Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

EA079 - Laboratório de Micro e Minicomputadores: Ha rdware 1º. Semestre de 2008 - Turmas G e H – Profa. Ting

Projeto 2

Controle de ventilação em ambiente de temperatura c ontrolada

Objetivo

Controlar um sistema de ventilação em ambiente de temperatura controlada a partir dos recursos da Placa de Desenvolvimento FEEC-HC11 (microcontrolador MC68HC11). O ambiente de temperatura controlada é representado por uma placa com circuitos analógicos.

Esquema geral do interfaceamento entre o Controle e a placa com o circuito analógico que simula um ambiente de temperatura controlada.

Requisitos

O sistema deve atender os seguintes requisitos:

1. O sistema será utilizado para controlar a temperatura de um ambiente cuja temperatura pode variar entre 0oC e 55oC.

2. O sistema será ligado/desligado através de uma chave liga-desliga. 3. O sistema pode ser resetado através de uma push-button. 4. O princípio de controle do motor de passo será através de PWM – Modulação

de Largura de Pulso (Pulse Width Modulation) 5. Por segurança, o ventilador deve ficar parado ao ligar ou reiniciar o sistema. 6. Cada valor de tensão analógica (entre 0 e 5V) deverá ser digitalizado pelo A/D

do microcontrolador e convertido para o valor de temperatura correspondente.

7. O programa deve escrever uma mensagem de saudação na tela do monitor, apagar os LEDs e os displays de 7 segmentos.

8. A temperatura de operação deve ser configurável pelo usuário e a entrada do seu valor deve ser feita pelo teclado. O usuário deve ser avisado pelo LCD do teclado, caso selecione um valor inválido.

9. A temperatura a partir do qual o ventilador é acionado deverá estar a 4ºC abaixo da temperatura de operação (leia item 10)

10. O programa deve, então, enviar uma mensagem ao usuário (por exemplo: tecle “X” no teclado) para iniciar o programa de monitoramento com atendimento de interrupção e aguardar num laço de espera.

11. No atendimento da interrupção, deve ser iniciado um contador de tempo (relógio) que a cada 10 segundos deve mostrar na tela, o valor da temperatura lida (atual) e a média das 10 temperaturas anteriores (na mesma linha). Estes valores devem ser armazenados, durante a execução do sistema de controle, numa memória (de dados), externa à placa PDHC11FEEC.

12. A temperatura instantânea do ambiente (sistema de ventilação) deve ser mostrada no visor do display de cristal líquido (LCD) e o valor da temperatura de operação deve ser mostrado nos displays de 7 segmentos.

13. O controle da temperatura deverá ser feito de forma proporcional. Uma vez ajustado a temperatura de trabalho, esta deve oscilar entre ± 4 graus. Se a temperatura estiver diminuindo, a velocidade do ventilador deve ser gradativamente reduzida até que volte à temperatura de trabalho. Se a temperatura de trabalho for ultrapassada, a velocidade do ventilador deve ser gradativamente aumentada para provocar a redução da temperatura.

14. Quando a temperatura de operação for atingida, todos os 8 LEDs deverão acender e permanecer acesos durante todo o tempo que permanecer naquele valor. (Por exemplo, se a temperatura de operação selecionada for de 35ºC, todos os LEDs deverão ser acesos nessa temperatura. Se a mesma cair, os LEDs do lado direito começam a se apagar e se subir, os LEDs do lado esquerdo deverão ser apagados de forma adjacente)

15. pulsos (introduzido no ponto I/O – Circuito de Interfaceamento do Motor) a partir de um dos bits da porta A

16. Um alarme sonoro, junto com o conjunto dos 8 LEDs piscando, deve ser acionado se a temperatura máxima, da faixa pré-estabelecida, for ultrapassada.

Cuidados Básicos

1. Quando sentir o cheiro de componentes queimados, desliguem imediatamente as alimentações para depois verificar a origem do cheiro.

2. Utilizem capacitores cerâmicos de 0.1 microFarad como capacitores "bypass" sempre bem próximo dos pontos de alimentação (Vcc) dos componentes.

Periféricos/Circuitos de Interface

Neste projeto o microcontrolador se comunica com o mundo externo através dos periféricos: teclado, LCD, display de 7 segmentos, conjunto de LEDs, push button, termistor NTC, ventilador DC e chave liga-desliga.

Ambiente de Teste

O ambiente de teste é uma placa (já montada e testada) contendo uma lâmpada incandescente (fonte de calor) de intensidade controlada por um potenciômetro.

Sugestões de Leitura

Par o sucesso do desenvolvimento deste projeto, além de terem um bom conhecimento do microcontrolador MC68HC11, vocês precisam se familiarizar com o princípio de funcionamento de

1. Termistor NTC 2. link elaboração de uma tabela lookup do termistor 3. ponte de Wheatstone. 4. amplificador operacional; mais especificamente, o amplificador de

instrumentação 5. motores DC 6. Ventilador DC 7. LCD 8. Display de 7 segmentos

Uma descrição detalhada das interfaces do MC68HC11 com o motor DC, o termistor, o teclado e o LCD pode ser encontrada em

http://www.dca.fee.unicamp.br/courses/EA079/2s2005/ projetos/ventilador/

Folhas de Dados

1. Diodos: 1N4001-1N4007 2. Transistores: BC337 e TIP31 3. Amplificadores Operacionais:LM741 4. Acoplador óptico 4N25

O material do projeto deverá ser retirado no almoxarifado.

Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

EA079 - Laboratório de Micro e Minicomputadores: Hardware 1º. Semestre de 2008 - Turmas G e H – Prova. Ting

Turma___ Grupo____ Integrantes: (assinalar o seu nome) ______________________________________________ RA____________ ______________________________________________ RA____________ ______________________________________________ RA____________

Módulo 1

Decodificador e Portas Paralelas 1. Decodificador (2.0 pt)

1.1. Defina um mapa de memória para todos os periféricos, procurando reutilizar os componentes já existentes na placa PDHC11FEEC. Para cada um dos periféricos ainda não mapeados, reserve no mínimo um espaço de 16 endereços contíguos. Vale lembrar que os sinais oriundos do termistor são analógicos.

1.2. Escreva as expressões lógicas que traduzem os sinas de bits de endereços em sinais CS do LCD e do conjunto de LEDs.

1.3. Projete um circuito que implemente tais expressões lógicas. Desenhe o esquemático.

1.4. Elabore uma lista de componentes e de ligações entre estes componentes.

2. Interface com o conjunto de 8 LEDs (2.5 pt) 2.1. Analise a compatibilidade temporal entre o ciclo de escrita do MC68HC11 e o

modo de operação dos LEDs. 2.2. Para reter os valores que mantêm os LEDs acesos ou apagados, uma solução

simples seria utilizar um latch. Qual latch você selecionou? 2.3. Analise a compatibilidade elétrica entre os sinais nos pinos de saída do

MC68HC11 com a corrente requerida pelos LEDs para acioná-los, lembrando que a corrente que passa pelos LEDs deve ser tal que seja suficiente para produzir um brilho perceptível e não o queime.

2.4. É comum utilizar um resistor de pelo menos 470Ω para limitar a corrente. Determine para a interface que você projetou a corrente que passaria pelos LEDs quando a lógica do pino de saída for 0 e quando for 1?

2.5. Desenhe o esquemático da interface entre o micro-controlador e os LEDs. O esquemático deve conter identificação dos componentes, numeração e nome dos pinos dos CIs.

2.6. Elabore uma lista de componentes e de ligações entre estes componentes.

3. Interface com o LCD (2.5 pt) 3.1. Desenhe o diagrama de bloco do LCD e escreva as funções dos sinais em cada

um dos seus pinos, tais como E, R/~W e RS. 3.2. Por quê o LCD é considerado um dispositivo de E/S? 3.3. Analise a compatibilidade funcional entre os sinais do micro-controlador e do

LCD, ou seja, derive a expressão lógica dos sinais de entrada do LCD a partir dos sinais do micro-controlador.

3.4. Analise a compatibilidade temporal entre os sinais. É necessário incluir um latch na interface com o LCD para reter os dados? Justifique.

3.5. Analise a compatibilidade elétrica entre os sinais. O esquemático deve conter identificação dos componentes, numeração e nome dos pinos dos CIs.

3.6. Desenhe o esquemático da interface do micro-controlador com o LCD. 3.7. Elabore uma lista de componentes e de ligações entre estes componentes.

4. Montagem (1.0 pt)

4.1. Faça, na placa apropriada, a montagem da parte do decodificador correspondente ao endereçamento do LCD e do conjunto de 8 LEDs. Utilize soquetes de CIs apropriados. Para conferir o funcionamento parcial do decodificador montado, é possível usar o osciloscópio e verificar o nível, por exemplo, de um sinal de decodificação, durante a execução de um laço que faz leitura/escrita do valor no endereço decodificado.

4.2. Faça a montagem das interfaces entre o micro-controlador e o LCD e o micro-controlador com o conjunto de 8 LEDs. Pode-se utilizar o comando mm do BUFFALLO para verificar a comunicação entre o micro-controlador e estes componentes.

5. Testes (2.0 pt) 5.1. Qual é a seqüência de instruções necessária para inicializar o LCD? Explique a

função de cada instrução. 5.2. O Programa de Teste deve monitorar a porta E, onde estão ligados dip-switches e

botão de pressão (push button). Quando o botão for pressionado, ler o valor das chaves (que indicará 1 de 4 seqüências de acendimento dos LEDs), apagar o display LCD, e escrever o número da seqüência selecionada (SEQU 01, SEQU 02, SEQU 03 ou SEQU04). A seqüência atual só deve ser interrompida quando o push botton for pressionado novamente. Definir 4 dos 16 valores diferentes (4 bits) que as chaves podem indicar para as 4 seqüências e 1 valor para PARAR; os demais valores devem ser ignorados. Escreva um fluxograma para este programa de teste.

Obs: testes adicionais são incentivados.

5.3. Implemente o programa de tese. Anexe o código-fonte, devidamente comentado.

5.4. Registre os problemas encontrados e os resultados os testes realizados

LCD