BRAZO DE ROBOT
INDICE
iÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ............................................................... ............................ ..................................................................... ...................................... 1.1. ANTECEDENTES ....................................................................... ................................... ......................................................... ..................... 1.2. OBJETIVOS ................................................................... ................................. .................................................................... .................................. 1.3. ESPECIFICACIONES ................................................................. ............................. ......................................................... ..................... 1.4. HERRAMIENTAS DE DESARROLLO ............................................................. .............................. ...............................
4 4 4 5 5
2. MEMORIA TÉCNICA ........................................................... .......................... ................................................................... .................................. 7 2.1. ESTUDIO DE VIABILIDAD .... .................................................................... ................................ ......................................... ..... 7 2.2. BRAZO ROBOT ................................................................... .................................. ............................................................. ............................ 8 2.2.1. ESPECIFICACIONES ................................................................... ................................. .............................................. ............ 9 2.2.2. CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES ................................................ ......................... ....................... 9 2.2.3. CAMPO DE TRABAJO Y DIMENSIONES ................................................ 10 2.2.4. CARACTERISTICAS DE LA UNIDAD DE CONTROL .............................. 11 2.2.5. MODOS DE FUNCIONAMIENTO ............................................................. 12 2.2.6. ALIMENTACIÓN ....................................................................................... 12 2.2.7. ANÁLISIS Y PUESTA EN MARCHA ........................................................ 13 2.2.8. TAREAS REALIZABLES Y APLICACIONES ........................................... 13 2.3. SERVOS ......................................................................................................... 14 2.3.1. ¿POR QUÉ SERVOS? SERVOS? ................................................................ ............................ ................................................ ............ 14 2.3.2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ............................................................. 16 2.3.3. ¿CÓMO ES UN SERVO MECÁNICAMENTE? ...................................... ..16 2.3.4. FUNCIONAMIENTO ................................................................................. 17 2.3.5. CONEXIONADO ....................................................................................... 18 2.4. CEREBRO ....................................................................................................... 18 2.4.1. ELECTRONICA DE CONTROL ................................................................ 18 2.4.1.1. CONCEPTO DE MICROCONTROLADOR ........................................ 18 2.4.1.2. APLICACIONES DE LOS MICROCONTROLADORES ................... . 20 2.4.1.3. ALTERNATIVAS DE DISEÑO ........................................................... ................................ ........................... 21 2.4.1.4. PIC 16F873 ................................................................ ............................ ........................................................... ....................... 22 2.4.1.5. CRISTAL DE CUARZO ...................................................................... 23 2.4.1.6. MAX 232 ............................................................................................. 25 2.4.1.7. EEPROM ............................................................................................ 26
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2.4.2. SOFTWARE DE CONTROL ..................................................................... 29 2.4.2.1. PWM PARA LOS SERVOS ................................................................ 29 2.4.2.2. MOVIMIENTO LINEAL ....................................................................... 31 2.4.2.3. TRAMA DE COMUNICACIÓN RS-232 .............................................. 32 2.5. ELECCION DE LA BATERIA ........................................................................... 33 2.5.1. EFECTO MEMORIA .................................................................................. 33 2.5.2. TIPOS DE BATERIAS RECARGABLES ................................................... 33 2.5.3. AUTONOMIA ............................................................................................. 34 2.5.4. ¿QUÉ HACER CON LAS BATERIAS USADAS? ...................................... 37 3. INSTALACION DEL SOFTWARE .......................................................................... 38 3.1. REQUERIMIENTOS ........................................................................................ 38 3.2. INSTALACION ................................................................................................. 38 4. CONCLUSIONES ................................................................................................... 39 5. PRESUPUESTO ..................................................................................................... 40 6. BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 43 7. ANEXOS ................................................................................................................. 44 7.1. ANEXO 1. COMUNICACIÓN RS-232 .............................................................. 44 7.1.1. FUNCIONAMIENTO DEL INTERFACE RS-232 ....................................... 44 7.1.2. COMUNICACIÓN RS-232 CON VISUAL BASIC ...................................... 47 7.1.3. COMUNICACIÓN RS-232 CON PIC 16F873 ........................................... 47 7.1.4. CONEXIONADO ....................................................................................... 49 7.2. ANEXO 2. BUS I2C ......................................................................................... 51 7.2.1. DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO .................................................... 51 7.2.2. PROTOCOLO ........................................................................................... 54 7.2.3. APLICACIONES ....................................................................................... 55 7.2.4. PIC 16F873 .............................................................................................. 55 7.2.5. EEPROM .................................................................................................. 56 7.2.5.1. DIRECCIONAMIENTO DE LA MEMORIA ......................................... 56 7.2.5.2. BYTE WRITE ..................................................................................... 57 -2-
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2.4.2. SOFTWARE DE CONTROL ..................................................................... 29 2.4.2.1. PWM PARA LOS SERVOS ................................................................ 29 2.4.2.2. MOVIMIENTO LINEAL ....................................................................... 31 2.4.2.3. TRAMA DE COMUNICACIÓN RS-232 .............................................. 32 2.5. ELECCION DE LA BATERIA ........................................................................... 33 2.5.1. EFECTO MEMORIA .................................................................................. 33 2.5.2. TIPOS DE BATERIAS RECARGABLES ................................................... 33 2.5.3. AUTONOMIA ............................................................................................. 34 2.5.4. ¿QUÉ HACER CON LAS BATERIAS USADAS? ...................................... 37 3. INSTALACION DEL SOFTWARE .......................................................................... 38 3.1. REQUERIMIENTOS ........................................................................................ 38 3.2. INSTALACION ................................................................................................. 38 4. CONCLUSIONES ................................................................................................... 39 5. PRESUPUESTO ..................................................................................................... 40 6. BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 43 7. ANEXOS ................................................................................................................. 44 7.1. ANEXO 1. COMUNICACIÓN RS-232 .............................................................. 44 7.1.1. FUNCIONAMIENTO DEL INTERFACE RS-232 ....................................... 44 7.1.2. COMUNICACIÓN RS-232 CON VISUAL BASIC ...................................... 47 7.1.3. COMUNICACIÓN RS-232 CON PIC 16F873 ........................................... 47 7.1.4. CONEXIONADO ....................................................................................... 49 7.2. ANEXO 2. BUS I2C ......................................................................................... 51 7.2.1. DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO .................................................... 51 7.2.2. PROTOCOLO ........................................................................................... 54 7.2.3. APLICACIONES ....................................................................................... 55 7.2.4. PIC 16F873 .............................................................................................. 55 7.2.5. EEPROM .................................................................................................. 56 7.2.5.1. DIRECCIONAMIENTO DE LA MEMORIA ......................................... 56 7.2.5.2. BYTE WRITE ..................................................................................... 57 -2-
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7.2.5.3. PAGE WRITE .................................................................................... 58 7.2.5.4. CURRENT ADDRESS READ ............................................................ 58 7.2.5.5. RANDOM READ ................................................................................ 59 7.2.5.6. SEQUENTIAL READ ......................................................................... 59 7.3. ANEXO 4. METODO DE LA BURBUJA .......................................................... 60 7.4. ANEXO 5. PLACA DE CIRCUITO IMPRESO ................................................. 61 7.4.1. ESQUEMA ................................................................................................ 62 7.4.2. PCB ........................................................................................................... 63 7.5. ANEXO 6. LISTADO DE PROGRAMA Y ORGANIGRAMAS ......................... .................. ....... 66 7.6. ANEXO 7. DATA SHEET´S ............................................................................102 7.7. ANEXO 8. CD-ROM .......................................................................................103
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INTRODUCCION
1. Introducción
1.1. Antecedentes Hace algunos años realicé un cursillo de programación de autómatas en el instituto donde estudié la Formación Profesional de segundo grado. En este cursillo había había una maqueta maqueta que tenía un brazo de robot robot que se podía controlar desde un ordenador ordenador personal. Aunque el cursillo no contenía en su temario realizar ninguna práctica con el brazo de robot, el profesor viendo, el interés que mostraban mis compañeros y yo mismo, nos dio unas nociones básicas de robótica. Después ese interés por los robots se fue incrementand i ncrementandoo por algunos trabajos que he tenido, que aunque yo no he programado los robots, mis compañeros compañeros me han enseñado los robots funcionando en algunas empresas importantes. Por estos motivos decidí construir un brazo de robot, para que cualquier persona que lo desee de cualquier edad, pueda entrar en este apasionante mundo.
1.2. Objetivos El objetivo de este proyecto es el de conseguir construir un brazo de robot. Se pretende implementar el brazo mecánico con toda su lógica de control. El brazo de robot tendrá varios elementos que hay que diseñar e implementar: ♦
♦
♦
Brazo mecánico: Es el brazo propiamente dicho, es decir, el elemento que interactuará físicamente con su entorno. Circuito electrónico de control: Es toda la electrónica necesaria para el control del brazo mecánico. Software: Son los programas y rutinas necesarios para que el brazo de robot funcione de manera correcta.
El brazo de robot debe funcionar de manera autónoma, aunque para su programación se utilizará un ordenador personal. personal.
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INTRODUCCION
1.3. Especificaciones La implementación del brazo robot se ha dividido en tres tr es partes o módulos: 1) Hardware: Esta parte del proyecto consiste en el diseño y desarrollo físico de la placa de circuito impreso que contendrá toda toda la electrónica del del brazo robot. 2) Software: Es la parte donde se desarrolla por un lado, el programa que irá grabado en el Pic controlando el brazo robot y por otro lado el programa que se ejecutará en el PC para poder decidir la secuéncia que ejecutará el robot. 3) Mecánica: Aquí es donde se construirá toda la estructura mecánica del robot, es decir, todas las articulaciones del brazo con su correspondientes motores actuadores. 1.4. Herramientas de desarrollo Para desarrollar las diferentes partes que corresponden al brazo robot, se han utilizado una serie de herramientas de trabajo. El motivo de utilizar estas herramientas se explica a continuación: ♦
MPLAB: Es una herramienta que se utiliza para el desarrollo de aplicaciones
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INTRODUCCION
con microcontrolador. Esta herramienta permite la creación y simulación del código que posteriormente se ejecutará dentro de un microcontrolador. Este entorno, funciona tipo container, es decir, sus distintas opciones son asociadas a programas que serán ejecutados cuando se las pulse. De este modo bastará con definirle un ensamblador, un emulador o un grabador distinto a los que lleva por defecto para incorporarlo inmediatamente. El hecho de haber utilizado el MPLAB es la disponibilidad de adquisición, podiéndose bajar directamente a través de www.microchip.com.. www.microchip.com Visual Basic: Los sistemas operativos encargados de gestionar los primeros ordenadores estaban basados en texto y eran gobernados mediante complejas líneas de comandos. Actualmente manejar un ordenador es algo sumamente sencillo gracias a los entornos gráficos, que de una forma muy intuitiva representan los distintos elementos con los que es posible trabajar. La aparición de Windows no simplificó las cosas al programador. La única forma de escribir una aplicación para Windows, pasaba por conocer de forma exhaustiva el extenso conjunto de funciones f unciones de Windows. La aparición de Visual Basic supuso un giro total, no es necesario conocer el interior de Windows ni ninguna de sus funciones, bastando con diseñar la interfaz de una forma muy intuitiva, principalmente con operaciones de ratón y escribir algo de código, utilizando un lenguaje tan fácil como es el Basic. ♦
♦
♦
Ranger: Este es un entorno gráfico para el diseño de las placas de circuito impreso. Primeramente se debe dibujar el esquema teórico y una vez se han subsanado todos los errores que se hayan podido producir se pasa a colocar los encapsulados de los componentes en el lugar dentro de la placa que posteriormente se fabricará. El hecho de haber utilizado Ranger para el desarrollo de la placa, se debe a que es el software que está instalado en la escuela para tal fin. f in. Programador de pic´s y emulador: Para grabar el código en el Pic, es necesario haberlo escrito y depurado con anterioridad. Una vez se ha visto que el código realiza realmente las tareas para las que se ha escrito, es necesario grabarlo en el microcontrolador o en una EEPROM externa, según cada aplicación. Para grabar código en el pic se ha utilizado “Micro
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INTRODUCCION
Pic Trainer”, se pueden www.microcontroladores.es.
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ver
sus
características
en
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MEMORIA TECNICA
2. Memoria Técnica
2.1. Estudio de viabilidad Después de analizar detenidamente la idea original, observé que me enfrentaba a varías circunstancias que debía decidir, antes de ponerme a trabajar en el brazo de robot. Estas decisiones debían ser muy precisas, ya que de ellas dependería mi trabajo posterior. Uno de los factores más críticos era la parte mecánica. Estudiando la mecánica vi que necesitaba poder mover varias articulaciones y definir que actuador iba a utilizar. Me decidí por unos motores con engranajes para multiplicar el par del eje, denominado “servos”. Otra dificultad era el peso, debía utilizar un material lo más ligero que pudiese encontrar y que a la vez me proporcionara la robustez mecánica. Debía conseguir también una manera de disminuir en lo posible cargar excesivamente peso sobre el motor instalado en la base, para ello tuve que buscar un cojinete que aguantara todo el peso, mientras que el motor solo acompañaba el giro. Para la parte electrónica de control, tuve que buscar un microcontrolador acorde con las características que necesitaba.
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MEMORIA TECNICA
2.2. Brazo robot En este apartado realizaremos un estudio de las características físicas, eléctricas, mecánicas y funcionales del brazo robot y del controlador.
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MEMORIA TECNICA
2.2.1. Especificaciones En la siguiente tabla se desglosan las características físicas del brazo robot que hemos construido en este proyecto:
Estructura mecánica: Número de ejes: Radio máximo de operación: Mano: Movimiento de los ejes: Eje 1: base: Eje 2: hombro: Eje 3: codo: Referencia (sincronismo): Exactitud: Actuadores: Consumo máximo: Alimentación: Capacidad de carga: Peso: Rango de temperatura:
BRAZO ROBOT Articulado 3 160 mm 20 mm Rango Velocidad máxima 0º -- 180º 36º/seg. 0º -- 180º 36º/seg. 0º -- 180º 36º/seg. Posición fija en todos los ejes en 0º +/- 1º 3 servos controlados con PWM 300 mA Batería NiMH, 4´8 V y 650 mAh 75 g. (Carga útil) 1 Kg 0ºC – 85ºC
Tabla 2.2. Características técnicas del brazo robot.
2.2.2. Características estructurales El brazo robot construido para este proyecto, es un robot de estructura articulada. Está compuesto por 3 ejes de movimiento: la base que gira el brazo en el plano horizontal, el hombro y el codo que varían la inclinación correspondiente al plano vertical. La muñeca y mano son fijas, es decir, sin movimiento alguno, aunque tampoco es necesario, ya que el brazo se utiliza para desplazar objetos de un lugar a otro con la ayuda de algún soporte, es un robot transportador de objetos. Como consecuencia tendrá 3 grados de libertad. Esto permitirá alcanzar posiciones y orientaciones pertenecientes a un amplio campo de trabajo.
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Eje nº
MEMORIA TECNICA
Nombre
1 2 3
Base Hombro Codo
Movimiento
Motor nº
Gira el cuerpo Eleva y baja el brazo superior Eleva y baja el antebrazo
1 2 3
Tabla 2.3. Elementos que forman el sistema.
Los motores utilizados en este robot son los que se denominan “servos” y se explican en detalle en el punto en el punto 2.3.
2.2.3. Campo de trabajo y dimensiones La longitud de los elementos y los grados de rotación de las articulaciones determinan el campo de trabajo del robot. En las siguientes figuras se muestra las dimensiones del brazo de robot y su campo de trabajo: Dimensiones: Eje 2
80
80
20
40
40
30
Eje 3 Eje 1
CONTROL 130
Figura 2.4. Dimensiones del brazo de robot.
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MEMORIA TECNICA
Campo de trabajo:
Figura 2.5. Campo de trabajo del brazo de robot.
2.2.4. Características y funciones de la unidad de control Las funciones del controlador son gestionar que el brazo de robot realice todas las funciones para las que fue construido, es decir: ♦
♦
1 2
Ejecutar infinitamente la secuencia grabada en la EEPROM 1, lo que se ha denominado “Modo autónomo de funcionamiento”. Ser capaz de grabar en la EEPROM la secuencia deseada desde el interfície de programación creado, utilizando el protocolo de comunicación RS-2322.
Memoria de solo lectura pro gramable electricamente. Ver anexo 1.
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♦
♦
MEMORIA TECNICA
Borrar la EEPROM, para poder grabar una nueva secuencia de movimientos, cuando se le dé la orden desde el interfície de programación. Controlar que todas las articulaciones se muevan correctamente a la posición indicada.
Para conseguir que el brazo de robot pueda realizar con éxito todas las funciones para las que la unidad de control se ha implementado, esta dispone de: ♦
Una unidad central de proceso, PIC 16F873.
♦
EEPROM de 2K para guardar la secuencia que tendrá que ejecutar.
♦
♦
Componentes para la comunicación, que posibilitan la transmisión y recepción de la información según el estándar RS-232. Batería de alimentación.
2.2.5. Modos de funcionamiento El robot dispone de dos modos de funcionamiento: 1) Modo autónomo: El brazo mecánico del robot, ejecuta indefinidamente, la secuencia grabada en la memoria con anterioridad. 2) Modo programación: Si la lógica de control está en este estado, se graba una secuencia de ejecución en la memoria con ayuda de un ordenador personal o portátil.
2.2.6. Alimentación La alimentación de la lógica de control y los motores de cada articulación, se realiza con una batería que tiene unas características de tensión e intensidad: 4´8 V y 650 mAh. Con esta batería se consigue una autonomía de 3´5 horas, en modo de funcionamiento autónomo y transportando el peso máximo de carga útil.
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2.2.7. Análisis y puesta en marcha La instalación y manejo del robot está sujeta a una serie de normas de seguridad. Estas normas hacen referencia a peligros de tipo eléctrico, a colisiones del robot con objetos próximos a él e incluso a la colisión con personas que permanezcan cerca del campo de acción. Existen una serie de requisitos previos que afectan al modo en que se va a utilizar el robot antes de su propia instalación. Estos requisitos tienen que cumplirse en la medida de lo posible, si se quiere que la utilización del robot sea lo más provechosa y segura posible. Tales factores hacen referencia al estudio previo de las tareas que se quiere automatizar.
2.2.8. Tareas realizables y aplicaciones El robot construido tiene fines educativos principalmente, debido a sus dimensiones, rango de articulaciones, precisión en los movimientos y peso que puede desplazar. Las tareas más adecuadas son las que no requieran demasiada precisión, ya que no permite definir diferentes precisiones en función del movimiento, ya que siempre trabaja con la misma de 1 grado. Este robot también se podría utilizar como reclamo publicitario, en el escaparate de alguna tienda, por ejemplo, en una tienda de informática en continuo funcionamiento, cambiando de sitio un disco CD y efectuando un saludo, repitiendo el ciclo indefinidamente.
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2.3. Servos Como ya se ha comentado con anterioridad, el tipo de motores que se utilizan son los denominados “servos” que a continuación se explican con detalle. El servo es un potente dispositivo que dispone en su interior de un pequeño motor con un reductor de velocidad y multiplicador de fuerza. Dispone también de un circuito que gobierna el sistema. El recorrido del eje de salida es de 180º en la mayoría de ellos, pero puede ser fácilmente modificado para tener un recorrido libre de 360º. Fotografía 2.6. Fotografía de un servo.
2.3.1. ¿Por qué servos? El brazo de robot está pensado para poder desplazar un peso máximo de 75 gramos. También sabemos que el motor que necesitará tener más par de giro, será el de la base, que tiene que poder llevar, además de la carga útil, toda la estructura del brazo, al contrario que los otros, que solo han de actuar sobre una parte de la estructura. Se ha definido que la palanca del brazo será de 18 cm, y el peso de la estructura de aproximadamente 200 gramos, distribuidos como muestra la figura siguiente. 4 cm
MOTOR Hombro 50 gramos
4 cm
ARTICULACION 1 50 gramos
4 cm
MOTOR Codo 50 gramos
5 cm
ARTICULACION 2 50 gramos
CARGA UTIL 75 gramos
Figura 2.7. Centros de gravedad de las articulaciones y carga del brazo.
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La figura muestra las distribuciones del centro de gravedad de la estructura mecánica y de la carga útil, para poder realizar el cálculo del par que el motor de base, que es el que más fuerza tiene que realizar, puesto que es el que debe actuar sobre todo el brazo y su carga. Vemos que cada articulación pesa 50 gramos, así como los motores.
4
Par motor base = ( peso × longitud palanca ) 1
Par motor base = 50 g × 4cm + 50 g × 8cm + 50 g × 12cm + 75 g × 17cm = 2.475 g × cm
Si miramos las características del servo cuando está alimentado con la tensión más baja de funcionamiento, vemos que a 4´8 V puede dar 3´3 Kg*cm. En los cálculos realizados anteriormente de la estructura y la carga útil, se ve que el motor necesita un par mínimo de 2´475 Kg*cm. Así se ve que el motor podrá con el peso que tiene que llevar, con un coeficiente de seguridad de:
Coeficient e de seguridad =
Par del motor Par necesario
=
3´3 Kg * cm 2´475 Kg * cm
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= 1´33
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Características técnicas En la siguiente tabla pueden observarse las características que posee un servo de la marca Hitec, concretamente “HS-325BB” que es el utilizado en este brazo de robot: Hitec HS-325BB Tensión de alimentación: Par a 6 V: Par a 4´8 V: Velocidad máxima: Medidas (longitud x anchura x altura): Peso: Tipo de rodamiento:
4´8 V – 6 V 3´7 Kg / cm 3´3 Kg / cm 60º /seg 41 x 20 x 37 mm 44´5 gramos Bolas
Tabla 2.8. Características técnicas del servo utilizado.
2.3.2. ¿Cómo es un servo mecánicamente? A continuación se muestra la fotografía de un servo desmontado en la que se puede apreciar los distintos dispositivos de los que está compuesto. Estos son: ♦
Carcasa exterior.
♦
Engranajes reductores.
♦
Motor eléctrico.
♦
♦
Potenciómetro solidario al eje. Control electrónico de control. Fotografía 2.9. Servo desmontado.
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2.3.3. Funcionamiento El control de posición lo efectúa el servo internamente mediante un potenciómetro que está conectado mecánicamente al eje de salida y controla una señal PWM1 interna. Mediante un sistema diferencial, se compara la señal PWM interna con otra señal PWM que le llega desde el exterior. Con el resultado obtenido en esta comparación, el control electrónico interno actúa sobre el eje de salida hasta que los valores de las señales PWM interna y externa se igualen, entonces el eje de salida se para en la posición indicada. Cuando el servo llega a la posición destino deseada, el motor deja de consumir corriente y tan solo circula una pequeña corriente hasta el circuito interno. Si forzamos el servo, moviendo el eje de salida, el control diferencial interno lo detecta y envía la corriente necesaria al motor para corregir la posición. Para controlar el servo hay que aplicar un pulso de duración y frecuencia específicas. A continuación se muestra la señal de control y como actúa sobre el servo:
Figura 2.11. Relación entre la señal PWM y el eje de salida.
1
Pulse Width Modulate. Señal Modulada en Anchura
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2.3.4. Conexionado Todos los servos disponen de tres cables, dos para la alimentación Vcc y Gnd y otro cable para aplicar el tren de pulsos de control, con este tren de pulsos se conseguirá que el circuito interno de control ponga el servo en la posición indicada por la anchura de pulso. F F i Figura 2.12. Detalle del conector.
2.4. Cerebro En este punto se trata en detalle la unidad de control y todas las funciones que debe realizar:
2.4.1. Electrónica de control Es el hardware necesario, para poder tener un control exacto del brazo de robot:
2.4.1.1. Concepto de microcontrolador Un microcontrolador es un circuito integrado, con alta escala de integración y usualmente dispone de los siguientes componentes: ♦
Unidad central de proceso.
♦
Memoria RAM para contener los datos.
♦
Memoria para programa tipo ROM/PROM/EEPROM/FLASH.
♦
Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.
♦
Periféricos. Estos pueden ser, temporizadores, puertas serie, modulador de anchura de pulsos entre otros.
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♦
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Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento del sistema.
Figura 2.13. El microcontrolador es un sistema cerrado.
Al utilizar un microcontrolador se dispone de las siguientes ventajas: ♦
♦
♦
♦
Aumento de prestaciones: Un mayor control sobre un determinado elemento que representa una mejora considerable del mismo. Aumento de la fiabilidad: Al reemplazar un elevado número de elementos por un microcontrolador, disminuye el riesgo de averías y se precisan menos ajustes. Reducción del tamaño del producto acabado: La integración del microcontrolador en un chip disminuye, el volumen, la mano de obra y los stocks. Mayor flexibilidad: Las características de control están programadas por lo que su modificación sólo necesita cambio en el programa de instrucciones.
Antes de seleccionar un microcontrolador es imprescindible analizar los requisitos de la aplicación: ♦
♦
♦
Procesamiento de datos: Puede ser que el microcontrolador realice cálculos críticos en un tiempo limitado. Entrada/Salida: Se tiene que identificar la cantidad y tipo de señales a controlar. Consumo: Algunos productos que incorporan microcontroladores están alimentados con baterías.
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♦
♦
♦
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Memoria: Para detectar las necesidades de memoria de la aplicación, se tiene que separar en memoria no volátil 1 y memoria volátil2. Ancho de palabra: El criterio de diseño debe ser seleccionar el microcontrolador de menor ancho de palabra que satisfaga los requerimientos de la aplicación. Diseño de placa: Debe tenerse en cuenta que usar un microcontrolador de gama baja, puede implicar tener que colocar más componentes externos.
2.4.1.2. Aplicaciones de los microcontroladores Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador, por todas las prestaciones que añaden a un diseño, algunas de estas aplicaciones se muestran en la tabla siguiente: Aplicaciones Consumo Equipo de TV Receptor de radio Reproductor de CD Control remoto Consola de juegos Microondas Lavadora
Automoción Alarma antirrobo Detector de radar ABS Velocímetro Climatizador Inyección Airbag
Ofimática Mouse Teclado Escáner Impresora Plóter Fotocopiadora
Telecomunicac. Teléfono Módem
Aparatos de cocina Aspiradora
Tabla 2.14. Tabla de aplicaciones que requieren microcontroladores.
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Industria Control de motores Compresor Termostatos Robótica Lector de tarjetas Detector de humo
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MEMORIA TECNICA
2.4.1.3. Alternativas de diseño Se analizaron las alternativas siguientes para la implementación del brazo de robot: ♦
Alternativa 1:
RS 232
PC
microcontrolador 1
I2C
microcontrolador 2
microcontrolador 3
microcontrolador 4
Actuador Base
Actuador Hombro
Actuador Codo
Figura 2.15. Diagrama de bloques de la primera alternativa.
♦
Alternativa 2:
PC RS 232
microcontrolador 1
Actuador Base
Actuador Hombro
I2C
EEPROM
Actuador Codo
Figura 2.16. Diagrama de bloques de la segunda alternativa.
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EEPROM
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En principio la mejor alternativa es la que necesita menos microcontroladores para su funcionamiento, es decir, la número 2, más sencilla y económica, al disponer de menos componentes y un desarrollo software más sencillo. Pero antes de tomar la decisión tenía que comprobar si esta implementación sería capaz de actuar sobre cada articulación del robot, utilizando a la vez las comunicaciones RS232 e I2C 1. En los siguientes apartados se verá que era posible el diseño tanto de hardware como de software con un solo microcontrolador.
2.4.1.4. PIC 16F873 El cerebro del brazo de robot es un microcontrolador PIC 16F873 de microchip, las características técnicas más importantes son: ♦
Memoria Flash de programa de 4K.
♦
Memoria EEPROM de datos de 128 bytes.
♦
Memoria RAM de datos de 192 bytes.
♦
3 contadores/temporizadores.
♦
Conversor A/D de 5 canales de entrada.
♦
2 canales PWM.
♦
1 canal de comunicación serie USART.
♦
1 canal de comunicación serie para I2C.
♦
Frecuencia de trabajo máxima: 20MHz.
♦
3 puertos de I/O.
♦
Perro guardián.
♦
Encapsulado DIP de 28 patillas.
Este es un microcontrolador de 8 bits, dispone de un repertorio de 35 instrucciones, 1 vector de interrupción, 8 niveles de pila y su arquitectura es del tipo harvard, que se explica en el siguiente párrafo.
1
Ver anexo 2.
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MEMORIA TECNICA
La arquitectura harvard dispone de dos memorias independientes, una contiene sólo instrucciones y otra sólo datos. Ambas disponen de sus respectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultáneamente en ambas memorias.
Figura 2.17. Arquitectura harvard.
2.4.1.5. Cristal de cuarzo Este es un punto crítico de la aplicación, porque del cristal de cuarzo depende la velocidad de ejecución de las instrucciones, también llamado tiempo de instrucción. En el diseño del software que controla el brazo de robot, la parte a la que hay que prestar más atención, es la correspondiente a la comunicación por RS-232, que se realiza a 9.600 bits por segundo. Cuando el pic recibe un dato completo, es decir, un bit de START, 8 bits que corresponde al dato y un bit de STOP, pasa el dato (8 bits) a un buffer y puede seguir recibiendo a través de RS-232. Entonces el programa tiene que asegurar que cuando se reciba el siguiente dato completo y sé reescriba el buffer, el dato anterior ya ha sido leído para no perder bits de la transmisión. Para lo que se ha explicado en las líneas anteriores, se debe asegurar un cristal de cuarzo, que actúa como reloj, suficientemente rápido para que las instrucciones que se tienen que ejecutar entre dato y dato recibido tengan un tiempo de ejecución menor que el tiempo de la recepción entre datos.
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MEMORIA TECNICA
Se realizan los siguientes cálculos: Velocidad de transmisión: 9.600 baudios 1.
Tiempo de bit =
1 9600
= 1´041667 x 10
−4
segundos = 104´1667 µ S
La recepción consta de 10 bits, START + 8 bits de datos + STOP, tenemos que el tiempo que tarda el pic en cargar el buffer es: Tiempo disponible = Tiempo de bit x Número de bits
Tiempo disponible = 104´1667 µ S x 10bits = 1041´667 µ S
Se pensó que entre cada escritura del buffer se necesitaría ejecutar 1.500 instrucciones aproximadamente, por lo tanto:
Tiempo disponible
Tiempo de ejecución de cada instrucció n =
Tiempo de ejecución de cada instrucción =
Número de instruccio nes
1041´667 µ S 1500
= 0´695 µ S
La relación entre la frecuencia del cristal de cuarzo y el tiempo de instrucción del pic viene determinada por:
Frecuencia de cristal =
1
1 T c
x4=
1 0´695µ S
× 4 = 5´759 MHz
Se refiere a la velocidad de transmisión. Esta se realiza a 9.600 bits por segundo.
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BRAZO DE ROBOT
MEMORIA TECNICA
Entonces se deduce que el cristal que se elija debe ser de una frecuencia de 5´759 MHz o superior, mientras más rápido sea menos tardará en ejecutar las instrucciones, es decir, menor será el tiempo de ejecución. El cristal elegido es de una frecuencia de 9´8340 MHz. Por lo que realizamos nuevos cálculos:
Frecuenciade cristal =
4 Tc
Tc =
4 Frecuenciade cristal
Tc =
4 9´8340 MHz
= 0´4067µ S
Como: Número de instruccio nes =
Tiempo disponible Tc
=
1041´6667 µ S 0´4067 µ S
= 2561 instruccio nes
El número de instrucciones obtenido se considera que es más que suficiente para la recepción RS-232 sin perdida de bits.
2.4.1.6. MAX232 El MAX232 es un circuito integrado sin el cuál, no podría establecerse la comunicación RS-232 entre el PC y el Pic 16F873. Este componente se utiliza para poder adaptar los niveles lógicos de la línea de comunicación (anexo 1), con los que utilizan otros circuitos integrados, TTL y CMOS, en este caso el Pic 16F873. Su encapsulado es un DIP de 16 patillas y para utilizarlo, simplemente hay que implementarlo tal como se muestra en la figura siguiente:
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MEMORIA TECNICA
Figura 2.18. Circuito típico de conexión del MAX232.
2.4.1.7. EEPROM La memoria elegida para guardar la secuencia de funcionamiento del brazo de robot, es una memoria EEPROM 1 del tipo I2C (ver anexo), concretamente es la EEPROM 24LC02. Las características de esta memoria son: ♦
♦
♦
Es una memoria de 2 Kbits (2.048 bits) organizada en un banco de 256 bytes. Esta conversión sale de dividir: 2.048 bits / 8 bits que tiene un byte = 256 bytes. Es decir, como en ancho de palabra del microcontrolador es de 8 bits, puede controlar toda la memoria en un solo banco. El cálculo es: 2 8 = 256 bytes. El bus se controla mediante el master 2, se encarga de generar la señal de reloj, mientras que la memoria actúa como slave. En un bus del tipo I2C se pueden controlar hasta un máximo de 8 memorias de este tipo, según palabra de direccionamiento (ver anexo). El direccionamiento se realiza a través de: A2, A1, A0, es decir: 2 3 = 8.
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MEMORIA TECNICA
A continuación se muestra el formato de grabación de los datos utilizados dentro de la memoria:
Movimiento 1
00h 01h 02h 03h 04h 05h 06h 07h 08h 09h 0Ah 0Bh 0Ch 0Dh
Movimiento 2
Movimiento 3
Movimiento 42
Nº Pasos 1 Destino 1 Nº Pasos 2 Destino 2 Nº Pasos 3 Destino 3 Nº Pasos 1 Destino 1 Nº Pasos 2 Destino 2 Nº Pasos 3 Destino 3 Nº Pasos 1
F6h Nº Pasos 1 F7h Destino 1 F8h Nº Pasos 2 F9h Destino 2 FAh Nº Pasos 3 FBh Destino 3 FCh Total movimientos FDh Posición actual FEh Libre FFh Libre
Figura 2.19. Formato de grabación utilizado en la EEPROM.
Con el formato de grabación descrito, se consigue grabar hasta 42 movimientos diferentes. Cada movimiento consta de 6 bytes como puede observarse en la figura anterior, si hacemos el cálculo siguiente vemos: Número de movimiento s =
Bytes totales de la memoria Bytes usados en cada movimiento
Número de movimiento s =
256 bytes 6 bytes
= 42´66 movimiento s
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MEMORIA TECNICA
Es decir, tenemos 42 movimientos completos y quedan 4 bytes libres en el banco: Bytes usados para guardar movimientos = Número de movimientos × Bytes por movimiento Bytes usados para guardar movimientos = 42 × 6 = 252 Bytes
Bytes libres en el banco de memoria = Bytes totales − Bytes de movimientos Bytes libres en el banco de memoria = 256 Bytes − 252 Bytes = 4 Bytes libres en el banco
De estos 4 bytes que libres, se utilizan 2 para los apuntadores que se necesitan para realizar correctamente las operaciones de lectura y escritura. Un byte, dirección “FCh” guarda el número total de movimientos que tiene la secuencia y puede variar desde 0 hasta 42. Si el número grabado es 0, el robot no ejecutará movimiento alguno. El segundo byte es decir, el de la dirección “FDh”, apunta donde debe seguir con la lectura o escritura. Cuando se realiza una operación de borrado, lo que se hace, es poner el número total de movimientos y la posición actual a 0. Entonces todas las posiciones para grabar movimientos sé reescribiran desde la posición “00h” cuando se realice la operación de grabación. Para grabar, lo que se hace es ir escribiendo los movimientos en el punto de memoria que va indicando posición actual, que con cada movimiento que se graba aumenta de valor 6 unidades (6 bytes consta el movimiento) como se explicó anteriormente. Cuando se tiene que leer, lo que se hace es ir leyendo donde indica la posición actual, se leen 6 bytes cada vez (1 movimiento), se va leyendo así hasta que se llega a igualar el número total de movimientos, instante en el que el puntero, “posición actual” se reinicia a “0” y vuelve a leer desde la posición de memoria “00h”.
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2.4.2. Software de control Aquí se muestra la programación de las tareas más críticas de los programas:
2.4.2.1. PWM para los servos En este punto se va a tratar, como se generan las señales de control para los servos. Para controlar los servos se necesita además de las tensiones de alimentación y GND, la señal PWM tal como se explicó en el punto 2.3.3. La señal PWM para controlar los servos, tiene un periodo de 20 mS y un tiempo en estado lógico “1” que varía desde 0´9 mS hasta 2´1 mS, posición de 0º y 180º respectivamente. El microcontrolador Pic 16F873, dispone de varias fuentes de interrupción, pero las que se utilizan para generar la señal PWM son dos, provocadas por dos temporizadores configurados para esta finalidad. La señal PWM se genera a través de pines de entrada/salida generales configurados como salida, correspondiendo cada pin de salida a un servo, por eso se utilizan temporizadores que provocan interrupción, para tener un control exacto del tiempo. Al provocarse la interrupción, el microcontrolador finaliza la instrucción que se está ejecutando y atiende la rutina de interrupción, que en este caso solo se ha programado para actuar sobre las señales PWM de los servos. Una característica primordial que se debe tener en cuenta al generar la señal PWM es, que la señal de cada servo no puede interferir con la de otros, ya que si se está atendiendo una interrupción y se provoca otra, esta última no se atenderá, estando los tiempos de la señal PWM desajustados y actuando el servo de manera incontrolada. Para evitar interferencias entre señales utilizamos una variable que tendrá 4 posibles valores, es decir, se decrementará desde 3 hasta 0, al llegar a 0 se vuelve a inicializar con el valor 3. Se configura un temporizador para provocar una interrupción cada 5 mS. En el servicio de atención de interrupción, se mira el valor que tiene la variable en ese momento, actuando sobre el pin de salida correspondiente y por lo tanto sobre el servo. Como la variable puede tener 4 valores diferentes, se obtiene el periodo de la señal PWM de control, es decir, 20 mS. Cuando se atiende esta primera interrupción denominada INT1, el programa decide sobre que servo tiene que actuar, a continuación lee la posición a la que debe ir ese - 30 -
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MEMORIA TECNICA
servo, esta posición leída estará comprendida entre 0º y 180º que es el recorrido que tiene el servo, se lee una tabla con esa posición, que carga un valor en un registro especial de la segunda interrupción, con este valor se conseguirá que según la posición, el tiempo de la segunda interrupción denominada INT2, provocada por el otro temporizador, varíe desde 0´9 mS hasta 2´1 mS según la posición a la que tiene que ir el servo, y que recordemos que es 0º hasta 180º respectivamente. Se muestra a continuación una tabla en la que se observa lo explicado en los párrafos anteriores: Valor variable
INT1
INT2
Servo
Nivel lógico pin
3
Si
No
Base
“1”
3
No
Si
Base
“0”
2
Si
No
Hombro
“1”
2
No
Si
Hombro
“0”
1
Si
No
Codo
“1”
1
No
Si
Codo
“0”
0
Si
No
XXX
XXX
0
No
XXX
XXX
XXX
Tabla 2.20. Temporización de interrupciones y articulaciones.
Ahora se podrá observar un ejemplo de la constitución de estas señales en modo gráfico: PWM Servos
Servo 3
Servo 2
Servo 1 0
INT 1 INT 2
5
10
INT 1
15
INT 1 INT 2
INT 2
Figura 2.21. Señal PWM para cada servo.
- 31 -
20
ms
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En la figura se pueden ver las señales de cada servo. En el servo 1 se aprecia una señal con nivel lógico “1” de 0´9 mS, es decir, el servo está en la posición 0º. En el servo 2 tenemos un nivel lógico “1” de duración 1´5 mS, el servo 2 está en posición 90º y en el servo número 3 tenemos 2´1 mS que corresponde a la posición de 180º, según la figura 2.11. 2.4.2.2. Movimiento lineal El movimiento lineal se produce cuando el servo que actúa de motor en cada articulación es capaz de variar su velocidad en función del desplazamiento que deben realizar los otros. Para conseguirlo hay que esperar un número de veces antes de incrementar o decrementar un grado, a este número de veces, se ha llamado pasos. A continuación se muestra lo descrito con un ejemplo: Articulación Base Hombro Codo
Desplazamiento
Número de pasos
180º 90º 45º
1 2 4
Tabla 2.22. Ejemplo de movimiento lineal.
Según el ejemplo se puede ver que el más rápido es el de mayor recorrido, por lo tanto, tendrá el tiempo de espera entre grados más pequeño, en este caso corresponde a la articulación de la base. El número de pasos lo calcula el interfície de programación. Para realizar este cálculo, se ordena el recorrido de cada articulación de menor a mayor, con el método de la burbuja, que consiste en comparar pares de elementos adyacentes e intercambiarlos en caso que no estén en el orden correcto. Después se divide el desplazamiento del servo de mayor recorrido entre el desplazamiento de todos los servos. Siguiendo con el ejemplo: Articulación
División
Nº de pasos obtenidos 1
Base
Desplazam. Base / Desplazam. Base
Hombro
Desplazam. Base / Desplazam. Hombro
2
Codo
Desplazam. Base / Desplazam. Codo
4
Tabla 2.23. Cálculo del número de pasos en el movimiento lineal.
- 32 -
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2.4.2.3. Trama de comunicación RS-232 El modo de comunicación entre el emisor y el receptor es mediante el protocolo RS232 y cada dato que se envía se componen de: ♦
1 bit de START.
♦
8 bits de datos.
♦
1 bit de STOP.
♦
Ninguno de paridad.
El PC por el puerto serie, si el brazo de robot esta en modo programación, envía tramas que son recogidas por el Pic. El formato de trama enviado es:
S in cr on is mo
T are a
Nº pas os 1
D es ti no 1
Nº pas os 2
D es tino 2
Nº pas os 3
D es tino 3
Figura 2.24. Trama de comunicación RS-232.
El significado es el siguiente: ♦
♦
♦
♦
♦
Sincronismo: Son tres bytes que se han de enviar al inicio de cada trama para sincronizar el emisor y el receptor. Se envía el valor decimal “255”. Tarea: Consta de un byte, con el cuál el cerebro del brazo de robot, sabe que función debe realizar y a continuación se detalla: Tarea = 0: Aplicar el destino a los servos. Tarea = 1: Grabar coordenada en la EEPROM. Tarea = 2: Borrar memoria. Tarea = 3: Reset. Inicializa servos a posición 0º y borra la memoria. Nº de pasos 1: Son tres bytes, centena, decena y unidad y corresponde al tiempo que debe esperar el servo 1 en incrementar o decrementar cada grado para conseguir el movimiento lineal. Destino 1: Es el destino al que debe ir el servo 1. Consta de 3 bytes, centena, decena y unidad. Los otros números de pasos y destino, son iguales que los dos anteriores pero correspondientes al servo 2 y 3 respectivamente.
La trama total consta de 22 bytes de datos, además de los correspondientes bits de control.
- 33 -
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MEMORIA TECNICA
2.5. Elección de la batería Una parte muy importante del proyecto es la alimentación, sin ella no es posible que el brazo de robot funcione de manera alguna, por esto hay que tener cuidado a la hora de elegir el modo de alimentación. Lo que está claro es que la mejor forma de alimentación, es con una batería recargable. Con este tipo de batería podemos tener el brazo de robot disponible para colocarlo en una plataforma móvil y además respetamos el medio ambiente al no desechar tantas baterías no recargables.
2.5.1. Efecto memoria El efecto memoria se produce en algunos tipos de baterías, especialmente en las de níquel-cadmio y ocurre al recargar una batería que no se ha agotado suficientemente. Si una batería se ha descargado hasta el 20% de su capacidad de recarga, su capacidad se reducirá hasta el 80% del valor inicial. Esto se debe a que si se recarga antes de que se haya descargado en su totalidad, los cristales de níquel y cadmio se acumulan y crecen, lo que termina por romper el separador aislante y producir altos niveles de autodescarga o un cortocircuito.
2.5.2. Tipos de baterías recargables Existen muchos tipos de baterías recargables, las más interesantes son: ♦
♦
Baterías de plomo (Pb): Normalmente utilizadas en automóviles, sus elementos constitutivos son pilas individualmente formadas por un ánodo de plomo, un cátodo de óxido de plomo y ácido sulfúrico como medio electrolítico. Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd): Constan de dos polos que se encuentran en el mismo recipiente, un polo positivo con hidróxido de níquel y uno negativo con hidróxido de cadmio. A lo largo de la vida de la batería su capacidad máxima va disminuyendo debido al efecto memoria. Este tipo de batería es muy contaminante.
- 34 -
BRAZO DE ROBOT
♦
♦
MEMORIA TECNICA
Baterías de níquel metal hidruro (NiMH): Son más caras que las anteriores porque usan metales como titanio, zirconio o vanadio, pero proporcionan aproximadamente un 50% más de energía a igualdad del peso. Además estas no tienen efecto memoria. Baterías de litio-ion (LiIon): Con mayor capacidad que las de NiMH, no tienen efecto memoria y apenas se observa efecto autodescarga.
Se muestra una tabla con las ventajas y desventajas de diversos tipos de baterías: Tipo de batería:
Ventajas:
Desventajas:
Pb
-Precio
-Peso -Muy contaminantes -Efecto memoria
Ni-Cd
-Precio
-Efecto memoria -Muy contaminantes
NiMH
-No tienen efecto memoria -Sensibles a la temperatura -Capacidad de almacenamiento
Tabla 2.25. Ventajas y desventajas de los tipos de baterías.
Después de analizar las ventajas y desventajas de los diversos tipos de baterías, se decidió por una batería de NiMH, ya que para menor peso es capaz de proporcionar más autonomía al brazo de robot. La elegida es una batería cuyas características son: 4´8 V y 650 mAh.
2.5.3. Autonomía A continuación se realiza el cálculo de autonomía en dos situaciones: 1) Cuando el brazo de robot trabaja moviendo todas las articulaciones pero sin transportar ningún peso. Para este cálculo se ha medido la intensidad que consume el sistema con un amperímetro.
- 35 -
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Consumo medido: 205 mA. Tiempo de autonomía =
Capacidad de la batería Consumo del circuito receptor
=
650 mA • hora 205 mA
= 3 h y 10 min
Autonomía de la batería (205 mA) 6 4 2 0
) V ( n ó i s n e T
Gráfica teórica Gráfica real 0
30
60
90 120 150 180
Tiempo (minutos) Gráfica 2.26. Gráfico de autonomía de la batería con un consumo de 205 mA.
Perdidas =
Valor teórico − Valor real Valor real
× 100 =
3´17 − 2´83 2´83
Re n dim iento = Total − pérdidas = 100% − 12% = 88%
- 36 -
× 100 = 12%
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2)
MEMORIA TECNICA
Cuando el brazo de robot trabaja, transportando el peso máximo:
Consumo medido: 260 mA.
Tiempo de autonomía =
Capacidad de la batería Consumo del circuito receptor
=
650 mA • hora 260 mA
= 2 h y 30 min
Autonomía de la batería (260mA) ) V ( n ó i s n e T
6
Gráfica Teórica Gráfica Real
4 2 0 1
4
7
0 1
3 1
6 1
Tiempo minutos (x10) Gráfica 2.27. Gráfico de autonomía de la batería con un consumo de 260 mA.
Perdidas =
Valor teórico − Valor real Valor real
× 100 =
2´5 − 2 2
× 100 = 25%
Re n dim iento = Total − pérdidas = 100% − 25% = 75%
- 37 -
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MEMORIA TECNICA
2.5.4. ¿Qué hacer con las baterías usadas? Las pilas y baterías constituyen un residuo peligroso por varios aspectos: ♦
♦
Hay un gran tipo de pilas, desde el punto de vista químico, por lo que se multiplica enormemente la cantidad de contaminantes que se generan. Algunos de los constituyentes peligrosos de las pilas son: mercurio, cadmio y plomo. Estos elementos son los más peligrosos.
Idealmente las pilas y baterías, deberían volver al fabricante para que éste se encargue de reciclar y reutilizar lo que le sea útil mediante la implementación de tecnologías adecuadas a tal fin. En términos prácticos, la gestión de las pilas usadas comienza por la recolección en forma separada y continua, enviándolas a continuación a plantas donde se realice su reciclado.
- 38 -
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INSTALACION
3. Instalación del software 3.1. Requerimientos Para poder ejecutar la interfície de programación, se necesita únicamente un ordenador en el que se pueda ejecutar el Windows, este puede ser: ♦
Procesador 486 DX II a 66 Mhz.
♦
8 Mbytes de memoria.
♦
Disco duro de 540 Mb.
3.2. Instalación Para instalar la interfície de programación solo se tiene que ejecutar el software de instalación del brazo de robot, denominado “carby” y seguir todos los pasos que se indiquen. A continuación se conecta el cable de comunicación RS-232 y el brazo de robot, ya está listo para ser programado.
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CONCLUSIONES
4. Conclusiones En este punto del proyecto, debo decir, que estoy muy satisfecho con el trabajo realizado, ya que he conseguido llevar a la realidad gran parte de los objetivos que inicialmente me había planteado. Para poder realizar mecánicamente este proyecto, se ha conseguido reciclar un viejo disco duro de 40 Mb sin utilidad alguna en los tiempos actuales, así como poder reutilizar también la batería de un teléfono móvil ya en desuso. Al reutilizar estos elementos se ha conseguido respetar el medio ambiente, si no estos elementos hubiesen ido a la basura. También he podido aprender el funcionamiento de algunos protocolos de comunicación serie como son, el RS-232 y el I2C. Respecto al RS-232 su utilización es conocida por todas las personas que utilizamos el ordenador personal, ya que está implementado para la comunicación con el ratón como cosa más significativa, aunque tiene muchas más aplicaciones. Dado que no siempre se requiere alta velocidad de transferencia de datos, el bus I2C es ideal para sistemas donde es necesario manejar información entre muchos dispositivos, al mismo tiempo se requiere poco espacio y líneas de circuito impreso. Tengo que destacar la sencillez del interfície de programación para que cualquier persona inexperta pueda programar y manejar el brazo robot en un corto espacio de tiempo, acercando este proyecto de esta manera a un gran número de personas de todas las edades. Otro punto que no quiero dejar de comentar, es la posibilidad de poder comercializar el producto, realizando algunas mejoras, como añadirle una pinza que pueda coger objetos como si de una mano se tratase. Finalmente puedo concluir que el proyecto ha cubierto todas las expectativas que inicialmente me había planteado, alcanzando así los objetivos educativos requeridos al plantearse el reto de realizar un proyecto fin de carrera.
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PRESUPUESTO
5. Presupuesto Para realizar el presupuesto del proyecto, se han separado los diferentes conceptos de la siguiente forma: El material electrónico, el mecánico y las horas empleadas en la elaboración, si sumamos estos tres conceptos obtendremos el coste total del un brazo robot, como puede verse a continuación. Si fabricamos en serie los costes se disminuyen mucho. En las siguientes páginas se desglosa cada concepto. La moneda utilizada para calcular los importes es el euro. Coste total del proyecto (una unidad): Descripción
Cant
Precio/Ud
Importe + 16%IVA
Material electrónico
1
87´40
101´39
Material mecánico
1
6´00
6´96
Trabajo profesionales
1
3030´00
3514´80
Coste total del proyecto (sí solo se fabrica un producto):
3623´15
Si se pide más de una unidad, los gastos relativos a los profesionales se reducirían mucho, como ejemplo, se estudiará un pedido de 5 unidades, para otra cantidad habría que estudiar el coste de forma similar. Descripción Estudio de viabilidad
Horas Precio/Ud
Importe
1
14´00
14,00
10
10´00
100´00
Diseñar y montar placa circuito impreso
5
10´00
50´00
Diseñar y programar software aplicación
25
14´00
350´00
Diseñar y programar interfície de programación
7
14´00
98´00
Verificar funcionamiento
4
14´00
56´00
Confeccionar memoria y recopilar información
2
14´00
28’00
Montar Brazo y ajustar
Base imponible:
696´00
IVA (16%):
111´36
Total profesionales:
807´36
Total proyecto (5 unidades), materiales + profesionales:
915.71
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PRESUPUESTO
Material electrónico: Descripción
Cant
Precio/Ud
Importe
Microprocesador PIC 16F873
1
10´50
10´50
Circuito Integrado MAX 232
1
1´30
1´30
EEPROM 24LC02B
1
1´10
1´10
Servomotor HITEC 300BB
3
15´50
46´5
Resistencia 10K / 0´25W
2
0´01
0´02
Cristal de cuarzo 9´8340 MHz
1
0´67
0´67
Condensador cerámico 22pF
2
0´03
0´06
Condensador electrolítico 1 µF / 63V
4
0´05
0´20
Zócalo 28 pins
1
0, 12
0´12
Zócalo 16 pins
1
0´08
0´08
Zócalo 8 pins
1
0´05
0´05
Tira 40 pins hembra
2
1´30
2´60
Tira 40 pins macho
1
1´30
1´30
Conector bus 20pins
1
1´90
1´90
Conector alimentación placa 2 pins
1
0´60
0´60
Conector DB9
1
0´65
0´65
Conector aéreo DB9 macho
1
1´10
1´10
Conector aéreo DB9 hembra
1
1´10
1´10
Tornillos M3
8
0´01
0´08
Separador placa M3
4
0´04
0´16
Arandela aislante 0´5mm
4
0´03
0´12
Placa de circuito impreso
1
9,00
9´00
Interruptor aéreo 2 pins
1
0´47
0´47
Conmutador aéreo 3 pins
1
0´69
0´69
Cableado vario
1
3´05
3´05
Batería NiMH 4´8V 650mAh (Reciclada)
1
4´00
4´00
Base imponible:
87´40
IVA (16%):
13´99
Total electrónica:
101´39
- 42 -
BRAZO DE ROBOT
PRESUPUESTO
Material mecánico: Descripción
Cant
Precio/Ud
Importe
Caja módem externo 33K (Reciclada)
1
2´00
2´00
Disco Duro 44Mb (Reciclado)
1
1´00
1´00
Pieza de aluminio 200x400
1
3´00
3´00
Base imponible:
6´00
IVA (16%):
0´96
Total mecánica:
6´96
Trabajo profesionales: Descripción
Horas Precio/Ud
Estudio de viabilidad
Importe
5
14´00
70,00
Montar Brazo y ajustar
15
10´00
150´00
Diseñar y montar placa circuito impreso
15
10´00
150´00
Diseñar y programar software aplicación
125
14´00
1750´00
Diseñar y programar interfície de programación
35
14´00
490´00
Verificar funcionamiento
20
14´00
280´00
Confeccionar memoria y recopilar información
10
14´00
140’00
Base imponible:
3030´00
IVA (16%):
484´8 3514´8
Total profesionales:
- 43 -
BRAZO DE ROBOT
BIBLIOGRAFIA
6. Bibliografía Citación bibliográfica de los libros y recursos en línea utilizados para la implementación del proyecto: ♦
Libros:
♦
Fundamentos de robótica: Mc Graw Hill, 1997. Antonio Barrientos, Luís Felipe Peñín, Carlos Balaguer,Rafael Aracil. Robótica industrial: Marcombo Boixareu Editores, 1986. J. Amat, J. Ayza, L. Basañez, F. Ferrer, R. Huber, C. Torres. Electricidad del Automóvil-I: CEAC, 1997. Miguel de Castro Vicente.
PIC16F87x Data Sheet: Microchip, 2001.
24AA02/24LC02B Data Sheet: Microchip, 2002.
MAX232 Data Sheet: Texas Instruments, 1997.
Recursos en línea:
http://www.maxim-ic.com
http://www.microchip.com
http://www.google.com
http://www.lynxmotion.com
http://www.microcontroladores.es
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ANEXO 1. RS-232
7. Anexos
7.1. Anexo 1. Comunicación RS-232 La comunicación serie, es el tipo de comunicación más utilizada. Es muy empleado en la industria, aunque la velocidad no es tan rápida como la comunicación en paralelo los costes por cableado se reducen mucho. Los estándares de comunicación establecen una serie de normas en el nivel físico (mecánico y eléctrico) en los enlaces. Estas normas afectan sobre todo a los aspectos siguientes: ♦
Frecuencia de transmisión.
♦
Características eléctricas.
♦
Definición y características de la línea.
7.1.1. Funcionamiento de la interface RS-232 La transmisión serie se realiza enviando bit a bit por lo que se necesita un interfaz que pase la información de paralelo, que es el formato en el que trabaja la CPU, al formato serie requerido por el dispositivo. Las señales disponibles en un conector RS-232 están pensadas únicamente para asegurar la correcta transmisión y recepción de datos, desde un equipo DTE 1 a un equipo DCE2. El tipo DCE más conocido es el módem y el DTE es generalmente un ordenador. El estándar RS-232 cuenta con una serie de señales de datos y control. Entre las más importantes están: ♦
GND: Tierra de protección.
♦
TxD: Línea de transmisión de datos.
♦
RxD: Línea de recepción de datos.
♦
DTR (Data Terminal Ready): Indica al módem que se conecte a la línea.
1
Data Terminal Equipment. Normalmente un ordenador.
2
Data Comunication Equipment. El más conocido es el modem.
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♦
♦ ♦
♦
♦
ANEXO 1. RS-232
DSR (Data Set Ready): Respuesta a la señal de DTR. El módem indica al driver que está conectado y preparado para transmitir. RTS (Request To Send): Indica al módem que pase a modo transmisión. CTS (Clear To Send): Respuesta a RTS. El módem indica al driver que está preparado para recibir datos y enviarlos a la línea. RI (Ring Indicator): El módem indica al driver que se ha producido una llamada desde un módem externo. CD (Carrier Detect): El módem indica al driver que la línea ha sido activada en el extremo remoto, por lo que pueden llegar datos en cualquier momento.
A continuación tenemos un esquema básico de un programa para comunicaciones serie: Abrir puerta serie
Configurar puerta serie
Enviar datos por la puerta serie
Recibir datos por la puerta serie
¿Terminar?
N
S
Cerrar puerta serie
Salir
Organigrama 7.1. Comunicación serie RS-232.
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ANEXO 1. RS-232
La gestión de los puertos de comunicaciones es una tarea compleja. Los datos llegan a los puertos de forma síncrona, es decir, su llegada es imprevisible. Por lo que el dato que llega tiene que procesarse inmediatamente, ya que pueden llegar otros datos en cuyo caso se producirían pérdidas de bits. De esta tarea se encarga el hardware, de forma que cuando detecta la llegada de un dato, interrumpe el flujo normal de proceso para ceder el control a la rutina de comunicaciones. Cuando un emisor manda un mensaje transmitiendo los sucesivos bits que lo componen, el emisor debe ser capaz de reconocer el principio y el final del mensaje transmitido, además debe conocer la duración de cada bit para muestrear la línea en el instante adecuado, esta duración se obtiene de la velocidad de transmisión (número de bits por segundo). En la transmisión asíncrona se mandan caracteres independientemente unos de otros, comenzando cada carácter con la sincronización del emisor y el receptor. Mientras no se transmite ningún carácter la línea se encuentra a nivel alto, por tanto, antes de enviar un carácter se manda un bit a “0” lógico (bit de START) cuyo pulso de bajada sincronizará el reloj del receptor con el del emisor. Asimismo tras la transmisión de un carácter es necesario un período de seguridad que permita distinguir el siguiente bit de START. Este período que puede durar desde 1 hasta 2 bits, se le denomina bit de STOP. Los bits de START y STOP proporcionan el sincronismo de bit, al sincronizar los relojes y el sincronismo de carácter al delimitar al mismo. Como consecuencia es necesario para conseguir una correcta comunicación, que tanto el emisor como el receptor estén de acuerdo con los parámetros de la comunicación.
Figura 7.1. Niveles lógicos del interface RS-232.
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ANEXO 1. RS-232
7.1.2. Comunicación RS-232 con Visual Basic En Visual Basic existe un control denominado MSCOMM que se utiliza para poder realizar la comunicación serie. En este control hay que configurar varios parámentros como son: ♦
La velocidad de comunicación.
♦
La paridad.
♦
El número de bits.
♦
El número de bits de STOP.
7.1.3. Comunicación RS-232 con Pic 16F873 Este microcontrolador contiene un módulo llamado MSSP con dos puertas para la comunicación serie asíncrona. Además dispone de un módulo USART capaz de soportar la comunicación serie síncrona y asíncrona. La USART, llamado SCI1 puede funcionar como un sistema de comunicación full dúplex o bidireccional asíncrono, adaptándose a multitud de periféricos. También puede trabajar en modo síncrono unidireccional o half dúplex para soportar periféricos como memorias, conversores, etc. En resumen, la USART puede trabajar de tres maneras: ♦
Asíncrona (full dúplex, bidireccional).
♦
Síncrona - maestro (half dúplex, unidireccional).
Síncrona – esclavo (half dúplex, unidireccional). A continuación se muestra un esquema del comportamiento de la USART en modo asíncrono, donde las transferencias de información se realizan sobre dos líneas Tx (transmisión) y Rx (recepción), saliendo y entrando los bits por dichas líneas al ritmo de una frecuencia controlada internamente por la USART. ♦
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ANEXO 1. RS-232
Figura 7.3. Líneas de comunicación RS-232 del Pic 16F873.
En la forma de comunicación asíncrona que es la que se emplea en este proyecto, se usa la norma RS-232 donde cada palabra de información o dato se envía independientemente de los demás. Suele constar de 8 o 9 bits y van precedidos por un bit de START y detrás de ellos se coloca un bit de STOP.
Figura 7.4. Envío de 1 byte a través de RS-232.
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ANEXO 1. RS-232
7.1.4. Conexionado del cable La unidad de control se utiliza un conector delta de 9 pines como el que se aprecia en la siguiente figura:
Fotografía 7.5. Conector DB9
A continuación se aprecia la configuración de los pines:
Figura 7.6. Configuración de los pines en el conector DB9.
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ANEXO 1. RS-232
Los pines más significativos para la comunicación son: ♦
♦ ♦
Pin 2: También conocido como Rx y es por donde se reciben los diferentes caracteres. Pin 3: Conocido como Tx y es por donde se transmiten caracteres. Pin 5: Que es la masa de referencia para que la comunicación pueda establecerse.
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ANEXO 2. BUS I2C
7.2. Anexo 2. Bus I2C La comunicación serie es una forma muy apreciada de transferir datos digitales entre sistemas y circuitos integrados, dada la reducida cantidad de líneas que precisa. En algunas aplicaciones, se deben establecer ciertos criterios: ♦ ♦
♦
♦
♦
Cierto tipo de microcontroladores no son ampliables desde el exterior. Normalmente, un sistema completo, además de un microcontrolador, necesita de otros circuitos periféricos como memorias, ampliación de las líneas de E/S, conversores A/D y D/A, entre otros. El coste de conexión de todos estos periféricos con el microcontrolador deben reducirse al mínimo. Normalmente, la aplicación no requiere de una gran velocidad de transferencia entre el microcontrolador y los diferentes periféricos. La eficacia general del sistema depende de la versatilidad de los dispositivos conectados al mismo.
Los distintos dispositivos conectados al bus deben comunicarse entre sí mediante un protocolo que evite el bloqueo de la información y garantice la comunicación entre todos ellos. El sistema debe ser independientemente de los distintos dispositivos conectados al bus, con objeto de poder realizar futuras ampliaciones y modificaciones. Mediante el protocolo adecuado se decide qué dispositivo se hace cargo del bus y cuándo. 7.2.1. Descripción y funcionamiento Diseñado por Philips, este intercambio de información a través de tan solo dos cables permite a circuitos integrados y módulos OEM interactuar entre sí a velocidades relativamente lentas. Emplea comunicación serie, utilizando un conductor para manejar los pulsos de reloj que actúan de sincronismo y otro para intercambiar datos. El bus se basa en tres señales: ♦ ♦
♦
SDA (System Data) por la cual viajan los datos entre los dispositivos. SCL (System Clock) por la cual transitan los pulsos de reloj que sincronizan el sistema. GND (masa) interconecta entre todos los dispositivos conectados al bus.
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ANEXO 2. BUS I2C
Las líneas SDA y SCL son del tipo drenador abierto, similares a las de colector abierto pero asociadas a un transistor de efecto de campo 1. Se deben poner en estado alto2 para construir una estructura de bus tal que se permita conectar en paralelo múltiples entradas y salidas.
Figura 7.7. Conexión de dispositivos usando el bus I2C.
En la figura se puede observar la configuración eléctrica básica del bus. Las dos líneas de comunicación disponen de niveles lógicos altos cuando están inactivas, de eso se encargan las resistencias de pull-up Rp, Rs son las impedáncias de las líneas de conexión. Inicialmente el número de dispositivos que se puede conectar al bus es limitado, pero obsérvese que las líneas tienen una especificación máxima de 400 pF en lo que respecta a capacidad de carga. La máxima velocidad de transmisión de datos que se puede obtener es de aproximadamente 100 Kbits por segundo. Las definiciones o términos utilizados en relación con las funciones del bus I2C son las siguientes: ♦
Master: Dispositivo que determina la temporización y la dirección del tráfico de datos en el bus. Es el único que aplica los pulsos de reloj en la línea
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ANEXO 2. BUS I2C
SCL. Cuando se conectan varios dispositivos maestros a un mismo bus la configuración obtenida se denomina “multi-maestro”. ♦
♦
♦
♦
Slave: Cualquier dispositivo conectado al bus incapaz de generar pulsos de reloj. Reciben señales de comando y de reloj proveniente del dispositivo maestro. Bus desocupado: Estado en el cual ambas líneas (SDA y SCL) están inactivas, presentando un estado lógico alto. Unicamente en este momento es cuando un dispositivo maestro puede comenzar a hacer uso del bus. START: Sucede cuando un dispositivo maestro hace ocupación del bus, generando esta condición. La línea de datos (SDA) toma un estado bajo mientras que la línea de reloj (SCL) permanece alta. STOP: Un dispositivo maestro puede generar esta condición dejando libre el bus. La línea de datos toma un estado lógico alto mientras que la de reloj permanece en ese estado.
A continuación se muestra un diagrama que muestran las condiciones de START y STOP en modo gráfico:
Figura 7.8. Condiciones de START y STOP.
♦
♦
Valid Data: Sucede cuando un dato presente en la línea SDA es estable mientras la línea SCL está a nivel lógico alto Data Format: La transmisión de datos a través de este bus consta de 8 bits de datos. A cada byte le sigue el noveno pulso de reloj durante el cuál, el dispositivo receptor del byte debe generar un pulso de reconocimiento,
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ANEXO 2. BUS I2C
conocido como ACK 1. Esto se logra situando la línea de datos a un nivel lógico bajo, mientras transcurre el noveno pulso de reloj. ♦
♦
Address: Cada dispositivo diseñado para funcionar con este bus dispone de su propia y única dirección de acceso, que viene preestablecida por el fabricante. Hay dispositivos que permiten establecer externamente parte de la dirección de acceso. Esto permite que una serie del mismo tipo de dispositivos se puedan conectar en un mismo bus sin problemas de identificación. La dirección 00 es la denominada “de acceso general”, por la cual responden todos los dispositivos conectados al bus. Lectura/Escritura (Bit R/W): Cada dispositivo dispone de una dirección de 7 bits. El octavo bit, el LSB 2 enviado durante la operación de direccionamiento corresponde al bit que indica el tipo de operación a realizar. Si este bit es alto, el dispositivo maestro lee información proveniente de un dispositivo esclavo. En cambio, si este bit fuese bajo el dispositivo maestro escribe información en un dispositivo esclavo.
Debido a la variedad de tecnologías empleadas en los dispositivos diseñados para conectarse al bus I2C (CMOS, NMOS, TTL) los niveles lógicos “0” y “1” de los bits transferidos no tienen una tensión fija, sino que dependen de la tensión Vdd de alimentación. Cada bit que se transfiere por la línea SDA debe ir acompañado de un pulso de reloj por la línea SCL.
7.2.2. Protocolo Como es lógico, para iniciar una comunicación entre dispositivos conectados al bus I2C se debe respetar un protocolo. Tan pronto como el bus esté libre, un dispositivo maestro puede ocuparlo generando una condición de inicio. El primer byte transmitido después de la condición de inicio contiene los siete bits que componen la dirección del dispositivo destino seleccionado y un octavo bit correspondiente a la operación deseada (lectura y escritura). Si el dispositivo cuya dirección se apuntó en los siete bits está presente en el bus, éste responde enviando el pulso de reconocimiento ACK. Seguidamente puede comenzar el intercambio de información entre los dispositivos.
1
Acknowledge. Reconocimiento.
2
Low Significative Bit. Bit de menos peso.
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ANEXO 2. BUS I2C
Cuando la señal R/W está previamente a nivel lógico bajo, el dispositivo maestro envía datos al dispositivo esclavo hasta que deja de recibir los pulsos de reconocimiento, o hasta que se hayan transmitido todos los datos. En el caso contrario, es decir, cuando la señal R/W estaba a nivel lógico alto, el dispositivo maestro genera pulsos de reloj durante los cuales el dispositivo esclavo puede enviar datos. Luego de cada byte recibido, el dispositivo maestro (que en este momento está recibiendo datos) genera un pulso de reconocimiento. El dispositivo maestro puede dejar libre el bus, generando una condición de STOP. Si se desea seguir transmitiendo, el dispositivo maestro puede generar otra condición de START, en lugar del STOP. Esta nueva condición de START se denomina “inicio repetitivo” y se puede emplear para direccionar un dispositivo esclavo diferente o para alterar el estado del bit de lectura/escritura (R/W). 7.2.3. Aplicaciones Tanto Philips como otros fabricantes de dispositivos compatibles con I2C disponen de una amplia gama de circuitos integrados, incluyendo memorias RAM y EEPROM, microcontroladores, puertos de E/S, codificadores DTMF, transceptores IR, conversores A/D y D/A, relojes de tiempo real y calendarios. Dado que no siempre se requiere alta velocidad de transferencia de datos, este bus es ideal para sistemas donde es necesario interconectar muchos dispositivos. 7.2.4. PIC 16F873 En este pic, el fabricante ha implementado el módulo MSSP 1 que proporciona una excelente interfaz de comunicación de los microcontroladores y diversos periféricos. En este pic el usuario puede utilizar 2 patillas que correctamente programadas se utilizan para manejar directamente el bus I2C. El módulo MSSP consta básicamente de dos registros: El SSPSR, que es un registro de desplazamiento que transforma la información serie en paralelo y viceversa, también consta del registro SSPBUF, que actúa como buffer de la información que recibe o transmite. El funcionamiento del módulo MSSP es muy sencillo. En transmisión, el byte que se quiere transmitir se carga en el registro SSPBUF a través del bus de datos interno y automáticamente se traspasa al registro SSPSR, que va desplazando bit a bit el dato, sacándolo ordenadamente al exterior al ritmo de los impulsos de reloj. En recepción, - 56 -
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ANEXO 2. BUS I2C
los bits van entrando al ritmo del reloj por una patita y se van desplazando en el SSPSR hasta que lo llenan, en cuyo momento la información se traspasa al SSPBUF, donde queda lista para su lectura. Este doble almacenamiento del dato recibido permite iniciar la recepción de un nuevo dato antes de que se haya leído el último. Cuando se han recibido 8 bits durante la recepción en SSPSR, se traspasa dicha información a SSPBUF y entonces el bit señalizador BF (Buffer Full) se pone a “1”, al igual que el flag de interrupción SSPIF. Cualquier escritura en el SSPBUF se ignora durante una transferencia de información y se señaliza poniendo a “1” el bit WCOL, que advierte de este tipo de colisiones. Recae en la responsabilidad del programador pasar el bit WCOL a “0” una vez completada la escritura en SSPBUF. En la siguiente figura se muestra un esquema básico sobre la estructura interna del módulo MSSP. 7.2.5. EEPROM Una memoria del tipo EEPROM 1 es un tipo de memoria que una vez se le quita la corriente eléctrica mantiene la información de forma indefinida y además puede reprogramarse borrando su contenido de forma eléctrica.
Figura 7.7. Configuración típica del bus I2C.
7.2.5.1. Direccionamiento de la memoria
Después del START se envía un byte de control, este consiste en 8 bits, de los cuáles los 4 primeros (mayor peso) indican la operación que se quiere realizar, en el caso de la memoria es 1010, los tres siguientes (A2,A1,A0), indican el número de
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ANEXO 2. BUS I2C
dispositivo dentro de la misma operación u banco de memoria dentro del mismo dispositivo y el último bit indica la operación de lectura o escritura, si ese bit es “1” realizaremos una lectura y si es “0” realizaremos escritura. Una vez enviado, el dispositivo responde con un ACK.
Figura 7.10. Direccionamiento de la memoria.
7.2.5.2. Byte write Este tipo de escritura se produce cuando solo es necesario grabar un dato. La escritura comienza con un START, direccionamiento del dispositivo, dirección del byte y el byte a escribir, después de cada elemento se añade un ACK por parte de la memoria. La dirección del byte o word address, indica la dirección de la celda de memoria a la que se quiere acceder dentro de cada bloque.
Figura 7.11. Escritura como byte write.
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ANEXO 2. BUS I2C
7.2.5.3. Page write Este tipo de escritura es del tipo secuencial, es decir, se pueden escribir más de un byte sin tener que mandar un START y STOP para cada byte.
Figura 7.12. Escritura como page write.
7.2.5.4. Current address read Este tipo de lectura, lee la posición actual de la memoria, esta posición está apuntada por un puntero interno que la incrementa cada vez.
Figura 7.13. Current address read.
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ANEXO 2. BUS I2C
7.2.5.5. Random read En este tipo de lectura se indica la posición de donde debe leer la información, hay que destacar que primero se ha de enviar la dirección y después se recibe el dato.
Figura 7.14. Random read.
7.2.5.6. Sequential read En este tipo de lectura, se leen varias posiciones, hay que darle la dirección a partir de la cual queremos leer y a continuación se leen los bytes que se necesiten leer en la aplicación. Para conseguirlo debemos implementar la trama que se muestra en la figura siguiente:
Figura 7.15. Sequential read.
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ANEXO 3. METODO DE LA BURBUJA
7.3. Anexo 3. Método de la burbuja. Este es un método para ordenar un vector. Consiste en ir comparando parejas contiguas de datos, desplazando hacia la última posición el dato mayor o menor, según si la clasificación es ascendente o descendente. En este caso se ordena de forma ascendente un vector de 3 posiciones.
BURBUJA
I= 0
I=I+1
V(I) > V(I+1)
S
N
N
I= 3 S
FIN
Organigrama 7.16. Método de la burbuja.
Aux = V(I) V(I) = V(I+1) V(I+1) = Aux
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7.4. Anexo 4. Placa de circuito impreso. 7.4.1. Esquema 7.4.2. PCB 7.4.2.1. Vista de Componentes 7.4.2.2. Vista Top 7.4.2.3. Vista Bottom
ANEXO 7. CD-ROM
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ANEXO 2. BUS I2C
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ANEXO 2. BUS I2C
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ANEXO 2. BUS I2C
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ANEXO 2. BUS I2C
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ANEXO 2. BUS I2C
7.5. Anexo 5. Listados de programa y organigramas. A continuación se entregan los listados del software desarrollado para la aplicación, es decir, del interfície de programación y del cerebro del brazo de robot. También se entregan los organigramas seguidos para desarrollar el software y poder entender mejor los programas.
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ANEXO 2. BUS I2C
INTERFICIE DE PROGRAMACION:
Interfície de programación
¿Cambio de posición para servo 1?
S
N ¿Cambio de posición para servo 2?
S
Tarea a Realizar = 0
N ¿Cambio de posición para servo 3?
S
N
¿Grabar Memoria?
S
Tarea a Realizar = 1
N
¿Reset?
S
Tarea a Realizar = 2
N N
¿Borrar Memoria?
S
Enviar trama de comunicación por el puerto serie
Fin Interfície
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Tarea a Realizar = 3
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ANEXO 2. BUS I2C
Organigrama 7.17. Interficie de programación.
CALCULO DEL NUMERO DE PASOS A ENVIAR: CALCULO PASOS I= 0 V(I) = Grados_Base V(I+1) = Grados_Hombro V(I+2) = Grados_Codo
I= 0
I=I+1
V(I) > V(I+1)
S
Aux = V(I) V(I) = V(I+1) V(I+1) = Aux
N N
I= 3 S
Nº Pasos_Base = V(I+2) / Incremento_ Grados_Base Nº Pasos_Hombro = V(I+2) / Incremento_Grados_Hombro Nº Pasos_Codo = V(I+2) / Incremento_Grados_Codo
FIN PASOS
Organigrama 7.18. Cálculo del número de pasos que debe esperar cada servo.
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ANEXO 2. BUS I2C
LISTADO DEL PROGRAMA DE LA INTERFICIE: Formulario Principal: Private Sub Pantallaprincipal_Load() ‘Inicializa todas las variables del programa Memorizarrutina.RutinaSumarRestar(0).Value = 0 ‘Variables de los text box de los Memorizarrutina.RutinaSumarRestar(1).Value = 0 ‘grados donde debe ir cada servo. Memorizarrutina.RutinaSumarRestar(2).Value = 0 Memorizarrutina.RutinaGrados(0).Text = 0 Memorizarrutina.RutinaGrados(1).Text = 0 Memorizarrutina.RutinaGrados(2).Text = 0 Grados_Base = 0 ‘Variables de los grados que tiene cada servo. Grados_Hombro = 0 Grados_Codo = 0 Grados_Base_Anterior = 255 Grados_Hombro_Anterior = 255 Grados_Codo_Anterior = 255 Numero_Puerto = 1 ‘Inicializa el puerto serie de transmisión, como COM1. Call Memorizarrutina.enviar End Sub Private Sub Menumemorizacionderutina_Click() ‘Muestra el formulario de rutinas, si ha sido Memorizarrutina.Show vbModal, Me ‘seleccionado con el menu del formulario End Sub ‘principal. Private Sub Menuopcionesdecomunicacion_Click() ‘Muestra el formulario para cambiar el OpcionesComunicacion.Show vbModal, Me ‘el puerto de comunicación. End Sub Private Sub Menusalir_Click() ‘Para finalizar el programa, se selecciona desde el menu End ‘del formulario principal. End Sub
Formulario opciones de comunicación: Private Sub OpcionesAceptar_Click(Index As Integer) ´Acepta el COM seleccionado como Unload Me ‘valido. End Sub Private Sub OpcionPuerto1_Click() Numero_Puerto = 1 End Sub
‘Selecciona el COM1 como activo.
Private Sub OpcionPuerto2_Click() Numero_Puerto = 2 End Sub
‘Selecciona el COM2 como activo.
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ANEXO 2. BUS I2C
Formulario para grabar, borrar y resetear el brazo de robot: Private Sub Borrar_Click() ‘Rutina para borrar la memoria I2C. Para ello se manda como Tarea_Realizar = "3" ‘Tarea a realizar el número 3. Mov_Text1.Text = 0 Mov_Text2.Text = 42 Grados_Base_Anterior = 255 Grados_Hombro_Anterior = 255 Grados_Codo_Anterior = 255 Call enviar End Sub Private Sub RutinaGrabar_Click() ‘Esta rutina sirve para grabar una secuencia de movimientos ‘en la memoria I2C. If (Grados_Base <> Grados_Base_Anterior Or Grados_Hombro <> Grados_Hombro_Anterior Or Grados_Codo <> Grados_Codo_Anterior) And (Mov_Text1.Text < 42) Then Mov_Text1 = Mov_Text1 + 1 Mov_Text2 = Mov_Text2 - 1 Grados_Base_Anterior = Grados_Base Grados_Hombro_Anterior = Grados_Hombro Grados_Codo_Anterior = Grados_Codo Tarea_Realizar = "1" ‘Para dar la orden de grabación de la posición actual del brazo. Call enviar End If End Sub If (RutinaGrados(0).Text >= 0 And RutinaGrados(0).Text <= 180) Or (RutinaGrados(1).Text >= 0 And RutinaGrados(1) <= 180) Or (RutinaGrados(2).Text >= 0 And RutinaGrados(2).Text <= 180) Then Grados_Base = RutinaGrados(0).Text RutinaSumarRestar(0).Value = RutinaGrados(0).Text ‘En esta rutina se actualiza la Grados_Hombro = RutinaGrados(1).Text ‘variable que contiene el valor RutinaSumarRestar(1).Value = RutinaGrados(1).Text ‘de los grados de cada servo a Grados_Codo = RutinaGrados(2).Text ‘partir del valor del campo de RutinaSumarRestar(2).Value = RutinaGrados(2).Text ‘texto de cada servo. End If End Sub Private Sub RutinaReset_Click() ‘Rutina para resetear el brazo de robot, es decir, RutinaGrados(0).Text = 0 ‘lleva todos los servos a la posición 0º, borra memoria RutinaGrados(1).Text = 0 ‘e inicializa todas las variables del interfície. RutinaGrados(2).Text = 0 RutinaSumarRestar(0).Value = 0 ‘Texto que indica la posición de cada servo. RutinaSumarRestar(1).Value = 0 RutinaSumarRestar(2).Value = 0 Grados_Base = 0 ‘Variable que guarda la posición de cada servo. Grados_Hombro = 0 Grados_Codo = 0 Grados_Base_Anterior = 255 ‘Posición anterior, cuando se inicializa se pone a Grados_Hombro_Anterior = 255 ‘valor 255. Grados_Codo_Anterior = 255 Mov_Text1.Text = 0 ‘Movimientos actuales grabados en memoria I2C. Mov_Text2.Text = 42 ‘Movimientos que faltan para llenar banco de memoria I2C. Tarea_Realizar = "2" ‘Indica al Brazo de robot que resetee la memoria y los servos. Call enviar
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ANEXO 2. BUS I2C
End Sub Private Sub RutinaSalir_Click() Unload Me End Sub
‘Vuelta al formulario principal.
Private Sub RutinaSumarRestar_Change(Index As Integer) If RutinaSumarRestar(0).Value <> Grados_Base Then ‘Texto de la posición del servo1, Grados_Base = RutinaSumarRestar(0).Value ‘Base. RutinaGrados(0).Text = RutinaSumarRestar(0).Value End If If RutinaSumarRestar(1).Value <> Grados_Hombro Then ‘Texto de la posición del servo Grados_Hombro = RutinaSumarRestar(1).Value ‘del Hombro. RutinaGrados(1).Text = RutinaSumarRestar(1).Value End If If RutinaSumarRestar(2).Value <> Grados_Codo Then ‘Texto de la posición del servo del Grados_Codo = RutinaSumarRestar(2).Value ‘Codo. RutinaGrados(2).Text = RutinaSumarRestar(2).Value End If Tarea_Realizar = "0" Call enviar End Sub
'Aplicar a los servos sin grabar en EEPROM
Sub enviar() Inicio_Transmision_Centena = "2" Inicio_Transmision_Decena = "5" Inicio_Transmision_Unidad = "5"
‘Bytes de sincronización.
If Grados_Base >= 0 And Grados_Base <= 180 Then ‘Se prepara la centena, decena y unidad If Grados_Base >= 0 And Grados_Base < 10 Then ‘Base < 10 Centena(0) = "0" Decena(0) = "0" Unidad(0) = Grados_Base End If If Grados_Base >= 10 And Grados_Base < 100 Then ‘Base <100 Centena(0) = "0" '_Base = "0" Decena(0) = Left(Grados_Base, 1) Unidad(0) = Right(Grados_Base, 1) End If If Grados_Base >= 100 Then ‘Base > 100 Centena(0) = Left(Grados_Base, 1) Decena(0) = Mid(Grados_Base, 2, 1) Unidad(0) = Right(Grados_Base, 1) End If End If If Grados_Hombro >= 0 And Grados_Hombro <= 180 Then If Grados_Hombro >= 0 And Grados_Hombro < 10 Then Centena(1) = "0" Decena(1) = "0" Unidad(1) = Grados_Hombro End If If Grados_Hombro >= 10 And Grados_Hombro < 100 Then Centena(1) = "0" Decena(1) = Left(Grados_Hombro, 1)
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‘Hombro <10
‘Hombro <100
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ANEXO 2. BUS I2C
Unidad(1) = Right(Grados_Hombro, 1) End If If Grados_Hombro >= 100 Then Centena(1) = Left(Grados_Hombro, 1) Decena(1) = Mid(Grados_Hombro, 2, 1) Unidad(1) = Right(Grados_Hombro, 1) End If End If
‘Hombro > 99
If Grados_Codo >= 0 And Grados_Codo <= 180 Then ‘Codo < 10 If Grados_Codo >= 0 And Grados_Codo < 10 Then Centena(2) = "0" Decena(2) = "0" Unidad(2) = Grados_Codo End If If Grados_Codo >= 10 And Grados_Codo < 100 Then ‘Codo < 100 Centena(2) = "0" Decena(2) = Left(Grados_Codo, 1) Unidad(2) = Right(Grados_Codo, 1) End If If Grados_Codo >= 100 Then ‘Codo > 99 Centena(2) = Left(Grados_Codo, 1) Decena(2) = Mid(Grados_Codo, 2, 1) Unidad(2) = Right(Grados_Codo, 1) End If End If 'Rutina de ordenacion del valor de grado de cada servo, según la diferencia entre el valor ‘siguiente y el anterior, para así saber el mayor desplazamiento y calcular el número de ‘pasos. If Grados_Base_Anter > Grados_Base Then Grados_Base_Resta = Grados_Base_Anter - Grados_Base End If If Grados_Base_Anter < Grados_Base Then Grados_Base_Resta = Grados_Base - Grados_Base_Anter End If Grados_Base_Anter = Grados_Base If Grados_Hombro_Anter > Grados_Hombro Then Grados_Hombro_Resta = Grados_Hombro_Anter - Grados_Hombro End If If Grados_Hombro_Anter < Grados_Hombro Then Grados_Hombro_Resta = Grados_Hombro - Grados_Hombro_Anter End If Grados_Hombro_Anter = Grados_Hombro If Grados_Codo_Anter > Grados_Codo Then Grados_Codo_Resta = Grados_Codo_Anter - Grados_Codo End If If Grados_Codo_Anter < Grados_Codo Then Grados_Codo_Resta = Grados_Codo - Grados_Codo_Anter End If Grados_Codo_Anter = Grados_Codo
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
Ordenados(0) = Grados_Base_Resta Ordenados(1) = Grados_Hombro_Resta Ordenados(2) = Grados_Codo_Resta For J = 0 To 2 ‘Ordenación por el método de la burbuja, el mayor queda For I = 0 To 1 ‘al final del vector. If Ordenados(I) > Ordenados(I + 1) Then aux = Ordenados(I) Ordenados(I) = Ordenados(I + 1) Ordenados(I + 1) = aux End If Next I Next J 'calculo del número de paso de cada servo dividiendo el mayor desplazamiento entre los ‘los otros. 'Evita la division por cero Grados_Base_Paso = Grados_Base_Resta Grados_Hombro_Paso = Grados_Hombro_Resta Grados_Codo_Paso = Grados_Codo_Resta If Grados_Base_Paso = 0 Then Grados_Base_Paso = Grados_Base_Paso + 1 End If If Grados_Hombro_Paso = 0 Then Grados_Hombro_Paso = Grados_Hombro_Paso + 1 End If If Grados_Codo_Paso = 0 Then Grados_Codo_Paso = Grados_Codo_Paso + 1 End If 'Cuidado que Str mete un signo a la izda, caracter blanco si es positivo '- si es negativo. Pasos_Servo(0) = Str(Int(Ordenados(2) / Grados_Base_Paso)) Pasos_Servo(1) = Str(Int(Ordenados(2) / Grados_Hombro_Paso)) Pasos_Servo(2) = Str(Int(Ordenados(2) / Grados_Codo_Paso)) 'Aqui elimino el signo de la izquierda que se coloca con Str() If Pasos_Servo(0) >= 0 And Pasos_Servo(0) <= 180 Then If Pasos_Servo(0) >= 0 And Pasos_Servo(0) < 10 Then Pasos_Servo_Centena(0) = "0" Pasos_Servo_Decena(0) = "0" Pasos_Servo_Unidad(0) = Mid(Pasos_Servo(0), 2, 1) End If If Pasos_Servo(0) >= 10 And Pasos_Servo(0) < 100 Then Pasos_Servo_Centena(0) = "0" Pasos_Servo_Decena(0) = Mid(Pasos_Servo(0), 2, 1) Pasos_Servo_Unidad(0) = Mid(Pasos_Servo(0), 3, 1) End If If Pasos_Servo(0) >= 100 Then Pasos_Servo_Centena(0) = Mid(Pasos_Servo(0), 2, 1) Pasos_Servo_Decena(0) = Mid(Pasos_Servo(0), 3, 1) Pasos_Servo_Unidad(0) = Mid(Pasos_Servo(0), 4, 1) End If End If
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‘Cálculo de pasos.
BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
If Pasos_Servo(1) >= 0 And Pasos_Servo(1) <= 180 Then If Pasos_Servo(1) >= 0 And Pasos_Servo(1) < 10 Then Pasos_Servo_Centena(1) = "0" Pasos_Servo_Decena(1) = "0" Pasos_Servo_Unidad(1) = Mid(Pasos_Servo(1), 2, 1) End If If Pasos_Servo(1) >= 10 And Pasos_Servo(1) < 100 Then Pasos_Servo_Centena(1) = "0" Pasos_Servo_Decena(1) = Mid(Pasos_Servo(1), 2, 1) Pasos_Servo_Unidad(1) = Mid(Pasos_Servo(1), 3, 1) End If If Pasos_Servo(1) >= 100 Then Pasos_Servo_Centena(1) = Mid(Pasos_Servo(1), 2, 1) Pasos_Servo_Decena(1) = Mid(Pasos_Servo(1), 3, 1) Pasos_Servo_Unidad(1) = Mid(Pasos_Servo(1), 4, 1) End If End If If Pasos_Servo(2) >= 0 And Pasos_Servo(2) <= 180 Then If Pasos_Servo(2) >= 0 And Pasos_Servo(2) < 10 Then Pasos_Servo_Centena(2) = "0" Pasos_Servo_Decena(2) = "0" Pasos_Servo_Unidad(2) = Mid(Pasos_Servo(2), 2, 1) End If If Pasos_Servo(2) >= 10 And Pasos_Servo(2) < 100 Then Pasos_Servo_Centena(2) = "0" Pasos_Servo_Decena(2) = Mid(Pasos_Servo(2), 2, 1) Pasos_Servo_Unidad(2) = Mid(Pasos_Servo(2), 3, 1) End If If Pasos_Servo(2) >= 100 Then Pasos_Servo_Centena(2) = Mid(Pasos_Servo(2), 2, 1) Pasos_Servo_Decena(2) = Mid(Pasos_Servo(2), 3, 1) Pasos_Servo_Unidad(2) = Mid(Pasos_Servo(2), 4, 1) End If End If ‘Se manda la trama de comunicación por el puerto serie RS-232. CommSerie.CommPort = Numero_Puerto CommSerie.Settings = "9600,N,8,1" CommSerie.PortOpen = True CommSerie.Output = Inicio_Transmision_Centena CommSerie.Output = Inicio_Transmision_Decena CommSerie.Output = Inicio_Transmision_Unidad CommSerie.Output = Tarea_Realizar For x = 0 To 2 '3 CommSerie.Output = Pasos_Servo_Centena(x) CommSerie.Output = Pasos_Servo_Decena(x) CommSerie.Output = Pasos_Servo_Unidad(x) CommSerie.Output = Centena(x) CommSerie.Output = Decena(x) CommSerie.Output = Unidad(x) Next x
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
CommSerie.PortOpen = False Tarea_Realizar = "0" End Sub
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
CEREBRO DEL BRAZO DE ROBOT:
PROGRAMA PRINCIPAL DE LA APLICACIÓN:
Programa principal
N
¿Modo Autonómo?
Modo Programación
N
¿Recibido por el puerto serie el valor "255"?
Actuar sobre servos
Modo Autonómo
Recibir trama por el puerto serie: Tarea a Realizar y Posición de los servos
S
S
¿Tarea a Realizar = 0? N
Grabar memoria
S
¿Tarea a Realizar = 1? N
Posicionar servos en posicion 0º y borrar memoria
S
¿Tarea a Realizar = 2? N
Borrar memoria
S
S
¿Tarea a Realizar = 3? N
Organigrama 7.19. Rutina principal del brazo de robot.
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Leer memoria Actuar sobre servos
N
¿Todos los servos en posición?
S
BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
RUTINA PARA GRABAR EN LA MEMORIA I2C
Rutina Grabar Memoria
S
¿Memoria llena? N
Grabar: Posición servo1 y nº de pasos 1 Posición servo2 y nº de pasos 2 Posición servo3 y nº de pasos 3
Numero Total Movimientos+1 y grabar en memoria
Fin Rutina Grabar
Organigramas 7.20. Rutina grabar memoria.
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
RUTINA LEER MEMORIA: Rutina Leer Memoria
Leer en EEPROM: Posición servo1 y nº de pasos1 Posición servo2 y nº de pasos2 Posición servo3 y nº de pasos3
Incrementar número de movimiento actual
S
¿Número de movimiento actual > número total de movimientos?
N
¿Número de movimiento actual = número total de movimientos?
N
S
Inicializar: Número de movimiento actual
Fin Rutina Leer
Organigrama 7.21. Rutina leer de EEPROM.
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
RUTINA SERVICIO DE INTERRUPCION (PWM):
RSI
S
N
¿Interrupcion por TMR1?
N
¿Interrupcion por TMR0?
S
Bajar pin servo 1
S
¿Variable = 2?
¿Variable = 2?
N
Bajar pin servo 2
S
S
Subir pin servo 1 Cargar TMR1
S
Subir pin servo 2 Cargar TMR1
N
¿Variable = 1?
¿Variable = 1?
N
N
Bajar pin servo 3 Variable = 3
Subir pin servo 3 Cargar TMR1
Desactivar TMR1 Variable = Variable - 1
Fin RSI
Organigrama 7.22. Atención de interrupción, genera PWM para los servos.
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
LISTADO DEL PROGRAMA GRABADO EN EL PIC 16F873 ;Programa para realizar las siguientes operaciones pertenecientes al brazo de robot con 3 ;servos, estas acciones son: Controlar servos, borrar, grabar y leer la EEPROM I2C. ;Los 3 servos incrementan y decrementan grados según una tabla, de aproximadamente 1 ;grado. El duty-cycle sera una interrupcion provocada por TMR1. El resto del periodo será una ;interrupcion provocada por el TMR0. El TMR0 provoca interrupcion cada 5 milisegundos, por lo ; que se necesitara una variable contador que cada 4 veces que se produzca una TMR0 ;interrupción actuará sobre cada servo, con intervalo de 5 mS. Dejando así tiempo de sobra ;para para que no se afecte el PWM de los demás servos. ;Además se le pasaran las posiciones a la que debe ir cada servo desde el PC, por el puerto ;serie, desde el programa hecho en VB para tal tarea.
LIST P=16F873 ;Tipo de procesador. INCLUDE "P16F873.INC" ;Variables N_SERVO Leido GRADOS_SERVO1 GRADOS_SERVO2 GRADOS_SERVO3 GRADO_LECTURA Tarea_Realizar
EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU
20h 21h 22h 23h 24h 26h 27h
;Nº de servo para actuar el PWM, en cada INT. ;Leido de RCREG, después de restar 30h ASCI I. ;Grado al que debe ir el servo 1. ;Grado al que debe ir el servo 2. ;Grado al que debe ir el servo 3. ;Grado para leer tabla. ;Tarea a realizar.
W_TEMP STATUS_TEMP PCLATH_TEMP
EQU EQU EQU
30h 31h 32h
;Para guardar el Counter program y registro W. ;al ejecutar el servicio de interrupción.
Unidad Decena Centena
EQU EQU EQU
33h 34h 35h
;Unidad leída de RS-232. ;Decena leída de RS-232. ;Centena leída de RS-232.
Cifra_Leida Pasos_Servo1 Pasos_Servo2 Pasos_Servo3
EQU EQU EQU EQU
36h 38h 39h 3Ah
;Obtiene la cifra real. ;Nº de pasos de espera para servo 1. ;Idem para servo 2 y 3.
GR_DEST_SERVO1 GR_DEST_SERVO2 GR_DEST_SERVO3
EQU EQU EQU
42h 43h 44h
;Variables para saber el grado destino al que ;debe ir cada servo.
Pas_act_Servo1 Pas_act_Servo2 Pas_act_Servo3 Pas_act_Servo4 GRADOS_SERVO Pasos_Servo GR_DEST_SERVO Pas_act_Servo Mira_si_Paso
EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU
46h 47h 48h 49h 4Bh 4Ch 4Dh 4Eh 4Fh
;Paso actual en el que se encuentra cada ;servo para repetir cada grado.
Retardo_1
EQU
50h
;Mira si se puede sumar pasos o grados, para ;sincronizar con los servos. ;Necesario en el Delay de 4,7mS
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
Retardo_2
EQU
51h
WORD_ADDRESS Total_Mov EQU N_Mov_Act EQU
EQU 53h 54h
52h
;el I2C y la EEPROM 24LC02B ;Palabra de direccion para el I2C. ;Total movimientos de la secuencia. ;El numero por el que va en la secuencia de lectura.
;********** Programa. ORG GOTO ORG GOTO
00h Inicio 04h RSI
;Vector de reset ;Vector de interrupcion
;Configuración de registros página 1 de memoria. Inicio
BCF STATUS,RP1 ;PAGINA 1 BSF STATUS,RP0 MOVLW b'00000111' ;TMR0 con preescaler 1:256 MOVWF OPTION_REG MOVLW 0x06 ;PORTA como salidas/entradas digitales MOVWF ADCON1 MOVLW b'00110000' ;RA0,1,2,3 salida, el resto son entradas MOVWF TRISA MOVLW b'00000000' ;PORTB como salidas digitales MOVWF TRISB MOVLW b'10111111' ;RC7/Rx entrada, RC6/Tx salida MOVWF TRISC ;RC3/SCL entrada, RC4/SDA entrada MOVLW .15 ;9600 baudios con FREC=9,830400 MOVWF SPBRG ;segun la formula MOVLW b'10000000' ;Velocidad estandard con niveles I2C MOVWF SSPSTAT MOVLW .24 ;Velocidad del bus aprox 100 khz MOVWF SSPADD ;Cristal de 9,8340 Mhz MOVLW b'11100000' ;Interrupciones generales, perifericas y MOVWF INTCON ;de TMR0 por overflow MOVLW b'00000001' ;Habilita INT por TMR1 overflow MOVWF PIE1
;Configuración de registros página 0 de memoria. BCF STATUS,RP0 MOVLW b'00101000' MOVWF SSPCON MOVLW .207 MOVWF TMR0 CLRF PORTA CLRF PORTB CLRF PORTC MOVLW b'10010000' MOVWF RCSTA MOVLW b'00000000' MOVWF PIR1 MOVLW b'00110000' MOVWF T1CON MOVLW 02h MOVWF N_SERVO MOVLW .1 MOVWF Mira_si_Paso movlw 0x00 movwf Tarea_Realizar
;Pagina 0 ;Modulo MSSP en ON ;TMR0 provocara INT cada 5 mS ;Borrar la puerta A,B y C ;Configura recepcion asincrona ;de 8 bits sin paridad ;Resetea FLAG de int por tmr1 overflow y el ;que indica que el buffer de recepcion esta lleno ;Desactiva TMR1 y preescaler 1:8 ;Inicializa la variable N_SERVO ;para actuar sobre los 3 servos ;Si se puede incrementar/decrementar grado ;Inicializa la Tarea a Realizar
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
;Condiciones iniciales del brazo de robot Condi_Inicial
MOVLW MOVWF MOVWF MOVLW MOVWF MOVWF MOVLW MOVWF MOVWF
.0 GRADOS_SERVO1 GR_DEST_SERVO1 .0 GRADOS_SERVO2 GR_DEST_SERVO2 .0 GRADOS_SERVO3 GR_DEST_SERVO3
;Servos a posición de 0º
MOVLW MOVWF MOVWF
.0 N_Mov_Act WORD_ADDRESS
;Empezará la secuencia desde el ;principio de la memoria.
;****Rutina Principal Principal Fin_Principal
BTFSC PORTC,0 GOTO Modo_Autonomo GOTO Modo_Programacion GOTO Principal
Modo_Autonomo
Modo_Aut_1 Fin_Modo_Auton_1
Modo_Programacion
;Si es 0 entra en el modo programacion ;Aqui en realidad tiene que ir Modo Autonomo ;Interruptor externo.
BCF STATUS,Z MOVLW .1
;Comprueba si puede seguir mirando pasos o ;incrementando/decrementando grados SUBWF Mira_si_Paso,w ;segun la condicion de sincronizacion BTFSC STATUS,Z GOTO Modo_Aut_1 BSF PCLATH,0 ;Cambio de banco de memoria BSF PCLATH,1 CALL Modo_Autonomo_1 BSF PCLATH,0 BSF PCLATH,2 CALL Fin_Modo_Auton GOTO Modo_Autonomo
;En este bucle leeremos continuamente si llega algo por el puerto ;serie, en este orden: ;1º,2º y 3º byte, de start, si es 255 se sigue la lectura sino a esperar que ;llegue. ;4º , tarea a realizar, 0 es mover servo ;5º, 6º y 7º byte, numero de pasos que debe esperar el Servo1 ;8º, 9º y 10º numero de grado al que debe ir el servo1 (0...180º) ;11º, 12º y 13º byte, numero de pasos que debe esperar el Servo2 ;14º, 15º y 16º numero de grado al que debe ir el servo2 (0...180º) ;17º, 18º y 19º byte, numero de pasos que debe esperar el Servo3 ;20º, 21º y 22º numero de grado al que debe ir el servo3 (0...180º)
;Se leen 3 bytes y a continuacion cuando se comprueba si es el byte de start 255, ;si es ese byte se sigue con la lectura, si no se vuelve a esperar que llegue. BCF STATUS,Z CALL Obtiene_Cifra_3bytes MOVLW .255
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
SUBWF Cifra_Leida,w BTFSC STATUS,Z GOTO Leer_Tarea GOTO Principal Leer_Tarea
CALL Obtiene_Cifra_1byte MOVF Cifra_Leida,w MOVWF Tarea_Realizar
Leer_Pasos_Servo1
CALL Obtiene_Cifra_3bytes MOVF Cifra_Leida,w MOVWF Pasos_Servo1 Leer_Grados_Servo1 CALL Obtiene_Cifra_3bytes MOVF Cifra_Leida,w MOVWF GRADOS_SERVO1 Leer_Pasos_Servo2 CALL Obtiene_Cifra_3bytes MOVF Cifra_Leida,w MOVWF Pasos_Servo2 Leer_Grados_Servo2 CALL Obtiene_Cifra_3bytes MOVF Cifra_Leida,w MOVWF GRADOS_SERVO2 Leer_Pasos_Servo3 CALL Obtiene_Cifra_3bytes MOVF Cifra_Leida,w MOVWF Pasos_Servo3 Leer_Grados_Servo3 CALL Obtiene_Cifra_3bytes MOVF Cifra_Leida,w MOVWF GRADOS_SERVO3
;3 bytes, centena, decena y unidad ;Se guarda en la variable ;Centena, decena y unidad ;3bytes
;3byte
Comprobar_Tarea
MOVF ADDWF GOTO GOTO GOTO
Tarea_Realizar,w PCL,f ;Se comprueba si la tarea a realizar es: Principal ;0 -> Al Servo Grabar_Posicion ;1 -> Grabar Coordenada en la EEPROM Reset ;2 -> Inicializa puntero memoria, borrandola, ;y posicionando el servo a 0º GOTO Borrar_Memoria ;3 -> Borra Memoria
Obtiene_Cifra_1byte
CALL Leer_Rx ;Obtiene la cifra leída de Tarea a Realizar MOVWF Unidad BSF PCLATH,1 MOVF Unidad,w CALL TABLA_UNIDADES MOVWF Cifra_Leida BCF PCLATH,1 RETURN
Obtiene_Cifra_3bytes CALL MOVWF CALL MOVWF CALL MOVWF BSF MOVF CALL MOVWF MOVF CALL ADDWF MOVF CALL
Leer_Rx ;Obtiene la cifra leída Centena Leer_Rx Decena Leer_Rx Unidad PCLATH,1 Centena,w TABLA_CENTENAS Cifra_Leida Decena,w TABLA_DECENAS Cifra_Leida,f Unidad,w TABLA_UNIDADES
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
ADDWF Cifra_Leida,f BCF PCLATH,1 RETURN Leer_Rx
BTFSS PIR1,5 GOTO Leer_Rx BCF PIR1,5 MOVF RCREG,w MOVWF Leido MOVLW 30h SUBWF Leido,f MOVF Leido,w RETURN
;Lee el buffer de entrada, RS-232
Grabar_Posicion
BSF PCLATH,2 CALL Grabar_Memoria GOTO Principal
;Grabar los pasos y grados en ;la memoria
Reset
;Lleva todo el sistema a condiciones iniciales, los servos y el puntero de ;memoria tambien, borrandola de esta manera
Borrar_Memoria
RSI
MOVLW MOVWF MOVWF MOVWF MOVWF MOVWF MOVWF BSF CALL GOTO
.0 GR_DEST_SERVO1 GR_DEST_SERVO2 GR_DEST_SERVO3 GRADOS_SERVO1 GRADOS_SERVO2 GRADOS_SERVO3 PCLATH,2 Reset_Total_Mov Principal
BSF CALL GOTO
PCLATH,2 Reset_Total_Mov Principal
;Rutina de servicio de interrupcion, genera PWM movwf swapf CLRF movwf movf movwf clrf
MIRAR_INT TMR1_INT
W_TEMP ;Guarda Contador de programa STATUS,w ;acumulador y registro de banderas STATUS STATUS_TEMP PCLATH,w PCLATH_TEMP PCLATH
BTFSS INTCON,2 GOTO TMR1_INT GOTO TMR0_INT BTFSS PIR1,0 GOTO FIN_RSI
;Se ha producido INT por overflow de TMR1 ;Se ha producido INT por overflow de TMR0 ;INT por TMR1 ? ;Falsa INT
;TMR1_int, bajar PWM MOVLW MOVWF MOVF ADDWF
.207 ;TMR0 cada 5 mS TMR0 N_SERVO,W PCL,F
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
GOTO BAJAR_SER3 GOTO BAJAR_SER2 GOTO BAJAR_SER1 GOTO FIN_RSI BAJAR_SER1 BAJAR_SER2 BAJAR_SER3
BCF PORTA,0 GOTO TMR1_INT_1 BCF PORTA,1 GOTO TMR1_INT_1 BCF PORTA,2 MOVLW 03h MOVWF N_SERVO
;Si hay alguna cosa incontrolada ;Nivel bajo del PWM de cada servo ;segun corresponda
;Inicializa N_SERVO
TMR1_INT_1
DECF BCF BCF GOTO
TMR0_INT
movlw .0 ;Para sincronizar para que todos los servos movwf Mira_si_Paso ;lleguen juntos a la posicion destino MOVF N_SERVO,W ADDWF PCL,F GOTO SUBIR_SER3 ;pwm a nivel alto GOTO SUBIR_SER2 GOTO SUBIR_SER1
SUBIR_SER1
BSF MOVF GOTO BSF MOVF GOTO BSF MOVF
SUBIR_SER2 SUBIR_SER3
N_SERVO,F T1CON,0 PIR1,0 FIN_RSI
;Desactiva TMR1 ;Habilita INT por TMR1 overflow
PORTA,0 GRADOS_SERVO1,W CARGAR_TMR1 PORTA,1 GRADOS_SERVO2,W CARGAR_TMR1 PORTA,2 GRADOS_SERVO3,W
CARGAR_TMR1
MOVWF GRADO_LECTURA BSF PCLATH,0 CALL DUTY_LOW MOVWF TMR1L MOVF GRADO_LECTURA,W BCF PCLATH,0 BSF PCLATH,1 CALL DUTY_HIGH MOVWF TMR1H BCF PCLATH,1
FIN_TMR1
BSF BCF
FIN_RSI
movf movwf swapf movwf swapf swapf
T1CON,0 INTCON,2
;Activar TMR1 ;Restablece FLAG de TMR0
PCLATH_TEMP,w PCLATH STATUS_TEMP,w STATUS W_TEMP,F W_TEMP,w
RETFIE
;Retorno de interrupcion
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BRAZO DE ROBOT
ORG DUTY_LOW
ANEXO 2. BUS I2C
100h
ADDWF RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW
PCL,F low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low
.65259 .65257 .65255 .65253 .65251 .65249 .65247 .65245 .65243 .65241 .65239 .65237 .65235 .65233 .65231 .65229 .65227 .65225 .65223 .65221 .65219 .65217 .65215 .65213 .65211 .65209 .65207 .65205 .65203 .65201 .65199 .65197 .65195 .65193 .65191 .65189 .65187 .65185 .65183 .65181 .65179 .65177 .65175 .65173 .65171 .65169 .65167 .65165 .65163 .65161 .65159 .65157 .65155 .65153 .65151
;Carga en TMR1 la parte baja, "LOW" del duty ;del pwm correspondiente. TMR1 es de 16 bits. ;0º ;1º ;2º ;3º ;4º ;5º ;6º ;7º ;8º ;9º ;10º ;11º ;12º ;13º ;14º ;15º ;16º ;17º ;18º ;19º ;20º ;21º ;22º ;23º ;24º ;25º ;26º ;27º ;28º ;29º ;30º ;31º ;32º ;33º ;34º ;35º ;36º ;37º ;38º ;39º ;40º ;41º ;42º ;43º ;44º ;45º ;46º ;47º ;48º ;49º ;50º ;51º ;52º ;53º ;54º
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BRAZO DE ROBOT
RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW
ANEXO 2. BUS I2C
low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low
.65149 .65147 .65145 .65143 .65141 .65139 .65137 .65135 .65133 .65131 .65129 .65127 .65125 .65121 .65119 .65117 .65115 .65113 .65111 .65109 .65107 .65105 .65103 .65101 .65099 .65097 .65095 .65093 .65091 .65089 .65087 .65085 .65083 .65081 .65079 .65077 .65075 .65073 .65071 .65069 .65067 .65065 .65063 .65061 .65059 .65057 .65055 .65053 .65051 .65049 .65047 .65045 .65043 .65041 .65039 .65037 .65035 .65033 .65031 .65029
;55º ;56º ;57º ;58º ;59º ;60º ;61º ;62º ;63º ;64º ;65º ;66º ;67º ;68º ;69º ;70º ;71º ;72º ;73º ;74º ;75º ;76º ;77º ;78º ;79º ;80º ;81º ;82º ;83º ;84º ;85º ;86º ;87º ;88º ;89º ;90º ;91º ;92º ;93º ;94º ;95º ;96º ;97º ;98º ;99º ;100º ;101º ;102º ;103º ;104º ;105º ;106º ;107º ;108º ;109º ;110º ;111º ;112º ;113º ;114º
- 88 -
BRAZO DE ROBOT
RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW
ANEXO 2. BUS I2C
low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low low
.65027 .65025 .65023 .65021 .65019 .65017 .65015 .65013 .65011 .65009 .65007 .65005 .65003 .65001 .64999 .64997 .64995 .64993 .64991 .64989 .64987 .64985 .64983 .64981 .64979 .64977 .64975 .64973 .64971 .64969 .64967 .64965 .64963 .64961 .64959 .64957 .64955 .64953 .64951 .64949 .64947 .64945 .64943 .64941 .64939 .64937 .64935 .64933 .64931 .64929 .64927 .64925 .64923 .64921 .64919 .64917 .64915 .64913 .64911 .64909
;115º ;116º ;117º ;118º ;119º ;120º ;121º ;122º ;123º ;124º ;125º ;126º ;127º ;128º ;129º ;130º ;131º ;132º ;133º ;134º ;135º ;136º ;137º ;138º ;139º ;140º ;141º ;142º ;143º ;144º ;145º ;146º ;147º ;148 ;149º ;150º ;151º ;152º ;153º ;154º ;155º ;156º ;157º ;158º ;159º ;160º ;161º ;162º ;163º ;164º ;165º ;166º ;167º ;168º ;169º ;170º ;171º ;172º ;173º ;174º
- 89 -
BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW ORG DUTY_HIGH
low low low low low low
.64907 .64905 .64903 .64901 .64899 .64897
;175º ;176º ;177º ;178º ;179º ;180º
200h
ADDWF
PCL,F
RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW
high .65259 high .65257 high .65255 high .65253 high .65251 high .65249 high .65247 high .65245 high .65243 high .65241 high .65239 high .65237 high .65235 high .65233 high .65231 high .65229 high .65227 high .65225 high .65223 high .65221 high .65219 high .65217 high .65215 high .65213 high .65211 high .65209 high .65207 high .65205 high .65203 high .65201 high .65199 high .65197 high .65195 high .65193 high .65191 high .65189 high .65187 high .65185 high .65183 high .65181 high .65179 high .65177 high .65175 high .65173 high .65171 high .65169 high .65167 high .65165
;Carga en TMR1 la parte alta, "HIGH" del duty ;del PWM correspondiente. ;0º ;1º ;2º ;3º ;4º ;5º ;6º ;7º ;8º ;9º ;10º ;11º ;12º ;13º ;14º ;15º ;16º ;17º ;18º ;19º ;20º ;21º ;22º ;23º ;24º ;25º ;26º ;27º ;28º ;29º ;30º ;31º ;32º ;33º ;34º ;35º ;36º ;37º ;38º ;39º ;40º ;41º ;42º ;43º ;44º ;45º ;46º ;47º
- 90 -
BRAZO DE ROBOT
RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW
ANEXO 2. BUS I2C
high .65163 high .65161 high .65159 high .65157 high .65155 high .65153 high .65151 high .65149 high .65147 high .65145 high .65143 high .65141 high .65139 high .65137 high .65135 high .65133 high .65131 high .65129 high .65127 high .65125 high .65121 high .65119 high .65117 high .65115 high .65113 high .65111 high .65109 high .65107 high .65105 high .65103 high .65101 high .65099 high .65097 high .65095 high .65093 high .65091 high .65089 high .65087 high .65085 high .65083 high .65081 high .65079 high .65077 high .65075 high .65073 high .65071 high .65069 high .65067 high .65065 high .65063 high .65061 high .65059 high .65057 high .65055 high .65053 high .65051 high .65049 high .65047 high .65045 high .65043
;48º ;49º ;50º ;51º ;52º ;53º ;54º ;55º ;56º ;57º ;58º ;59º ;60º ;61º ;62º ;63º ;64º ;65º ;66º ;67º ;68º ;69º ;70º ;71º ;72º ;73º ;74º ;75º ;76º ;77º ;78º ;79º ;80º ;81º ;82º ;83º ;84º ;85º ;86º ;87º ;88º ;89º ;90º ;91º ;92º ;93º ;94º ;95º ;96º ;97º ;98º ;99º ;100º ;101º ;102º ;103º ;104º ;105º ;106º ;107º
- 91 -
BRAZO DE ROBOT
RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW
ANEXO 2. BUS I2C
high .65041 high .65039 high .65037 high .65035 high .65033 high .65031 high .65029 high .65027 high .65025 high .65023 high .65021 high .65019 high .65017 high .65015 high .65013 high .65011 high .65009 high .65007 high .65005 high .65003 high .65001 high .64999 high .64997 high .64995 high .64993 high .64991 high .64989 high .64987 high .64985 high .64983 high .64981 high .64979 high .64977 high .64975 high .64973 high .64971 high .64969 high .64967 high .64965 high .64963 high .64961 high .64959 high .64957 high .64955 high .64953 high .64951 high .64949 high .64947 high .64945 high .64943 high .64941 high .64939 high .64937 high .64935 high .64933 high .64931 high .64929 high .64927 high .64925 high .64923
;108º ;109º ;110º ;111º ;112º ;113º ;114º ;115º ;116º ;117º ;118º ;119º ;120º ;121º ;122º ;123º ;124º ;125º ;126º ;127º ;128º ;129º ;130º ;131º ;132º ;133º ;134º ;135º ;136º ;137º ;138º ;139º ;140º ;141º ;142º ;143º ;144º ;145º ;146º ;147º ;148 ;149º ;150º ;151º ;152º ;153º ;154º ;155º ;156º ;157º ;158º ;159º ;160º ;161º ;162º ;163º ;164º ;165º ;166º ;167º
- 92 -
BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW
high .64921 high .64919 high .64917 high .64915 high .64913 high .64911 high .64909 high .64907 high .64905 high .64903 high .64901 high .64899 high .64897
;168º ;169º ;170º ;171º ;172º ;173º ;174º ;175º ;176º ;177º ;178º ;179º ;180º
TABLA_CENTENAS
ADDWF RETLW RETLW RETLW
PCL,F 0x00 .100 .200
;Devuelve 0 ;Devuelve el 100 decimal ;Devuelve el 200 decimal
TABLA_DECENAS
ADDWF RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW
PCL,F .0 .10 .20 .30 .40 .50 .60 .70 .80 .90
;Devuelve el 0 ;Devuelve el 10 ;Devuelve el 20 ;Devuelve el 30 ;Devuelve el 40 ;Devuelve el 50 ;Devuelve el 60 ;Devuelve el 70 ;Devuelve el 80 ;Devuelve el 90
TABLA_UNIDADES
ADDWF RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW RETLW
PCL,F .0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9
;Devuelve el 0 ;Devuelve el 1 ;Devuelve el 2 ;Devuelve el 3 ;Devuelve el 4 ;Devuelve el 5 ;Devuelve el 6 ;Devuelve el 7 ;Devuelve el 8 ;Devuelve el 9
ORG Modo_Autonomo_1
300h BCF STATUS,C ;Aquí se va incrementando o decrementando MOVF N_SERVO,w ;los grados, teniendo en cuenta el nº de pasos ADDWF PCL,f ;que el servo tiene que esperar cada vez. GOTO Calculo_Servo3 GOTO Calculo_Servo2 GOTO Calculo_Servo1
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
Calculo_Servo1
MOVF GRADOS_SERVO1,w MOVWF GRADOS_SERVO MOVF GR_DEST_SERVO1,w MOVWF GR_DEST_SERVO MOVF Pasos_Servo1,w MOVWF Pasos_Servo MOVF Pas_act_Servo1,w MOVWF Pas_act_Servo GOTO Calculo_Servo
Calculo_Servo2
MOVF GRADOS_SERVO2,w MOVWF GRADOS_SERVO MOVF GR_DEST_SERVO2,w MOVWF GR_DEST_SERVO MOVF Pasos_Servo2,w MOVWF Pasos_Servo MOVF Pas_act_Servo2,w MOVWF Pas_act_Servo GOTO Calculo_Servo
Calculo_Servo3
MOVF GRADOS_SERVO3,w MOVWF GRADOS_SERVO MOVF GR_DEST_SERVO3,w MOVWF GR_DEST_SERVO MOVF Pasos_Servo3,w MOVWF Pasos_Servo MOVF Pas_act_Servo3,w MOVWF Pas_act_Servo
Calculo_Servo
MOVF GRADOS_SERVO,w ;GRADOS_SERVO>GRADOS_DESTINO SUBWF GR_DEST_SERVO,w BTFSS STATUS,C GOTO DECREMENTAR BCF STATUS,C MOVF GR_DEST_SERVO,w ;GRADOS_SERVO
INCREMENTAR
BCF STATUS,Z MOVF Pasos_Servo,w ;Comprueba si el numero de pasos SUBWF Pas_act_Servo,w ;que ha dado es el que hay que dar BTFSC STATUS,Z ;antes de incrementar un grado GOTO INCREMENTAR_GRADO INCF Pas_act_Servo,f GOTO Guardar_Servo
INCREMENTAR_GRADO INCF MOVLW MOVWF GOTO
GRADOS_SERVO,f .1 Pas_act_Servo Guardar_Servo
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BRAZO DE ROBOT
DECREMENTAR
ANEXO 2. BUS I2C
BCF STATUS,Z MOVF Pasos_Servo,w ;Comprueba si el numero de pasos SUBWF Pas_act_Servo,w ;que ha dado es el que hay que dar BTFSC STATUS,Z ;antes de decrementar un grado GOTO DECREMENTAR_GRADO INCF Pas_act_Servo,f GOTO Guardar_Servo
DECREMENTAR_GRADO DECF MOVLW MOVWF GOTO
GRADOS_SERVO,f .1 Pas_act_Servo Guardar_Servo
Guardar_Servo
MOVF ADDWF GOTO GOTO GOTO
N_SERVO,w PCL,f Guardar_Servo3 Guardar_Servo2 Guardar_Servo1
Guardar_Servo1
MOVF MOVWF MOVF MOVWF GOTO
GRADOS_SERVO,w GRADOS_SERVO1 Pas_act_Servo,w Pas_act_Servo1 Fin_Modo_Autonomo
Guardar_Servo2
MOVF MOVWF MOVF MOVWF GOTO
GRADOS_SERVO,w GRADOS_SERVO2 Pas_act_Servo,w Pas_act_Servo2 Fin_Modo_Autonomo
Guardar_Servo3
MOVF MOVWF MOVF MOVWF
GRADOS_SERVO,w GRADOS_SERVO3 Pas_act_Servo,w Pas_act_Servo3
Fin_Modo_Autonomo movlw movwf BCF BCF RETURN ORG
.1 ;No realiza ningun incremento/decremento hasta Mira_si_Paso ;nueva interrupción PCLATH,0 PCLATH,1
0x400 ;Tratamiento de memoria EEPROM
Grabar_Memoria
;Random Read para leer el numero de movimientos totales, antes de ;grabar y la palabra de dirección actual CALL Delay_I2C ;Lee los movimientos totales, si son menores CALL START ;de 42 graba MOVLW b'10100000' CALL I2C_ENVIAR ;Envia el Control Byte como escritura ;(datagrama) MOVLW .252
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
CALL
I2C_ENVIAR ;Envia la Word Address del total de ;movimientos CALL RESTART MOVLW b'10100001' CALL I2C_ENVIAR ;Manda el nuevo Control Byte como lectura ;(datagrama) CALL I2C_LEER ;Lee el total de movimientos MOVWF Total_Mov CALL I2C_MAN_NO_ACK CALL STOP ;Lee como CURRENT ADDRESS READ la Word Address ;Empieza la grabacion de los diferentes valores de Servo1,2,3 BCF MOVLW SUBWF BTFSC GOTO Grabar_Mem
STATUS,Z ;Comprueba si hay 42 movimientos grabados .42 Total_Mov,w STATUS,Z Fin_Grabar
;Graba como 'PAGE WRITE' los 6 valores correspondientes a los 3 Servos ;Graba el numero de movimientos como 'BYTE WRITE' INCF Total_Mov,f CALL Delay_I2C BSF PCLATH,0 CALL START_GRABACION MOVLW .252 CALL I2C_ENVIAR ;Manda la WORD ADDRESS de la posicion de ;grabación MOVF Total_Mov,w CALL I2C_ENVIAR ;Manda la el Total de movimientos de la ;secuencia actual del movimiento CALL STOP
;'PAGE WRITE'
CALL BSF CALL MOVF CALL MOVF CALL INCF MOVF CALL INCF call bsf call movf call MOVF CALL INCF MOVF CALL INCF call
Delay_I2C PCLATH,0 START_GRABACION WORD_ADDRESS,w I2C_ENVIAR Pasos_Servo1,w I2C_ENVIAR WORD_ADDRESS,f GRADOS_SERVO1,w I2C_ENVIAR WORD_ADDRESS,f STOP PCLATH,0 START_GRABACION WORD_ADDRESS,w I2C_ENVIAR Pasos_Servo2,w I2C_ENVIAR WORD_ADDRESS,f GRADOS_SERVO2,w I2C_ENVIAR WORD_ADDRESS,f STOP
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
bsf call movf call MOVF CALL INCF MOVF CALL INCF CALL bsf
PCLATH,0 START_GRABACION WORD_ADDRESS,w I2C_ENVIAR Pasos_Servo3,w I2C_ENVIAR WORD_ADDRESS,f GRADOS_SERVO3,w I2C_ENVIAR WORD_ADDRESS,f STOP PCLATH,1
Fin_Grabar
BCF PCLATH,2 movlw 0x00 movwf Tarea_Realizar RETURN
Leer_Memoria
CALL Delay_I2C ;'Random Read' para Total_Mov CALL START MOVLW b'10100000' CALL I2C_ENVIAR MOVLW .252 CALL I2C_ENVIAR CALL RESTART MOVLW b'10100001' CALL I2C_ENVIAR CALL I2C_LEER MOVWF Total_Mov CALL I2C_MAN_NO_ACK CALL STOP
;Compara si Total_Mov = 0, si es así ir al final de la lectura porque no hay ningun movimiento BCF STATUS,Z MOVLW .0 SUBWF Total_Mov,w BTFSC STATUS,Z GOTO Fin_Leer_Mem ;Leer 6 posiciones de la memoria ;La primera como 'Random Read' para posicionar el puntero en WORD_ADDRESS CALL Delay_I2C ;'Random Read' CALL START MOVLW b'10100000' CALL I2C_ENVIAR MOVF WORD_ADDRESS,w CALL I2C_ENVIAR CALL RESTART MOVLW b'10100001' CALL I2C_ENVIAR CALL I2C_LEER MOVWF Pasos_Servo1 CALL I2C_MAN_NO_ACK CALL STOP INCF WORD_ADDRESS,f
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
;Leer siguientes como 'Sequential Read' CALL Delay_I2C CALL START MOVLW b'10100001' CALL I2C_ENVIAR CALL I2C_LEER MOVWF GR_DEST_SERVO1 INCF WORD_ADDRESS,f CALL I2C_MAN_ACK CALL I2C_LEER MOVWF Pasos_Servo2 INCF WORD_ADDRESS,f CALL I2C_MAN_ACK CALL I2C_LEER MOVWF GR_DEST_SERVO2 INCF WORD_ADDRESS,f CALL I2C_MAN_ACK CALL I2C_LEER MOVWF Pasos_Servo3 INCF WORD_ADDRESS,f CALL I2C_MAN_ACK CALL I2C_LEER MOVWF GR_DEST_SERVO3 INCF WORD_ADDRESS,f CALL I2C_MAN_NO_ACK CALL STOP INCF N_Mov_Act,f ;Compara si N_Mov_Act = Total_Mov, si son iguales iniciar WORD_ADDRESS = 0 ;y N_Mov_Act = 0 BCF MOVF SUBWF BTFSC GOTO GOTO Iniciar_WORD_ADDRESS
STATUS,Z Total_Mov,w N_Mov_Act,w STATUS,Z Iniciar_WORD_ADDRESS Fin_Leer_Mem
MOVLW MOVWF MOVWF
.0 WORD_ADDRESS N_Mov_Act
;Graba WORD_ADDRESS como 'BYTE WRITE' Fin_Leer_Mem
BSF PCLATH,0 RETURN
;Resetea la variable Total_Mov y el WORD ADDRESS, y los graba en la posicion ;correspondiente de la EEPROM, borrando asi la memoria Reset_Total_Mov
;Graba posiciones 252d y 253d como 'PAGE WRITE' CALL CALL MOVLW CALL MOVLW
Delay_I2C START b'10100000' I2C_ENVIAR .252
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
CALL I2C_ENVIAR MOVLW .0 CALL I2C_ENVIAR ;Graba Total_Mov = 0 CALL STOP MOVLW .0 MOVWF Tarea_Realizar MOVWF N_Mov_Act movwf Total_Mov call call movlw call movlw call call movlw call call movwf call call
Delay_I2C START b'10100000' I2C_ENVIAR .252 I2C_ENVIAR RESTART b'10100001' I2C_ENVIAR I2C_LEER kk I2C_MAN_NO_ACK STOP
BCF PCLATH,2 RETURN ;*********** RUTINAS I2C **************** Delay_I2C Delay_1 Delay_2
movlw Movwf movlw movwf Bcf nop nop DECFSZ goto bcf DECFSZ goto Return
.10
;Retardo que necesita estar como minimo a nivel 0, las ;lineas I2C Retardo_1 0xFF Retardo_2 STATUS,Z Retardo_2,f Delay_2 STATUS,Z Retardo_1,f Delay_1
START
BCF BSF BCF BSF BTFSC GOTO BCF RETURN
PIR1,SSPIF STATUS,RP0 STATUS,RP1 SSPCON2,SEN SSPCON2,SEN $-1 STATUS,RP0
RESTART
BCF BSF BCF BSF BTFSC GOTO BCF RETURN
PIR1,SSPIF STATUS,RP0 STATUS,RP1 SSPCON2,RSEN SSPCON2,RSEN $-1 STATUS,RP0
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
STOP
BCF BSF BCF BSF BTFSC GOTO BCF RETURN
PIR1,SSPIF STATUS,RP0 STATUS,RP1 SSPCON2,PEN SSPCON2,PEN $-1 STATUS,RP0
I2C_ENVIAR
MOVWF BSF BTFSC GOTO BCF RETURN
SSPBUF STATUS,RP0 SSPSTAT,R_W $-1 STATUS,RP0
I2C_LEER
BCF BSF BCF BSF BCF BTFSS GOTO BSF BCF BCF MOVF RETURN
PIR1,SSPIF STATUS,RP0 STATUS,RP1 SSPCON2,RCEN STATUS,RP0 PIR1,SSPIF $-1 STATUS,RP0 SSPCON2,RCEN STATUS,RP0 SSPBUF,w
I2C_MAN_ACK BSF BCF BCF BSF BTFSC GOTO BCF RETURN
STATUS,RP0 STATUS,RP1 SSPCON2,ACKDT SSPCON2,ACKEN SSPCON2,ACKEN $-1 STATUS,RP0
I2C_MAN_NO_ACK BSF BCF BSF BSF BTFSC GOTO BCF RETURN
STATUS,RP0 STATUS,RP1 SSPCON2,ACKDT SSPCON2,ACKEN SSPCON2,ACKEN $-1 STATUS,RP0
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BRAZO DE ROBOT
ANEXO 2. BUS I2C
ORG Fin_Modo_Auton
0x500
;Comparar si todos los servos estan en su destino, si es asi leer ;siguiente posicion BCF MOVF SUBWF BTFSC GOTO GOTO
STATUS,Z GR_DEST_SERVO1,w GRADOS_SERVO1,w STATUS,Z SEGUIR_LEER_1 Fin_Modo_Aut_1
SEGUIR_LEER_1
BCF MOVF SUBWF BTFSC GOTO GOTO
STATUS,Z GR_DEST_SERVO2,w GRADOS_SERVO2,w STATUS,Z SEGUIR_LEER_2 Fin_Modo_Aut_1
SEGUIR_LEER_2
BCF MOVF SUBWF BTFSC GOTO GOTO
STATUS,Z GR_DEST_SERVO3,w GRADOS_SERVO3,w STATUS,Z SEGUIR_LEER_3 Fin_Modo_Aut_1
SEGUIR_LEER_3
BCF CALL BCF BCF RETURN
PCLATH,0 Leer_Memoria PCLATH,0 PCLATH,2
Fin_Modo_Aut_1
START_GRABACION BSF BCF BSF BCF CALL GOTO CALL MOVLW CALL BSF BTFSC GOTO BCF BCF RETURN org
STATUS,RP0 STATUS,RP1 SSPCON2,ACKSTAT STATUS,RP0 START $+2 RESTART b'10100000' I2C_ENVIAR STATUS,RP0 SSPCON2,ACKSTAT $-5 STATUS,RP0 PCLATH,0
0x600 decf decf decf call call movlw call movf
WORD_ADDRESS,f WORD_ADDRESS,f WORD_ADDRESS,f Delay_I2C START b'10100000' I2C_ENVIAR WORD_ADDRESS,w
- 101 -
