Monografias | Circuito controlador de antena parabólica

Diseño de un sistema digital que permita el control de una antena parabólica,de tal modo que permita ser construido de manera sencilla, con pocoscomponentes, y que además cuente con un diseño flexible. Se usará para ellolos conceptos sobre motores de paso, control digital, así como se introduciránlos conceptos relacionados al uso del microcontrolador PIC16F84, y que seránestudiados más adelante con mayor detalle en otros cursos afines. Así mismo sedescribirá el posicionamiento de las antenas parabólicas desde un punto devista básico.
Para cumplir con el objetivo de un diseño sencillo se optó por el uso de unmicrocontrolador de la familia Microchip, el famoso PIC16F84, el cual simplificaenormemente la implementación del hardware necesario. Este PICconstituye el "corazón" del controlador, y en donde la únicadificultad de su utilización reside en la programación del mismo. Se escogióeste elemento por su relativo bajo costo, las herramientas de programación estándisponibles gratuitamente (MPLAB y compiladores/programadores de terceros, setde instrucciones, ejemplos). Por tanto, en el firmware realizado conestas herramientas se describe las rutinas necesarias para el accionamientosecuencial de dos motores de paso en respuesta a los datos obtenidos desde unteclado, en el cual el usuario ingresará el sentido y los ángulos de rotacióny elevación que posicionarán la antena en el lugar deseado. Sin embargo, elPIC genera niveles compatibles con lógica TTL, es por ello que el resto delcircuito se encarga de la adaptación de estos a través de una interfaceimplementada con el C.I. ULN2803 capaz de manejar altas corrientes en su salida(500mA máx. por cada salida). También se hace uso de un Flip-flop octal74LS374 con la finalidad de registrar los datos de salida del PIC y separarlosdel momento en que este se pone en modo de recibir los datos del teclado. A lasalida del 374 se ubica también 8 LED’s a modo de visualizador de lassecuencias enviadas a los motores. Hay además 3 LED’s indicadores del momentoen que se ingresan los datos respectivos por el teclado. Finalmente, todo elcircuito está alimentado a través de un C.I. 7805 que regulará a 5V los9-18VDC de la entrada principal de poder.

En lo que respecta a la flexibilidad, el PIC16F84 tiene una capacidad dereprogramación de poco más de un millar de veces (si es nuevo), lo que haceposible el optimizar el firmware. En el circuito aún queda un pin libre(RA4 – pin3) que puede servir con propósitos de sensar la última ubicaciónde la antena y servir como referencia para una nueva secuencia. También hay laposibilidad de usar una fuente de alimentación externa además de la principaldel circuito, y aumentar la capacidad de voltaje de las salidas del ULN2803 (máx.30V), sólo se tendrá que desconectar los jumpers marcados como JP1 yJP2, y utilizar el conector J4 como entrada de la nueva fuente.

Ubicación de Componentes y Circuito Impreso

Programa fuente para el PIC16F84 (Parabolk.asm):

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;$ $

;$ Programa para control de dos motores de paso $

;$ $

;$ Proposito: Control de Antena Parabolica $

;$ $

;$ Realizado y documentado por: David Chumpitaz Alfaro $

;$ $

;$ UNAC-FIEE Esc: Ing. Electronica Cod: 962043B $

;$ $

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;

list p=16f84a

include <p16f84a.inc>

__config _XT_OSC & _WDT_OFF & _PWRTE_ON

;

;DECLARACION DE VARIABLES-- Variables creadas por el usuario con un valorinicial?

LCD_TEMP_1 EQU 0X0C ;LCD_TEMP_1=12

LCD_TEMP_2 EQU 0X0D ;LCD_TEMP_2=13

TECLA EQU 0X0E ;TECLA=14

KEY_1 EQU 0X0F ;KEY_1=15

KEY_2 EQU 0X10 ;KEY_2=16

KEY_DELAY_1 EQU 0X11 ;KEY_DELAY_1=17

KEY_DELAY_2 EQU 0X12 ;KEY_DELAY_2=18

SENTIDO EQU 0X13 ;SENTIDO=19

DIGITO EQU 0X14 ;DIGITO=20

DIGITO_1 EQU 0X15 ;DIGITO_1=21

DIGITO_2 EQU 0X16 ;DIGITO_2=22

COMBINADO EQU 0X17 ;COMBINADO=23

NUM_PASOS_M1 EQU 0X18 ;NUM_PASOS_M1=24

NUM_PASOS_M2 EQU 0X19 ;NUM_PASOS_M2=25

SENTIDO_M1 EQU 0X1A ;SENTIDO_M1=26

SENTIDO_M2 EQU 0X1B ;SENTIDO_M2=27

SECUENCIA_M1 EQU 0X1C ;SECUENCIA_M1=28

SECUENCIA_M2 EQU 0X1D ;SECUENCIA_M2=29

CONTADOR EQU 0X1E ;CONTADOR=30

DATO EQU 0X1F ;DATO=31

;

;

;

ORG 0 ;El programa empieza en la direccion 0x00

GOTO PRINCIPIO ;Salta a la rutina PRINCIPIO

ORG 5 ;el programa sigue en la direccion 0x05

PRINCIPIO: ;Rutina de inicializacion

BSF STATUS,RP0 ;Bit RP0 de STATUS se pone a 1 (Bank 1)

CLRF TRISA ;Todos los bits de TRISA se ponen a 0 (Puerto A salida)

CLRF TRISB ;Todos los bits de TRISB se ponen a 0 (Puerto B salida)

BCF STATUS,RP0 ;Bit RP0 de STATUS se pone a 0 (Bank 0)

CLRF PORTA ;Todos los bits de PORTA se ponen a 0 (RaX=0)

BSF PORTA,3 ;luego, bit 3 de PORTA se pone a 1 (Ra3=1,Ra2=Ra1=Ra0=0)

MOVLW 0X77 ;El registro W se carga con 0x77

MOVWF PORTB ;El contenido de W se copia en PORTB (PORTB=01110111b)

BSF PORTA,0 ;Bit 0 de PORTA se pone a 1 (Ra0=1)

CALL LCD_DELAY ;Llamada a subrutina de retardo

BCF PORTA,0 ;Bit 0 de PORTA se pone a 0 (Ra0=0)

MOVLW 0X77 ;El registro W se carga con 0x77

MOVWF SECUENCIA_M1 ;Registro W se copia en SECUENCIA_M1 (SECUENCIA_M1=0x77)

MOVWF SECUENCIA_M2 ;Registro W se copia en SECUENCIA_M2 (SECUENCIA_M2=0x77)

CLRF CONTADOR ;Todos los bits de CONTADOR se ponen a cero (CONTADOR=0x00)

GOTO PROGRAMA ;Salto al programa principal

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;Subrutina de retardo

;

LCD_DELAY movlw 40 ;Carga W con el valor 40

movwf LCD_TEMP_1 ;W se copia en LCD_TEMP_1 (LCD_TEMP_1=40)

clrf LCD_TEMP_2 ;Registro LCD_TEMP_2=0

LCD_DELAY_1 decfsz LCD_TEMP_2,F ;Decremento de LCD_TEMP_2 (LCD_TEMP_2=255)

goto LCD_DELAY_1 ;Bucle LCD_DELAY_1 hasta que LCD_TEMP_2=0

decfsz LCD_TEMP_1,F ;Decremento de LCD_TEMP_1 (LCD_TEMP_1=39)

goto LCD_DELAY_1 ;Bucle LCD_DELAY_1 hasta que LCD_TEMP_1=0

return ;Retorno de subrutina

;2 1 1 1 ((3*255 2) 3)*38 ((3*255 2) 2) 2=30036 microsec

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

KEY_SCAN: ;Subrutina de inicializacion del teclado

bsf STATUS,RP0 ;Selecciona Bank 1

movlw b'00001111' ;W=0x0F

movwf PORTB ;PORTB=0x0F (00001111b)

bsf OPTION_REG,NOT_RBPU ;Bit NOT_RBPU=1 (Desactiva cargas pull-up)

bcf STATUS,RP0 ;Selecciona Bank 0

movlw 4 ;W=0x04

movwf KEY_1 ;KEY_1=0x04 (# de columnas a explorar)

movlw b'01111111' ;W=0x7F

movwf TECLA ;TECLA=0x7F (Columna a activar)

KEY_SCAN_1: ;Busqueda de una pulsacion

movf TECLA,W ;W=0x7F

movwf PORTB ;PORTB=0x7F, 01111111b (Activa fila)

movf PORTB,W ;W=PORTB (Si ha habido pulsacion PORTB habra cambiado)

movwf KEY_2 ;KEY_2=W (KEY_2 guarda el cambio si lo hubiese)

subwf TECLA,W ;W=TECLA-W, si W<>0 entonces Z=0 (Lee columnas)

btfss STATUS,Z ;Si Z=0 ejecuta goto sino salta (Hay alguna pulsada?)

goto KEY_SCAN_2 ;Si hay alguna pulsada

bsf STATUS,C ;No hay ninguna en esa columna, bit C=1

rrf TECLA,F ;TECLA=0xBF Selecciona siguiente fila

decfsz KEY_1,F ;KEY_1=3 Salta si se han terminado las filas

goto KEY_SCAN_1 ;Repite el scan de columnas

movlw 0x80 ;W=0x80

goto VOLVER ;Retorna codigo 0x80 (no hay pulsacion)

KEY_SCAN_2: ;Subrutina Antirrebote

movlw .120 ;Bucle de temporización de unos 20 ms para

movwf KEY_DELAY_1 ;KEY_DELAY_1=0x78 evitar rebote de pulsadores

KEY_SCAN_3:

clrf KEY_DELAY_2 ;KEY_DELAY_2=0x00

clrwdt ;Clear Watchdog timer

KEY_SCAN_4:

decfsz KEY_DELAY_2,F ;KEY_DELAY_2=0xFF

goto KEY_SCAN_4 ;Bucle hasta que KEY_DELAY_2=0

decfsz KEY_DELAY_1,F ;KEY_DELAY_1=0x77

goto KEY_SCAN_3 ;Bucle hasta que KEY_DELAY_1=0

movf TECLA,W ;W=0x7F Tras la temporizacion se lee nuevamente

movwf PORTB ;PORTB=0x7F si la tecla es la misma.

movf PORTB,W ;W=PORTB

subwf KEY_2,W ;W=KEY_2-W

btfss STATUS,Z ;Es la misma?

goto KEY_SCAN_1 ;No, seguir con la exploracion

movf KEY_2,W ;Sí, W=KEY_2

VOLVER:

movwf TECLA ;TECLA=0x80

RETURN ;Retorno de subrutina (Fin de exploracion)

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

KEY_TABLA: movf KEY_1,W ;W=KEY_1 (Ultimo valor de KEY_1 en la rutinaanterior)

addwf PCL,F ;PCL=W PCL Calcula desplazamiento

retlw 0x7D ;Tecla 0

retlw 0xEE ;Tecla 1

retlw 0xED ;Tecla 2

retlw 0xEB ;Tecla 3

retlw 0xDE ;Tecla 4

retlw 0xDD ;Tecla 5

retlw 0xDB ;Tecla 6

retlw 0xBE ;Tecla 7

retlw 0xBD ;Tecla 8

retlw 0xBB ;Tecla 9

retlw 0x7E ;Tecla A

retlw 0x7B ;Tecla B

retlw 0x77 ;Tecla C

retlw 0xB7 ;Tecla D

retlw 0xD7 ;Tecla E

retlw 0xE7 ;Tecla F

KEY_HEX:

movf TECLA,W

movwf KEY_2 ;Almacena el código temporalmente

clrf KEY_1 ;Contador HEX a 0

KEY_HEX_2 call KEY_TABLA ;Busca código en la tabla

subwf KEY_2,W ;Compara con el de la tecla

btfsc STATUS,Z ;Coincide ?

goto KEY_HEX_1 ;Sí

incf KEY_1,F ;No, incrementa contador HEX

goto KEY_HEX_2

KEY_HEX_1 movf KEY_1,W

movwf TECLA ;Carga contador HEX en la variable de salida

return

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

LEER_TECLA:

CALL KEY_SCAN

MOVLW 0X80

SUBWF TECLA,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO LEER_TECLA

CALL KEY_HEX

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

LEER_ENTER:

CALL LEER_TECLA

MOVLW 0X0C

SUBWF TECLA,0

BTFSS STATUS,Z

GOTO LEER_ENTER

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

PULSO_BAJO:

BCF PORTA,3

CALL LCD_DELAY

CALL LCD_DELAY

CALL LCD_DELAY

CALL LCD_DELAY

BSF PORTA,3

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

LEER_SENTIDO:

CALL LEER_TECLA

MOVLW 0X0F ;HORARIO

SUBWF TECLA,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO SALIR_SENTIDO

MOVLW 0X0E ;ANTIHORARIO

SUBWF TECLA,0

BTFSS STATUS,Z

GOTO LEER_SENTIDO

SALIR_SENTIDO:

MOVF TECLA,0

MOVWF SENTIDO

CALL PULSO_BAJO

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

LEER_NUMERO:

CALL LEER_TECLA

MOVLW 0X0A

SUBWF TECLA,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO LEER_NUMERO

MOVLW 0X0B

SUBWF TECLA,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO LEER_NUMERO

MOVLW 0X0C

SUBWF TECLA,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO LEER_NUMERO

MOVLW 0X0D

SUBWF TECLA,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO LEER_NUMERO

MOVLW 0X0E

SUBWF TECLA,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO LEER_NUMERO

MOVLW 0X0F

SUBWF TECLA,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO LEER_NUMERO

SALIR_LEER_NUMERO:

MOVF TECLA,0

MOVWF DIGITO

CALL PULSO_BAJO

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

COMBINAR:

CLRF COMBINADO

MOVF DIGITO_1,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO MENOR_DE_DIEZ

LAZO:

MOVLW 0X0A

ADDWF COMBINADO,1

DECFSZ DIGITO_1,1

GOTO LAZO

MOVF DIGITO_2,0

ADDWF COMBINADO,1

SALIR_COMBINAR:

RETURN

MENOR_DE_DIEZ:

MOVF DIGITO_2,0

MOVWF COMBINADO

GOTO SALIR_COMBINAR

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

MOTOR1:

CALL LEER_SENTIDO

MOVF SENTIDO,0

MOVWF SENTIDO_M1

CALL LEER_NUMERO

MOVF DIGITO,0

MOVWF DIGITO_1

CALL LEER_NUMERO

MOVF DIGITO,0

MOVWF DIGITO_2

CALL COMBINAR

MOVF COMBINADO,0

MOVWF NUM_PASOS_M1

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

MOTOR2:

CALL LEER_SENTIDO

MOVF SENTIDO,0

MOVWF SENTIDO_M2

CALL LEER_NUMERO

MOVF DIGITO,0

MOVWF DIGITO_1

CALL LEER_NUMERO

MOVF DIGITO,0

MOVWF DIGITO_2

CALL COMBINAR

MOVF COMBINADO,0

MOVWF NUM_PASOS_M2

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

GIRO_M1:

MOVF NUM_PASOS_M1

BTFSC STATUS,Z

GOTO SALIR_GIRO_M1

MOVLW 0X0F

SUBWF SENTIDO_M1,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO GIRO_H_M1

GIRO_A_M1:

BSF PORTA,1

BSF STATUS,C

BTFSS SECUENCIA_M1,7

BCF STATUS,C

RLF SECUENCIA_M1,1

CALL ENVIO

DECFSZ NUM_PASOS_M1,1

GOTO GIRO_A_M1

GOTO SALIR_GIRO_M1

GIRO_H_M1:

BSF PORTA,1

BSF STATUS,C

BTFSS SECUENCIA_M1,0

BCF STATUS,C

RRF SECUENCIA_M1,1

CALL ENVIO

DECFSZ NUM_PASOS_M1,1

GOTO GIRO_H_M1

SALIR_GIRO_M1:

BCF PORTA,1

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

GIRO_M2:

MOVF NUM_PASOS_M2

BTFSC STATUS,Z

GOTO SALIR_GIRO_M2

MOVLW 0X0F

SUBWF SENTIDO_M2,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO GIRO_H_M2

GIRO_A_M2

BSF PORTA,2

MOVF CONTADOR,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO SALIR_GIRO_M2

DECF CONTADOR,1

BSF STATUS,C

BTFSS SECUENCIA_M2,7

BCF STATUS,C

RLF SECUENCIA_M2,1

CALL ENVIO

DECFSZ NUM_PASOS_M2,1

GOTO GIRO_A_M2

GOTO SALIR_GIRO_M2

GIRO_H_M2:

BSF PORTA,2

MOVLW D'90'

SUBWF CONTADOR,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO SALIR_GIRO_M2

INCF CONTADOR,1

BSF STATUS,C

BTFSS SECUENCIA_M2,0

BCF STATUS,C

RRF SECUENCIA_M2,1

CALL ENVIO

DECFSZ NUM_PASOS_M2,1

GOTO GIRO_H_M2

SALIR_GIRO_M2:

BCF PORTA,2

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

ENVIO:

BSF STATUS,5

CLRF PORTB

BCF STATUS,5

MOVLW 0XF0

ANDWF SECUENCIA_M2,0

MOVWF DATO

MOVLW 0X0F

ANDWF SECUENCIA_M1,0

ADDWF DATO,0

MOVWF PORTB

BSF PORTA,0

CALL LCD_DELAY

CALL LCD_DELAY

CALL LCD_DELAY

CALL LCD_DELAY

CALL LCD_DELAY

CALL LCD_DELAY

BCF PORTA,0

RETURN

;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

PROGRAMA:

CALL MOTOR1

CALL MOTOR2

CALL LEER_ENTER

CALL GIRO_M1

CALL GIRO_M2

GOTO PROGRAMA

END