Patricio Sandoya Tinoco Efrén Montenegro Viera

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“Diseño e Implementación de una Tarjeta de Monitoreo y Control en Forma Remota a través de la Internet, utilizando la Tecnología del Microcontrolador PIC18F97J60Patricio Sandoya Tinoco Efrén Montenegro Viera

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“Diseño e Implementación de una Tarjeta de Monitoreo y Control en Forma Remota a

través de la Internet, utilizando la Tecnología del Microcontrolador PIC18F97J60”

Patricio Sandoya TinocoEfrén Montenegro Viera

“Diseño e Implementación de una Tarjeta de Monitoreo y Control en Forma Remota a través de la Internet, utilizando la

Tecnología del Microcontrolador PIC18F97J60”

• Domótica._Conjunto de servicios proporcionados por sistemas tecnológicos integrados, como el mejor medio para satisfacer estas necesidades básicas de seguridad, comunicación, gestión energética y confort, del hombre y de su entorno más cercano.

SEGURIDAD

COMUNICACION

GESTION

ENERGIA

Personas y Bienes Materiales

Enlace entre interior y exterior de la casa

Automatismos

Control y Distribución Adecuada

“Diseño e Implementación de una Tarjeta de Monitoreo y Control en Forma Remota a través de la Internet, utilizando la

Tecnología del Microcontrolador PIC18F97J60”

CONTROLADOR

ACTUADOR

SENSOR

BUS

INTERFAZ

Gestionar Sistema según programación

Ejecutar y/o recibir orden del controlador

Monitorizar Entorno

Transportar Información

Dispositivos y Formatos en que se muestra la operación.

DISPOSITIVOS

• Tecnología y Protocolos utilizados en la Domótica

– CEBus (Consumer Electronic Bus)• Entornos de control distribuido• Tramas con longitud variable (8bytes – 100bytes)• Medio: Corriente Portadora

– SCP (Simple Control Protocol)• Microsoft y General Electric• Abierto y Libre de Derechos• Medio: Lineas de baja tensión

– BACnet• Protocolo Abierto• Interconexión de sistemas de A/C

– HAVI• Compartir recursos• Firewire o i.link IEEE1394

– Jini• Todos “hablan” con todos y ofrecen servicios• PC´s, cámaras de fotos, móviles, etc

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• Tecnología y Protocolos utilizados en la Domótica

– HAPi (Home ApI)• Especificación y Desarrollo de conjuntos de servidores• Interfaces de programación • Orientado a automatización y control

– TCP/IP (Transmision Control Protocol / Internet Protocol) • Conjunto de protocolos para LAN y WAN

– Zig Bee• Tecnología inalámbrica vía radio, bidireccional• Velocidades 20 KB/s y 250 KB/s

– X-10• Información en AM y frecuencia fija a120 KHz• Amplitud 6 Vpp. (USA) y 2.8 Vpp (Europa)• Medio: Líneas de baja tensión (60 y 50 bps)

– BatiBus• Gestión técnica de edificios• Sensores de unión y actuadores “inteligentes”• Velocidad binaria 4800 bps• CSMA – CA

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• Tecnología y Protocolos utilizados en la Domótica

– EIB (European Instalation Bus)• Comunica a los dispositivos de una instalación eléctrica• Modelo OSI

– EHS• Substituto Europeo de CEBus

– Konnex• Fusión de EIB + BatiBus + EHS• Medio: Par trenzado, Ondas Portadoras, Ethernet, RF

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ETHERNET• Familia de Tecnologías • LAN Acceso Múltiple con

Detección de Portadora y Detección de Colisiones CSMA/CD.

• Capa Física y Enlace de Datos

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ACCESO A LA RED

ESTACIÓN LISTA PARA TRANSMITIR

TRANSMISIÓN DEL MEDIO LIBRE?

INICIA EL ENVÍO DE DATOS

ESPERA POR EL ALGORITMO BACKOFF

ENVÍA SEÑAL JAM

COLISIÓN?

FIN DE LA TRANSMISIÓN

ACCESO A LA RED TERMINADO

NO

SI

NO

SI

NO

SI

Modelo de Referencia OSI• ISO• Compatibilidad• Interoperabilidad

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• Modelo de Referencia OSI

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• Modelo de Referencia TCP/IP

HTTP Telnet

FTP SMTP

TCP, UDP

IP, ICMP, ARP

Dispositivo Controlador

NIC

• Protocolos Utilizados en Modelo TCP/IP– Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP)– Protocolo de Internet (IP)– Protocolo de Mensajes de Control de Internet (ICMP)– Protocolo de Datagrama de Usuario (UDP)– Protocolo de Control de Transporte (TCP)– Protocolo de Configuración Dinámica de Estaciones de Trabajo

(DHCP)– Protocolo Simple de Administración de Red (SNMP)– Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP)– Protocolo de Transferencia de Archivo (FTP)– Protocolo de Transferencia de Archivos Trivial (TFTP)

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Automatización Industrial

Automatización de Viviendas

Control Comercial

Control Casero

• Características de Alto Rendimiento

– Memoria de Programa Flash Flexible

– Bajo Consumo de Energía– Memoria Lineal de

Programa (2 Mbytes)– Rendimiento de operación

(10 MIPS)– Multiplicador 8 x 8– Avanzada comunicación con

Dispositivos y periféricos

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• Características de Diseño– Tecnología nanoWatt.– Diferentes fuentes de

oscilación.– Memoria Expandida.– Bus de Memoria Externa.– Conjunto Extendido de

Instrucciones– Comunicación– Módulos CCP– Convertidores A/D de 10 bits– Temporizador de Vigía

Extendido (WDT)

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COMPILADOR MPLAB

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Crear Diseño de Alto NivelCompilar, Ensamblar y Enlazar programaProbar el códigoGrabar y Verificar código en Microcontrolador

Componentes Adicionales

Herramientas Compiladoras

• C17• C18• C30

Programadores• PICSTARTPLUS• PRO MATE II• MPLAB ICD 2

Emuladores• MPLAB ICE 2000• MPLAB ICE 4000

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PROGRAMADOR MPLAB ICD2

oEjecución paso a paso de código en tiempo real.

oPuntos de quiebre, Modificación de Registros y Variables.

oMonitoreo y diagnóstico de voltajes y Diodos de Emisión de Luz.

oInterfaz de usuario MPLAB IDE.

o Comunicación entre dispositivo y computador vía RS232 o USB.

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Tecnología del Microcontrolador PIC18F97J60”PROGRAMADOR MPLAB ICD2

Fuente de PoderAplicación

USB

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Internet

Tarjeta Controladora

Servidor

Driver o Adaptador

AplicaciónIluminación

DIAGRAMA DE BLOQUES

DEL SISTEMA

Funcion:main();

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADOR

Inicio

Declaración e inicialización de

variables.Inicializar_Tarjeta();

LCDInit();

strcpypgm2ram((char*)LCDText, "ESPOL-FIEC");LCDUpdate();

TickInit();Inicializar_AppConfig();

RB3

Reinicia el contador del tiempo

RB3

Pasaron 4 segundos?

Procedimiento para Borrar la EEPROM(25LC256)

Seteo_Config();

V

F

F

V F

V

· Inicialización del los Protocolos TCP/IP

· Configuramos el modulo EUSART y lo habilitamos como prioridad alta

1

Tareas del los protocolos TCP/IP (chequeo

de paquetes entrantes, procesamiento de paquetes como el

encapsulamiento y desencapsulamiento de los mismos )

DHCPBindCount != myDHCPBindCount

myDHCPBindCount = DHCPBindCount;putrsUART("Nueva Dirección IP: ");

Mostrar_Valor_IP(AppConfig.MyIPAddr);AnnounceIP();

V

F

V

F

Fin

!AppConfig.Flags.bIsDHCPEnabled

myDHCPBindCount = 1; DHCPDisable();

V

F

A

A

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADOR

Funcion:Inicializar_Tarjeta();

Inicio

Configuramos el Puerto J como

salidas

· Configuramos y habilitamos el PLL en el sistema de frecuencia de reloj primario.

· Habilitamos los Pull-Up internos del Puerto B.

· Transmitimos el estado del registro de desplazamiento(vacío) USART.

· Habilitamos el puerto serial y la recepción de datos USART.

· SPBRG=134;· Tasa de Baudios 19.2 KBps· Usamos la configuracion

de tasa alta de Baudios

Habilitamos las prioridades de

interrupción tanto alta como baja

Fin

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADORInicio

Declaración e Inicialización de

variables

Cargamos las configuraciones de red (Nombre de Host, Dirección IP, MAC, Gateway, etc), de nuestra tarjeta a nuestra variable global AppConfig.

· memcpypgm2ram(AppConfig.NetBIOSName, (ROM void*)MY_DEFAULT_HOST_NAME, 16);

· Formato_NetBIOS_Nombre(AppConfig.NetBIOSName);· p = (BYTE*)&AppConfig;· XEEBeginRead(0x0000);· c = XEERead();· XEEEndRead();

c == 0x60u

XEEBeginRead(0x0001);c = 0;

c < sizeof(AppConfig)

*p++ = XEERead();c++;

XEEEndRead();

Grabar_AppConfig();

Fin

V

V

F

F

Funcion:Inicializar_AppConfig();

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADOR

Inicio

Declaración e inicialización de

variables

p = (BYTE*)&AppConfig;XEEBeginWrite(0x0000);

XEEWrite(0x60);c = 0;

c < sizeof(AppConfig)

XEEWrite(*p++);c++;

XEEEndWrite();

Fin

V

F

Funcion:Grabar_AppConfig();

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADOR

Inicio

Declaración e inicialización de

variables

!bQuit

Se muestra el menú en el HiperTerminal mediante el modulo USART

Presiona Tecla?

Utilizamos la función switch para escoger una de las

siguiente opciones:

1. Nombre Host2. Dirección IP3. Dirección Gateway4. Mascara de Subred5. Servidor DNS Primario6. Servidor DNS Secundario7. Habilitar/Deshabilitar el DHCP0. Grabar y Salir->bQuit = 1;

Fin

VF

V

F

Funcion:Seteo_Config();

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADOR

Inicio

Declaración de Variables

Name[15] = '\0';strupr((char*)Name);

i = 0;

i < 15

Name[i] == '\0'

i < 15

Name[i++] = ' ';

break;

Fin

i++;

V

F

V

FV

F

Funcion:Formato_NeTBIOS_Nombre();

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADORInicio

Declaración e inicialización de

variablesi=0;

i < sizeof(IP_ADDR)

uitoa((WORD)IPVal.v[i], IPDigit);putsUART(IPDigit);

j=0;

j < strlen((char*)IPDigit)

LCDText[LCDPos++] = IPDigit[j];j++;

i == sizeof(IP_ADDR)-1

break;

LCDText[LCDPos++] = '.';

BusyUART()

WriteUART('.');

LCDPos < 32

LCDText[LCDPos] = 0;

LCDUpdate();

Fin

V

F

V

F

V

F

V

F

V

F

Funcion:Mostrar_Valor_IP();

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADOR

Funcion:UART2TCPBridgeISR();

Inicio

Declaración de Variable

PIR1bits.RCIF

i = RCREG;PIR1bits.RCIF = 0;

PIR1bits.TXIF

Copiamos el byte que esta en el

receptor o registro RCREG si no se produce un sobre

flujo

Enviamos el byte que esta en el transmisor o

registro TXREG

FIN

F

V

V

F

Inicio

INTCONbits.TMR0IF == 1

dwInternalTicks++;INTCONbits.TMR0IF = 0;

Fin

F

V

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADOR

Funcion:TickUpdate();

• COMUNICACIÓN SERIAL CON INTERFAZ RS232

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1. Inicio • Programas• Accesorios• Comunicaciones• HyperTerminal

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• COMUNICACIÓN SERIAL CON INTERFAZ RS232

2. Ingresar un nombre para la conexión seguido de Clic en OK.

3. Escoger el apropiado puerto COM del menú inferior. Clic OK.

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• COMUNICACIÓN SERIAL CON INTERFAZ RS232

4. seleccionar la siguiente configuración:

Bits por segundo: 19200

Bits de Datos: 8

Paridad: ninguna

Bits de Parada: 1

Control de Flujo: ninguno

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• COMUNICACIÓN SERIAL CON INTERFAZ RS232

5. Seleccionar Archivo/Propiedades,luego la viñeta Configuraciones en el dialogo ‘Propiedades’. Clic en el botón Configuración ASCII y dar un visto en el cuadro de Eco de los caracteres escritos localmente en el siguiente cuadro de dialogo. Clic en Aceptar para salir y finalmente Aceptar para salir del dialogo ‘Propiedades’.

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• COMUNICACIÓN SERIAL CON INTERFAZ RS232

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• COMUNICACIÓN SERIAL CON INTERFAZ RS2326. Mientras se mantenga

presionado el botón RB3, presionar y soltar el botón MCLR. El Terminal responde con el menú de configuración serial (Figura). En el mismo tiempo, el LCD muestra: “ESPOL-FIEC”. En este punto, soltar el botón RB3.

7. Se procede a realizar las configuraciones deseadas.

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MPFS 2 UTILITY

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Construcción de imágenes MPFS2 Cargar imágenes Pre-existentes

MPFS 2 UTILITY

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Tecnología del Microcontrolador PIC18F97J60”

Características Avanzadas de Configuración

Trabajar con ImágenesMPFS Clásicas

“Diseño e Implementación de una Tarjeta de Monitoreo y Control en Forma Remota a través de la Internet, utilizando la

Tecnología del Microcontrolador PIC18F97J60”DISEÑO Y DESARROLLO DE TARJETA CONTROLADORA

“Diseño e Implementación de una Tarjeta de Monitoreo y Control en Forma Remota a través de la Internet, utilizando la

Tecnología del Microcontrolador PIC18F97J60”DISEÑO Y DESARROLLO DE TARJETA CONTROLADORA

LCD

EEPROM

PUERTOSERIAL

MICROCONTROLADOR

CONECTORMODULARRJ45

REGULADORES

BOTONERAS

OSCILADOR

DISEÑO Y DESARROLLO DE TARJETA DE POTENCIA

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Tecnología del Microcontrolador PIC18F97J60”

Amplificación Conmutación Luces

Fuente

Vin0 – 3.3 Vdc.

110 v. AC

110 v. AC

0 – 12V dc.

Vcc12 Vdc.

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DISEÑO Y DESARROLLO DE TARJETA DE POTENCIA

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DISEÑO Y DESARROLLO DE TARJETA DE POTENCIA

TRANSFORMADOR

PUENTE DE DIODOS

RELES 12 V.

LM 2803

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ANALISIS DE FUNCIONAMIENTOTRANSMISION

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RESULTADOS FINALESTRANSMISION

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ANALISIS DE FUNCIONAMIENTORECEPCION

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RESULTADOS FINALESRECEPCION

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RESULTADOSTarjeta de Red Intel(R) PRO/100 VE Network Connection

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PRECIOS

TARJETA CONTROLADORA $519.75

ADAPTADOR $56.60

TOTAL $576.35

TABLA DE PRECIOS

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CONCLUSIONES• La utilización de los protocolos TCP/IP dan los resultados esperados y son la base en la elaboración del código fuente, especialmente en la etapa de conexión a Internet del módulo embebido Ethernet que posee el microcontrolador que utilizamos; además, se pudo observar el trabajo realizado a través de cada una de las cinco capas del modelo TCP/IP como lo demuestra el código.

• El PIC18F97J60 es el indicado para aplicaciones de domótica, ya que su costo no es muy elevado y por medio de una simple lógica de programación nos da la facilidad de desarrollar diferentes tipos de automatizaciones en el hogar o empresa para un mayor control de la misma.

• A pesar de que usamos el programa Dreamweaver versión 8.0, es imprescindible indicar qu puede usarse incluso un editor de textos tan simple como el notepad de Windows.

• Normalmente la interface de fuerza, suele ser bastante tediosa de resolver debido a que hay que hacer un acoplamiento de niveles. Esto lo hemos manejado con el circuito integrado ULN2803AG provisto por TOSHIBA, con lo que no solo superamos lo engorroso del asunto sino que logramos que la etapa de fuerza sea muy pequeña en comparación con los esquemas tradicionales de manejo de relés hechos a base de transistores y adicional a eso permite disminuir el consumo de potencia.

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CONCLUSIONES

• Al hacer la comparación de velocidades entre la tarjeta que diseñamos con el microcontrolador PIC18F97J60 y la tarjeta de red 10/100 Intel® PRO/100 VE Network Connection, pudimos verificar que esa característica era muy similar en ambas, lo cual nos deja muy satisfechos, ya que nuestro objetivo cuando empezamos este proyecto fue lograr un producto que sirva para el control remoto de actividades en el hogar con características que puedan competir en el mercado.

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CONCLUSIONES

Muchas Gracias