Slides

Monografia_Raphael.Fernandes.Ribeiro_RA.A17809-0

Description
1. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP RAPHAEL FERNANDES RIBEIRO PROTÓTIPO DE MÁQUINA DE REFRIGERANTES BASEADA EM MICROCONTROLADOR MICROCHIP PIC16F876A SÃO JOSÉ DO RIO…
Categories
Published
of 87
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Related Documents
Share
Transcript
  • 1. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP RAPHAEL FERNANDES RIBEIRO PROTÓTIPO DE MÁQUINA DE REFRIGERANTES BASEADA EM MICROCONTROLADOR MICROCHIP PIC16F876A SÃO JOSÉ DO RIO PRETO 2011
  • 2. RAPHAEL FERNANDES RIBEIRO PROTÓTIPO DE MÁQUINA DE REFRIGERANTES BASEADA EM MICROCONTROLADOR MICROCHIP PIC16F876A Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia (ICET) como parte dos requisitos para obtenção do título de bacharel em Ciência da Computação, sob a orientação do Prof. MsC. Mário Henrique de Souza Pardo e co- orientação do Prof. Sandro de F. Ottoboni. SÃO JOSÉ DO RIO PRETO 2011
  • 3. RAPHAEL FERNANDES RIBEIRO PROTÓTIPO DE MÁQUINA DE REFRIGERANTES BASEADA EM MICROCONTROLADOR MICROCHIP PIC 16F876A Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia (ICET) como parte dos requisitos para obtenção do título de bacharel em Ciência da Computação, sob a orientação do Prof. MsC. Mário Henrique de Souza Pardo e co-orientação do Prof. Sandro de F. Ottoboni. Banca Examinadora: ___________________________ Prof. Msc. Luciano Cássio Lulio Universidade Paulista ___________________________________ Prof. Msc. Mário Henrique de Souza Pardo Universidade Paulista _____________________________ Prof. Esp. Thiago Luiz Parrillo Rizzo Universidade Paulista São José do Rio Preto, 01 de dezembro de 2011.
  • 4. Aos meus pais, por acreditarem na minha capacidade, pela dedicação, por oportunizarem que se realizasse meu sonho, pelo amor que me foi dedicado, meu alimento, porto seguro, meu amparo, a vocês, dedico este trabalho.
  • 5. AGRADECIMENTOS Primeiramente a DEUS, por sempre manter-me no caminho correto e por ter sido o melhor conselheiro. Aos meus pais Jarbas Jesus Ribeiro e Diva Fernandes de Jesus Ribeiro, que são a razão ímpar da minha vida e que ao meu lado sempre estiveram juntos em minhas decisões, nos momentos difíceis e também de muita alegria, me apoiando sempre. Aos meus irmãos Elias Fernandes Neto e Fernanda Laís Ribeiro, de quem sinto um grande orgulho, na distância ou próximos, sempre presentes. A minha namorada, Patrícia Calvo de Roco, por me apoiar e trazer muitas vezes a tranquilidade de que eu precisava, incentivando nos momentos que necessitei, deixo minha eterna gratidão. Ao meu orientador Mário Henrique de Souza Pardo, por acreditar que seria possível construir este sonho, depositando sua confiança, também pela orientação e dedicação, até mesmo aos finais de semana. Agradeço ainda por agregar muito a minha formação, inclusive pessoal, pois, sem a sua pessoa, não teria sido a mesma. Ao meu co-orientador Sandro de F. Ottoboni, por contribuir de forma ímpar com dicas valiosas, pela doação de um sensor para a construção do protótipo físico, além de componentes eletrônicos e de uma protoboard, equipamentos estes de importância vital para a construção do protótipo físico. Também pelo desprendimento do seu tempo, fundamental para o andamento do projeto. Ao professor Edes Costa, por ajudar no desenvolvimento do trabalho escrito, fundamentando sua construção. Ao amigo Rogério Avelino, por contribuir com informações relevantes para a simulação do projeto. E a todos que ajudaram vencendo a distância, presente, em orações para que as portas sempre se abrissem no momento oportuno. Raphael Fernandes Ribeiro
  • 6. RESUMO O presente trabalho trata de um protótipo de uma máquina de refrigerantes que terá suas funções automatizadas por um sistema microcontrolado com a utilização de um microcontrolador Microchip PIC16F876A. As funções realizadas pelo microcontrolador serão desenvolvidas em linguagem de programação C. Serão providos benefícios que são comuns para outros sistemas automatizados, como por exemplo, a agilidade em procedimentos que antes eram executados de forma manual, aumento de segurança para o homem diante à atividades de periculosidade e ganho de precisão quanto a medições como vazão de líquido. E estes fatores estão diretamente ligados ao aumento da produtividade e da qualidade em um ambiente de negócios, que por consequência gera maior rentabilidade e lucratividade. A construção do protótipo é o principal objetivo deste trabalho, todavia, é importante salientar que é consequência natural, prover a convergência entre as áreas de Ciências da Computação, Engenharia Eletrônica e Automação Industrial, permitindo assim que a combinação de conhecimentos de área distintas permitam a implementação de um projeto multidisciplinar como o presente. Para a construção do protótipo, primeiramente foi realizada uma revisão bibliográfica, também foram selecionadas empresas que possuíssem os insumos necessários para que se pudesse construir o protótipo da máquina de refrigerantes. Palavras-chave: sistema microcontrolado, microcontrolador, Microchip, PIC16F876A, C, agilidade, insumos, protótipo, automação industrial.
  • 7. ABSTRACT The present work is a prototype of a vending machine that will have its functions automated by a system microcontroller using a Microchip PIC16F876A. The functions performed by the microcontroller will be developed in C programming language. Will be provided benefits that are common to other automated systems, such as agility in procedures that were previously performed manually, increasing security for man on the activities of dangerousness and gain measurements as accurate as the flow of liquid. And these factors are directly linked to increasing productivity and quality in a business environment, which consequently leads to greater profitability and profitability. The construction of the prototype is the main objective of this work, however, it is important to stress that it is a natural consequence, to provide convergence between the areas of Computer Science, Electronic Engineering and Industrial Automation, allowing the combination of distinct areas of expertise allow implementation of a multidisciplinary project such as this. For the prototype, was first conducted a literature review, were also selected companies that possess the necessary inputs so that they could build the prototype of the vending machine. Keywords: system microcontroller, microcontroller, Microchip, PIC16F876A, C, agility, inputs, prototyping, industrial automation.
  • 8. LISTA DE FIGURAS Figura 01 – Pipelines duplos de cinco estágios........................................................................15 Figura 02 – LCD 16x2..............................................................................................................19 Figura 03 – Instrução clear display ..........................................................................................20 Figura 04 – Símbolo diodo.......................................................................................................22 Figura 05 – Exemplo utilização de diodo.................................................................................23 Figura 06 – Comunicação padrão EIA RS-232C .....................................................................25 Figura 07 – Ciclo de etapas de desenvolvimento .....................................................................32 Figura 08 – Funcionamento de Sensores Fotoelétricos............................................................36 Figura 09 – Especificações moto bomba d’agua Sarlo S180 ...................................................36 Figura 10 – Simulação do Protótipo físico da máquina de refrigerantes..................................38 Figura 11 – Fluxograma do código-fonte.................................................................................40 Figura 12 – Esquema do protótipo da máquina de refrigerantes..............................................46
  • 9. LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ATX Advanced Technology Extended. AC Alternating Current (Corrente Alternada). A Anodo ou Ânodo, pólo positivo (+) de uma fonte eletrolítica. ASCII American Standard Code for Information Interchange (Código Padrão Americano para o Intercâmbio de Informação), codificação de caracteres de oito bits baseada no alfabeto inglês. API Application Programming Interface (ou Interface de Programação de Aplicações) é um conjunto de rotinas e padrões estabelecidos por um software. CsS Sulfeto de Cádmio. CISC Complex Instruction Set Computer (Computador com um Conjunto Complexo de Instruções), arquitetura de computador. CPU Central Processing Unit (Unidade central de processamento). CHIP Circuito eletrônico miniaturizado. C ou K Catodo, pólo negativo (-) de uma fonte eletrolítica. Cm Centímetro. DC Direct Current (Corrente Contínua). DTE Data Terminal Equipament (Equipamento de terminais de dados). DCE Data Circuit-terminating Equipment (Equipamento de terminação de circuito de dados ). dB Decibéis, unidade de nível sonoro. E/S Entrada/saída. EIA Eletronic Industries Association (Aliança das Indústrias Eletrônicas). FCC Chicote Modular. GND Ground (Terra). Hz Hertz. HDD Hard Disk Drive (Dispositivo de armazenamento). I/O Input/output (Entrada/saída). IEEE Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos. IDE Integrated Development Environment (Ambiente Integrado para Desenvolvimento).
  • 10. JNI Java Native Interface. JVM Java Virtual Machine (Maquina Virtual Java). KB Kilobyte. Kg Kilograma. KpF Medida de capacitância, submúltiplo, Kilo-picoFarad. KC21 Módulo Bluetooth. LCD Liquid Crystal Display (Display de Cristal Líquido). LDR Líght Dependent Resistor. LED Light-emitting diode (Diodo Emissor de Luz). MIPS Millions of Instructions Per Second (Milhões de Instruções por Segundo). MPLAB Ambiente Integrado para Desenvolvimento. mm Milimetro. ml Mililitro. m Metro. nF Medida de capacitância, submúltiplo, nanoFarad. PWM Pulse Width Modulation (Modução por largura de Puslo). pF Medida de capacitância, submúltiplo, picoFarad. PVC Cloreto de Polivinila. RISC Reduced Instruction Set Computer (Computador com Conjunto Reduzido de Instruções). RS-232 Padrão para troca serial de dados binários. RC5 Receptor de infravermelho. SATA Serial Advanced Technology Attachment. ULA Unidade lógica e aritmética. Vss Negatio, notação de tensão. VSM Virtual System Modelling. Vdd Positivo, notação de tensão.
  • 11. V Volts. VOM Volt-Ohm-Miliamperímetro. VCA Voltagem Currente Alternada. VDC Voltage Direct Current. VAC Voltage Alternating Current. W Watts.
  • 12. LISTA DE SÍMBOLOS µF Medida de capacitância, submúltiplo, micro-Farad. º F Escala de temperatura, grau Fahrenheit. º C Escala de temperatura, grau Celsius. Ω Unidade de medida da resistência elétrica, Ohm.
  • 13. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ..........................................................................................................11 1.1 OBJETIVO .............................................................................................................11 1.2 JUSTIFICATIVA ...................................................................................................11 1.3 METODOLOGIA...................................................................................................12 1.4 CRONOGRAMA DE PROJETO...........................................................................12 1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO ...........................................................................13 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..................................................................................13 2.1 ARQUITETURA DE COMPUTADORES CISC X RISC ....................................13 2.2 MICROCONTROLADORES ................................................................................15 2.2.1 Intel 8051 ...................................................................................................16 2.2.2 Microchips PIC.........................................................................................17 2.3 COMPONENTES ELETRÔNICOS DO SISTEMA MICROCONTROLADO....18 2.3.1 Display LCD..............................................................................................18 2.3.2 Capacitores................................................................................................20 2.3.3 Resistores...................................................................................................21 2.3.4 Diodos ........................................................................................................22 2.3.5 Potenciômetro ...........................................................................................23 2.3.6 LEDs ..........................................................................................................24 2.3.7 Porta de comunicação RS-232.................................................................24 2.4 MULTIMETROS PARA MEDIÇÃO DE SINAIS................................................26 2.5 LINGUAGEM ASSEMBLY DE MICROCONTROLADORES ..........................26 2.5.1 Microcontroladores Microchip Família PIC16F...................................28 2.6 PROGRAMAÇÃO DE MICROCONTROLADORES EM ALTO NÍVEL ..........28 2.7 AMBIENTE PARA PROGRAMAÇÃO................................................................30
  • 14. 2.7.1 Eclipse IDE................................................................................................31 2.7.2 MpLab .......................................................................................................31 2.7.3 PIC C Compiler ........................................................................................32 2.7.4 ISIS Schematic Capture...........................................................................32 2.8 SOFTWARE PARA GRAVAÇÃO E ERASE DE MICROCONTROLADORES FAMÍLIA PIC ........................................................................................................33 3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO..................................................................33 3.1 COMPONENTES...................................................................................................34 3.1.1 Kit Cerne Bluetooth .................................................................................34 3.1.2 Multímetro ................................................................................................34 3.1.3 Sensor de nível ..........................................................................................35 3.1.4 Sensor Fotoelétrico ...................................................................................35 3.1.5 Bomba submersa ......................................................................................36 3.1.6 Reservatório ..............................................................................................37 3.1.7 Fonte de alimentação ATX ......................................................................37 3.2 SIMULAÇÃO DO AMBIENTE DO PROTÓTIPO DA MÁQUINA DE REFRIGERANTES ................................................................................................37 3.2.1 Proteus Design Suite.................................................................................38 3.2.2 ISIS Schematic Capture...........................................................................38 3.2.3 VSM (Virtual System Modelling)............................................................39 3.3 IMPLEMENTAÇÃO DO CÓDIGO FONTE ........................................................39 3.4 ARQUITETURA DE PROTÓTIPO DA MÁQUINA DE REFRIGERANTES....44 3.4.1 Funcionamento .........................................................................................46 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................4 4.1 TESTES COM O PROTÓTIPO SIMULADO.......................................................48 4.2 TESTES COM O PROTÓTIPO REAL..................................................................49 5 CONCLUSÕES ..........................................................................................................51
  • 15. 6 TRABALHOS FUTUROS ........................................................................................53 REFERÊNCIAS.................................................................................................................55 APÊNDICE A – PLANILHA DE CUSTOS......................................................................58 APÊNDICE B – DATASHEET PIC16F87XA..................................................................59 APÊNDICE C – ESQUEMA ELÉTRICO DA MATRIZ DE TESTES............................64 APÊNDICE D – LAYOUT DA MATRIZ DE TESTES...................................................65 APÊNDICE E – CÓDIGO-FONTE COMPLETO............................................................66 APÊNDICE F – MANUAL BOMBA SARLO.................................................................76 APÊNDICE G – DATASHEET SENSOR LL101101......................................................80
  • 16. 11 1 INTRODUÇÃO A automação por meio de microcontroladores pode ser utilizada para automatizar máquinas de refrigerantes. Iniciou-se a partir dai o desejo de se construir um protótipo de uma máquina de refrigerantes que seja automatizada por um microcontrolador que executa um software para auxiliar esta tarefa. A utilização da automação por meio de microcontroladores tem sido algo comum para o homem, pois, traz consigo muitos benefícios, tais como agilidade em procedimentos, maior segurança em atividades manuais, e também uma maior precisão pela utilização de procedimentos mecânicos e realizados por máquinas. E estes fatores em um mercado globalizado, é de vital importância para o sucesso de um negócio, assim como a sua rentabilidade. Para que estes conhecimentos pudessem fortalecer o desenvolvimento do presente trabalho, julgou-se por ser necessário o estudo de uma vasta bibliografia com fontes renomadas na área, além da aquisição de insumos para o desenvolvimento prático do protótipo do projeto. 1.1 OBJETIVO Desenvolver um protótipo físico de uma máquina de refrigerantes utilizando como base uma matriz de testes com o microcontrolador encontrado em Microchip (2011) modelo Microchip PIC16F876A e outros componentes. Desenvolver um protótipo em software que represent o protótipo físico da máquina de refrigerantes utilizando a linguagem de programação C. 1.2 JUSTIFICATIVA Os microcontroladores estão hoje presentes em todas as áreas e o ser humano se utiliza de automação, seja ela industrial, doméstica, automotiva, aeronáutica, agropecuária, agricultura, telecomunicações entre tantas outras para que as suas atividades sejam executadas
  • 17. 12 com maior agilidade, precisão e segurança, garantindo mais rentabilidade. A Ciência de Computação aliada à Engenharia são as grandes áreas que provisionam tecnologia para o mundo moderno, logo, projetos que envolvam microcontroladores são importantes para a continuidade da onda científica que investiga essa temática. 1.3 METODOLOGIA Revisão bibliográfica dos principais tópicos que envolvem a temática envolvida com a máquina de refrigerantes proposta, aquisição dos insumos inerentes ao projeto, tais como: matriz de testes da CERNE-TEC com microcontrolador Microchip PIC16F876A, moto bomba com potência de vazão adequada, tanques para reservatório de líquido, sensores de nível e de presença, fonte de alimentação ATX, multímetro e componentes eletrônicos (diodo, transistor, relé e resistores). Elaboração de programa-fonte em linguagem de programação C para operacionalizar todos os componentes ligados ao microcontrolador. Testes do software e do esquema físico montado. Avaliação de desempenho da máquina além de testes de vazão. 1.4 CRONOGRAMA DE PROJETO Fases da Pesquisa (Atividades) 2011 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Escolha do tema e formulação do problema Revisão Bibliográfica Aquisição de Insumos Elaboração do Programa Testes de Software Avaliação de desempenho do protótipo Redação da monografia
  • 18. 13 1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO A seguir, será explicado como os assuntos se dividem nos capítulos. No capítulo 1, é apresentad
  • We Need Your Support
    Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

    Thanks to everyone for your continued support.

    No, Thanks