmente en modo de simulación eliminando el

tiempo de las descargas a los tableros de destino.

También se utilizo el modulo de red Site Player, debido a que funciona

como un servidor Web el cual contiene una página electrónica específica para este

propósito y entrega la información de manera instantánea proveniente de un

sistema de red, es decir, envía los datos de los mensajes a mostrarse en la pantalla,

en tiempo real.

3.3 Descripción del Proyecto.

El proyecto consiste en enviar la información a mostrar en el cartel electrónico a

través de una computadora, la cual funciona como interfaz de usuario mediante

una página Web programada en HTML. Obviamente se contara con una dirección

IP a la cual se podrá tener acceso por cualquier computadora siempre que se

18

encuentre conectado en red con el dispositivo. La comunicación entre la red y el

microcontrolador está a cargo del modulo incrustado por medio del puerto serie y

este a su vez envía la información hacia el microcontrolador (ATMEL AT89S52),

siendo este ultimo el responsable de hacer la multiplexación entre filas y

columnas.

Un cartel electrónico agrupa un conjunto de varios módulos de matriz de

LED’s, en el caso particular cada matriz es un carácter del cartel y está compuesto

de un grupo de 7 filas por 6 columnas y el cartel electrónico está formado por 8

matrices de LED’s, también se puede decir que son ocho caracteres ordenados de

tal manera que agrupados forman el cartel electrónico. En total el cartel

electrónico está formado por 7 filas y 48 columnas. Es en este en el cual se

visualizaran los caracteres desplegados desde la página Web.

Fig. 3.2 Grupo de 4 Matriz de LED’s

Para poder manipular más fácilmente todo la circuitería con la cual cuenta

el proyecto se realizo en 4 secciones: Circuito Microcontrolador, circuito

controlador de filas, circuito controlador de columnas e interfaz de usuario.

3.4 Circuito Microcontrolador

Es el circuito principal y es el encargado de controlar el encendido y apagado de

los LED’s en el cartel electrónico. El microcontrolador utilizado fue el AT89S52

el cual cuenta con diversas características favorables para este proyecto en

19

particular. Este microcontrolador fabricado por Atmel, tiene las mismas

características del 8051 pero en lugar de memoria ROM para programa contiene

una memoria Flash interna.

El microcontrolador 8051 está basado en los microprocesadores de 8 bits,

contiene internamente un CPU de 8 bits, 3 puertos de entrada y salida paralelos,

un puerto de control, el cual a su vez contiene; un puerto serie, dos entradas para

temporizador/contador de 16 bits, dos entradas para interrupciones externas, las

señales de RD y WR para la toma o almacenamiento de datos externos en RAM,

la señal de PSEN para la lectura de instrucciones almacenadas en EPROM

externa. En la tabla 3.1 se muestran algunas características de microntroladores de

Intel.

Tabla 3.1 Microcontroladores de Intel

Número de parte Memoria de Programa RAM Temporizadores

8051 4 KB ROM 128 Bytes 2

8031 0 KB 128 Bytes 2

8751 4 KB EPROM 128 Bytes 2

8052 8 KB ROM 128 Bytes 3

8752 8 KB EPROM 128 Bytes 3

Gracias a estas tres señales el microcontrolador 8051 puede direccionar 64

Kb de programa y 64 Kb de datos separadamente, es decir un total de 128 Kb.

Además cuenta con 128 bytes de memoria RAM interna. El microcontrolador

8051 puede generar la frecuencia de transmisión/recepción de datos por el puerto

serie de manera automática partiendo de la frecuencia del oscilador general, por

medio de la programación del temporizador uno. Dicha frecuencia de transmisión

puede ser cambiada en cualquier momento con solo modificar el valor

almacenado en el control o también se puede duplicar o dividir la frecuencia con

20

solo escribir sobre el bit 7 (SMOD) del registro de control (PCON). En la figura

3.3 se muestra el diagrama a bloques de los microcontroladores basados en el

8051.

Fig. 3.3 Diagrama a bloques de los microcontroladores basados en el

8051

Los microcontroladores 8051 fueron desarrollados y manufacturados por

Intel, otras compañías como Siemens, Atmel, Phillips, Advanced Micro Devices,

tienen licencia por parte de Intel para desarrollar y distribuir microcontroladores

basados en el 8051. En la tabla 3.2 se muestran características de memoria de

programa.

Tabla 3.2 Características de memoria de programa

Serie Memoria de programa

80 ROM

87 EPROM

89 Flash

Características del AT89S52:

1. Compatible con el 8051/8052.

2. 8 KB de memoria flash para programa.

21

3. Reloj de 0-33 MHz

4. RAM de 256 x 8.

5. 4 Puertos. 32 líneas de entrada-salida.

6. 3 Temporizadores.

7. 8 Fuentes de interrupción.

8. UART (Full Duplex).

9. Recuperación de interrupción en “Power Down Mode”

temporizador perro guardián.

El 8051 opera con reloj interno o externo. El cristal es un componente que

permite darle la frecuencia muy precisa al microcontrolador. La frecuencia de

cristal más utilizada en el 8051 es la de 11.0592 MHz. El 8051 opera con lo que

se conoce ciclo de instrucción. Un ciclo de instrucción simple es la cantidad

mínima de tiempo en que una instrucción puede ser ejecutada, varias instrucciones

se ejecutan en varios ciclos.

Un ciclo de instrucción en el 8051 son 12 ciclos de reloj del cristal. Si una

instrucción toma un ciclo para ejecutarse, entonces se va ejecutar en 12 ciclos de

reloj. Si se utiliza un oscilador un cristal de 11.0592 MHz por segundo y un ciclo

de instrucción son 12 ciclos de reloj, entonces se puede calcular el número de

instrucciones que el 8051 puede ejecutar por segundo:

11059200/12 = 921600

Esto significa que se pueden ejecutar 921,600 instrucciones de un ciclo por

segundo. Pero esto depende del tipo de instrucción que se esté utilizando

En la figura 3.4 se muestra la descripción de cada terminal de los

microcontroladores basados en el 8051, que para el proyecto se trabajara con el

AT89S52 el cual es totalmente compatible en las terminales.

22

Fig. 3.4 Descripción de terminales

De las 40 terminales contiene 32 dedicadas para el manejo de entradas y

salidas, los puertos que contienen resistencias a VCC son P1, P2 y P3. El P0 no

contiene resistencias a VCC internas. Los bits de cada puerto se pueden poner en

uno o cero mandando la respectiva señal por cada bit. Y pueden leer el

correspondiente estado de cada bit del puerto.

Puerto 0 (P0.0 a P0.7). Este puerto tiene dos funciones, está disponible

para acceder dispositivos externos y para acceder memoria externa. Si el circuito

requiere usar memoria RAM o ROM externa el 8051 automáticamente utiliza el

puerto 0.

Puerto 1 (P1.0 a P1.7). Es un puerto bidireccional de 8 bits. La etapa de

salida (equipada con una resistencia interna de pull-up a +5V) puede manejar

corriente equivalente a cuatro cargas TTL LS. El puerto 1 se utiliza para acceder

dispositivos externos y tiene dos líneas multiplexadas para el temporizador 2.

Puerto2 (P2.0 a P2.7). El puerto 2 al igual que el puerto 0 tiene dos

funciones que son para acceder dispositivos externos y memoria RAM o ROM

23

externa. Cuando se escriben 1’s sobre el puerto, las líneas pueden ser utilizadas

como entradas o salidas. Como entradas, las líneas que son externamente

colocadas en la posición baja proporcionaran una corriente hacia el exterior. El

puerto 2 es utilizado además para direccionar memoria externa. Este puerto, emite

el byte más alto de la dirección durante la búsqueda de datos en la memoria del

programa externo y durante el acceso a memorias de datos externos que usan

direccionamientos de 16 bits. Durante el acceso a una memoria de dato externa,

que usa direcciones de 8 bits, el puerto dos emite el contenido del registro del

correspondiente a este puerto, que se encuentra en el espacio de funciones

especiales.

Puerto 3 (P3.0 a P3.7 El puerto P3 posee características de salida y de

entrada similares a las de los puertos P1 y P2. Las funciones secundarias

atribuidas a las líneas de este puerto son:

P3.0 RXD entrada del interfaz serie;

P3.1 TXD salida del interfaz serie;

P3.2 INTO entrada para interrupción externa;

P3.3 INTI entrada para interrupción externa:

P3.4 TO entrada de conteo para el timer 0;

P3.5 T1 entrada de conteo para timer 1;

P3.6 WR salida de escritura de la memoria externa;

P3.7 RD salida de lectura de la memoria externa.

Estas dos últimas señales son activas bajas (en estado 0)

La interfaz de comunicación serie es accesible físicamente gracias a la

función secundaria de dos líneas del puerto P3. Se trata del Terminal RXD

(segunda función de P3.1) para transmisión.

24

El puerto serie funciona en full duplex, es decir, es capaz de recibir y

transmitir simultáneamente. También posee un buffer de recepción que permite la

recepción de un byte antes de la lectura del anterior. No obstante, la lectura del

primer byte debe efectuarse antes de la recepción del último bit del segundo byte.

Los registro de recepción y transmisión son ambos accesibles en la misma

dirección de la RAM interna, designada por el símbolo SBUF cuyo valor es de

99H. Una escritura en esta dirección accede al registro de transmisión, mientras

que una lectura del contenido de esta dirección permite extraer el dato de registro

de recepción.

El control del puerto serie se realiza gracias al registro con función

especial SCON situado en la dirección 98H. El puerto serie puede funcionar en

cuatro modos:

MODO 0: registro de desplazamiento. El puerto serie funciona como un

registro de desplazamiento de 8 bits. Los datos series entran o salen por la patilla

RXD. La patilla TXD se utiliza como reloj cuya frecuencia se obtiene dividiendo

por 12 la frecuencia del oscilador del microcontrolador.

MODO 1: el puerto serie funciona como un UART de 8 bits con un bit de

arranque (Start) y un bit de parada (stop). Por consiguiente, se transmiten (por

Terminal TXD) o reciben (por el Terminal RXD) 10 bits. En recepción, el bit de

STOP se coloca en el registro SCON. La velocidad de comunicación es variable.

Depende de cómo se programe el TIMER 1 en el 8051 y los TIMER 1 y 2 en el

8052. Esta característica permite velocidades diferentes para recepción y

transmisión de datos.

MODO 2: el puerto serie se comporta como un UART de 9 bits. El dato se

enmarca entre un bit de START y un bit de STOP. Para la transmisión, el noveno

bit se obtiene el registro de control SCON; en recepción, el noveno bit es

colocado en este mismo registro. La velocidad de transmisión/recepción es

programable: puede ser 1/32 ó 1/64 de la frecuencia del oscilador del

microcontrolador.

25

MODO 3: es modo tres es idéntico al modo 2, la única diferencia es que la

velocidad de transmisión/recepción es variable: la genera el TIMER 1 (1 ó 2 en el

8052).

Registro de control.-El registro con función especial SCON permite el

control e indica el estado de la interfaz de comunicación serie. Entre otras cosas,

SCON sirve para seleccionar el modo de comunicación.

SCON: dirección directa 98H, bits direccionables individualmente.

9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98

Tabla 3.3 Modo del funcionamiento del puerto serie:

MO SM1 Modo Descripción Frecuencia de comunicación

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

2

3

Registro de desplazamiento

UART 8 bits

UART 9 bits

UART 9 bits

F oscilación/12

Variable

F oscilación/64 ó F osc/32

variable

SM2: hace posible la comunicación multiprocesador en los modos 2 y 3.

En modo 2 ó 3, si SM2 = 1, R1 sólo se pondrá a 1 si el 9° bit es un 1. En modo 1,

si SM2 = 1, R1 solo se activara al recibirse un bit de stop valido. En modo 0,

SM2 debe ser 0.

REN: el programa habilita la recepción serie poniéndolo a 1.

TB8: es el 9° bit a transmitir en modo 2 ó 3.

RB8: es el 9° bit recibido en modo 2 ó 3, en modo 1, si SM2 = 0, RB8 es el bit de

stop recibido.

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI

26

TI: es el indicador de transmisión. Se pone en 1 automáticamente al

transmitirse el 8° bit en modo 0 y al transmitirse el bit de stop en los otros modos.

Antes de una operación de transmisión, debe ser puesto a 0 por programa.

RI: es el indicador de recepción. Se pone a 1 automáticamente al recibirse

el 8° bit en modo 0 y al recibirse el bit de stop en los otros modos (salvo la

excepción indicada en la descripción SM2). RI debe ser puesto a 0 por programa.

3.5 Secuencia de programación

En la figura 3.5 se puede apreciar el diagrama de flujo del programa

implementado.

La lógica de programación mostrada a continuación es la forma en la cual se

envían los datos para poder visualizar caracteres alfanuméricos en el cartel

electrónico, y se refiere a la siguiente metodología:

1.- Inicialización de variables

2.- Apagar filas y columnas

3.- Leer datos del puerto serie

4.- Guardar datos en la memoria

5.- Comparar

6. Obtener carácter alfanumérico

7.- Barrido de LED’s

8.- Regresar al paso 1

Para el proyecto se utilizo el puerto 2 del Microcontrolador para controlar

los datos de las filas del cartel. En este caso se tienen 7 filas y se utilizaron los

pines P2.0 a P2.6 para excitar las bases de los transistores PNP. El puerto 1 se

utiliza para la transmisión de datos hacia el registro de desplazamiento, de manera

27

particular el pin P1.0 es el encargado de mandar en serie la cadena de caracteres

a mostrar en el cartel. El P1.1 es el que genera los pulsos de reloj para la

transición de alto a bajo para el desplazamiento de los bit’s de datos.

Fig. 3.5 Diagrama de flujo

En la figura 3.6 se muestra el circuito electrónico realizado en Proteus

para su simulación.

28

Fig. 3.6 Circuito del cartel electrónico

Circuito Microcontrolador: A continuación se lista el material utilizado en

esta tablilla.

• 1 Microcontrolador AT89S52

• 1 Cristal 11.0592 MHz

• 1 Capacitor electrolítico de 10 uF

• 2 Capacitores de cerámica de 33 pF

• 1 Capacitor de cerámica de 100 uF

• 1 Resistencia de 10kΩ

• 1 Conector DB9 hembra

• Tira de pines

La figura 3.7 se muestra la tablilla realizada del circuito microcontrolador.

En el apéndice B se adjuntan los diseños de los circuitos impresos de cada una de

las tablillas elaboradas para el proyecto.

29

Fig. 3.7 Tablilla del microcontrolador

3.6 Circuito controlador de filas

Es el encargado de controlar el barrido de las filas en el cartel electrónico, la cual

se encuentra conectada al puerto 2 del microcontrolador y está compuesto por 7

transistores BD140. El transistor es utilizado para poder controlar la corriente

demandada por los diodos LED’s en cada una de las filas correspondientes. En la

figura 3.8 se muestra la conexión del puerto del microcontrolador hacia la base de

cada uno de los transistores.

Fig. 3.8 Diagrama del circuito controlador de filas

30

La manera más sencilla de usar un transistor es emplearlo en conmutación,

lo que quiere decir es que debe funcionar en saturación o en corte y que no debe

funcionar en ningún otro punto de la recta de carga. Si un transistor está saturado,

actúa como un interruptor cerrado del colector al emisor. Si un transistor esta en

corte, es como un interruptor abierto.

La polarización de base es útil en los circuitos digitales, ya que, por lo

general, estos circuitos se diseñan para funcionar en saturación y en corte. Por

ello, tienen una tensión de salida bajo o alto. Dicho con otras palabras, no se

emplea ningún punto de trabajo entre saturación y corte. Debido a este motivo, las

variaciones en el punto de trabajo no importan, ya que el transistor se mantiene en

saturación o en corte al cambiar la ganancia de corriente.

Al emplear un transistor en conmutación solo tiene dos niveles de salida:

bajo o alto. Los valores exactos de las dos tensiones de salida no son importantes.

Lo que importa es que las tensiones se puedan diferenciar en su nivel alto o bajo.

Así es como se puede reconocer un circuito digital.

A los circuitos digitales a menudo se les llama circuito de conmutación

porque su punto de trabajo conmuta o cambia entre dos puntos de la recta de

carga. En la mayor parte de los diseños esos dos puntos son la saturación y el de

corte. Otro nombre que también se acostumbra a darles es el de circuitos de dos

estados, refiriéndose a las salidas a nivel alto y bajo.

La utilidad del transistor en este circuito es emplearlo como tipo

interruptor, ya que al excitar la base con lógica negativa, estaremos trabajando

entre saturación y corte en el transistor. A continuación se lista el material

utilizado en la tablilla del circuito controlador de filas y en la figura 3.9 se muestra

la tablilla realizada del circuito.

• 7 resistencias de 1.5 K

• 7 transistores PNP, BD136

• 2 conectores de 8 Pines

• 1 conector de 2 pines

31

Fig. 3.9 Circuito controlador de filas

3.7 Circuito controlador de columnas

El componente principal de este circuito es el registro de desplazamiento en

circuito integrado el 74LS164, el cual es un registro de desplazamiento de

ocho bits con entrada serial- salida en paralelo, con cada salida al flip-flop

accesible externamente. En lugar de una sola entrada serial y una compuerta

AND, combina las entradas A y B para producir la entrada serial para el flip-

flop Q0. La operación de desplazamiento se lleva a cabo en las transmisiones

con pendiente positiva de la entrada de reloj CP. La MR proporciona

restablecimiento asíncrono de todos los flip-flop’s en un nivel BAJO. En la

figura 3.10 se muestra el diagrama lógico.

Fig. 3.10 Diagrama lógico del 74LS164

Este circuito será el encargado de enviar los datos hacia las columnas de

los LED’s e ir desplazando los bits. La información enviada a través de los

registros será tan rápida que no se lograra ver el parpadeo que realiza, mostrando

un efecto visual de un carácter fijo, a causa de esto se tomara en cuenta un defecto

32

del ojo humano ya que debido a que al estar presenciando una imagen, esta

imagen continúa siendo percibida uniformemente por el pensamiento y se queda

retenida en el campo visual del observador por un corto tiempo. Este fenómeno

permite una visualización libre de parpadeos y discontinuidades.

El puerto del microcontrolador utilizado para controlar los registros de

desplazamiento es el puerto 1. Específicamente el pin P1.0 es el encargado de

mandar la serie de la cadena de caracteres a mostrar en el cartel y el P1.1 es el

que genera los pulsos de reloj, es decir la transición de alto a bajo para lograr el

desplazamiento de los bit’s de datos. Como se puede ver los registros de

desplazamiento se encuentran conectados en cascada para realizar la transferencia

de datos. En la figura 3.11 se muestra el diagrama electrónico de esta sección.

Fig. 3.11 Diagrama del circuito controlador de columnas

A continuación se lista el material utilizado en este circuito y en la figura

3.12 se muestra la tablilla realizada.

• 6 registros de desplazamiento 74LS164

• 48 Resistencias de 100 ohms

33

• 8 conectores de 6 pines tipo header

• 4 conectores de 2 pines tipo header

Fig. 3.12 Circuito controlador de columnas

3.8 Interfaz de usuario

La información a desplegar en el cartel electrónico es a través de una computadora

conectada a una red Ethernet la cual funciona como interfaz de usuario mediante

una página Web programada en HTML para introducir los mensajes en el cartel

electrónico. El puente de comunicación entre la red Ethernet y el

microcontrolador está a cargo del modulo de red (modulo embebido) por medio

del puerto serie y en conjunto con el microcontrolador.

El modulo de red SitePlayer es un sistema basado en Servidor Web, que

por un lado gestiona los protocolos de comunicación de Internet y por el otro, se

comunica con el mundo exterior a través de una conexión serial. El SitePlayer es

un módulo de red que se controla de manera remota con una página HTML que

reside en el propio módulo. Este módulo crea lo que se denomina un “Web

Server” o Servidor de Red, cuya función es gestionar los niveles de control y

comunicación. Para lograr la comunicación se debe asignar una dirección IP al

modulo de red y esto se logra de dos formas: asignando una IP estática de manera

permanente al módulo o una IP dinámica asignada por un servidor DHCP

34

utilizando el protocolo ARP en función de su dirección física. En la figura 3.13 se

muestra la tablilla del modulo SitePlayer, ésta es la versión completa, con ella se

asigna y graba la dirección IP al SitePlayer. Para implementarla en el proyecto no

es necesaria ésta versión, para esto hay un diseño más sencillo e igual de eficaz

que la tarjeta de desarrollo de este diminuto servidor, la figura 3.14 muestra el

diagrama del circuito para su construcción.

Fig. 3.13 Modulo de red SitePlayer en su versión completa

Fig. 3.14 Diagrama de SitePlayer versión de aplicación básica

Para implementar un servidor WEB que pueda responder a las peticiones

de un cliente, se debe disponer de un software que pueda soportar los distintos

35

tipos de protocolos implicados en los diferentes niveles de capa del modelo

TCP/IP, además almacenar en memoria las páginas WEB (lenguaje HTML) e

imágenes que podrán visualizarse en el navegador. El módulo SitePlayer cumple

con los anteriores requerimientos: el software implementado en el

microcontrolador que contiene el módulo, permite la gestión de los diversos

protocolos, y por otra parte, la página WEB creada para el sistema de información

se descargan en la memoria flash para recuperarlas en el momento que el

navegador la necesite. En lo referente, al diseño de la página Web, se debe tener

en cuenta la capacidad de 48 kbytes de la memoria flash del módulo SitePlayer.

En el código HTML pueden insertarse enlaces específicos, que conecten el

contenido de la página Web con otra, además se puede incluir seguridades de

ingreso a la página principal. En la figura 3.15 se muestra la página WEB

utilizada como interfaz de usuario.

Fig. 3.15 Pagina WEB de interfaz de usuario

La programación de la dirección que se le asignara al SitePlayer, así como la

página web, se realiza con los siguientes pasos:

1. Conectar la tarjeta de desarrollo del SitePlayer a la computadora por medio

del puerto serie y Ethernet. Por el puerto serie se graba la dirección IP al

36

miniservidor y por Ethernet realizara la comunicación entre la

computadora y el SitePlayer.

2. Con la utilización del programa Serial Port Tester se obtiene la dirección

IP del SitePlayer como se muestra en la figura 3.16. Una vez abierta la

aplicación se presiona el botón que contiene la leyenda Get IP.

Fig. 3.16 SerialPort Tester para obtener la dirección IP

3. La comunicación entre la computadora y el SitePlayer es posible siempre

que se encuentren en la misma red, para esto es necesario configurar en la

computadora la dirección IP. Si el SitePlayer tiene la dirección IP

10.223.73.31, es recomendable asignarle a la computadora la dirección IP

estática 10.223.73.37. La comprobación de que hay respuesta por parte de

los dos dispositivos se puede realizar con la ejecución del comando ping +

IP del SitePlayer. El resultado de este paso se muestra en la figura 3.17.

37

Fig. 3.17 Ejecución del comando ping

4. En el programa SiteLinker se carga el archivo que tiene la extensión .SPD,

este contiene las instrucciones necesarias para la programación del

SitePlayer que se presenta en el apéndice A. El SiteLinker se encarga de

generar otro archivo, pero con la extensión .SPB como lo muestra la figura

3.18. Este último se descarga al SitePlayer. Con esta acción se termina el

proceso y queda listo para la conexión con el microcontrolador.

Fig. 3.18 SiteLinker

38

CAPITULO 4: RESULTADOS

Terminado el programa se realizaron pruebas en conjunto con el hardware. En la

elaboración de este paso se implementó un nuevo circuito para establecer

comunicación entre el microcontrolador y la PC a través del puerto serie. En el

circuito de la figura 4.1 se utilizó el circuito integrado MAX232 que tiene como

función convertir los niveles de voltaje salientes de la computadora a niveles TTL

con los que trabaja el microcontrolador.

Fig. 4.1 Interfaz RS-232

Los resultados obtenidos demostraron que entre el microcontrolador y la

computadora no hubo comunicación. La figura 4.2 muestra la conexión entre los

dispositivos.

Debido a esto se modifico el diseño del programa para mostrar todos los

caracteres que el microcontrolador es capaz de reconocer y procesar, es decir,

almacenar en memoria todos los números y letras como constantes sin necesidad

de una comunicación que le este enviando los datos, para este caso en particular la

computadora, esto con el objetivo de discernir las causas del problema.

El programa modificado es capaz de ejecutar las siguientes acciones:

primero guardar en memoria los números del cero al nueve y el abecedario en

letras mayúsculas, después leer los espacios de memoria en donde se almacenaron

los datos, en seguida comparar y ejecutar el código correspondiente al carácter

leído, a continuación realizar el barrido para visualizar los mensajes a través de

los diodos LED.

39

Fig. 4.2 Conexión entre el microcontrolador y la computadora

La corrección del programa de prueba, reveló que el código era

insuficiente, y por lo tanto, incapaz de cumplir las funciones para las que fue

diseñado. Con la depuración del programa se presentaron nuevos inconvenientes,

los cuales son: mensajes ilegibles, desplazamiento incorrecto de los caracteres

alfanuméricos, solo desplegaba ocho datos y parpadeo en la visualización de la

información.

Los mensajes ilegibles como se aprecian en la figura 4.3 son caracteres

que se mostraban un tiempo muy corto, esto debido a la velocidad a la que trabaja

el microcontrolador, por lo que, no era posible la visualización clara de la

información. La solución al problema consistió en ejecutar treinta veces la misma

lectura de los datos.

40

Fig. 4.3 Caracteres ilegibles

Un mensaje puede ser captado por las personas por la dirección en la que

lee, de izquierda a derecha, por lo tanto, para dar a conocer información debe

desplazarse a la inversa, es decir, de derecha a izquierda. Iniciar el primer carácter

en el ultimo modulo y después en el séptimo hasta llegar al primer modulo,

corrigió el problema.

Inicialmente se realizaba una lectura de treinta y seis datos en un ciclo, sin

embargo la capacidad del cartel es de ocho, como consecuencia solo se exhibían

los primeros ocho datos de la memoria. Para solucionar este problema fue

necesario leer grupos de ocho datos por ciclo de la siguiente manera: primero los

caracteres del uno al ocho, en el siguiente ciclo los datos del dos al nueve y así

sucesivamente hasta terminar con el total de elementos almacenados en memoria.

El problema del parpadeo fue el más difícil de solucionar ya que para

eliminarlo se tuvo que reducir el tiempo de encendido de las columnas, por

consecuencia el ciclo de trabajo en las columnas decremento, esta medida

ocasiono que la intensidad lumínica de los LED´s disminuyera considerablemente.

Para que los LED´s tengan un brillo visible al ojo humano deben permanecer

prendidos aproximadamente 10 milisegundos, contra los 312.5 microsegundos

que actualmente se mantienen excitados. La visibilidad de los mensajes se puede

distinguir en lugares obscuros, por el tipo de LED’s utilizados (rojo difuso).

La implementación del conjunto de soluciones propuestas anteriormente

dio como resultado la visualización de los números del cero al nueve, así como

todas las letras del abecedario en mayúsculas con un desplazamiento de derecha a

izquierda. En la figura 4.4 se pueden observar los caracteres que el

microcontrolador puede reconocer.

41

Fig. 4.4 Caracteres alfanuméricos

El siguiente paso consistió en modificar el código funcional para obtener

comunicación entre el microcontrolador y la computadora, es decir, que el

microcontrolador procese la información recibida por la computadora a través de

una comunicación serie, para después visualizarlos a través de los diodos LED, y

que anteriormente no se había logrado. Las imágenes de la figura 4.5 son la

prueba de que se cumplió exitosamente.

42

Fig. 4.5 Comunicación funcional entre el microcontrolador y la

computadora

Para finalizar el proyecto solo hizo falta reunir todos los elementos y formar un

solo sistema: la página web, modulo incrustado, microcontrolador y el arreglo de

LED’s. Todo esto en conjunto cumplió el objetivo de este proyecto y se muestra

en la figura 4.6. Cabe mencionar que el cartel solo puede reconocer los números

del cero al nueve y el abecedario en mayúsculas. La tabla 4.1 muestra la

información técnica del cartel electrónico y la tabla 4.2 se detallan los costos

aproximados que se invirtieron en este proyecto.

43

Fig. 4.6 Resultado final

44

Tabla 4.1 Características técnicas del cartel electrónico

Características del cartel electrónico

Resolución 7 Filas x 48 columnas (336 pixeles en

total)

Tamaño de carácter 7 Filas x 5 columnas

Tamaño de cada pixel 10mm de diámetro

Color Rojo difuso

Capacidad de memoria 110 Caracteres en memoria RAM

Distancia entre dispositivos 90m con la implementación de un Hub

Consumo de energía 5V, 140mA

Caracteres que reconoce 0-9, A-Z (únicamente mayúsculas)

Tabla 4.2 Costo de inversión

Costos del proyecto

Diodos LED $640.00

Cables y conectores $450.00

Componentes $200.00

Tablillas de cobre $250.00

Otros $200.00

Total $1740.00

45

CAPITULO 5: CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES

Durante la realización de este proyecto se presentaron una serie de inconvenientes

que obstaculizaron el desarrollo del hardware. En primera instancia la tienda en

donde se iba a adquirir el material necesario, dio por error una mala cotización

que posteriormente no fue capaz de sostener los costos proporcionados,

deteniendo un par de semanas la elaboración del mismo. Debido a la tardanza por

parte de la negociación se opto por recurrir a otra tienda del ramo electrónico, en

donde se compro el material a un precio más alto, pero que aun siendo una

cantidad considerable de componentes, respondió con mayor rapidez entregando

la mercancía en menos de una semana.

Otro aspecto que retraso aun más el proyecto, fue el diseño y fabricación

de los circuitos impresos y las tablillas, que por falta de experiencia y

conocimiento sobre la materia, fue un factor difícil de lograr llegando a pensar

que sería imposible, de tal magnitud que para la realización de los mismos,

consumió tres cuartas partes del semestre, pero finalmente la constancia y

dedicación condujo a obtener resultados satisfactorios.

Del presente proyecto se concluye una serie de puntos importantes de la

ayuda que ofrece la implementación de este cartel electrónico en el sector

industrial, ya que el estar informado de la productividad activa en una empresa,

tiene como ventaja hacer cambios de estrategias para alcanzar la demanda de los

productos que se fabrican en ella. Así como el tener informado a sus empleados

de la eficiencia de los mismos.

Otra característica de este proyecto, es que no nada más se limita al sector

industrial, sino que puede ser empleada en otras áreas como pueden ser:

comerciales, escolares, financieras, etc. En fin, cada persona puede darle el uso

que más le convenga.

Por contar con interfaz Ethernet es posible conectarlo en una intranet o a

Internet, además de que se puede expandir el tamaño del cartel electrónico,

46

añadirle más memoria RAM o una memoria EEPROM para almacenar los datos

en forma permanente. También se pueden incluir las letras minúsculas,

animaciones o el desplazamiento de la información puede ser columna por

columna, con solo agregar las rutinas de código necesarias para ejecutar estas

funciones.

Con respecto a la baja intensidad de brillo de los LED’s, se puede corregir

agregando hardware con el fin de suministrarle a los elementos ópticos una mayor

cantidad de corriente o cambiar los tipos de LED’s por unos de mayor intensidad

lumínica. Otra opción puede ser la modificación del programa de tal manera que

el barrido lo realice por filas, ya que actualmente este se hace por columnas.

Sin embargo la mejora más importante de este proyecto es la reducción de

costos en la fabricación de otro cartel electrónico, ya que con solo rediseñar el

circuito es posible descartar algunos elementos que se utilizaron en este proyecto

como lo son los conectores y las tablillas de cobre de doble cara, que representan

una tercera parte del costo total invertido.

La realización de este proyecto deja una enseñanza positiva a todo

candidato a ingeniero, en la que se puede destacar: el plantear un problema, iniciar

la búsqueda de la solución y plasmarlo en forma escrita; investigar, que es la parte

fundamental para conocer el conjunto de elementos necesarios a emplear;

desarrollar el proyecto, que tiene como objetivo satisfacer la etapa electrónica

(para este caso en particular); presentación de resultados, donde se ponen a prueba

las habilidades adquiridas durante la carrera y en donde se obtienen nuevos

conocimientos, se descubren ideas erróneas o simplemente que se ignoraban al

principio, así como, la persistencia, constancia y paciencia para alcanzar las metas

establecidas; y por último las conclusiones, la parte final de todo documento en

donde se expresan soluciones, ventajas y/o puntos a mejorar del proyecto

desarrollado.

47

REFERENCIAS

[1].-Albert Paul Malvino, Principios de Electrónica, Quinta Edición, McGraw-

Hill, España, 1994, pág. 250- 285.

[2].-M. Morris Mano, Diseño digital, Pearson, Tercera edición, México, 2003,

pág. 219- 227.

[3].-Ronald J. Tocci, Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones, Pearson, 6ª.

Edición, México, 1996, pág. 353-361.

[4].-Fernando E. Valdés Pérez, y otros, Microcontroladores Fundamentos y

aplicaciones con PIC, 1ª Edición, Alfaomega, México, 2007, pág. 180-195

[5].-José M. Angulo Usategui, y otros, Microcontroladores PIC diseño practico de

aplicaciones, 3ª. Edición, Mc Graw Hill, España, 2003, pág. 15-26, 265-269.

[6].-Juan Carlos Vesga Ferreira, y otros, Microcontroladores Motorola-Freescale,

Primera edición, Alfaomega, México, 2007, pág. 3-33.

[7].-http://www.8052.com, septiembre 2009.

[8].-http://www.ieeproteus.com/index.html, agosto 2009.

[9].-http://www.netmedia.com/siteplayer/webserver/index.html, octubre 2009.

48

APÉNDICE A PROGRAMAS

Programa final del microcontrolador

V_R3 EQU 08H SEIS EQU 09H DIRECCION EQU 0AH VAR EQU 0BH CICLO EQU 0CH TEMP EQU 0DH ORG 00H MOV SP,#80H AJMP PROGRAMA: ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ; INICIALIZACION DE MEMORIA RAM ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~INI_RAM: MOV SCON,#50H MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0FDH SETB TR1 CLR RI ANL TMOD,#0F0H ORL TMOD,#01H CLR TR0 MOV R2,#01EH MOV R6,#00H MOV R7,#10H MOV TEMP,#30H MOV 0FH,#20H RET ;***************************************************************** ; PROGRAMA PRINCIPAL ;***************************************************************** PROGRAMA: ACALL INI_RAM MOV R1,#02AH ACALL APAGA_COLS ACALL APAGA_FILAS ACALL INICIA ACALL POINTER MOV A,#2FH AJMP LEER_BYTE DISPLAY: MOV SP,#80H

49

CHECK_PUERTO1: JNB RI,VISUAL AJMP PROGRAMA VISUAL: MOV A,TEMP CJNE A,#00H,NORMAL AJMP NEW_SCREEN NORMAL: ACALL INICIA ACALL APAGA_COLS ACALL CERO MOV A,TEMP ACALL DESPLAZA MOV R3,V_R3 DJNZ R2,RUTINA_SKIP MOV R2,#01EH ACALL POINTER PROCEDE: CJNE A,#00H,DISPLAY NEW_SCREEN: MOV SP,#80H CHECK_PUERTO2: JNB RI,VISUAL2 AJMP PROGRAMA VISUAL2: ACALL INICIA ACALL APAGA_COLS ACALL CERO MOV R3,V_R3 DJNZ R2,REINICIA MOV R2,#01EH INC R7 MOV VAR,R7 MOV R0,VAR CJNE @R0,#'@',REINICIA FINALIZACION: ACALL INI_RAM MOV R4,#0AH TIEMPO: MOV TH0,#04CH ;T=0.5seg MOV TL0,#000H SETB TR0 ACALL ESPERA ;T_total=5seg DJNZ R4,TIEMPO AJMP DISPLAY RUTINA_SKIP: AJMP REINICIA

50

POINTER: ACALL CERO MOV A,TEMP SUBB A,#06H MOV TEMP,A DESPLAZA: CJNE A,#00H,OPER ACALL UNO MOV TEMP,A AJMP PROCEDE OPER: ACALL UNO DJNZ A,DESPLAZA MOV A,TEMP RET ;***************************************************************** ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ; FUNCIONES PARA EL MANEJO DE FILAS ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~APAGA_FILAS: MOV P2,#0FFH RET ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ; FUNCION PARA EL MANEJO DE COLUMNAS ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ APAGA_COLS: SETB P1.0 NOP ACALL RELOJ DJNZ R1,APAGA_COLS MOV R1,#02AH RET ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ; FUNCION CONTROLADOR DEL RELOJ ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ UNO: SETB P1.0 NOP NOP RELOJ: CLR P1.1 NOP SETB P1.1 NOP RET CERO: CLR P1.0

51

NOP AJMP RELOJ ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ; FUNCION PARA LEER,GUARDAR Y PROCESAR LA INFORMACION ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~INICIA: MOV R0,#10H ;AQUI INICIA LA MEMORIA DE DATOS MOV R3,#00H MOV R4,#00H MOV R5,#00H MOV CICLO,#00H MOV A,#2FH RET LEER_BYTE: ACALL LEER CJNE A,#'@',GUARDA SIN_MEMORIA: MOV A,#'@' MOV @R0,A CLR A REINICIA: MOV VAR,R7 MOV R0,VAR ;Nos posicionamos en el inicio de la MOV DIRECCION,#20H ;memoria VERIFICA: DJNZ R3,CHECK1 FIN: AJMP DISPLAY CHECK1: CJNE A,#'@',AJUSTE2 AJMP FIN AJUSTE2: MOV A,@R0 CJNE A,#20H,AJUSTA1 MOV R4,#00H AJMP CODIFICA AJUSTA1: MOV DIRECCION,#2FH ;Aquí empieza las direcciones de los COMPARA: ;números MOV A,@R0 CJNE A,DIRECCION,INCREMENTA CODIFICA: MOV SEIS,#06H ;A = DIRECCION ACALL EDO_D_ACC SIGUE: INC R0 MOV A,@R0 MOV R4,#00H

52

AJMP VERIFICA INCREMENTA: INC DIRECCION MOV A,R4 ADD A,#06H MOV R4,A MOV R5,DIRECCION CJNE R5,#3AH,COMPARA MOV DIRECCION,#41H AJMP COMPARA EDO_D_ACC: MOV A,R4 ACALL OBT_LETRA MOV P2,A ;BARRIDO HORIZONTAL Y VERTICAL ACALL RETARDO INC R4 ACALL APAGA_FILAS ACALL UNO DJNZ SEIS,EDO_D_ACC INC CICLO MOV A,CICLO CJNE @R0,#'@',NEXT AJMP FIN NEXT: CJNE A,#08H,SIGUE AJMP FIN GUARDA: CJNE R0,#7EH,SAVE AJMP SIN_MEMORIA SAVE: MOV @R0,A INC R0 AJMP LEER_BYTE LEER: NOP NOP NOP JNB RI,LEER MOV A,SBUF CLR RI CJNE A,#08H,CONTINUA DEC R3 DEC R0 MOV @R0,#00H AJMP LEER CONTINUA: ;RECEPCION DE DATOS INC R3 MOV V_R3,R3

53

RET OBT_LETRA: MOV DPTR,#TABLA MOVC A,@A+DPTR RET TABLA: DB 0FFH DB 0FFH ;A=0 DB 0FFH ;A=1 DB 0FFH ;A=2 DB 0FFH ;A=3 DB 0FFH ;A=4------>ESPACIO DB 0FFH DB 041H ;A=6 DB 02EH ;A=7 DB 036H ;A=8 DB 03AH ;A=9 DB 041H ;A=10------>NUMERO 0 DB 0FFH DB 03FH ;A=12 DB 03DH ;A=13 DB 000H ;A=14 DB 03FH ;A=15 DB 03FH ;A=16------>NUMERO 1 DB 0FFH DB 01DH ;A=18 DB 02EH ;A=19 DB 036H ;A=20 DB 036H ;A=21 DB 039H ;A=22------>NUMERO 2 DB 0FFH DB 05DH ;A=24 DB 03EH ;A=25 DB 036H ;A=26 DB 036H ;A=27 DB 049H ;A=28------>NUMERO 3 DB 0FFH DB 0F7H ;A=30 DB 0F3H ;A=31

54

DB 0F5H ;A=32 DB 0F6H ;A=33 DB 000H ;A=34------>NUMERO 4 DB 0FFH DB 058H ;A=36 DB 03AH ;A=37 DB 03AH ;A=38 DB 03AH ;A=39 DB 046H ;A=40------>NUMERO 5 DB 0FFH DB 043H ;A=42 DB 035H ;A=43 DB 036H ;A=44 DB 036H ;A=45 DB 04FH ;A=46------>NUMERO 6 DB 0FFH DB 0FEH ;A=48 DB 01EH ;A=49 DB 06EH ;A=50 DB 0F6H ;A=51 DB 0F8H ;A=52------>NUMERO 7 DB 0FFH DB 049H ;A=54 DB 036H ;A=55 DB 036H ;A=56 DB 036H ;A=57 DB 049H ;A=58------>NUMERO 8 DB 0FFH DB 0F9H ;A=60 DB 0F6H ;A=61 DB 036H ;A=62 DB 056H ;A=63 DB 061H ;A=64------>NUMERO 9 DB 0FFH DB 003H ;A=66 DB 06DH ;A=67

55

DB 06EH ;A=68 DB 06DH ;A=69 DB 003H ;A=70------>LETRA A DB 0FFH DB 000H ;A=72 DB 036H ;A=73 DB 036H ;A=74 DB 036H ;A=75 DB 049H ;A=76------>LETRA B DB 0FFH DB 041H ;A=78 DB 03EH ;A=79 DB 03EH ;A=80 DB 03EH ;A=81 DB 05DH ;A=82------>LETRA C DB 0FFH DB 000H ;A=84 DB 03EH ;A=85 DB 03EH ;A=86 DB 03EH ;A=87 DB 041H ;A=88------>LETRA D DB 0FFH DB 000H ;A=90 DB 036H ;A=91 DB 036H ;A=92 DB 036H ;A=93 DB 03EH ;A=94------>LETRA E DB 0FFH DB 000H ;A=96 DB 0F6H ;A=97 DB 0F6H ;A=98 DB 0F6H ;A=99 DB 0FEH ;A=100------>LETRA F DB 0FFH DB 041H ;A=102 DB 03EH ;A=103

56

DB 036H ;A=104 DB 036H ;A=105 DB 047H ;A=106------>LETRA G DB 0FFH DB 000H ;A=108 DB 0F7H ;A=109 DB 0F7H ;A=110 DB 0F7H ;A=111 DB 000H ;A=112------>LETRA H DB 0FFH DB 03EH ;A=114 DB 03EH ;A=115 DB 000H ;A=116 DB 03EH ;A=117 DB 03EH ;A=118------>LETRA I DB 0FFH DB 05EH ;A=120 DB 03EH ;A=121 DB 03EH ;A=122 DB 040H ;A=123 DB 0FEH ;A=124------>LETRA J DB 0FFH DB 000H ;A=126 DB 0F7H ;A=127 DB 06BH ;A=128 DB 05DH ;A=129 DB 03EH ;A=130------>LETRA K DB 0FFH DB 000H ;A=132 DB 03FH ;A=133 DB 03FH ;A=134 DB 03FH ;A=135 DB 03FH ;A=136------>LETRA L DB 0FFH DB 000H ;A=138 DB 0FDH ;A=139 DB 0FBH ;A=140

57

DB 0FDH ;A=141 DB 000H ;A=142------>LETRA M DB 0FFH DB 000H ;A=144 DB 0FDH ;A=145 DB 0FBH ;A=146 DB 0F7H ;A=147 DB 000H ;A=148------>LETRA N DB 0FFH DB 041H ;A=150 DB 03EH ;A=151 DB 03EH ;A=152 DB 03EH ;A=153 DB 041H ;A=154------>LETRA O DB 0FFH DB 000H ;A=156 DB 0F6H ;A=157 DB 0F6H ;A=158 DB 0F6H ;A=159 DB 0F9H ;A=160------>LETRA P DB 0FFH DB 041H ;A=162 DB 03EH ;A=163 DB 02EH ;A=164 DB 041H ;A=165 DB 03FH ;A=166------>LETRA Q DB 0FFH DB 000H ;A=168 DB 0F6H ;A=169 DB 066H ;A=170 DB 056H ;A=171 DB 039H ;A=172------>LETRA R DB 0FFH DB 039H ;A=174 DB 036H ;A=175 DB 036H ;A=176

58

DB 036H ;A=177 DB 04EH ;A=178------>LETRA S DB 0FFH DB 0FEH ;A=180 DB 0FEH ;A=181 DB 000H ;A=182 DB 0FEH ;A=183 DB 0FEH ;A=184------>LETRA T DB 0FFH DB 040H ;A=186 DB 03FH ;A=187 DB 03FH ;A=188 DB 03FH ;A=189 DB 040H ;A=190------>LETRA U DB 0FFH DB 060H ;A=192 DB 05FH ;A=193 DB 03FH ;A=194 DB 05FH ;A=195 DB 060H ;A=196------>LETRA V DB 0FFH DB 000H ;A=198 DB 05FH ;A=199 DB 06FH ;A=200 DB 05FH ;A=201 DB 000H ;A=202------>LETRA W DB 0FFH DB 01CH ;A=204 DB 06BH ;A=205 DB 0F7H ;A=206 DB 06BH ;A=207 DB 01CH ;A=208------>LETRA X DB 0FFH DB 0FCH ;A=210 DB 0FBH ;A=211 DB 007H ;A=212

59

DB 0FBH ;A=213 DB 0FCH ;A=214------>LETRA Y DB 0FFH DB 01EH ;A=216 DB 02EH ;A=217 DB 036H ;A=218 DB 03AH ;A=219 DB 03CH ;A=220------>LETRA Z ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ; FUNCION DE TIEMPO ;~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ RETARDO: MOV TH0,#0FEH ;T=312.5useg MOV TL0,#0E0H SETB TR0 ESPERA: JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 RET END

Programa Pagina Web

<html>

<title>www.cartelelectronico.com=2</title>

<body>

<body bgcolor="black" background="Dibujo.jpg" body bgproperties="fixed"

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<!- el body background es para poner de fondo a una imagen, y el BGCOLOR es

para el color de fondo->

<HEAD><P ALIGN="center"><font size =+3 color="AQUA" face = "arial"> <b> Proyecto de Titulacion </b></font></HEAD> <br> <br> <P ALIGN="CENTER"><IMG src="signbot.gif" width="350 alt="uacj pic"> <br> <br> <br>

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<br> <form method="get" action="SERIAL.SPI"> <div align="center"> <table align="CENTER" FONT COLOR=AQUA border ="0" cellpadding="0" frame="box" width="45%" FONT COLOR=AQUA> <tr FONT COLOR=AQUA> <td> <font size="3" align="LEFT" color="BLACK" face ="sans-serif"><B>Escribir Mensaje</B></font> <input type="text" name="com" maxlength="110" size="47"> </td> </tr> <tr FONT COLOR=AQUA> <td>&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp<input type="submit" value="Enviar Cadena">&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp<input type="reset" value="Limpia Texto"> </td> </tr> </table> <table align="center" FONT COLOR=AQUA border ="0" cellpadding="0" frame="box" width="45%" FONT COLOR=AQUA> <br> <br> <tr align="center" valign="middle"><td><a href="Serial.spi?com=h"><font face="sans-serif" size="4"> LIMPIAR PANTALLA </font></a></td></tr> </table> </div> </form> <br> <br> <br> <br> <br> <UL> <LI><A Href="mailto:[email protected]"> <b> [email protected]</b> <LI><A Href="mailto:[email protected]"> <b>[email protected]</b>

61

Programa con extensión SPD ; Enviar datos desde el SitePlayer al microcontrolador ; ; ; These are initial variables that you can place in your system ; ;$Devicename sets the name or description of the device $Devicename "SitePlayer(tm) Serial Demo" ;$DHCP on sets SitePlayer to find its IP address from a DHCP server $DHCP on ;$DownloadPassword sets password for downloading web pages and firmware $DownloadPassword "" ;$SitePassword sets password for browsing web pages $SitePassword "" ;$InitialIP sets SitePlayer’s IP address to use if no DHCP server is available $InitialIP "10.223.73.31" ;$PostIRQ on sets SitePlayer to generate a low level IRQ on pin 11 $PostIRQ off ;$Sitefile sets the binary image filename that will be created $Sitefile "D:\Archivos de programa\SitePlayer\Cartel\Serial_Demo.spb" ;$Sitepath sets the root path of the web pages for this project $Sitepath "D:\Archivos de programa\SitePlayer\Cartel" ;$Include sets the name of a file to include during make process $Include "D:\Archivos de programa\SitePlayer\pcadef.inc" $Include "D:\Archivos de programa\SitePlayer\udpsend_def.inc"

62

APENDICE B CIRCUITOS IMPRESOS

Fig. B.1 Tablilla del Microcontrolador

Fig. B.2 Tablilla del controlador de filas

63

Fig. B.3 Tablilla del controlador de columnas

Fig. B.4 Tablilla de matriz de LED’s vista superior

64

Fig. B.5 Tablilla de matriz de LED’s vista inferior

Fig. B.6 Tablilla para comunicación por el puerto serie

Cartel Electronico Para Lineas de Produccion Controlado via Ethernet

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