Proyecto Final: Controlador de Acuarios

Transcripción

1 Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Escuela de Ingeniería Electrónica Informática Electrónica Proyecto Final: Controlador de Acuarios Cristian Martinez M-5748/7 Joaquín Rodríguez R-3780/1 Juan Pablo Vecchio V-2656/5 Viernes 26 de Junio de 2015

2 Introducción Nuestro proyecto parte de la necesidad de controlar un acuario marino. Existen muchos parámetros y funcionalidades a controlar, entre ellos uno de los de mayor importancia es la temperatura. Utilizando la placa M52233DEMO de Freescale se diseñó un control de temperatura el cual permite configurar un rango deseado de la temperatura y según este accionar un calentador o enfriador. La temperatura actual se puede observar tanto en un display montado a la placa, como por medio de una página web a través de Ethernet. Allí también se permite configurar el rango deseado de temperatura. También posee un reloj configurable el cual además de mostrarnos la hora, forma base de una extensión que se podría hacer de este proyecto, con más funcionalidades como ser timers para la iluminación, programar alimentadores automáticos en distintos horarios, grabar una bitácora de la evolución de la temperatura en un tiempo de meses, o incluso años, entre otros. Como base de nuestro proyecto partimos del ejemplo ColdFire_Lite_with_Web_Server, que básicamente nos provee un sistema operativo en tiempo real, y un código simplificado de un stack TCP/IP para conexiones a través de red. A estos, los modificamos adecuadamente para incorporar todas nuestras funcionalidades. La pagina web se diseñó en formato HTML, embebido con AJAX de modo de poder mostrar tanto la temperatura como la hora en tiempo real, sin tener que actualizarla. En el archivo freescale_http_server.c se creó una tarea en la cual se lee la temperatura actual y se la compara con el rango deseado para tomar una posible acción. Si la misma es mayor al límite superior permitido, se encenderá el enfriador, mientras que si es menor que el límite inferior se conectar el calentador. En el archivo freescale_dynamic_http.c se agregaron a la función collect_sensor_data() las variables que son pasadas a la página web. Éstas son: la lectura del conversor AD del sensor de temperatura las variables en donde se guardan los limites de temperatura pretendidos las variables del reloj de tiempo real (RTC)

3 En freescale_static_ffs_utils.c se crearon las funciones para responder a los form input de la pagina web. Éstas son: void form_led_function( char *data ) void form_reloj_function( char *data ) La primera es para la configuración de los límites de temperatura y la segunda para poner en hora el reloj por medio de la página web en HTML. Complementariamente, se diseño e implementó una placa-módulo para el kit de desarrollo. La misma cuenta con: Tres diodos LEDs de distintos colores Tres pulsadores con sus respectivos capacitores anti-rebote Un display LCD matricial, de 16 x 2 caracteres, compatible con el controlador HD44780 de Hitachi. Un regulador de 5V para estabilizar la tensión provista por fuentes externas Un sensor de temperatura de precisión LM35. Dos conectores tipor Header que hacen de interface directa con el KIT. Adjuntamos el esquemático en la Figura 1.

4 Figura 1: Esquemático del módulo implementado Para el desarrollo del proyecto, se diseñaron una serie de funciones que ayudan a abstraerse de las formas de realizar las operaciones sobre las distintas bondades del módulo. Las más necesarias están involucradas con el display, dado que requiere una inicialización muy específica, respetar tiempos, generar señales especiales (por ejemplo, un pulso rectangular de Enable para que se graben los datos presentes en sus pines de datos). Para reducir la cantidad de pines necesarios para gobernar el LCD, se configuró el modo de 4bits, es decir, cada tira de datos está formada por 4-bits de información. Adicionalmente, se necesita una señal de RS (Registry Select) y R/W (Read/Write), sumada a la de Enable antes

5 mencionada. Por lo tanto, el micro debe contar con, por lo menos 7 pines de I/O, en vez de los 11 que necesitaría si se configurara en el modo de 8-bits. Otra consideración a tener en cuenta es la forma en la que usamos el LCD. Dado que no es necesaria tanta velocidad en la actualización de los datos del display, no es necesario optimizar los tiempos de grabado del mismo. Esto es, cada vez que se da la señal de escritura de un dato en el display, se espera un tiempo prolongado por demás, para asegurar que el mismo se grabó, en vez de utilizar la bandera de Busy Flag (BF). Esto facilita demasiado el código, dado que no es necesario cambiar las funcionalidades de los puertos del MCU de Salida a Entrada, y viceversa, para leer dicho bit, a costa de desperdiciar un poco de tiempo (midiendo los tiempos de la señal de Enable con un osciloscopio, se puede comprobar que cada dato se graba cada 2 ms). La referencia de la cantidad de tiempos, como así también la forma de inicialización del LCD se obtiene del datasheet del Hitachi HD Nuestro código provee un menú de opciones que hacen a la configuración de algunos datos de interés de control (como ser límite inferior de temperatura, cambio de hora, etc). A dicho menú se accede mediante el pulsador SW1, y con los otros se puede acceder y modificar cada opción en particular. A continuación se listan todas las opciones. Mostrar hora Cambiar hora Visualizar la temperatura sensada, con autorefresco Visualización de los estados de los actuadores (enfriador y calentador) Cambio de los niveles de umbral, tanto limite inferior como superior, en forma independiente. Dentro del módulo se encuentran también los LEDs, que tienen las siguientes funciones: LED Verde: testigo del funcionamiento del RTC. Cuando se está mostrando la hora, éste se prende cada 1 segundo, y se apaga durante otro segundo. LED Rojo: Calefactor. Si este LED se encuentra prendido, el calefactor está encendido. Caso contrario, se apaga.

6 LED Azul: Enfriador. Sirve como testigo de que el enfriador que se implemente, está prendido (o apagado). En las Figuras que siguen, se pueden ver fotos del circuito en pleno funcionamiento. Figura 2: Circuito completo en funcionamiento. Enfriador (Led Azul) encendido. Figura 3: Pantalla principal

7 Figura 4: Menu. Figura 5: Menu. Figura 6: Menu.

8 Figura 7: Temperatura actual. Figura 8: Pagina Web en HTML + AJAX.