AUTOMATUL DE COMANDA A USII DE GARAJ
Facultatea de Inginerie Medicala Universitatea Politehnica
BucurestiGrupa 1423, prof. coord.:Madalin FrunzeteStudenti: Lungu
Iulia Ioana, Lepadatu Iulia Luana, Boarca Bianca
CUPRINS
Introducere: Automatul de comanda a usii unui garaj Diagrame de
stare Completarea tabelelor de tranzitie a starilor si a marimilor
de iesire Schema electrica cu circuite basculante bistabile de tip
D Simulare Programarea si implementarea automatului finit utilizand
mediul de programare MPLAB
INTRODUCEREDe cele mai multe ori ,solicitarea pentru realizarea
unui automat finit vine din partea unui client care nu are
cunostintele de specialitate necesare, si, in consecinta, va
formula problema doar din punctul sau de vedere , ca de exemplu:
Doresc un sistem de activare a usii garajului printr-o
telecomanda.Din formularea sumara a clientului, inginerul
proiectant trebuie sa completeze descrierea automatului astfel ca
specificatiile lui sa acopere functionarea exacta a automatului
care urmeaza a fi realizat ca in cele de mai jos.Schema bloc a
automatului de comanda a usii de garaj este prezentata in fig.
2.18.Cele trei marimi de intrare sunt: f-semnal de la telecomanda,
o-semnal senzor capat de cursa usa complet deschisa, z-semnal
senzor capat de cursa usa complat inchisa. Cele doua marimi de
iesire m1 si m2 servesc la comanda motorului de actionare a usii
garajului.Functionarea este urmatoarea:- Daca usa este complet
inchisa, la activarea telecomenzii (semnal f=1) usa incepe sa se
deschida. Pe durata deschiderii (comanda spre motor m1=0, m2=1),
orice alta actionare a telecomenzii va fi ignorata pana la
deschiderea completa a usii (semnalata de senzorul capat de cursa
deschis prin o=1).- Daca usa este complet deschisa, prin actionarea
telecomenzii(f=1) incepe deschiderea acesteia (comanda spre motor
m1=1, m2=0). Pe durata inchiderii orice alta actionare a
telecomenzii va fi ignorata pana la inchiderea completa a usii
(semnalata de senzorul capat de cursa inchis prin z=1).
DIAGRAME DE STARESe elaboreaza pentru inceput diagram starilo cu
denumiri simbolice. Ne propunem sa realizam aplicatia intr-o
variant de automat de tip Moore,si dupa o codificare convenabila a
starilor, rezulta diagram starilor codificate prezentate mai
jos.
Starea 0(state0)-reprezinta starea initiala cand usa este
complet inchisa.Starea 1(state1)-din starea 0 se trece in aceasta
stare in momentul in care se primeste de la telecomada un semnal,
adica pe intrea f vom avea valoarea 1,iar usa este in curs de
dechidere;Starea 2 (state2)- reprezinta starea in care usa este
deschisa complet;stim acest lucru deoarece se actioneaza senzorul
capat de cursa ceea ce inseamana ca pe intrare O vom avea valoarea
1;Starea 3 (state3)- in momentul in care usa este deschisa complet
iar de la telecomanda pleaca un alt semnal, adica f va avea din nou
valoarea 1, atunci automatul trece in aceasta stare ce reprezinta
ca usa este in curs de inchidere, ceea ce inseamna ca intrarea o va
devenii 0 iar comanda spre motor este m1=1,m2=0;Starea 4 (state 4)-
reprezinta starea in care usa este comlpet inchisa pentru ca s-a
actionat senzorul capat de cursa, adica valoarea pe intrarea z va
fi 1; aceasta stare corespunde cu strea initiala Starea 0 iar daca
vom avea o alta actionare a telecomenzii ciclul se va relua.
COMPLETAREA TABELELOR DE TRANZITIE A STARILOR SI MARIMILOR DE
IESIREDin diagrama codificata a starilor putem deduce cu usurinta
tabelele de tranzitie a starilor si a marimilor de iesire pentru
automatul finit de comanda a usii unui garaj (Fig 2.21).
Minimizarea functiilor de comanda
Pentru a pune in evident mai bine cele doua functii,separam
tabelele din fig 2.21 in doua,asa cum se vede in fig 2.22 si fi
2.23.
SCHEMA ELECTRICA CU CIRCUITE BASCULANTE BISTABILE DE TIP DPentru
realizarea schemei electrice a automatului am folosit programul
OrCAD Capture CIS Lite Edition.Pentru realizarea schemei am folosit
circuite basculante bistabile de tip D si porti NOT si NAND astfel
ecuatiile deduse initial au fost transformate astfel:
Pentru realizarea schemei electrice am folosit urmatoarele
component sin meniul Place-Part:
porti NOT cu codul 7404
porti NAND cu codul 7400
STIM
bistabile de tip D cu codul 7474
PROGRAMAREA SI IMPLEMENTAREA IN MEDIUL DE PROGRAMARE MPLAB
Programul a fost gandit in urma analizarii cu atentie a
diagramei de stare astfel:In STATE 0 usa este complet inchisa in
cazul acesta se va aprinte LED-ul D7;In momentul in care se
primeste un semnal din telecomanda, adica la actionarea butonului,
automatul trece in STATE 1 corespunzator starii de deschidere a
usii, situatie in care toate LED-urile sunt stinse.In momentul cand
senzorul capat de cursa este actionat atunci automatul trece in
STATE 2, moment in care LED-ul D6 se aprinde si ne arata ca usa
este complet deschisa.Cand se primeste un alt semnal din
telecomanda, automatul trece in STATE 3, moment in care nu avem
niciun LED aprins, de unde deducem ca usa este in curs de
inchidere.Cand usa este inchisa complet (senzorul capat de cursa
este actionat), automatul intra in STATE 0 care aprinde LED-ul D7
de unde deducem ca ciclul se reia;
In ceea ce priveste partea de simulare in programul MPLAB pentru
scrierea microcontroller-ului PIC12F675 cu ajutorul programului
Pickit 1 Flash Starter am folosit urmatorele linii de cod: ; STATE0
= stinge orice LED aprins; - citeste Inputa1 - daca este 0, seteaza
STATE0; - daca este 1, seteaza STATE1 ; STATE1 = citeste Inputb1 -
daca este 0, seteaza STATE1; - daca este 1, seteaza STATE2; STATE2
= citeste Inputb1 - daca este 1, seteaza STATE3 ; - daca este 0,
seteaza STATE2;
; STATE3 = citeste Inputb1 - daca este 0, seteaza STATE3; - daca
este 1, seteaza STATE0
; Inputa1 si Inputb1 sunt doua microswitch-uri externe, care se
vor lega la GP4, respectiv GP5, ;iar SW1, legat la GP3, va
determina prin apasare intrarea n starea urmatoare. Cablarea celor
;trei comutatoare se realizeaza astfel nct prin apasarea lor sa
genereze 0 logic pe pinul ;microcontrolerului iar relaxarea lor sa
genereze 1 logic.
list p=12f675 ;Directiva de definire a procesorului#include
errorlevel -302 ;Elimina mesajul de tip 302 din fisierul list
__CONFIG _CP_OFF & _CPD_OFF & _BODEN_OFF &
_MCLRE_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON &
_INTRC_OSC_NOCLKOUT
;Directiva '__CONFIG' pentru configurarea perifericelor n
fisierul sursa. Semnificatia bitilor de ;configurare:;CP_OFF-Cod
Protection,;WDT_OFF-WatchDog Timer,;BODEN_ON -Brown-Out Detect
ENable,;PWRTE_ON-PoWeR-up Timer Enable,;INTRC_OSC_NOCLKOUT_OFF
-INTernal RC_OSCilator ;MCLRE_OFF-Master CLeaR Enable;CPD_OFF-Data
Code Protection ;Adresele acestor biti se gasesc n fisierul
Pic12F675.inc
; Definirea unor registre specifice aplicatiei cu directiva
CBLOCK cblock0x20STATE_COUNTER;Registru de numarare a starilor
automatuluiSTATE_DEBOUNCE;Registru de numarare a starilor debounce
CountHCountL ; CountH si CountL sunt registre utilizate n subrutina
DEBOUNCE endc
; Definirea variabilelor de program pentru comanda LED-urilor D6
si D7 cu directiva DEFINE#define TRIS_D6_D7B'00011011';Definirea
variabilei TRIS_D6_D7 prin valoarea ei binara#define
D6_ONB'00000100'; Atribuirea valorii binare variabilei D6_ON
(LED-OK aprins)#define D7_ONB'00000010'; La fel pentru D7_ON
(LED-ERR)
; Initialize: secventa de initializare a SFR-urilor si a celor
de uz general
org0x005; Adresa de Start a memoriei programInitialize;call
0x3FF ; Restabilirea factorului de calibrare - instructiune
comentariu necesara n cazul ;utilizarii
simulatorului.bsfSTATUS,RP0; selectare Bank 1 movwf OSCCAL;
ncarcarea registrului OSCCAL cu valoarea factorului de ;
calibraremovlw0x7fmovwfOPTION_REG; Validare Weak pull-up
generalmovlwB'00111111'movwfTRISIO; Configurarea pinilor I/O ca
intrarimovwfWPUclrfANSEL; Dezactivare convertor A/D - setare
intrari/iesiri digitalebcf STATUS,RP0; Selectare Bank
0clrfGPIOmovlwB'00000111'movwfCMCON; Dezactivare comparator -
setare intrari / iesiri digitaleclrfSTATE_COUNTER; Resetare
registru numarator de
stareclrfSTATE_DEBOUNCEclrfCountHclrfCountL
; State_Machine: Implementeaza un automat finit cu 6 stari
State_MachinecallButton_Press; Apelare de
subrutinamovfSTATE_COUNTER,w andlwB'00000111'; Se mascheaza ultimii
trei biti din STATE_COUNTERaddwfPCL, f; Program Counter (PCL) este
ncarcat cu adresa staii curente; prin intermediul acumulatorului
(WORKREGISTER) gotoState0gotoState1 gotoState2gotoState3
State0; Stinge LED-uri si executa citire Inputa1. Seteaza
trecerea la starea urmatoare (State1) daca ;Inputa1=1, sau ramne n
State0 daca este 0 bsfSTATUS, RP0; Selectare Bank
1movlwTRIS_D6_D7movwfTRISIO; ncarca valoarea binara definita pentru
TRIS_D6_D7 n TRISIObcfSTATUS, RP0; Selectare Bank
0movlwD7_ONmovwfGPIO; ncarca valoarea definita pentru D6_ON n
GPIObsfSTATUS,RP0movlwb'00111111'movwfTRISIObcfSTATUS,RP0btfssGPIO,0;
citeste Inputa1 si sare instructiunea urmatoare daca
Inputa1=1gotoState_MachineincfSTATE_COUNTER,f ;Seteaza State1goto
State_Machine
State1; Stinge LED-uri si executa citire Inputa1. Seteaza
trecerea la starea urmatoare (State1) daca ;Inputa1=1, sau ramne n
State0 daca este 0
bsfSTATUS,RP0movlwb'00111111'movwfTRISIObcfSTATUS,RP0btfssGPIO,4;
citeste Inputa1 si sare instructiunea urmatoare daca
Inputa1=1gotoState_MachineincfSTATE_COUNTER,f ;Seteaza State2goto
State_MachineState2; Stinge LED-uri si executa citire Inputa1.
Seteaza trecerea la starea urmatoare (State1) daca ;Inputa1=1, sau
ramne n State0 daca este 0 bsfSTATUS, RP0; Selectare Bank
1movlwTRIS_D6_D7movwf TRISIO; ncarca valoarea binara definita
pentru TRIS_D6_D7 n TRISIObcfSTATUS, RP0; Selectare Bank
0movlwD6_ONmovwfGPIO; ncarca valoarea definita pentru D6_ON n
GPIObsfSTATUS,RP0movlwb'00111111'movwfTRISIObcfSTATUS,RP0btfssGPIO,0;
citeste Inputa1 si sare instructiunea urmatoare daca
Inputa1=1gotoState_MachineincfSTATE_COUNTER,f ;Seteaza State3goto
State_Machine
State3; Stinge LED-uri si executa citire Inputa1. Seteaza
trecerea la starea urmatoare (State1) daca ;Inputa1=1, sau ramne n
State0 daca este 0
bsfSTATUS,RP0movlwb'00111111'movwfTRISIObcfSTATUS,RP0btfssGPIO,5;
citeste Inputa1 si sare instructiunea urmatoare daca Inputa1=1goto
State_MachineclrfSTATE_COUNTERgoto State_Machine
; Button_Press: testeaza starea microswitch-ului (SW), executa
temporizarea de 10ms la ;schimbarea starii si ntoarce n programul
principal la sesizarea starii de apasare a lui.
Button_PressbtfssSTATE_DEBOUNCE,0gotoDebounce_1gotoDebounce_2Debounce_1bcfSTATUS,RP0btfscGPIO,3;
SW este apasat?gotoDebounce_1; Nu, salt la
Debounce_1incfSTATE_DEBOUNCE, f ; Da, incrementeaza
STATE_DEBOUNCE
Tempmovlw0x21 ;ncepe initializarea registrelor folosite pentru
temporizare.movwfCountH ;Se ncarca reg. CountH cu
const.33DM1movlw0x63movwfCountL ;Se ncarca reg. CountL cu const.
99DM2decfszCountL,f ; Se executa decrementarea registrului CountL.
Cnd continutul ;acestuia ajunge 00H, se sare instructiunea
urmatoare ("goto M2")gotoM2 ;Daca continutul lui CountL este
diferit de 0, se executa salt la M2decfszCountH,f ;Decrementare
CountH pna cnd continutul acestui registru este 00H ; situatie n
care se sare instructiunea urmatoare ("goto M1")gotoM1;Temporizarea
obtinuta cu aceasta secventa de program este:; Temp = 2 +
33*(5+3*99) usecbtfssSTATE_DEBOUNCE,0gotoButton_Press retlw0
;ntoarce n programul principal cu continutul acumulatorului egal
0Debounce_2bcfSTATUS,RP0btfssGPIO,3 ; SW este relaxatgotoDebounce_2
; Nu, salt la Debounce_2clrfSTATE_DEBOUNCE ;Da, reseteaza registrul
STATE_DEBOUNCEgotoTempend ; directiva 'end' a programului
In urma deschiderii programului MPLAB liniile de cod se salveaza
intr-un nou director cu extensia .asm. Se deschide Project Wizard,
se urmaresc pasii, iar dupa executarea acestora se alege Build All.
In urma acestei optiuni, programul compileaza liniile de cod si
afiseaza BUILD SUCCEEDED.Din meniul Debugger se alege functia
Stimulus in care se introduc: GP3, GP0 pentru intrarea f, GP4
pentru intrarea o si GP5 pentru intrarea z. GP3 va fi intotdeauna
setat Toggle in timp ce GP0, GP4, GP5 vor fi setate, in functie de
necesitate, High sau Low.
