PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA Y CONTROL PARA

PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRIA Y CONTROL PARA SEGURIDAD EN VEHICULOS, SOPORTADO EN REDES MOVILES

UCPR-IST

PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA Y CONTROL PARA SEGURIDAD EN VEHÍCULOS, SOPORTADO EN REDES MÓVILES

Presentado por:

ÁLVARO HERNÁN CÁRDENAS VALENCIA

ANDRÉS FELIPE ECHEVERRY GIRALDO

TRABAJO DE GRADO:

Presentado como requisito parcial Para optar al título:

INGENIERO DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES

UNIVERSIDAD CATÓLICA POPULAR DEL RISARALDA

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS EN INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES

PEREIRA 2010


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PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA Y CONTROL PARA SEGURIDAD EN VEHÍCULOS, SOPORTADO EN REDES MÓVILES.

Presentado por:

ÁLVARO HERNÁN CÁRDENAS VALENCIA

ANDRÉS FELIPE ECHEVERRY GIRALDO

Dirigido por:

ING. JAMES ANDRÉS BARRERA MONCADA

UNIVERSIDAD CATÓLICA POPULAR DEL RISARALDA

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS EN INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES

PEREIRA 2010


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DECLARACION DE DERECHOS DEL AUTOR

Facultad de ciencias básicas e ingeniería, Universidad Católica Popular de Risaralda. Por la presente dejamos constancia de ser los autores del Trabajo de grado titulado: PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRIA Y CONTROL PARA SEGURIDAD EN VEHICULOS, SOPORTADO EN REDES MOVILES. Que presentamos como requisito parcial para optar por el titulo de Ingenieros de Sistemas y Telecomunicaciones. Asesorado por el ingeniero James Andrés Barrera Moncada. Dejamos constancia que el uso de marcos, inclusión de opiniones, citas e imágenes es nuestra responsabilidad, quedando la Universidad Católica Popular de Risaralda exenta de toda obligación al respecto. Autorizamos, en forma gratuita, a la UCPR a utilizar este material para concursos, publicaciones y aplicaciones didácticas dado que constituyen ejercicios académicos de uso interno sin fines comerciales.

28 / 05 / 2010 Álvaro Hernán Cárdenas Valencia

Fecha

Andrés Felipe Echeverry Giraldo

Firma y aclaración


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AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la Universidad Católica Popular del Risaralda y al Programa de Ingeniería de Sistemas y Telecomunicaciones por el préstamo de equipos del laboratorio de Telecomunicaciones que facilitaron el desarrollo de este proyecto. Al los profesores del programa y en especial al director del trabajo de grado JAMES ANDRÉS BARRERA MONCADA por su dedicación y colaboración.


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DEDICATORIA Este trabajo está dedicado a mi madre LUZ MARINA VALENCIA LOAIZA a mi padre JORGE HUMBERTO CÁRDENAS LOPEZ. Gracias por su apoyo y sacrificio por sacar la familia adelante, por habernos dado la oportunidad de estudiar y de formarnos como personas de bien. (Álvaro Hernán Cárdenas Valencia) Este trabajo está dedicado con mucho cariño a mis padres ANTONIO JOSÉ ECHEVERRI GARCÍA y MARÍA ADÍELA GIRALDO. Gracias por su apoyo y amor incondicional, por brindarme las bases para ser una mejor persona con principios y valores y por todo su esfuerzo para que tenga una mejor calidad de vida. A mis hermanos, Alexander y Luz Fanny, a mis sobrinas María Camila y Mariana y a todas aquellas que siempre me apoyaron y en especial a DIOS por darme la vida. (Andrés Felipe Echeverry G).


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RESUMEN

Se presenta un prototipo de un sistema de telemetría y control de seguridad en vehículos, soportado en redes móviles, en el que se utiliza un módulo de comunicación móvil suministrado por el laboratorio de telecomunicaciones de la Universidad Católica Popular del Risaralda. De allí surge el diseño del módulo para el manejo de control y sensores. Este prototipo principalmente se compone de una parte de telemetría y una parte de control. La parte de telemetría: es instalada en un vehículo, que por medio de un modem de telefonía celular GSM, es el encargado de establecer la comunicación y la trasmisión de la información en un mensaje de texto simple (SMS), este va dirigido al número del propietario suministrándole información actual de los estados del mismo. En cuanto a la parte de control: el usuario utiliza un teléfono celular; llama al número del vehículo, por consiguiente el sistema modem contesta automáticamente y establece la comunicación en la cual el usuario puede controlar la alarma por medio del teclado numérico del teléfono, el bloqueo, encender o apagar el vehículo o el aire acondicionado, solicitar información de la temperatura, nivel de la gasolina o el aceite. Este prototipo también puede ser adaptado en casa, oficinas, fábricas, donde se requiera tener mayor control e información de la seguridad o de medidas de variables físicas.

Palabras claves: telemetría, redes móviles, seguridad vehículos, GSM, telefonía

celular, telecomunicaciones, control de procesos.


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ABSTRACT

We present a prototype of a telemetry system and safety control in vehicles, supported by mobile networks, which uses a mobile communication module provided by the telecommunications laboratory of the universidad Católica Popular del Risaralda. From there comes the module design for control and sensor management. This prototype mainly consists of a part of telemetry and control part. The telemetry part: it is installed in a vehicle, through a GSM cellular modem, is responsible for establishing communication and transmission of information in a simple text message (SMS), this is directed to the number of Owner will supply current information of the state. As part of control: the user uses a cell phone, called the number of the vehicle, therefore the system modem automatically answers and communicates in which the user can control the alarm through the telephone keypad, the blockade, on or off the vehicle or air conditioning, request information of temperature, level of gasoline or oil. This prototype can also be adapted at home, offices, factories, where they want to have more information on security measures or physical variables. Key words: telemetry, mobile networks, security cars, GSM, cell phone, telecommunications.


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CONTENIDO

Pág.

CAPITULO I ..................................................................................................................... 18

1. FORMULACIÓN DEL PROYECTO .......................................................................... 18

1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ....................................... 18

1.2 OBJETIVOS............................................................................................................... 19

1.2.1 OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 19

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 19

1.3 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................ 20

1.4 PLANTEAMIENTO DE HIPÓTESIS ........................................................................... 21

1.5 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES Y CATEGORIAS DE ANÁLISIS ......................... 22

1.6 PRESUPUESTO ........................................................................................................ 23

1.7 CRONOGRAMA ........................................................................................................ 24

CAPITULO II .................................................................................................................... 25

2. MARCO CONTEXTUAL ........................................................................................... 25

2.1 CONTEXTO ........................................................................................................... 25

2.1.1 Económico .......................................................................................................... 25

2.1.2 SOCIAL ............................................................................................................... 26

2.1.3 CULTURAL ......................................................................................................... 27

2.1.4 POLÍTICO ........................................................................................................... 28

2.1.5 ORGANIZACIONAL ............................................................................................ 29

CAPÍTULO III ................................................................................................................... 30

3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 30


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3.1 TELEMETRÍA ......................................................................................................... 30

3.2 CONTROL.............................................................................................................. 32

3.3 REDES MÓVILES CELULARES ....................................................................... 34

3.3.1 Historia de la telefonía Móvil Celular. ................................................................. 34

3.3.2 Generaciones de la Telefonía Móvil Celular TMC ............................................... 34

3.4 Tecnologías TMC .............................................................................................. 36

3.5 GSM .................................................................................................................. 37

3.5.1 Funcionamiento de la Telefonía Móvil celular (TMC). ................................. 39

3.6 TONOS DTMF (Dial Tone Multy Frequency) ..................................................... 40

3.7 DECODIFICADOR DE TONOS ......................................................................... 43

3.8 SENSOR DE TEMPERATURA LM35 ............................................................... 44

3.9 MICROCONTROLADORES .............................................................................. 45

3.9.1 PIC16F84 ....................................................................................................... 46

3.9.2 PIC 16F877A ................................................................................................. 51

3.10 FLOWCODE ...................................................................................................... 55

3.11 MULTIPROGRAMADOR DE MCU PICMICRO EB006 ...................................... 56

3.12 BOARD KEYPAD EB014 ................................................................................... 58

3.13 BOARD LCD EB005 .......................................................................................... 59

3.14 BOARD RS232 EB015 ...................................................................................... 61

3.15 MODEM SONY ERICSSON GM28/29 ............................................................... 63

3.16 RS232 ............................................................................................................... 67

3.17 COMANDOS HAYES (COMANDOS AT ............................................................ 70

3.18 SMS .................................................................................................................. 73

3.18.1 Servicio SMS .............................................................................................. 73

3.18.2 Arquitectura de red ..................................................................................... 76


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CAPÍTULO IV .................................................................................................................. 80

4 MODELO TEORICO ................................................................................................. 80

4.1 CONTROL.............................................................................................................. 81

4.2 TELEMETRÍA ........................................................................................................ 88

CAPÍTULO V ................................................................................................................. 115

5 CONCRECION DEL MODELO ............................................................................... 115

5.1 IMPLEMENTACIÓN Y MONTAJE. ....................................................................... 116

CONCLUSIONES .......................................................................................................... 122

RECOMENDACIONES .................................................................................................. 124

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍAS ................................................................................. 125

BIBLIOGRÁFIA .............................................................................................................. 127

GLOSARIO .................................................................................................................... 128

ANEXOS ....................................................................................................................... 132


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LISTA DE TABLAS

Pág.

TABLA 1 . PRESUPUESTO DE LA TESIS: PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA Y

CONTROL PARA SEGURIDAD EN VEHÍCULOS, SOPORTADO EN REDES MÓVILES. ................ 23

TABLA 2. CRONOGRAMA PARA EL DESARROLLO DEL PROTOTIPO. ................................. 24

TABLA 3. FRECUENCIAS DEL TECLADO DTMF ............................................................. 42

TABLA 4. DESCRIPCIÓN DE PINES DEL MICROCONTROLADOR PIC16F84A ..................... 49

TABLA 5. CONFIGURACIÓN JUMPERS PARA EL CONTROL DE FLUJO................................ 62

TABLA 6. CONFIGURACIÓN GENERAL JUMPERS PARA TX Y RX. .................................... 62

TABLA 7. CONECTORES DEL RS232 .......................................................................... 68

TABLA 8. PRINCIPALES INSTRUCCIONES HAYES .......................................................... 71

TABLA 9. MODO DE TRABAJO DEL MODEM .................................................................. 73

TABLA 10. DATOS DE LA SALIDA DEL MT8870 ............................................................ 83

TABLA 11. ESTADOS DEL MICROCONTROLADOR PARA LA ETAPA DE CONTROL. ............. 85

TABLA 12. CONEXIONES ENTRE LOS DISPOSITIVOS DEL PROTOTIPO. ............................. 93


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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. TELEMETRÍA POR MEDIO DE LA TELEFONÍA MÓVIL CELULAR. ........................ 31

FIGURA 2. EJEMPLO DE SISTEMA DE CONTROL ON-OFF. ............................................. 33

FIGURA 3. LAS CELDAS DISEÑADAS COMO HEXÁGONOS................................................ 39

FIGURA 4. FRECUENCIAS DEL TECLADO DE UN TELÉFONO MÓVIL. .................................. 41

FIGURA 5. FRECUENCIAS DEL TECLADO NUMÉRICO (DMTF) ......................................... 42

FIGURA 6. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL DECODIFICADOR DE TONOS DTMF. .................. 43

FIGURA 7. SENSOR DE TEMPERATURA LM35 .............................................................. 44

FIGURA 8. MICROCONTROLADOR PIC16F84A ............................................................ 48

FIGURA 9. ARQUITECTURA PIC16F84A ..................................................................... 50

FIGURA 10. ESQUEMA PIC16F877A ......................................................................... 53

FIGURA 11. ARQUITECTURA DEL PIC16F877A .......................................................... 54

FIGURA 12. MULTIPROGRAMADOR DEL MÓDULO DE COMUNICACIONES E-BLOCKS. ......... 57

FIGURA 13. TECLADO DEL MÓDULO DE COMUNICACIONES E-BLOCKS: 1.PLUG TIPO DB-9.

2. TECLADO MATRICIAL DE DATOS 3X4. ...................................................................... 58

FIGURA 14. MÓDULO DE GUÍA DE PROGRAMACIÓN LCD. ............................................. 59

FIGURA 15. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL LCD. ........................................................... 60

FIGURA 16. LCD DEL MÓDULO DE COMUNICACIONES E-BLOCKS. ................................. 60

FIGURA 17. RS232 DEL MODULO DE COMUNICACIÓN E-BLOCKS. ................................. 61

FIGURA 18. BLOQUES PRINCIPAL EN UN SISTEMA INALÁMBRICO. ................................... 64

FIGURA 19. INTERFAZ ENTRE EL MÓDEM Y LA APLICACIÓN. .......................................... 65

FIGURA 20. GM28, VISTA DESDE EL LADO IZQUIERDO. ................................................. 65


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FIGURA 21. GM28, VISTA DESDE EL LADO DERECHO. .................................................. 66

FIGURA 22. TRAMA TÍPICA DE RS232. ....................................................................... 67

FIGURA 23. CONECTORES DB-9. ............................................................................... 68

FIGURA 24. TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN DEL RS232. .................................................. 69

FIGURA 25. CONFIGURACIÓN HABITUAL DE LOS CABLES. .............................................. 70

FIGURA 26. CENTRO DE SERVICIO SMS 1. ................................................................. 74

FIGURA 27. CENTRO DE SERVICIO SMS 2. ................................................................. 74

FIGURA 28. EL SERVICIO SMS SM MO Y MT. ............................................................ 75

FIGURA 29. ARQUITECTURA DE RED. ......................................................................... 76

FIGURA 30. ARQUITECTURA DE RED EN 4 CAPAS. ........................................................ 77

FIGURA 31. CAPA SM-TL. ........................................................................................ 79

FIGURA 32. DIAGRAMA EN BLOQUES DEL PROTOTIPO. .................................................. 80

FIGURA 33. MODEM GSM/GPRS .............................................................................. 81

FIGURA 34. DECODIFICADOR DE TONOS MT8870 ....................................................... 82

FIGURA 35. MICROCONTROLADOR PIC16F84 PARA LA PARTE DE CONTROL. ................ 84

FIGURA 36. CIRCUITO DE CONTROL DE LAS DIFERENTES CARGAS (L1). ........................ 86

FIGURA 37. CIRCUITO PARA LA PARTE CONTROL Y SENSORES. .................................... 87

FIGURA 38. MICROCONTROLADOR PARA LA TELEMETRÍA. ............................................. 88

FIGURA 39. ENVIÓ DE INFORMACIÓN SMS. ................................................................ 89

FIGURA 40. CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA. ................................................................ 90

FIGURA 41. ESQUEMA PARA LA PARTE DE TELEMETRÍA. ELEMENTOS. ........................... 92

FIGURA 42. MULTIPROGRAMADOR PICMICRO EB006.................................................. 94


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FIGURA 43. ESQUEMA DEL MULTIPROGRAMADOR PICMICRO EB006 ............................ 95

FIGURA 44. ESQUEMA DEL KEYPAD EB014. ............................................................... 96

FIGURA 45. ESQUEMA DEL LCD EB005. .................................................................... 97

FIGURA 46. CIRCUITO PARA EL RS232. ..................................................................... 98

FIGURA 47. PUERTO RJ11 ALIMENTACIÓN. FIGURA 48. CONECTOR DE AUDIO RJ9 ........ 99

FIGURA 49. DIAGRAMA DE LA ESTRUCTURA GENERAL DEL PROGRAMA. ........................ 101

FIGURA 50. ELECCIÓN MICROCONTROLADOR. ........................................................... 103

FIGURA 51. CONFIGURACIÓN MICROCONTROLADOR .................................................. 103

FIGURA 52. PARÁMETROS DE CONFIGURACIÓN SOFTWARE PPP. ................................ 104

FIGURA 53. ICONOS A UTILIZAR. ............................................................................... 104

FIGURA 54. DISPOSITIVO LCD EB005 EN FLOWCODE. .............................................. 105

FIGURA 55. DISPOSITIVO KEYPAD EB014 EN FLOWCODE. ......................................... 105

FIGURA 56. DISPOSITIVO RS232 EB015 EN FLOWCODE. .......................................... 105

FIGURA 57. PROPIEDADES DEL COMPONENTE RS232. .............................................. 106

FIGURA 58. CONEXIÓN DISPLAY LCD EN FLOWCODE. ............................................... 106

FIGURA 59. CONEXIÓN KEYPAD EN FLOWCODE. ....................................................... 106

FIGURA 60. MACROS DEL COMPONENTE RS232. ...................................................... 107

FIGURA 61. MACROS DEL COMPONENTE LCD. .......................................................... 108

FIGURA 62. MACROS DEL COMPONENTE KEYPAD. ..................................................... 109

FIGURA 63. INICIALIZACIÓN DEL COMANDO DE ATENCIÓN AT. ..................................... 110

FIGURA 64. CONFIGURACIÓN DETALLE MODO. ........................................................... 111

FIGURA 65. CONFIGURACIÓN DE PARÁMETROS DE MODO TEXTO. ............................... 111


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FIGURA 66. CONFIGURACIÓN DEL MENSAJE EN MODO TEXTO. .................................... 112

FIGURA 67. CONFIGURACIÓN DEL NÚMERO CELULAR................................................. 113

FIGURA 68. CUERPO DEL MENSAJE DE TEXTO. .......................................................... 114

FIGURA 69. DISEÑO COMPLETO DEL PROTOTIPO. ...................................................... 115

FIGURA 70. SISTEMA DE CONTROL Y SENSORES. ...................................................... 118

FIGURA 71. SISTEMA DE TELEMETRÍA. ..................................................................... 119

FIGURA 72. IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO COMPLETO. ....................................... 120

FIGURA 73. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA PARA EL VEHÍCULO. ................................ 121


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Álvaro Hernán Cárdenas V, Andrés Felipe Echeverry G. Página 16

INTRODUCCIÓN

Uno de los campos que ha registrado mayor evolución en los últimos años, han sido los sistemas de telecomunicación, especialmente la telefonía móvil, que día tras día ofrece más servicios a los usuarios. Por ejemplo la telefonía IP, paquetes de datos, redes Wi-Fi, mensajes de texto, mensajes multimedia, bluetooth, reproductores de música y videos, televisión análoga, banca virtual, sistemas de información, entre otros.

Según Infonetic Research, los operadores de telefonía móvil se convierten cada vez más en proveedores de servicios multimedia integrados, generando soluciones de voz y datos para empresas, público general y redes en casa. De esta forma, intentan atender la demanda cada vez mayor de los usuarios, que en 2010 llegarán a ser 3.600 millones en todo el mundo, [1].

Dentro del panorama de las comunicaciones, aparecen los sistemas de transmisión de datos inalámbricos, estos sistemas son particularmente apropiados para aplicaciones de telemetría o de computadoras portátiles, lo cual permite movilidad, con las ventajas de estar conectados a una red [2]

El presente trabajo implementó un prototipo de telemetría, control y seguridad para vehículos, utilizando como medio de comunicación las redes móviles, a través de una llamada al número del vehículo podrá obtener controles del mismo tales como: activar o desactivar la alarma, abrir o cerrar los seguros, encender o apagar el vehículo, encender o apagar el aire acondicionado, abrir la bodega o el capo, solicitar información de variables físicas del vehículo como la temperatura, niveles de gasolina o aceite. La información de su estado se envía por mensajes de texto al teléfono móvil del usuario.

Este trabajo no solo brinda una excelente oportunidad para contribuir al crecimiento del portafolio de servicios de la telefonía móvil, en el que se puede extender a campos en vía de desarrollo como la seguridad, la telemetría y el control, sino que además contribuye a la economía del País, El sector de las telecomunicaciones en Colombia, como ha sucedido en muchos países del mundo, es un sector que aporta importantes recursos al Producto Interno Bruto


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(PIB) y que generalmente ha presentado crecimientos superiores al promedio de la economía nacional [3].

Se plantea entonces como proyecto de grado, esta propuesta “PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRIA Y CONTROL PARA SEGURIDAD EN VEHICULOS, SOPORTADO EN REDES MOVILES”; la cual esta organizada por capítulos, los cuales se encuentran distribuidos de la siguiente manera: en el capítulo I se describe la formulación del proyecto. En el capítulo II se describe el marco contextual. En el capítulo III se describe la teoría base del proyecto. En el capítulo IV se hace referencia al diseño con base en la teoría. En el capitulo V se describe la implementación con base al diseño y finalmente se encuentran las conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos.


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CAPITULO I 1. FORMULACIÓN DEL PROYECTO

1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Los sistemas de alarmas comunes no permiten tener un control total del usuario sobre el estado del vehículo, ya que dependen de la emisión de señales audibles en un rango limitado para su alcance. Otros sistemas de alarmas permiten tener el control de activación de la alarma y bloqueos por medio de radio frecuencias, en el que si se llegara a presentar un evento envía información sobre la activación al control de la alarma con un alcance aproximado de 500 metros, siendo muy limitados en el control a grandes distancias y solicitud de información adicional que requiera el usuario. Cabe resaltar que existen alarmas con algunas características similares en cuanto a distancia soportada en redes móviles, pero con las desventajas de ser muy costosas por consiguiente poco accesibles. Este proyecto surgió de la necesidad de diseñar un prototipo de un sistema de seguridad para vehículos con la ventaja adicional de obtener información sobre el estado actual del mismo, por medio del teléfono celular del usuario soportado con la tecnología GSM y recepción de la información a través de un mensaje de texto SMS. Lo cual permitirá el control de otras variables como control del nivel de gasolina, temperatura, entre otros. También da un aporte al medio ambiente en la disminución de la contaminación electrónica situación que se está agravando mundialmente [4], reutilizando antiguos teléfonos celulares que soporten el estándar GSM, adaptándolos electrónicamente para su funcionamiento en el prototipo.


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1.2 OBJETIVOS 1.2.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar un prototipo de telemetría y control para la seguridad de vehículos,

soportado en redes móviles.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Integrar cada uno de los dispositivos del módulo E-Blocks al sistema de

telemetría.

Diseñar y programar el circuito electrónico del microcontrolador del modulo de control y sensores.

Programar las instrucciones en el microcontrolador del modulo de telemetría que permita sensar y enviar la información al dispositivo celular.

Integrar los módulos de telemetría y control para realizar pruebas de funcionamiento.


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1.3 JUSTIFICACIÓN La importancia de desarrollar el proyecto “PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRIA Y CONTROL PARA SEGURIDAD EN VEHICULOS, SOPORTADO EN REDES MOVILES”; brinda la oportunidad de generar el diseño de un sistema de alarma para vehículos, donde se utiliza un módulo de comunicaciones suministrado por el laboratorio de telecomunicaciones de la UCPR. Este podrá ser intervenido por los estudiantes de ingeniaría de sistemas y telecomunicaciones ya que a través de nuevas ideas se realizaran mejoras innovadoras; esto contando con la utilización de los equipos con que posee la Universidad. Dicho prototipo da una solución a los sistemas de alarma comunes que se encuentran hoy instalados en los vehículos, ya que le permite al propietario de este tener control de sus actividades por medio de su teléfono celular, brindándole comodidad y alcance en cualquier parte del país donde exista cobertura de telefonía celular. Por esta razón el prototipo le va a permitir a los propietarios de los vehículos estar informados de su estado y ejercer un control del mismo.


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1.4 PLANTEAMIENTO DE HIPÓTESIS La inseguridad y los robos de vehículos, con sistemas de alarmas que no le permite a los propietarios un control personalizado, plantea la posibilidad de desarrollar, implementar o crear nuevas soluciones utilizando los diferentes tipos de tecnología y medios que están disponibles. Actualmente este valor agregado para la seguridad eficiente solo puede ser adquirido por personas que tienen buena capacidad económica. Es por esta razón que la mayoría de los usuarios de vehículos utilizan alarmas convencionales con un mínimo grado de seguridad en un país en que las cifras de crecimiento de robo vehicular han incrementado [6].

Otro aspecto que tiene gran importancia, es el relacionado con el medio ambiente ya que teniendo en cuenta el avance tecnológico del sistema de telefonía celular y sus dispositivos móviles, ha generado que la contaminación electrónica por dispositivos celulares incremente causando efectos negativos sobre el medio ambiente ya que no se ha creado esa conciencia sobre el impacto que esto puede generar [5]


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1.5 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES Y CATEGORIAS DE ANÁLISIS Para este proyecto se identificaron variables electrónicas, de sistemas y telecomunicaciones. Que están clasificadas en las siguientes categorías. ELECTRÓNICAS

Voltajes.

Corrientes. SISTEMAS

Digitales números binarios TELECOMUNICACIONES

Telemetría.

Control.


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1.6 PRESUPUESTO Tabla 1 . Presupuesto de la tesis: Prototipo de un sistema de telemetría y control para seguridad en vehículos, soportado en redes móviles.

Material Cantidad Valor

unitario Total

Resistencias 20 $ 100 $ 2.000

Condensadores 10 $ 300 $ 3.000

Cristales 4 $ 1.000 $ 4.000

Microcontroladores Pic16f877a, Pic16f84a 2 $ 10.000 $ 20.000

Decodificador de tonos Mt8870 1 $ 8.000 $ 8.000

LCD 16X2 1 $ 25.000 $ 25.000

Teclado Matricial 1 $ 10.000 $ 10.000

Max232 RS232 1 $ 8.000 $ 8.000

Regulador de Voltaje 2 $ 5.000 $ 5.000

Sensor de Temperatura Lm35 1 $ 5.000 $ 5.000

Fuente de poder 1 $ 15.000 $ 15.000

Teléfono Celular 1 $ 45.000 $ 45.000

TOTAL $ 150.000


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1.7 CRONOGRAMA Tabla 2. Cronograma para el desarrollo del prototipo.

Actividad 2009 2010

Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun

Consulta de Bibliografía

X X X

Requerimientos del sistema

X X

Análisis del Prototipo

X X

Diseño del prototipo

X X

Implementación del prototipo

X X

Documentación del Proyecto

X X X X X

Entrega y sustentación del trabajo de grado.

X


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CAPITULO II 2. MARCO CONTEXTUAL

2.1 CONTEXTO 2.1.1 Económico Actualmente la telefonía celular se caracteriza por ser uno de los negocios más grandes y rentables del mundo, ya que con los avances de la tecnología, los usuarios cada vez tienen más oportunidades de adquirir nuevos y avanzados servicios en sus teléfonos celulares. Es por eso que este proyecto puede ser un gran aporte al portafolio de servicios que adquieren los usuarios de la telefonía celular ya que por medio de éste, se brinda la oportunidad de adquirir un sistema de seguridad para sus vehículos, con la ventaja de facilitarle información adicional sobre el estado actual del vehículo, todo a través de un mensaje de texto, permitiéndole al usuario tener un mejor control y programar sus actividades de acuerdo a lo que debe hacer después de obtener esta información.


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2.1.2 SOCIAL Uno de los principales motivos para el desarrollo de este proyecto fue la carencia de opciones que ofrecen las alarmas comunes, que han sido instaladas en la mayoría de los vehículos en Colombia, estas no brindan al usuario la información necesaria del estado de su vehículo y por consiguiente se observa con frecuencia que la alarma se activaba y el propietario tiene que estar cerca de su carro o no podría escuchar el sonido de la alarma. De acuerdo a datos reportados por el Departamento de Investigación Judicial – DIJIN, [6], en Colombia han aumentado los robos de vehículos. Es esta una de los aportes en lo social de este proyecto, el cual pretende dar una alternativa de mayor seguridad y monitoreo constante de su vehículo, sin importar el lugar donde se encuentre, permitiéndole actuar de una manera rápida ante cualquier novedad.


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2.1.3 CULTURAL El significado de la evolución tecnológica entraña cambios tales que exige una reflexión sobre la adecuación o inadecuación de las culturas tecnológicas que se presentan en los diferentes campos de la sociedad resultado de este avance, por ello se puede deducir que el entorno en el que el hombre vive forma parte de su cultura y la tecnología impacta en la forma en que éste se desarrolla. En cuanto al contexto cultural de este proyecto fue dirigido a las nuevas culturas tecnológicas que se están viviendo en nuestro país. Teniendo en cuenta que cada vez es más fácil acceder a los medios tecnológicos que se han desarrollado en el mundo para las comunicaciones, recreación, información, interacción, etc. Hoy en día los teléfonos móviles celulares, ofrecen diferentes servicios para sus clientes, y con el fin de contribuir con estos nuevos servicios se presenta este proyecto para que los usuarios y propietarios de vehículos puedan tener información y control por medio de sus TMC.


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2.1.4 POLÍTICO Los retos que se plantean para el país en materia de Ciencia, Tecnología e Innovación -CTI-, son diversos y cambiantes, entre ellos se cuentan: la competitividad, la búsqueda de alternativas tecnológicas para la generación de empleo y la respuesta desde el conocimiento a problemas geopolíticos y neo económicos como el aprovechamiento y protección de la biodiversidad. Por esta razón, Colciencias a través del Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología -SNCTI-, plantea una política que se construye permanentemente de manera participativa por parte de la comunidad científica, instituciones gubernamentales y la sociedad civil. En Colombia la construcción permanente de la política de Ciencia, Tecnología e Innovación ha tenido como resultados: el apoyo a la consolidación de investigación en universidades, centros y grupos de investigación; la formación de recursos humanos; el apoyo a la innovación: articulación del sistema; y el desarrollo de la información [7]. Por tal razón este proyecto tiene mucho futuro, porque las políticas del país, han permitido el desarrollo de nuevas aplicaciones para la tecnología en este caso en la telefonía móvil celular.


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2.1.5 ORGANIZACIONAL Las tecnologías y en especial las telecomunicaciones tienen un gran impacto sobre las organizaciones, su funcionamiento y estructuración ante otras organizaciones determinan el comportamiento de las empresas hacia el futuro. La tecnología se convirtió en sinónimo de eficiencia y actualmente se está constituyendo como un factor importante de normatividad apuntando siempre a la calidad, evaluándose continuamente para el mejoramiento a futuro. La tecnología crea incentivos en todas las empresas, para ser cada vez más eficientes y eficaces. La tendencia actual es a automatizar los procesos de tal forma que se facilite el trabajo que se realiza en la organización, la búsqueda de la calidad, el posicionamiento del producto en el mercado, la presencia en el ámbito mundial, esto sin duda alguna requieren de la adopción de las tecnologías por todos los miembros de la organización, sin importar la generación. Ya que, no basta con adquirir la tecnología, también se requiere de la actitud y disposición del personal para lograr incrementar la productividad, alcanzando los objetivos gerenciales de la organización los cueles son la razón de ser y existir de las instituciones.


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CAPÍTULO III 3. MARCO TEÓRICO

3.1 TELEMETRÍA Es una tecnología que permite la medición remota de magnitudes físicas y el posterior envío de la información hacia el operador del sistema. La palabra telemetría procede de las palabras griegas tele ("lejos") y metrón ("medida"). La telemetría es una de las áreas de la ingeniería que está orientada a la medición de cualquier cantidad física, utilizando interfaces electrónicas que conectadas a través de alguna línea de transmisión ya sea un medio guiado o no guiado permiten enviar la información a un centro de gestión. Gracias a la telemetría, la telegestión es posible en los procesos industriales porque a partir de estos datos transmitidos se puede realizar un procesamiento adecuado para obtener modelos estadísticos de comportamiento del sistema, y según el análisis de toda la información, los procesos van mejorando cada vez más y esto conlleva a un mejoramiento continuo dentro de la compañía que posea un sistema de telemetría y telegestión de distintas variables para cualquier proceso industrial. En el que también se debe ligar con la instrumentación. La instrumentación es un campo de la ingeniería desarrollado para que todos los procesos, automatizados o no, funcionen de acuerdo con parametrizaciones, las cuales se basan en máquinas diseñadas por el hombre; para entender la variación de los distintos fenómenos físicos dentro de un proceso, y de acuerdo con ello tomar la posición preventiva o correctiva dentro de un modelo de gestión [8]. También se puede decir que la Telemetría es una técnica automatizada de las comunicaciones con la ayuda de que las mediciones y recopilación de datos se realizan en lugares remotos y de transmisión para la vigilancia. Esta técnica utiliza comúnmente transmisión inalámbrica, aunque original de los sistemas de transmisión utilizados por cable. Los usos más importantes de telemetría han sido la recopilación de datos del clima, supervisión de plantas de generación de energía y hacer el seguimiento de vuelos espaciales tripulados y no tripulados. Un sistema de telemetría normalmente consiste de un transductor como un dispositivo de entrada, un medio de transmisión en forma de líneas de cable o las


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ondas de radio, dispositivos de procesamiento de señales, y dispositivos de grabación o visualización de datos. El transductor convierte una magnitud física como la temperatura, presión o vibraciones en una señal eléctrica correspondiente, que es transmitida a una distancia a efectos de medición y registro. En el que se pueden hacer diferentes desarrollos. El uso la telemetría en el área aeronáutica se remonta a la década de 1930, cuando se utilizó un globo como equipo para recopilar datos sobre las condiciones atmosféricas. Esta forma de telemetría se amplió para su uso en los satélites de observación en la década de 1950. La Telemetría en la biomedicina, busca fundamentalmente recopilar datos provenientes de los órganos internos de un paciente a través de los dispositivos que se implantan quirúrgicamente dentro de ese órgano. Otro apasionante campo de aplicación es el de la oceanografía, que implica la recopilación de datos remotamente relacionadas con los aspectos bajo el mar, como la composición química de las rocas submarinas o su comportamiento sísmico [9]. A continuación se muestra un esquema de la telemetría celular, parte fundamental para el desarrollo de este proyecto.

Figura 1. Telemetría por medio de la Telefonía Móvil Celular.


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3.2 CONTROL Los sistemas de control son aquellos dedicados a obtener la salida deseada de un sistema o proceso. En un sistema general se tienen una serie de entradas que provienen del sistema a controlar, llamado planta, y se diseña un sistema para que, a partir de estas entradas, modifique ciertos parámetros en el sistema planta, con lo que las señales anteriores volverán a su estado normal ante cualquier variación. El control por realimentación tiene una larga historia que comenzó con el deseo primordial de los seres humanos de dominar los materiales y las fuerzas de la naturaleza en su provecho. Los primeros ejemplos de dispositivos de control incluyen los sistemas de regulación de relojes y los mecanismos para mantener los molinos de viento orientados en la dirección del viento. Las plantas industriales modernas poseen sofisticados sistemas de control que son cruciales para su operación correcta. Un mejor control es la clave tecnológica para lograr productos de mayor calidad, minimización de desperdicios, protección del medio ambiente mayor rendimiento de la capacidad instalada mayores márgenes de seguridad. La interconexión de sensores y actuadores requieren el uso de sistemas de comunicación. Una planta típica va a tener miles de señales diferentes que deben ser transmitidas a largas distancias. Así, el diseño de sistemas de comunicación y sus protocolos asociados es un aspecto cada vez más importante de la ingeniería de control moderna. En los sistemas de control modernos la interconexión de sensores y actuadores se hace invariablemente a través de una computadora de algún tipo. Por lo tanto, los aspectos computacionales son necesariamente una parte del diseño general. Los sistemas de control actuales usan una gama de dispositivos de cómputo, que incluyen DCS (sistemas de control distribuido), PLC (controladores lógicos programables), PC (computadoras personales), entre otros. La salida del controlador ON-OFF, o de dos posiciones, solo puede cambiar entre dos valores al igual que dos estados de un interruptor. El controlador no tiene la capacidad para producir un valor exacto en la variable controlada para un valor de


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referencia dado pues el controlador produce una continua desviación del valor de referencia. La acción del controlador de dos posiciones tiene un simple mecanismo de construcción, por esa razón este tipo de controladores es de los de más amplio uso, y comúnmente utilizados en sistemas de regulación de temperatura. Los controladores mecánicos de dos posiciones normalmente posee algo de histéresis, por el contrario los controladores electrónicos usualmente funcionan sin histéresis. La histéresis está definida como la diferencia entre los tiempos de apagado y encendido del controlador. Para determinar la regulación del controlador, son importantes los parámetros amplitud y período de tiempo de la oscilación. La oscilación depende de muchos factores, el período de tiempo está en función del tiempo muerto del sistema y la posible histéresis del controlador. La histéresis también está directamente influenciada por la amplitud de la oscilación la cual es adicionalmente dependiente de los valores del factor de histéresis Kis y la magnitud del escalón en la variable de entrada.

A Continuacion se presenta en la Figura 2. Un sistema de control On-Off , donde las cargas en este caso son unidades de ventiladores.

Figura 2. Ejemplo de Sistema de Control On-Off.


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3.3 REDES MÓVILES CELULARES 3.3.1 Historia de la telefonía Móvil Celular. Martin Cooper fue el pionero en esta tecnología, a él se le considera como "el padre de la telefonía celular" al introducir el primer radioteléfono, en 1973, en Estados Unidos, mientras trabajaba para Motorola; pero no fue hasta 1979 cuando aparecieron los primeros sistemas comerciales en Tokio, Japón por la compañía NTT. En 1981, los países nórdicos introdujeron un sistema celular similar a AMPS (Advanced Mobile Phone System). Por otro lado, en Estados Unidos, gracias a que la entidad reguladora de ese país adoptó reglas para la creación de un servicio comercial de telefonía celular, en 1983 se puso en operación el primer sistema comercial en la ciudad de Chicago. Con ese punto de partida, en varios países se diseminó la telefonía celular como una alternativa a la telefonía convencional inalámbrica. La tecnología tuvo gran aceptación, por lo que a los pocos años de implantarse se empezó a saturar el servicio. En ese sentido, hubo la necesidad de desarrollar e implantar otras formas de acceso múltiple al canal y transformar los sistemas analógicos a digitales, con el objeto de darles cabida a más usuarios. Para separar una etapa de la otra, la telefonía celular se ha caracterizado por contar con diferentes generaciones. A continuación, se describe cada una de ellas. 3.3.2 Generaciones de la Telefonía Móvil Celular TMC Primera generación (1G) La 1G de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979 y se caracterizó por ser analógica y estrictamente para voz. La calidad de los enlaces era muy baja, tenían baja velocidad (2400 bauds). En cuanto a la transferencia entre celdas, era muy imprecisa ya que contaban con una baja capacidad (Basadas en FDMA, Frequency Division Multiple Access) y, además, la seguridad no existía. La tecnología predominante de esta generación es AMPS (Advanced Mobile Phone System).


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Segunda generación (2G) La 2G arribó hasta 1990 y a diferencia de la primera se caracterizó por ser digital. EL sistema 2G utiliza protocolos de codificación más sofisticados y se emplea en los sistemas de telefonía celular actuales. Las tecnologías predominantes son: GSM (Global System por Mobile Communications); IS-136 (conocido también como TIA/EIA136 o ANSI-136) y CDMA (Code Division Multiple Access) y PDC (Personal Digital Communications), éste último utilizado en Japón. Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de información más altas por voz, pero limitados en comunicación de datos. Se pueden ofrecer servicios auxiliares, como datos, fax y SMS (Short Message Service). La mayoría de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de encripción. En Estados Unidos y otros países se le conoce a 2G como PCS (Personal Communication Services). Generación 2.5 G Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se moverán a las redes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnología 2.5G es más rápida, y más económica para actualizar a 3G. La generación 2.5G ofrece características extendidas, ya que cuenta con más capacidades adicionales que los sistemas 2G, como: GPRS (General Packet Radio System), HSCSD (High Speed Circuit Switched), EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution), IS-136B e IS-95Bm entre otros. Tercera generación 3G. La 3G se caracteriza por contener a la convergencia de voz y datos con acceso inalámbrico a Internet; en otras palabras, es apta para aplicaciones multimedia y altas transmisiones de datos.


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Los protocolos empleados en los sistemas 3G soportan altas velocidades de información y están enfocados para aplicaciones más allá de la voz como audio (mp3), video en movimiento, videoconferencia y acceso rápido a Internet, sólo por nombrar algunos. Se espera que las redes 3G empiecen a operar en el 2001 en Japón, por NTT DoCoMo; en Europa y parte de Asia en el 2002, posteriormente en Estados Unidos y otros países. Asimismo, en un futuro próximo los sistemas 3G alcanzarán velocidades de hasta 384 kbps, permitiendo una movilidad total a usuarios, viajando a 120 kilómetros por hora en ambientes exteriores. También alcanzará una velocidad máxima de 2 Mbps, permitiendo una movilidad limitada a usuarios, caminando a menos de 10 kilómetros por hora en ambientes estacionarios de corto alcance o en interiores. En relación a las predicciones sobre la cantidad de usuarios que podría albergar 3G, The Yanlee Gropu anticipa que en el 2004 habrá más de 1,150 millones en el mundo, comparados con los 700 millones que hubo en el 2000. Dichas cifras nos anticipan un gran número de capital involucrado en la telefonía inalámbrica, lo que con mayor razón las compañías fabricantes de tecnología, así como los proveedores de servicios de telecomunicaciones estarán dispuestos a invertir su capital en esta nueva aventura llamada 3G. Cuarta generación 4G. La telefonía móvil 4G es una tecnología de telefonía móvil que utilizará el estándar UMTS para transmitir información a velocidades teóricas del orden de 100 Mbps. 3.4 Tecnologías TMC

La tecnología FDMA separa el espectro en distintos canales de voz, al separar el ancho de banda en pedazos (frecuencias) uniformes. La tecnología FDMA es mayormente utilizada para la transmisión analógica. Esta tecnología no es recomendada para transmisiones digitales, aun cuando es capaz de llevar información digital. La tecnología TDMA comprime las conversaciones (digitales), y las envía cada una utilizando la señal de radio por un tercio de tiempo solamente. La compresión de la señal de voz es posible debido a que la información digital puede ser


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reducida de tamaño por ser información binaria (unos y ceros). Debido a esta compresión, la tecnología TDMA tiene tres veces la capacidad de un sistema analógico que utilice el mismo número de canales. La tecnología CDMA es muy diferente a la tecnología TDMA. La CDMA, después de digitalizar la información, la transmite a través de todo el ancho de banda disponible. Varias llamadas son sobrepuestas en el canal, y cada una tiene un código de secuencia único. Usando la tecnología CDMA, es posible comprimir entre 8 y 10 llamadas digitales para que estas ocupen el mismo espacio que ocuparía una llamada en el sistema analógico. De la evolución de estas generaciones, enunciamos a continuación los tipos de tecnología comúnmente usadas para transmitir información en las redes:

Acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA, por sus siglas en inglés).

Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, por sus siglas en inglés).

Acceso múltiple por división de código (CDMA, por sus siglas en inglés). La diferencia primordial entre estas tecnologías se encuentra en el método de acceso, el cual varía entre:

Frecuencia, utilizada en la tecnología FDMA

Tiempo, utilizado en la tecnología TDMA

Códigos únicos, que se proveen a cada llamada en la tecnología CDMA.

La primera parte de los nombres de las tres tecnologías (Acceso múltiple), significa que más de un usuario (múltiple) puede usar (acceder) cada celda. 3.5 GSM La tecnología GSM es un sistema que está en constante evolución. Una de sus grandes fortalezas es la capacidad de roaming internacional que tiene. Esto ofrece a los consumidores tener el mismo número telefónico en más de 159 países. La tecnología satelital GSM ha extendido su servicio ofreciendo cobertura a los territorios que no cuentan con ningún tipo de telefonía o manera de comunicarse.


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Diferencia técnica de esta tecnología. GSM se diferencia de los sistemas inalámbricos de primera generación porque usa tecnología digital y métodos de ofrecen múltiples accesos de transmisión con división de tiempos. La voz es digitalmente codificada por única vía, lo que emula las características del lenguaje humano. El método de transmisión permite la transmisión de una gran cantidad de datos a buena velocidad.

Evolución de la tecnología GSM. Los servicios de alta banda ancha están siendo disponibles a través de tecnologías que pertenecen a la segunda generación. El desarrollo hacia la tercera generación está claramente trazado y trae consigo la posibilidad aplicaciones sofisticadas en multimedia y datos. El estándar GSM continuará evolucionando con sistemas inalámbricos y satelitales que ofrecen más y mejores servicios. Esto incluye alta velocidad, servicios de datos multimedia apoyando paralelamente el uso de servicios integrados con Internet y redes alámbricas.

La Tercera Generación. Es el término que se usa para la siguiente generación de sistemas móviles de comunicación. Este nuevo sistema provee mejores servicios a los ya existentes de voz, texto y datos. Los conceptos para los sistemas de tercera generación están siendo desarrollados por grupos globales como el Third Generation partnership Project (3GPP). La visión de la asociación GSM de la tercera generación está basada en los estándares actuales de GSM, pero evoluciona a incluir una interfase de radio adicional mejor adaptado con mayor velocidad y servicios de datos multimedia.

Servicios de la tercera generación. Ofrece transmisión de video en línea, acceso con alta velocidad a Internet, multimedia. La principal ventaja de los sistemas de tercera generación es que ofrecen servicios con capacidades que incluyen una mejor capacidad, calidad y mayor velocidad en transmisión de datos de lo que ofrecen otras generaciones. Los sistemas 3G incluyen el uso simultáneo de múltiples servicios y son el puente entre lo inalámbrico y lo fijo.


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3.5.1 Funcionamiento de la Telefonía Móvil celular (TMC).

La gran idea del sistema celular es la división de la ciudad en pequeñas células o celdas. Esta idea permite la re-utilización de frecuencias a través de la ciudad, con lo que miles de personas pueden usar los teléfonos al mismo tiempo. En un sistema típico de telefonía análoga de los Estados Unidos, la compañía recibe alrededor de 800 frecuencias para usar en cada ciudad. La compañía divide la ciudad en celdas. Cada celda generalmente tiene un tamaño de 26 kilómetros cuadrados. Las celdas son normalmente diseñadas como hexágonos (figuras de seis lados), en una gran rejilla de hexágonos.

Figura 3. Las celdas diseñadas como hexágonos

Cada celda tiene una estación base que consiste de una torre y un pequeño edificio que contiene el equipo de radio. Cada celda en un sistema análogo utiliza un séptimo de los canales de voz disponibles. Eso es, una celda, más las seis celdas que la rodean en un arreglo hexagonal, cada una utilizando un séptimo de los canales disponibles para que cada celda tenga un grupo único de frecuencias y no haya colisiones, como por ejemplo:

Un proveedor de servicio celular típicamente recibe 832 radio frecuencias para utilizar en una ciudad.

Cada teléfono celular utiliza dos frecuencias por llamada, por lo que típicamente hay 395 canales de voz por portador de señal. (las 42 frecuencias restantes son utilizadas como canales de control). Por lo tanto, cada celda tiene alrededor de 56 canales de voz disponibles.


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En otras palabras, en cualquier celda, pueden hablar 56 personas en sus teléfonos celulares al mismo tiempo. Con la transmisión digital, el número de canales disponibles aumenta. Por ejemplo el sistema digital TDMA puede acarrear el triple de llamadas en cada celda, alrededor de 168 canales disponibles simultáneamente.

Los teléfonos celulares tienen adentro transmisores de bajo poder. Muchos teléfonos celulares tienen dos intensidades de señal: 0.6 watts y 3.0 watts (en comparación, la mayoría de los radios de banda civil transmiten a 4 watts.) La estación central también transmite a bajo poder. Los transmisores de bajo poder tienen dos ventajas:

Las transmisiones de la base central y de los teléfonos en la misma celda no salen de ésta. Por lo tanto, cada celda puede re-utilizar las mismas 56 frecuencias a través de la ciudad.

El consumo de energía del teléfono celular, que generalmente funciona con baterías, es relativamente bajo. Una baja energía significa baterías más pequeñas, lo cual hace posibles los teléfonos celulares.

La tecnología celular requiere un gran número de bases o estaciones en una ciudad de cualquier tamaño. Una ciudad grande puede llegar a tener cientos de torres. Cada ciudad necesita tener una oficina central la cual maneja todas las conexiones telefónicas a teléfonos convencionales, y controla todas las estaciones de la región. 3.6 TONOS DTMF (Dial Tone Multy Frequency) En la telefonía móvil cada número del teclado es enviado por medio de una secuencia de dos tonos simultáneos, cada botón del teclado tiene dos tonos asociados: uno de alta frecuencia y el otro de frecuencia más baja tal como se puede observar en la Figura 4. Por ejemplo al oprimir el 4, se transmite un tono de 1209 Hz y otro de 770 HZ. En la figura 4 se puede observar un diagrama del teclado con la respectiva asignación de frecuencias para cada tecla. Con un circuito decodificador de estos tonos, es posible convertir estas señales analógicas a digitales y realizar procesos de control de cargas eléctricas por medio de lógica secuencial.


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Figura 4. Frecuencias del teclado de un teléfono móvil.

En telefonía, el sistema de marcación por tonos, también llamado sistema multifrecuencial o DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency), consiste en lo siguiente:

Cuando el usuario pulsa en el teclado de su teléfono la tecla correspondiente al dígito que quiere marcar, se envían dos tonos, de distinta frecuencia, que la central descodifica a través de filtros especiales, detectando instantáneamente que dígito se marcó.

La Marcación por tonos fue posible gracias al desarrollo de circuitos integrados que generan estos tonos desde el equipo Terminal, consumiendo poca corriente de la red y sustituyendo el sistema mecánico de interrupción-conexión (el anticuado disco de marcar).

Este sistema supera al de marcación por pulsos por cuanto disminuye la posibilidad de errores de marcación, al no depender de un dispositivo mecánico. Por otra parte es mucho más rápido ya que no hay que esperar tanto tiempo para que la central detecte las interrupciones, según el número marcado. No obstante, las modernas centrales telefónicas de conmutación digital, controladas por ordenador, siguen admitiendo la conexión de terminales telefónicos con ambos tipos de marcación. En la tabla 3 se puede observar las frecuencias altas y bajas de cada tono.


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Tabla 3. Frecuencias del teclado DTMF A continuación podemos apreciar las frecuencias del teclado DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency)

Figura 5. Frecuencias del teclado numérico (DMTF)

Fre A/B 1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz

697 Hz 1 2 3 A

770 Hz 4 5 6 B

852 Hz 7 8 9 C

941 Hz * 0 # D

Atenuación

(dB)

DTMF TONOS


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3.7 DECODIFICADOR DE TONOS El MT8870 es un completo DTMF receptor de la integración de Banda y el filtro ambos son todas las funciones de descodificador digital. La sección de filtro utiliza conmutación de las técnicas de condensador para alta y baja filtros de grupo, el decodificador utiliza contando digitales técnicas para detectar y decodificar los 16 pares de tonos DTMF en un código de 4-bit. Recuento de Exteriores componente es reducirse al mínimo en la prestación de un chip de entrada diferencial amplificador, oscilador de reloj y con el seguro de tres estados de autobús interfaz. A continuación se muestra el diagrama en bloques del MT8870.

Figura 6. Diagrama de bloques del decodificador de tonos DTMF.


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3.8 SENSOR DE TEMPERATURA LM35 Para sensar la temperatura para este proyecto se utilizo el LM35 de National Semiconductores, específicamente por ser un sensor de alta precisión y por su versatilidad en el diseño. El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC y un rango que abarca desde -55º a +150ºC. El sensor se presenta en diferentes encapsulados pero el más común es el TO-92 de igual forma que un típico transistor con 3 patas, dos de ellas para alimentarlo y la tercera nos entrega un valor de tensión proporcional a la temperatura medida por el dispositivo. Con el LM35 sobre la mesa los pines de frente y las letras del encapsulado hacia arriba tenemos que de izquierda a derecha los pines son: VCC - Vout - GND. La salida es lineal y equivale a 10mV/ºC por lo tanto:

+1500mV = 150ºC +250mV = 25ºC -550mV = -55ºC

Funcionamiento: Para hacernos un termómetro lo único que necesitamos es un voltímetro bien calibrado y en la escala correcta para que nos muestre el voltaje equivalente a temperatura. El LM35 funciona en el rango de alimentación comprendido entre 4 y 30 voltios. Podemos conectarlo a un conversor Analógico/Digital y tratar la medida digitalmente, almacenarla o procesarla con un µControlador o similar.

Figura 7. Sensor de temperatura LM35


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3.9 MICROCONTROLADORES Recibe el nombre de controlador el dispositivo que se emplea para el gobierno de uno o varios procesos. Por ejemplo, el controlador que regula el funcionamiento de un horno dispone de un sensor que mide constantemente su temperatura interna y, cuando traspasa los límites prefijados, genera las señales adecuadas que accionan los efectores que intentan llevar el valor de la temperatura dentro del rango estipulado. Aunque el concepto de controlador ha permanecido invariable a través del tiempo, su implementación física ha variado frecuentemente. Hace tres décadas, los controladores se construían exclusivamente con componentes de lógica discreta, posteriormente se emplearon los microprocesadores, que se rodeaban con chips de memoria y E/S sobre una tarjeta de circuito impreso. En la actualidad, todos los elementos del controlador se han podido incluir en un chip, el cual recibe el nombre de microcontrolador. Realmente consiste en un sencillo pero completo computador contenido en el corazón (chip) de un circuito integrado. Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador. Un microcontrolador dispone normalmente de los siguientes componentes: Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso). Memoria RAM para Contener los datos. Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM. Líneas de E/S para comunicarse con el exterior. Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, Puertas Serie y Paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.). Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema. Los productos que para su regulación incorporan un microcontrolador disponen de las siguientes ventajas:

Aumento de prestaciones: un mayor control sobre un determinado elemento representa una mejora considerable en el mismo.

Aumento de la fiabilidad: al reemplazar el microcontrolador por un elevado número de elementos disminuye el riesgo de averías y se precisan menos ajustes.


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Reducción del tamaño en el 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 cambios en el programa de instrucciones.

El microcontrolador es en definitiva un circuito integrado que incluye todos los componentes de un computador. Debido a su reducido tamaño es posible montar el controlador en el propio dispositivo al que gobierna. En este caso el controlador recibe el nombre de controlador empotrado (embedded controller).

3.9.1 PIC16F84 Características del PIC16F84A

En esta parte estudiaremos la estructura del PIC16F84A con el fin de entender mejor su funcionamiento. Empezaremos con una relación de sus principales características:

Repertorio de 35 Instrucciones. Todas las instrucciones se ejecutan en un solo ciclo excepto las de salto

que necesitan dos. Versiones para bajo consumo (16LF84A), de 4 MHz (PIC16F84A-04) y 20

MHz (PIC16F84A-20). Un ciclo máquina del PIC son 4 ciclos de reloj, por lo cual si tenemos un PIC con un cristal de 4 MHz, se ejecutarán 1 millón de instrucciones por segundo.

Memoria de programa Flash de 1 K x 14 bits. Memoria RAM dividida en 2 áreas: 22 registros de propósito específico

(SFR) y 68 de propósito general (GPR) como memoria de datos. 15 registros de funciones especiales. Memoria de datos RAM de 68 bytes (68 registros de proposito general). Memoria de datos EEPROM de 64 bytes. Contador de programa de 13 bit (lo que en teoría permitiría direccionar 4 KB

de memoria, aunque el 16F84 solo dispone de 1KB de memoria implementada).

Pila con 8 niveles de profundidad. Modos de direccionamiento directo, indirecto y relativo. ALU de 8 bits y registro de trabajo W del que normalmente recibe un

operando que puede ser cualquier registro, memoria, puerto de Entrada/Salida o el propio código de instrucción.

4 fuentes de interrupciones:


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o A través del pin RB0/INT. o Desbordamiento del temporizador TMR0. o Interrupción por cambio de estado de los pins 4:7 del Puerto B. o Completada la escritura de la memoria EEPROM.

1.000.000 de ciclos de borrado/escritura de la memoria EEPROM. 40 años de retención de la memoria EEPROM. 13 pins de E/S con control individual de dirección. PortA de 5 bits <RA0:RA4>. PortB de 8 bits <RB0:RB7>. Contador/Temporizador TMR0 de 8 bits con divisor programable. Power-on Reset (POR). Power-up Timer (PWRT). Oscillator Start-up Timer (OST). Watchdog Timer (WDT). Protección de código. Modo de bajo consumo SLEEP. Puede operar bajo 4 modos diferentes de oscilador. Programación en serie a través de dos pins. Tecnología de baja potencia y alta velocidad CMOS Flash/EEPROM. Características eléctricas máximas (no deben ser superadas y de

mantenerse por un tiempo en algún máximo puede dañarse al PIC) o Temperatura ambiente máxima para funcionamiento de -55°C to

+125°C. o Tensión máxima de VDD respecto a VSS de -0,3 a +7,5V. o Tensión de cualquier pin con respecto a VSS (excepto VDD, MCLR,

y RA4) de -0,3V a (VDD + 0.3V). o Tensión en MCLR con respecto a VSS -0,3 a +14V. o Tensión en RA4 con respecto a VSS -0,3 a +8,5V. o Disipación de potencia total de 800 mW. o Máxima corriente de salida a VSS 150 mA. o Máxima corriente de salida de VDD 100 mA. o Máxima corriente del puerto "A" como fuente, 50 mA. o Máxima corriente del puerto "A" como sumidero, 80 mA. o Máxima corriente del puerto "B" como fuente, 100 mA. o Máxima corriente del puerto "B" como sumidero, 150 mA. o Máxima corriente que puede suministrar una sóla salida como fuente

o sumidero, 25 mA. Rango de alimentación:

o 16LF84A: de 2 a 5,5 V en configuración de oscilador XT, RC y LP. o 16F84A:

de 4 a 5,5 v en configuración de oscilador XT, RC y LP. de 4,5 a 5.5 v en configuración de oscilador HS.

Consumo típico: o 16LF84A:


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de 1 a 4 mA en configuración de oscilador RC y XT (FOSC=2 MHz, VDD=5,5V).

de 15 a 45 μA en configuración de oscilador LP (FOSC=32kHz, VDD=2V, WDT deshabilitado).

o 16F84A: de 1,8 a 4.5 mA en configuración de oscilador RC y XT

(FOSC=4 MHz, VDD=5,5V). de 3 a 10 mA en configuración de oscilador RC y XT durante

la programación de la FLASH (FOSC=4MHz, VDD=5,5V). o 16F84A-20: de 10 a 20 mA en configuración de oscilador HS

(FOSC=20 MHz, VDD=5,5V).

Disposición y descripción de pines Disposición de pines: Disposición de los pines para encapsulado DIL 18:

Figura 8. Microcontrolador PIC16F84A


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Descripción de Pines Tabla 4. Descripción de pines del microcontrolador PIC16F84A

Nombre Nº Tipo Descripción

OSC1/CLKIN 16 I Entrada del oscilador a cristal/Entrada de la fuente de reloj externa

OSC2/CLKOUT 15 O Salida del oscilador a cristal. En el modo RC, es una salida con una frecuencia de ¼ OSC1

MCLR 4 I/P Reset/Entrada del voltaje de programación.

RA0 17 I/O Puerto A bidireccional, bit 0




RA4/T0CKI 3 I/O También se utiliza para la entra de reloj para el TMR0

RB0/INT 6 I/O Puerto B bidireccional, bit 0 Puede seleccionarse para entrada de interrupción externa

RB1 7 I/O Puerto B bidireccional, bit 1



RB4 10 I/O Puerto B bidireccional, bit 4 Interrupción por cambio de estado




Vss 5 P Tierra de referencia

Vdd 14 P Alimentación


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Arquitectura interna Las altas prestaciones de los microcontroladores PIC derivan de las características de su arquitectura. Están basados en una arquitectura tipo Harvard que posee buses y espacios de memoria por separado para el programa y los datos, lo que hace que sean más rápidos que los microcontroladores basados en la arquitectura tradicional de Von Neuman. Otra característica es su juego de instrucciones reducido (35 instrucciones) RISC, donde la mayoría se ejecutan en un solo ciclo de reloj excepto las instrucciones de salto que necesitan dos. Posee una ALU (Unidad Aritmético Lógica) de 8 bits capaz de realizar operaciones de desplazamientos, lógicas, sumas y restas. Posee un Registro de Trabajo (W) no direcciona, que usa en operaciones con la ALU.

Figura 9. Arquitectura PIC16F84A


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Dependiendo de la instrucción ejecutada, la ALU puede afectar a los bits de acarreo, Acarreo Digital (DC) y Cero (Z) del Registro de Estado (STATUS). La pila es de 8 niveles. No existe ninguna bandera que indique que esté llena, por lo que será el programador el que deberá controlar que no se produzca su desbordamiento. Este microcontrolador posee características especiales para reducir componentes externos con lo que se reducen los costos y se disminuyen los consumos. Posee 4 diferentes modos de oscilador, desde el simple circuito oscilador RC con lo que se disminuyen los costos hasta la utilización de un oscilador a cristal. En el modo SLEEP el consumo se reduce significativamente y puede „despertarse‟ al microcontrolador utilizando tanto interrupciones internas como externas y señal de reset. Además posee la función Watchdog Timer (Perro Guardian) que protege al micro de „cuelgues‟ debido a fallos software que produzcan bucles infinitos. 3.9.2 PIC 16F877A La Familia del PIC16F877 El microcontrolador PIC16F877 de Microchip pertenece a una gran familia de microcontroladores de 8 bits (bus de datos) que tienen las siguientes características generales que los distinguen de otras familias: Arquitectura Harvard, Tecnología RISC, Tecnología CMOS. Estas características se conjugan para lograr un dispositivo altamente eficiente en el uso de la memoria de datos y programa y por lo tanto en la velocidad de ejecución.


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Características generales del PIC16F877 La siguiente es una lista de las características que comparte el PIC16F877 con los dispositivos más cercanos de su familia: PIC16F873, PIC16F874, PIC16F876, PIC16F877. CPU RISC Sólo 35 instrucciones que aprender Todas las instrucciones se ejecutan en un ciclo de reloj, excepto los saltos

que requieren dos. Frecuencia de operación de 0 a 20 MHz (DC a 200 nseg de ciclo de

instrucción). Hasta 8k x 14 bits de memoria Flash de programa Hasta 368 bytes de memoria de datos (RAM) Hasta 256 bytes de memoria de datos EEPROM Hasta 4 fuentes de interrupción Stack de hardware de 8 niveles Reset de encendido (POR) Timer de encendido (PWRT) Timer de arranque del oscilador (OST) Sistema de vigilancia Watchdog timer. Protección programable de código Modo SEP de bajo consumo de energía Opciones de selección del oscilador Programación y depuración serie “In-Circuit” (ICSP) a través de dos patitas Lectura/escritura de la CPU a la memoria flash de programa Rango de voltaje de operación de 2.0 a 5.5 volts Alta disipación de corriente de la fuente: 25mA Rangos de temperatura: Comercial, Industrial y Extendido Bajo consumo de potencia:

Menos de 0.6mA a 3V, 4 Mhz

20 μA a 3V, 32 Khz

menos de 1μA corriente de standby. Periféricos Timer0: Contador/Temporizador de 8 bits con pre-escalador de 8 bits Timer1: Contador/Temporizador de 16 bits con pre-escalador Timer0: Contador/Temporizador de 8 bits con pre-escalador y post-

escalador de 8 bits y registro de periodo.


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Dos módulos de Captura, Comparación y PWM Convertidor Analógico/Digital: de 10 bits, hasta 8 canales Puerto Serie Síncrono (SSP) Puerto Serie Universal (USART/SCI). Puerto Paralelo Esclavo (PSP): de 8 bits con líneas de protocolo

Diagrama de Bloques del PIC16F877 En la siguiente Figura se muestra a manera de bloques la organización interna del PIC16F877, se muestra también el diagrama de pines, para tener una visión conjunta del interior y exterior del chip.

Figura 10. Esquema PIC16F877A


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Figura 11. Arquitectura del PIC16F877A


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3.10 FLOWCODE Flowcode 4 es una de las herramientas de programación gráfica más avanzada mundialmente en idiomas para los Microcontroladores. La gran ventaja de Flowcode es que permite a aquellos con poca experiencia crear complejos sistemas electrónicos. Beneficios • Ahorro de tiempo y dinero: Flowcode facilita el rápido diseño de sistemas electrónicos basados en Microcontroladores. • Interfaz fácil de usar: Basta con arrastrar y soltar iconos en pantalla para crear un sistema electrónico sin necesidad de escribir código línea por línea tradicional. • Rápido y Flexible: Flowcode tiene subrutinas a nivel de los componentes que significa el desarrollo rápido del sistema. El diagrama de flujo es un método de programación que permite a los usuarios desarrollar habilidades para programas de microcontrolador. • Arquitectura abierta: Flowcode Permite ver el código C y ASM para todos los programas creados y personalizarlos. Acceso al diagrama del circuito del sistema, material de apoyo. • Completamente compatible: Flowcode cuenta con el apoyo de una amplia gama de materiales y libros para el aprendizaje, desarrollo de los sistemas electrónicos. Características • Microcontroladores compatibles: PIC, AVR. • Sistemas de comunicación: I2C, SPI, RS232, Bluetooth, Zigbee, IrDA, CAN, LIN, TCP / IP, servidor web, USB, RFID, GPS.


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• Componentes compatibles: LED, interruptores, teclados, pantallas LCD y LCD gráficos color, LCD gráficos monocromáticos, sensores, displays de 7 segmentos, EEPROM, sistemas de comunicaciones. • Estrecha integración con E-blocks: Cada sistema comms cuenta con el apoyo de los bloques de E- blocks 3.11 MULTIPROGRAMADOR DE MCU PICMICRO EB006

Descripción

El programador de microcontrolador PICmicro se conecta al PC a través del puerto

USB y ofrece uno de los programadores de microcontrolador PICmicro más barato

y más flexible del mundo. Esta plaqueta puede usarse con las utilidades de

programación Assembly, C o Flowcode. La plaqueta programará la mayoría de los

dispositivos microcontroladores PICmicro de tecnología flash de 8, 14, 18, 28 y 40

pines usando el software de programación (PPP) y ofrece un acceso “limpio” a

todas las líneas de E/S en los dispositivos de MCU PICmicro relevantes.

Prestaciones

• Compatible con E-blocks

• Bajo coste

• Utilizado como programador y como plaqueta de desarrollo

• Programa una amplia variedad de dispositivos de MCU PICmicro

• Suite completa de software de programación disponible

• Funcionamiento en RC o Xtal

• 5 puertos de E/S

• Depuración en circuito a través de MPLAB®ICD2


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Diseño Plaqueta

Figura 12. Multiprogramador del módulo de comunicaciones E-Blocks.

1. conector de alimentación – cualquier polaridad. 2. Conector USB. 3. Botón de reinicio. 4. Puerto de E/S. 5. Puerto A de E/S. 6. Puerto B de E/S. 7. Puerto C de E/S. 8. Puerto D de E/S. 9. Potenciómetro de la velocidad del reloj de RC. 10. Conmutador de velocidad del reloj de RC. 11. Cristal de cuarzo del reloj / Conmutador de RC. 12. Zócalo de ICD2. 13. Terminales de tornillo de alimentación. 14. Selector de programación USB / ICD2. 15. Selector de potencia USB/ICD2. 16. Cristal de cuarzo desmontable. 17. Chip de control USB – no lo extraiga. 18. Módulo de enlace de selector de pin de programa de bajo voltaje. 19. Conector de expansión – dos apagados. 20. Zócalos para dispositivos PICmicro de pines 8, 14, 18, 28, 40. 21. Indicador LED de programación “listo para usar”. 22. Indicador LED de potencia


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3.12 BOARD KEYPAD EB014

Descripción

Un sencillo teclado 4x3 que permite la conexión a sistemas de entrada de datos

basados en buses.

Características

• Teclado 4 X 3 para E-blocks.

• Flowcode macros disponibles

• Esta placa es compatible con placas de funcionamiento upstream arriba de 3.3V.

Diseño Plaqueta

Figura 13. Teclado del módulo de comunicaciones E-Blocks: 1.Plug tipo DB-9. 2. Teclado matricial de datos 3x4.


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3.13 BOARD LCD EB005

Esta pantalla LCD está diseñada para E-blocks que puede ser utilizada como una

pantalla flexible para el uso y desarrollo de proyectos. La pantalla es un dispositivo

LCD que se conecta a un puerto del Multiprogramador PICmicro vía DB-9. La

pantalla LCD requiere los datos en un formato serial en las 5 entradas de datos.

Características

• E-blocks compatibles

• Compatible con la mayoría de puertos I/O en la escala E-Block (requiere 5 líneas

I/O a través DB-9)

• Compatible con Flowcode

• Tensión 3,3 compatibles

Guía de programación

La pantalla LCD es un módulo de 16 caracteres x 2 líneas. Internamente es de 40

caracteres x 2 líneas. La línea 1 va desde H‟00 a H‟27 „y la Línea 2 va desde H‟40

a H‟67.

Figura 14. Módulo de Guía de programación LCD.


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Figura 15. Diagrama de bloques del LCD.

Diseño Plaqueta

Figura 16. LCD del módulo de comunicaciones E-Blocks.

1. Conector DB-9. 2. Terminales de potencia. 3. Revisión de conectores. 4. Bloques de selección de conexión. 5. Pantalla LCD. 6.Potenciómetro de contraste.


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3.14 BOARD RS232 EB015

Descripción

Este dispositivo proporciona una interfaz RS232 que puede utilizarse para facilitar

la comunicación entre PICmicro microcontrolador y los dispositivos de terceros

como los puertos serie del PC, sistemas de comunicaciones móviles, modems,

etc. Un conjunto de jumpers de puente están disponibles, lo que permiten que el

modulo RS232 pueda establecer la comunciacion de forma fácil para todos los

puertos USART del Multiprogramador PICmicro.

Características

• E-blocks compatibles.

• RS232 de comunicaciones entre procesadores y un PC.

• RS232 de comunicaciones entre procesadores y un módem.

• Macros flowcode disponibles.

• El control de flujo por hardware se puede habilitar como una opción.

Diseño Plaqueta

Figura 17. RS232 del modulo de comunicación E-Blocks.


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1.Conector DB-9. 2.Interfaz RS232 para dispositivos terceros. 3.Interfaz para PC. 4.Jumpers de selección de modo de puente RX y TX. 5.Jumpers de selección de modo de puente CTS y RTS. 6.Patch System. 7.Dispositivo MAX232. 8.Terminales de potencia.

Tabla 5. Configuración jumpers para el control de flujo.

Tabla 6. Configuración general jumpers para TX y RX.

Jumper at A

Jumper at B Jumper at C Jumper at D

PIC16F88 PIC16F627(A) PIC16F7x PIC16C6x Patch System PIC16F87 PIC16F628(A)

PIC16F648A PIC16F7x7 PIC16CC7x

PIC16F87x

PIC16F87xA

Jumper Settings Descripción

1 Hardware Flow Control (RX = bit 4, TX = bit 0) 2 No flow control

3 Hardware flow control (Patch)


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3.15 MODEM SONY ERICSSON GM28/29

La banda dual GSM 850/1900 MHz GM28 es un módem GSM/GPRS de serie. El

módem es un dispositivo potente y flexible que se puede utilizar en una amplia

gama de telemetría y las aplicaciones telemáticas que se basan en el intercambio

remoto de datos, voz, SMS o faxes a través de la red celular GSM. Pequeño y

ligero, el GM28 tiene conectores estándares y es integrado con un lector de

tarjetas SIM, también proporciona una interfaz estándar de comunicación RS232

serie, una interfaz de audio que permite a un teléfono analógico conectado. Un

sistema típico de extremo a extremo consta de un microcontrolador en una

aplicación externa comunicar, a través del módem GM28, con un terminal remoto

o host que utiliza la red GSM. El microcontrolador utiliza un conjunto de comandos

AT para controlar el módem, y para establecer el enlace de extremo a extremo las

comunicaciones, a través de su interfaz RS232 9-forma consecutiva.

GM28 módem serie están destinados a ser utilizados por los fabricantes,

integradores de sistemas, desarrolladores de aplicaciones y desarrolladores de

una amplia gama de equipos y soluciones de negocio, por lo general en los

siguientes ámbitos:

• Seguridad y alarmas

• Seguimiento y control

• Servicios públicos

• Gestión de Flotas

Aspectos destacados

Módem serie Doble banda, GSM 850/1900 MHz, GSM / GPRS.

Conector de dispositivos flexible-and-play.

Datos: GPRS, HSCSD, CSD, SMS.

Voz: tasa normal, tasa completa, tasa media.

SMS: difusión celular.

Fax: Grupo 3, las clases 1 y 2


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RS232 interfaz en serie de 9 vías

5 V - 32 V entrada en corriente DC.

Conexión de audio

Antena de conexión (macho FME)

FCC y PTCRB aprobado

GM28 en un Sistema de Comunicación

Los principales bloques de un sistema de comunicación inalámbrica mediante la

GM28

• La MS (Estación móvil) representa el módem GM28 más tarjeta SIM. El módem

con exclusión de la tarjeta SIM, es conocido como el ME (equipos móviles).

• Él TE (equipos terminales) es un microcontrolador (es decir, un ordenador) y es

una parte de la solicitud.

Figura 18. Bloques principal en un sistema inalámbrico.


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Figura 19. Interfaz entre el módem y la Aplicación.

Información general

Las siguientes fotografías muestran el diseño mecánico de la GM28 a lo largo de

con las posiciones de los diferentes conectores y los agujeros de montaje.

Figura 20. GM28, vista desde el lado izquierdo.


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Figura 21. GM28, vista desde el lado derecho.


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3.16 RS232

RS-232 (Recommended Standard 232, también conocido como Electronic Industries Alliance RS-232C) es una interfaz que designa una norma para el intercambio serie de datos binarios entre un DTE (Equipo terminal de datos) y un DCE (Data Communication Equipment, Equipo de Comunicación de datos), aunque existen otras en las que también se utiliza la interfaz RS-232. Se debe especificar que la conexión RS-232-C fue desarrollada para un único propósito, establecida por su título: “Conexión entre un Equipo Terminal de Datos y un Equipo de Comunicaciones de Datos empleando Intercambio de Datos binarios en serie”. Las características más importantes del estándar son:

Velocidad máxima original era 20 kbps, hay aplicaciones que llegan a 116

kbps.

Longitud máxima del cable de 15 m (revisión «C»).

Tensión en modo común máxima de +25 V.

Impedancias de 3 a 7 k.

Modo de operación simple.

Un emisor y un receptor.

Transmisión asíncrona o síncrona (usando líneas extra para el reloj).

En una transmisión asíncrona las tramas siguen el esquema básico.

Start Datos (de 5 a 8 bits) Paridad Stop (1 o 2 bits)

Figura 22. Trama Típica de RS232.


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Conectores El RS-232 puede utilizar varios tipos de conectores siendo los más usados los de 25 pines, de 68 pines, Modular Jack de 10 pines, RJ45 de 8 pines y los de 9 pines. Los conectores que tienen muchos pines e implementan varios canales secundarios y también tienen otras señales de temporización para transmisiones síncronas. El conector DB-9 es el más habitual, consta de 5 líneas de recepción y 3 de transmisión.

Figura 23. Conectores DB-9.

Tabla 7. Conectores del RS232

Pin DB25 Pin DB9 Nombre Descripción

8 1 DCD Data Carrier Detect

6 6 DSR Data Set Ready

3 2 RD Receive Data Line

4 7 RTS Request To Send

2 3 TD Transmit Data Line

5 8 CTS Clear To Send

20 4 DTR Data Terminal Ready

22 9 RI Ring Indicator

7 5 GND Common Ground


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Figura 24. Transmisión y recepción del RS232.

DCD: el DCE la pone a 1 para indicar que está recibiendo una señal portadora.

DSR: el DCE la pone a 1 para indicar al DTE que está conectado a la línea.

RD: la entrada de datos. Si DCD=0 debe estar en un estado llamado Mark.

RTS: el DTE pone a 1 para indicar que puede transmitir datos. El DCE pondrá a 1

la línea CTS para recibir los datos. Al acabar la transmisión RTS pasa a 0 y el

DCE pone CTS también a 0.

TD: salida de datos (del DTE al DCE). Si no se transmite estará en Mark. DSR,

DTR, RTS y CTS deben estar a 1 para transmitir.

CTS: el DCE la pone a 1 para indicar que está preparada para recibir datos, Si

RTS, DSR y DTR están a 1, CTS también se pone a 1.

DTR: el DTE la pone a 1 para indicar que puede recibir o quiere transmitir datos.

El DTE pone 0 para finalizar la transmisión.

RI: el DCE la pone a 1 cuando está recibiendo una llamada.

GND: tensión de referencia. Debe estar aislada de la toma de tierra del Equipo.


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Figura 25. Configuración habitual de los cables.

3.17 COMANDOS HAYES (COMANDOS AT) Los comandos AT fueron desarrollados en 1977 por Dennis Hayes como un interfaz de comunicación con un MODEM para así poder configurarlo y proporcionarle instrucciones, tales como marcar un número de teléfono. Aunque la finalidad principal de los comandos AT es la comunicación con modems, la telefonía móvil GSM también ha adoptado como estandar este lenguaje para poder comunicarse con sus terminales. De esta forma, todos los teléfonos móviles GSM poseen un juego de comandos AT específico que sirve de interfaz para configurar y proporcionar instrucciones a los terminales, permiten acciones tales como realizar llamadas de datos o de voz, leer y escribir en la


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agenda de contactos y enviar mensajes SMS, además de muchas otras opciones de configuración del terminal. Es claro que la implementación de los comandos AT corresponde a los dispositivos GSM y no depende del canal de comunicación a través del cual estos comandos sean enviados, ya sea cable de serie, canal Infrarrojos, Bluetooth, etc. El formato básico necesario para transmitir comandos Hayes a un modem inteligente compatible con Hayes es el siguiente: ATinstrucción [parntnetnn) instrucción [parámetros)

El carácter secuencia AT es el código de atención para indicar que a continuación

vienen instrucciones Hayes. El butíer de instrucciones permite hasta 40 caracteres

sin incluir el código de atención (AT) ni los espacios en blanco. La tabla 8 muestra

las principales instrucciones Hayes. Obsérvese que todas las instrucciones van

precedidas de la instrucción AT.

Existen otras instrucciones que no son siempre compatibles. Se denominan

"Extended ATcommand set", utilizadas por el Hayes Smartmodem 2400.

Tabla 8. Principales instrucciones Hayes

Nombre Descripción

AT Atención

AT/ Lista todas las instrucciones

ATA Responder: Ocupa la línea, emite la señal portadora y espera la portadora del otro modem

A/ Repite la última instrucción

ATBn Selecciona el método de modulación (n = 0 CCITT, n = 1 BELL)

ATCn Selecciona la transmisión de portadora (n = 0) o no (n = 1)

ATDmn Marcar número de telefono (m = P para pulsos m = T para tonos. n = número de teléfono)

ATBn Eco de caracteres hacia la pantalla (n = 1 activado, n = 0 desactivado)

ATEFn Conmuta entre half y ful) dúplex (n = 0 half dúplex, n = 1 full dúplex)

ATGn Transmisión asincrona (n = 0) o síncrona (n = 1)

ATHn Colgar/descolgar el teléfono (n =0 cogar, n = 1 descolgar)


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ATI Petición del código de idcntitícación o check sum

ATJn Detección automática de velocidad (n = 0 detección automática, n = 1 detección forzada a 2400 bps)

ATO Situar el modem on-line

ATYn Desconexión manual (n = 0) o automática (n = 1)

ATZ Reset del modem

+++ Escape: No finaliza la conexión. pero retorna al estado de órdenes

Modos de Trabajo

El modem siempre esta en uno de los dos modos siguientes:

Modo ordenes: EL modem acepta instrucciones que llegan del terminal en

forma de isntrucciones Hayes y responde con el mensaje oportuno (OK,

ERROR, CONNECT, RING NO CARRIER, NO ANSWER, BUSY).

Modo on-line: Despues de la conezión, el modem es transparente y envia

los datos a la linea.

Para pasar al modo on-line se usa la instrucción AT0, mientras que para pasar al

modo de isntrucciones se usa unas +++.

La tabla siguiente muestra un ejemplo de llamada automatica. La evolucion

temporal es de arriba abajo. La columna de la izquierda indica las instrucciones

del terminal (usuario) y la de la derecha las respuestas y acciones del modem.

Tras la marcación, el modem indicara alguna de las posibilidades indicadas con

puntos.


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Tabla 9. Modo de trabajo del Modem

Terminal/usuario Modem

ATH1 Descolgar OK

ATDP932345000 Llamar por pulsos al

número indicado

NO CARRIER NO DIALTONE

BUSY(línea ocupada)

NO MODEM (no detecta modem remoto)

NO ANSWER(no detecta tonos)

CONNECT

AT0 Modo on-line

.

3.18 SMS 3.18.1 Servicio SMS El servicio SMS permite transferir un mensaje de texto entre una estación móvil

(MS) y otra entidad (SME) a través de un centro de servicio (SC). El servicio final

ofrecido es una comunicación extremo-extremo entre la estación móvil (MS) y la

entidad (SME). La entidad puede ser otra estación móvil o puede estar situado en

una red fija. En el caso de envío de un mensaje entre dos móviles, ambas partes

son estaciones móviles. Cuando se envía un mensaje para solicitar algún tipo de

servicio, un extremo es una estación móvil y la otra es un servidor que atiende las

peticiones.


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Figura 26. Centro de servicio SMS 1.

En la norma GSM sólo se especifica la parte de comunicaciones entre las

estaciones móviles (MS) y el Centro de servicio. La comunicación entre el Centro

de Servicio y las entidades fijas, queda fuera del ámbito de esta norma (Figura

27).

Figura 27. Centro de servicio SMS 2.


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El servicio SMS se divide en dos servicios Básicos (Figura 28):

1. SM MT (Short Message Mobile Terminated Point-to-Point). Servicio de entrega

de un mensaje desde el SC hasta una MS, obteniéndose un informe sobre lo

ocurrido.

2. SM MO (ShortMessageMobile Originated Point-to-Point). Servicio de envío de

un mensaje desde una MS hasta un SC, obteniéndose un informe sobre lo

ocurrido.

Figura 28. El servicio SMS SM MO y MT.


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3.18.2 Arquitectura de red

La estructura básica de la red para el servicio SMS se muestra en la Figura 29.

Las entidades involucradas son las siguientes:

MS: Estación móvil

MSC: Centro de conmutación

SMS-GMSC: MSC pasarela para el servicio de mensajes cortos (Servicio SM MT)

SMS-IWMSC: MSC de interconexión entre PLMN y el SC (Servicio SM MO)

SC: Centro de Servicio

HLR, VLR

Figura 29. Arquitectura de red.

Para la descripción detallada de la arquitectura, se utiliza un modelo de capas, en

el que cada capa o nivel proporciona un servicio a la capa superior, y este servicio

se implementa mediante el protocolo correspondiente. La arquitectura se divide en

4 capas (Figura 29):


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SM-AL (Short Message Aplication Layer): Nivel de aplicación.

SM-TL (Short Message Transfer Layer): Nivel de transferencia. Servicio de

transferencia de un mensaje corto entre una MS y un SC (en ambos sentidos) y

obtención de los correspondientes informes sobre el resultado de la transmisión.

Este servicio hace abstracción de los detalles internos de la red, permitiendo que

el nivel de aplicación pueda intercambiar mensajes.

SM-RL (Short Message Relay Layer): Nivel de repetición. Proporciona un

servicio al nivel de transferencia que le permite enviar TPDU (Transfer Protocol

Data Units) a su entidad gemela.

SM-LL (Short Message Lower Layers): Niveles inferiores.

Figura 30. Arquitectura de red en 4 capas.

Para la descripción detallada de la arquitectura, se utiliza un modelo de capas, en

el que cada capa o nivel proporciona un servicio a la capa superior, y este servicio

se implementa mediante el protocolo correspondiente. La arquitectura se divide en

4 capas(Figura 30):


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SM-AL (Short Message Aplication Layer): Nivel de aplicación.

SM-TL (Short Message Transfer Layer): Nivel de transferencia. Servicio de

transferencia de un mensaje corto entre una MS y un SC (en ambos sentidos) y

obtención de los correspondientes informes sobre el resultado de la transmisión.

Este servicio hace abstracción de los detalles internos de la red, permitiendo que

el nivel de aplicación pueda intercambiar mensajes.

SM-RL (Short Message Relay Layer): Nivel de repetición. Proporciona un

servicio al nivel de transferencia que le permite enviar TPDU (Transfer Protocol

Data Units) a su entidad gemela.

SM-LL (Short Message Lower Layers): Niveles inferiores.

3.18.3 Nivel SM-TL y protocolo SM-TP

Cada capa proporciona los servicios a la capa superior utilizando un protocolo. Se

definen los protocolos SM-TP y SM-RP, que se corresponden con las capas SM-

RL y SM-TL. El nivel de interés de este trabajo es el SM-TL, que es el que se

usará para enviar y recibir SMS.

El servicio proporcionado por la capa SM-TL permite al nivel de aplicación enviar mensajes a su entidad gemela, recibir mensajes de ella así como obtener informes sobre el estado de transmisiones anteriores. Se utilizan las siguientes 6 PDUs (Figura 31): SMS-DELIVER: Transmitir un mensaje desde el SC al MS SMS-DELIVER-REPORT: Error en la entrega (si lo ha habido) SMS-SUBMIT: Trasmitir un mensaje corto desde el MS al SC SMS-SUBMIT-REPORT: Error en la transmisión (Si lo ha habido) SMS-STATUS-REPORT: Transmitir un informe de estado desde el SC al MS

SMS-COMMAND: Transmitir un comando desde el MS al SC.


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Figura 31. Capa SM-TL.


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CAPÍTULO IV 4 MODELO TEORICO

En esta capitulo se presenta el diseño del prototipo el cual se divide en dos etapas, la de telemetría y control. En la Figura 32 se presenta el diagrama en bloques del prototipo.

Figura 32. Diagrama en bloques del prototipo.

Puerto E

Puerto A

µ Controlador Pic16f877a Telemetría

Puerto B

Puerto D Puerto C

Alarma del Vehículo

DISPLAY LCD

RS232 TECLADO

MODEM GSM/GPRS

Decodificador de tonos Mt8870

Puerto B

µ Controlador Pic16f84 Control

Puerto A

Sensor de Temp LM35

On / Off Cargas del Vehículo

Teléfono Móvil

Celular

Telemetría

Control


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4.1 CONTROL El sistema de control es manejado a través de un Microcontrolador Pic16f84 que es el encargado de realizar las activaciones o desactivaciones de las cargas del vehículo como por ejemplo, activar o desactivar la alarma, el bloqueo, el aire acondicionado o solicitar información de la temperatura del vehículo o de otros sensores como nivel de gasolina o aceite que se podrían adaptar al sistema. La parte de transmisión y recepción de la información se hace a través de un modem GSM/GPRS Sony Ericsson que hace parte del modulo de comunicaciones E-Blocks. El usuario comienza realizando una llamada telefónica al número celular del modem, el cual está configurado para contestar automáticamente, cuando el modem establece la comunicación el usuario por medio del teclado envía los diferentes numero que corresponden a los tonos DTMF para controlar las cargas o solicitar información. Para controlar las cargas el modem se conectado por la salida del auricular RJ9 al decodificador tonos MT8870. Como se aprecie en la Figura 33. Antena

Figura 33. Modem GSM/GPRS

Out. Auricular RJ9

Sony Ericsson MODEM

GSM/GPRS

In. Serial

DTMF INPUT Decodificador de tonos

MT8870

Teléfono Móvil

Celular


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El decodificador MT8870 detecta los tonos DTMF que es el encargado de detectar estas frecuencias y convertirlas en un número digital. A continuación en la Figura 34. Se muestra la configuración del decodificador de tonos.

Figura 34. Decodificador de Tonos MT8870

Este circuito, además de decodificar las clásicas teclas del cero al nueve, asterisco y numeral, puede identificar las teclas A, B, C y D que usualmente no están presentes en la mayoría de los teléfonos comerciales, pero que la especificación DTMF las incluye. El circuito está preparado para ser alimentado con 5v, presentes en cualquier circuito TTL o microcontrolador. La resistencia de 100 Ω limita la corriente y el diodo zener hace las veces de limitador de tensión, bajándola a 3.6v que es lo que el chip requiere para funcionar correctamente. Los capacitores cercanos a esos componentes cumplen con la función de filtrar el ruido en la tensión de alimentación. La señal proveniente de la línea telefónica es aislada por medio de dos resistencias de 100 KΩ y un capacitor de 100 nf, el cual acopla la señal de audio. Para el apropiado funcionamiento el circuito integrado se requiere una base de tiempos, generada por el cristal de cuarzo con un valor de 3.579545MHz. Una vez recibido el tono, decodificado y validado como correcto, su valor binario es puesto en los terminales Q0, Q1, Q2 y Q3. El circuito integrado internamente contiene filtros contra ruido, RF y armónicos; además, incluye controles automáticos de ganancia y nivel de señal para adecuar cualquier tipo de condición de trabajo. Es por ello que la cantidad de componentes externos es mínima. A continuación se muestra la tabla de los datos de salida.

Modem

Puerto A µC Pic16f84a


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Tabla 10. Datos de la salida del MT8870

Tecla Q1 Q2 Q3 Q4

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

0 1 0 1 0

* 1 0 1 1

# 1 1 0 0

A 1 1 0 1

B 1 1 1 0

C 1 1 1 1

D 0 0 0 0


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La salida del decodificador de tonos MT8870 va al puerto A del Microcontrolador Pic16f84 que está configurado como entrada para poder determinar que se hace en la salida en el puerto B.

Figura 35. Microcontrolador PIC16F84 Para la parte de control.

El microcontrolador PIC16F84A es el encargado de realizar el control de la cargas del sistema. Todo el puerto A se configura para que reciba información de 4 bits, del 0000 al 1111, y según la secuencia de bits que le entrega el decodificador de tonos al µC determina que salida del Puerto B se activa o se desactiva. Este microcontrolador está configurado para activar o desactivar seis (6) cargas diferentes, que pueden ser utilizadas para encender o apagar el automóvil, el aire acondicionado, abrir y cerrar el bloqueo central, activar o desactivar la alarma o para solicitar información de las variables físicas del vehículo que se presenta en el punto 4.2 telemetría. En la tabla 11 se presenta el funcionamiento del Microcontrolador Pic16f84a encargado de la parte de control.

Decodificador de tonos MT8870

Out Q0Q1Q2Q3

Cargas del Vehículo


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Tabla 11. Estados del Microcontrolador para la etapa de Control.

Entradas Puerto A Salidas Puerto B

Si Puerto A = 1 Se activa la carga 0 Puerto B0 = On 5v

Si Puerto A = 2 Se Desactiva la carga 0 Puerto B0 = Off 0v









Si Puerto A = * Se activa la carga 5 Puerto B5 = On 5v

Si Puerto A = # Se Desactiva la carga 5 Puerto B5 = Off 0v


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Para la activación de cada carga eléctrica se presenta el diagrama completo del circuito implementado. El acople de potencias se logró mediante transistores BJT y relés de 5v.

Figura 36. Circuito de Control de las Diferentes Cargas (L1).

El circuito de la Figura 36 es el encargado de recibir la salida del µC Pic16f84a del puerto B, en la que entrega un voltaje 0v si esta desactivada y 5v si esta activa. El transistor NPN BJT 2n3904 está configurado como switche, y por medio de un relé que se conectaría con la batería del carro, permite activar o desactivar cualquier carga del vehículo. El sistema está alimentado por un adaptador de 12V DC, y para regular y proteger el sistema se conecta un regulador de voltaje a 5V LM7405. Los sensores de temperatura LM35 que se utilizan para la toma de medidas físicas del vehículo están conectados con el sistema de control y utilizan la salida del pin 1 y 2 del puerto serial y los pines 3, 4, 5, 6, para la salida del decodificador de tonos MT8870. Como se puede apreciar en la Figura 37.

12v Batería

µC Pic16f84a Out Puerto B


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µ

Figura 37. Circuito para la parte Control y Sensores.

OS

C1

/CL

KIN

16

RB

0/IN

T6

RB

17

RB

28

RB

39

RB

410

RB

511

RB

612

RB

713

RA

017

RA

118

RA

21

RA

32

RA

4/T

0C

KI

3

OS

C2

/CL

KO

UT

15

MC

LR

4

U1

PIC

16

F8

4A

1 2 3 4

18

17

16

15

514

613

712

811

910

MT

8870

J1

VI

1V

O3

GND2

U2

78

05

1

2

J1

vo

lta

je

C1

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D

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1 6 2 7 3 8 4 9 5

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1 2 3 4 5 6 7 8

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1 2 3 4 5 6 7 8

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1

VOUT2

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LM

35

27.0

3

1

VOUT2

U4

LM

35

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10

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R3

10

0k

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X1

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YS

TA

L

R4

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0k

C4

10

0n

R5

33

0R

X2

CR

YS

TA

L

C5

22

pF

C6

22

pF

Salida para el control PIC16F84A

Puerto B

Se

nsore

s d

e T

em

pera

tura

LM

35

Conexión con el µC PIC16F877A Puerto A

Entr

ada R

J4

A

lime

nta

ció

n


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4.2 TELEMETRÍA

La etapa telemetría, que es un conjunto de procedimientos para medir magnitudes físicas y químicas desde una posición distante al lugar donde se producen los fenómenos cuando existen limitaciones de acceso. Donde el usuario va a recibir información del estado del vehículo puede ser de dos maneras. Por solicitud del propietario del vehículo o automáticamente cuando sucede un evento importante como por ejemplo que la alarma se active. Por solicitud del Usuario. El usuario establece una llamada al número del modem del sistema ubicado en el vehículo y conectado con la alarma. Como se puede apreciar en la Figura 33. La salida del decodificador de tonos Q0Q1Q2Q3 va conectada a la entrada del puerto A (RA2, RA3, RA4, RA5) del microcontrolador 16f877a encargado del envió de la información. Los sensores de temperatura también van a él puerta A (RA0, RA1).

Figura 38. Microcontrolador para la telemetría.


Out Q0Q1Q2Q3

Sensor de Temperatura LM35

RS2323

Alarma

Pantalla LCD

Teclado


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El microcontrolador pic16f877a se encarga de enviar un mensaje de texto con la información solicitada, como la temperatura o niveles de gasolina, aceite, etc. Dependiendo del sensor que se encuentre instalado en el automóvil. Al número del teléfono celular del usuario por medio de comandos AT. A través del puerto C que va la MAX232 encardo de la comunicación serial RS232 del modulo de E-Blocks. El RS232 se encarga de la comunicación serial que le envía los comandos AT al modem a través del puerto serial para poder enviar la información en un mensaje de texto.

Antena

Figura 39. Envió de Información SMS.

Out. Auricular RJ9

Sony Ericsson MODEM

GSM/GPRS

In. Serial

Puerto E Puerto A

µC PIC16F877A

Puerto C

Teléfono Móvil

Celular

In Max232 RS232 Out

Out Q0Q1Q2Q3 Decodificador de tonos

MT8870 In

LM35 Alarma


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La alarma que tenga instalada el vehículo se adecua para que se conecte con el sistema por medio del Puerto E, para que detecte cuando se activa la alarma para que el Pic16f877a envíe el mensaje de texto al usuario informándole de lo sucedido. El sistema también puede enviar un mensaje de texto cuando el usuario realiza una activación o desactivación de alguna carga. Para la configuración del sistema como el ingreso del teléfono móvil donde se quiere que se envíe la información, se usa un teclado matricial que va conectado al puerto D y una pantalla de LCD que va conectado al Puerto B del microcontrolador Pic16f877a. Estos dos dispositivos hacen parte del modulo de comunicaciones de E-Blocks.

Figura 40. Configuración del Sistema. El sistema propuesto permite él envió de información sobre el estado del vehículo desde el emisor móvil ubicado en el interior del vehículo a través de mensajes de texto SMS al usuario cuando este lo solicite, este está soportado en las redes celulares GSM (Estándar actual soportado en el país por los operadores móviles).

Puerto E

Puerto A

µC Pic16f877a

Puerto B

Puerto D Puerto C

Pantalla LCD

TECLADO


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Las redes celulares soportadas en el estándar GSM permiten la trasferencia de datos en pocos segundos desde un terminal a otro. La cobertura juega un papel importante ya que abarca grandes áreas lo que posibilita la transferencia de información por medio del servicio de mensajería SMS. Los datos son enviados en un formato de texto simple por el equipo emisor principal del prototipo vehicular. El mensaje de texto SMS cuenta con 160 caracteres que es el tope máximo permitido, lo suficiente para enviar los datos solicitados. A continuación se hace la descripción del funcionamiento del sistema y la programación del microcontrolador PIC 16F877A para el envió de la información automáticamente: Prototipo Vehicular: El prototipo soportado en la parte vehicular se ha desarrollado en el hardware “E-blocks mobile comms system” elaborado por la empresa Matrix Multimedia. Entre los equipos disponibles de la solución E-block se tomaron cinco principales dispositivos hardware que se pueden apreciar en la (Figura 41) que permitieron la construcción del prototipo vehicular, y por otra parte se utilizó el software Flowcode que permitió la programación de la aplicación principal instalada en el microcontrolador 16F877A suministrado en esta solución. Se escoge trabajar con microcontroladores PIC de la familia PIC16XXX por las grandes ventajas para el desarrollo como alto desempeño, gran eficiencia, bajo consumo de potencia, alta velocidad, ya que es un excelente factor costo beneficio. Estos Microcontroladores tienen sistema de almacenamiento tipo flash que cuentan con una mejor tecnología en los procesos de escritura y borrado, permitiendo el cambio en la lógica de operación ya que el software que se utiliza para la programación no tiene opción de simulación directamente en el hardware solo de tipo visual interactiva, de tal forma que las pruebas se realizaran con el microcontrolador ya programado y puesto en marcha en el hardware. La programación requiere que el PIC disponga de memoria suficiente para almacenar las instrucciones programadas en Flowcode, este micro cuenta con memoria de 8K x 14 palabras además de poder trabajar en Cristal de Cuarzo XTAL a 20Mhz para lograr alta velocidad.


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Figura 41. Esquema para la parte de telemetría. Elementos.

1.Multiprogramador de MCU PICmicro EB006.

2. Board Keypad EB014.

3.Board LCD EB005.

4. Board RS232 EB015.

5. Modem Sony Ericsson GM28


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En la siguiente tabla se resume el esquema de conexiones con sus respectivas configuraciones a considerar entre los dispositivos. Tabla 12. Conexiones entre los dispositivos del prototipo.

EB006 Multiprogramador PICmicro

Opciones Ajuste

Fuente de alimentación USB

PICmicro 16F8877A

SW1 (Fast/Slow) No aplica

SW2 (RC/Xtal) Xtal

Frecuencia Xtal 19.6608MHz

Puerto A Control y Sensores

Puerto B Board LCD EB005

Puerto C Board RS232 EB015

Puerto D Board Keypad EB014

Puerto E Alarma

EB005 Board LCD

Opciones Ajuste

Ajuste Jumpers Default

EB014 Board RS232

Opciones Ajuste

Ajuste Jumpers C,1

Interfaz RS232 - 3er Dispositivo Sony Ericsson GM28/29


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Descripción de dispositivos utilizados.

Multiprogramador PICmicro EB006.

Figura 42. Multiprogramador PICmicro EB006 Detalles del Circuito Este es el dispositivo principal en que se conectan todos los módulos del E-blocks al microcontrolador PIC 16F877A. La solución del multiprogramador consta de dos partes: La tarjeta de circuitos que permite la conexión diversos microcontroladores, y la ejecución del programa que en el mismo utilizando la aplicación PPP para la compilación en el microcontrolador. El Sistema de alimentación la plaqueta se pone en funcionamiento normalmente con una alimentación DC de 13.5 Voltios, esto permite un funcionamiento total que incluye la programación. La plaqueta puede ponerse en funcionamiento en modo de bajo voltaje únicamente a través del cable USB suministrado. Se configura


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posicionando los jumpers de conexión en la etiqueta “PSU”. Si se usa una fuente USB, coloque jumpers en el lado derecho del sistema. Los jumpers siempre deben estar orientados de tal modo que los 3 enlaces en el módulo de conectores jumpers estén siempre en posición horizontal. El LED 22 indica que se está suministrando corriente a la plaqueta desde el sistema de alimentación externo o el cable USB. El posicionamiento de SW1 ajusta la frecuencia en modo rápido o lento, para este caso se posiciona en rápido y El SW2 se ajusta el modo de frecuencia RC o XTAL lo cual se selecciona este último que por defecto está provista en un cristal de 19.6608MHz.

Figura 43. Esquema del Multiprogramador PICmicro EB006


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Board Keypad EB014 Detalles del Circuito Este dispositivo sirve para introducir datos al sistema por medio de un teclado numérico la configuración del número celular del usuario, conectado en el puerto D de la placa principal del Multiprogramador EB006 a través de la interfaz DB-9.

Figura 44. Esquema del Keypad EB014.

Board LCD EB005 Detalles del Circuito Este dispositivo conectado en el puerto B permite visualizar en pantalla diferentes tipos de mensajes a mostrar, las líneas de datos se alimentan el conector DB-9 cercano del bloque del jumper de 6 vías, el bloque de jumper DEFAULT hace conexiones entre los bits del DB-9 y la pantalla. El contraste en el dispositivo es controlado por el potenciómetro RV1 ubicado en el extremo derecho de la pantalla.


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Figura 45. Esquema del LCD EB005. Board RS232 EB015 Este dispositivo conectado en el puerto C permite establecer la comunicación serial entre el microcontrolador PIC 16F877A y el modem GSM, apoyándose del microcontrolador MAX232 que establece esta comunicación. El jumper de ajuste A, B y C se utilizan para la selección del pin adecuado para RX y TX ajustado en C y la configuración de los jumpers 1, 2 y 3 se usan para fijar los ajustes correctos para el CTS y RTS ajustado en 1.


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Figura 46. Circuito para el RS232. Modem Sony Ericsson GM28/29 El módem a través del conector RJ11 de 6 vías que permite la alimentación de energía del modem. El conector RJ9 de 4 vías (conector auricular) permite la conexión por medio del pin 2 BEARN que está conectado a tierra GND y el pin 3 BEARP que va a la entrada del decodificador de tonos DTMF, parte de control anteriormente mencionada. En el lector de tarjetas SIM se introduce el chip con en que se identifica el un número principal del celular del dispositivo, y en el puerto serial de 9 pines DB-9 se conecta al puerto de conexión del dispositivo RS232.


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Figura 47. Puerto RJ11 alimentación. Figura 48. Conector de audio RJ9 Estructura General Del Programa SMS "Short Message Service" los mensajes de texto ha sido una parte integral de la norma GSM, ya que se concibió primero. Un conjunto de comandos AT se han incluido en las normas GSM para permitir que los mensajes a enviar, recibir, almacenar, etc. Formato del mensaje SMS Para configuración del módem es recomendable antes de intentar transmitir o recibir mensajes. El comando AT+CMGF establece el formato de los mensajes de texto y la mayoría de las respuestas del módem. Los mensajes de texto pueden ser entregados en formato comprimido PDU (Unidad de Datos de Protocolo). Este formato es eficiente (7 bits por carácter), pero puede ser difícil de descifrar en un texto legible. El formato de texto utiliza un estándar, el código ASCII de 8-bits para cada carácter de mensaje, los cuales pueden ser transferidos directamente a variables de cadena.


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El comando AT necesario para configurar esta opción es el mensaje de comando formato: AT+CMGF = 1 Enviar un mensaje SMS Para enviar un mensaje en el modo de texto SMS, todo el control y los datos de la información pasa a través del puerto serie en forma de comandos AT, respuestas y mensajes. El comando AT para enviar un mensaje de texto es: AT + CMGS = <"número"> El módem responde mediante la transmisión de un "mensaje de <CR> <LF>” cuando se está listo (el espacio después del carácter “>” y la ausencia de un carácter o <CR> <LF> como la terminación), esto indicaría la posición inicial del texto si el sistema se controla desde una pantalla de terminal y el teclado. El texto del mensaje puede ser transmitido al módem después de recibir el carácter '>', y toda la secuencia termina con el carácter <CTRL-Z> - valor 26: un valor histórico final del archivo (End of File). Esta es la secuencia completa: • Transmitir AT + CMGS = <"número"> <CR> • Espere para <CR> <LF>> <espacio> • Transmitir <Mensajes> • Transmitir <CTRL-Z>


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Figura 49. Diagrama de la estructura general del programa.


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Código básico de configuración y envió de mensajes SMS. AT OK AT+CMGF=1 OK AT+CSDH=1 OK AT+CSMP=17,167,0,0 OK AT+CMGS=“3128310759” > HOLA MUNDO <CR> <CR><LF>><Space> +CMGS: 15 OK Creación del programa Flowcode Flowcode es una herramienta de programación flexible por medio de diagramas de flujo en la cual se crea el escenario con los componentes necesarios para la programación del microcontrolador. Esta herramienta dispone de componentes, microcontroladores, funciones, etc., con flowcode es posible generar el archivo principal que funcionara en el microcontrolador (.hex) además de generar en código C todo lo realizado en diagramas de flujo. Configuración microcontrolador. Cuando se inicia Flowcode es importante tener en cuenta la elección del microcontrolador PIC que se va a utilizar. Se selecciona el PIC 16F877A que es el elemento principal que permitirá la integración de todos los dispositivos anteriormente mencionados.


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Figura 50. Elección microcontrolador. Flowcode permite detectar el microcontrolador instalado a la palca al conectar mediante el puerto USB el “Multiprogramador de MCU PICmicro EB006” al PC, es importante que el software detecte el chip con el cual se está trabajando y configurarle los parámetros de configuración adecuados.

Figura 51. Configuración microcontrolador Un reloj de cristal se utiliza con una frecuencia de 19.6608MHz lo que permite establecer la velocidad de transmisión requerida de 9600 para ser fácilmente generados. Dentro de la puesta en marcha del software - PPP -, tiene que


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especificar el modo de oscilación del HS. Todas las otras características en la palabra de configuración deben ser Disable o OFF.

Figura 52. Parámetros de configuración software PPP. Adición de dispositivos Los dispositivos se encuentran en la barra de “Componentes” de Flowcode, los iconos de los componentes a utilizar se muestran en la figura en donde se agregara al panel principal del programa (Figura 53). En “inputs” se encuentra el Keypad, “Outputs” se encuentra el display LCD y en “Comms” se encuentra el dispositivo RS232. Flowcode no cuenta con el dispositivo GM28 o cualquier tipo de modem para completar la simulación.

Figura 53. Iconos a utilizar.


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Configuración de conexiones. El componente Flowcode RS232 incluye una sección de propiedades que permite la comunicación de la velocidad de transmisión y control de flujo a configurar siendo este el componente más importante al ser el que establezca la comunicación con el modem GSM. Los ajustes se ilustra a continuación se debe utilizar como predeterminados, teniendo en cuenta la tabla de conexiones en donde se detalla la configuración del puerto donde estará conectado el componente. Para la configuración de los dispositivos LCD y Keypad se editan las propiedades de conexión del dispositivo, en estas opciones es importante especificar el puerto y los bits en que trabajara el dispositivo según la configuración que se estableció en la tabla de conexiones mencionadas anteriormente.

Figura 56. Dispositivo RS232 EB015 en Flowcode.

Figura 54. Dispositivo LCD EB005 en Flowcode.

Figura 55. Dispositivo Keypad EB014 en Flowcode.


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Figura 57. Propiedades del componente RS232.

Macros Macro RS232

Figura 59. Conexión Keypad en Flowcode.

Figura 58. Conexión Display LCD en Flowcode.


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Cada componente cuenta con macros específicas que permiten una interacción con el dispositivo según la necesidad del evento a utilizar, estas instrucciones están escritas en código C permitiendo ser más flexibles. El componente Flowcode RS232 se debe cargar en el programa con el fin de obtener acceso a las funciones RS232. Para el desarrollo del prototipo han sido utilizadas las funciones “SendRS232Char” y “ReceiveRS232Char” estas funciones permiten la transmisión de caracteres desde el puerto RS232 al modem y recibir las respuestas enviadas por el modem después de ser envidas instrucciones de tipo AT.

Figura 60. Macros del componente RS232. Parámetros: SendRS232Char: En el parámetro nChar(INT) se introduce los comandos o caracteres ASCII a enviar al modem, pueden ser de tipo cadena dentro de comillas dobles (“ ”) o caracteres necesarios como comillas, saltos de línea, etc., según tabla ASCII. ReceiveRS232Char: Se espera una variable de tipo entero (INT). Macro Display LCD


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Las funciones necesarias para interactuar con el Display LCD deben permitir imprimir en pantalla, borrar pantalla, inicializar pantalla, posicionamiento del cursor en pantalla, las funciones utilizadas en el dispositivo LCD son “Iniciar”, “Borrar”, “ImprimirASCII”, “ImprimirNumero” , “ImprimirCadena”, “Cursor”.

Figura 61. Macros del componente LCD. Parámetros: ImprimirASCII: Imprime caracteres de tipo ASCII especificándose en el parámetro Caracter(BYTE) de 0 a 255. ImprimirNumero: Imprime números positivos del 0 al 4294967295 y Positivos - negativos: del -2147483648 al 2147483647 en el parámetro Numero(INT). ImprimirCadena: Imprime cadenas de texto especificados con comillas dobles en el parámetro Cadena(Secuencia). Cursor: Se especifica la posición X y Y en la pantalla LCD donde se ubicara el texto si es necesario en el parámetro (BYTE), y(BYTE). Macro KeyPad El KeyPad es el dispositivo con funcionamiento más sencillo, la forma de interactuar es capturando las teclas presionadas en él, para este existen dos


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macros que permiten captúralas como números o ASCII eso depende de la configuración del teclado en flowcode. La macro utilizada “GetKeypadNumber” que permite capturar los números digitados.

Figura 62. Macros del componente Keypad. Parámetros: GetKeypadNumber: Se espera una variable tipo entero (BYTE).

Diagramas de flujo

Principalmente la programación en flowcode se fundamente en dos macros que

permitirán el envió de mensajes de texto SMS, las macros son: INIT_GSM y

SEND_SMS.


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INIT_GSM

Esta macro incluida en la programación del microcontrolador fue construida para

configurar los parámetros de inicialización del modem que permitirán el envió del

mensaje de la forma correcta, al no configurar adecuadamente estos parámetros

es posible que los mensajes de texto no se envíen adecuadamente o no lleguen al

destino. Se inicializa con el comando AT, este comando se utiliza para determinar

la presencia del móvil, en caso de que el móvil sea compatible con comandos AT,

devuelve un código OK como resultado final. Para esto utiliza la macro

“SendRS232Char” disponible del dispositivo RS232 para enviar cualquier

comando al modem. Los comandos se confirman con ENTER carácter ASCII

numero 13 <CR>.

Figura 63. Inicialización del comando de atención AT.

Comprueba la comunicación

entre el móvil y la aplicación


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El comando “AT+CSMP” establece los parámetros del modo texto. Se utiliza por

defecto los parámetros “at+csmp=17,167,0,0” con el que se define el tipo de

mensaje, que con los valores indicados serán mensajes tipo SMS-SUBMIT, un

periodo de validez de 24 horas máximas de retención del mensaje en el servidor

Centro de Servicio SC antes de hacerlo llegar al destino, envío del mensaje como

texto ASCII y sin conversión a cadena binaria.

Por otra parte utilizamos el comando “at+csdh=1” que controla el detallado del

encabezado de la información de los resultados en modo texto.

Figura 64. Configuración detalle modo.

Figura 65. Configuración de parámetros de modo texto.

Configuraciones por defecto.


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El comando AT+CMGF (Formato de los mensajes) se utiliza para seleccionar el

modo de funcionamiento de la red GSM del módem o teléfono móvil para esto se

necesita un valor. El valor del parámetro puede ser 0 o 1. Los valores 0 y 1 se

refieren a modo de SMS PDU y el modo de texto SMS, respectivamente. Para

este caso utilizamos “at+cmgf=1” ya que él envió de información en formato texto

simple es la más conveniente.

Figura 66. Configuración del mensaje en modo Texto.

“AT+CMGF=1” configuración en modo texto


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SEND_SMS

El objetivo principal de esta macro es configurar el número del destinatario y el

cuerpo de los mensajes de texto SMS en donde se enviara las principales

variables solicitadas por el usuario o que se envian de manera automática. El

comando “at+cmgs=<Número Celular>” configura la dirección o numero celular a

donde va dirigido el mensaje de texto.

Figura 67. Configuración del número Celular.

Configuración del número celular.


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Seguido a esto el modem dará una respuesta con el carácter “>” en el que indicara que está listo para recibir el mensaje que será enviado, al ser introducido el texto se confirmara con el carácter 26 <CTRL+Z> para enviar el mensaje.

Figura 68. Cuerpo del mensaje de texto.

Mensaje de texto


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CAPÍTULO V 5 CONCRECION DEL MODELO

En este capítulo se puede apreciar la implementación del diseño del capitulo anterior. Para la implementación se utilizo un módulo de comunicaciones E-Blocks de la compañía Matrix Multimedia. Que hace parte de los equipos del laboratorio de Telecomunicaciones de la Universidad Católica Popular del Risaralda.

Figura 69. Diseño completo del Prototipo.

Alarma del vehículo

Sistema de Control y Sensores

LCD

RS232

Teclado Teléfono Móvil Celular

Modem SonyEricsson

Sistema de Telemetría

http://www.matrixmultimedia.com/images/EB006-71-7.jpg

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=en&ie=UTF-8&sl=en&tl=es&u=http://www.matrixmultimedia.com/product.php?Prod=E-Blocks LCD board&PHPSESSID=&rurl=translate.google.com&usg=ALkJrhg-RYPGnu5QlCcPYT085P9xUUjZGw



http://www.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.dellogs.com.hk/photo/top686c/top686c.jpg&imgrefurl=http://articulo.mercadolibre.com.uy/MLU-11277222-alarma-rebel-volumetrica-instalada-usa-con-2-bloq-gratis-_JM&usg=__PykXlw6vAJ-gDuxtJZ_6liOAizI=&h=480&w=640&sz=74&hl=es&start=18&um=1&itbs=1&tbnid=mUV97A4NbJGHNM:&tbnh=103&tbnw=137&prev=/images?q=Sirena+de+alarma+para+carros&um=1&hl=es&tbs=isch:1

http://www.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.ipodtotal.com/imagenes/review-iphone/iphone-telefono.jpg&imgrefurl=http://www.ipodtotal.com/reviews/iphone/usando-iphone&usg=__s0NAC8RXFrxw3gDIYhnLeGROINY=&h=556&w=520&sz=34&hl=es&start=9&um=1&itbs=1&tbnid=aV_PWjuXZXL54M:&tbnh=133&tbnw=124&prev=/images?q=iphone+marcar&um=1&hl=es&tbs=isch:1


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5.1 IMPLEMENTACIÓN Y MONTAJE. Para la implementación y montaje del prototipo de telemetría y control para seguridad en vehículos soportado en redes móviles, fueron necesarios los siguientes equipos. Se utilizo el modulo de comunicaciones E-Blocks del laboratorio de telecomunicaciones de la universidad católica popular del Risaralda la cual se compone de los siguientes módulos.

Pic Micro USB Programer

LCD

Teclado

RS232

Modem SonyEriccson

PIC16F877A Para el diseño del circuito de Control y Sensores se necesitaros los siguientes componentes.

Micro Controlador PIC16F84A


Regulador de Voltaje 5v LM7805

Sensor de Temperatura LM35

Transistor BJT 2N3904

Resistencias, 100K-300k-330-220-1k

Condensadores de 100nf-22pf-10µf

Cristales 3.57 MHZ, 4 MHZ

Switches

Puerto Serial

Puerto RJ9

Leds

Adaptador de Corriente


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Para la implementación del control del sistema se realiza de la siguiente manera: La alimentación llega a un regulador de voltaje de 5v LM7805, para proteger el circuito y garantizar un voltaje estable. La salida del Modem del auricular, se conecta al puerto RJ9 del circuito que va a la entra del decodificador de tonos MT8870 que es el encargado de decodificar los tonos DTMF del teclado del TMC. A la salida del decodificador de tonos Q0Q1Q2Q3 que entrega el número en binario del 0000 al 1111. Que va a la entrada del Puerto A (RA2, RA3, RA4, RA5) del Microcontrolador Pic16f877a para el control y solicitud de la información. Las salidas del Puerto B (RB0, RB1, RB2, RB3, RB4, RB5), del microcontrolador pic16f84a, que son las encargadas de activar o desactivar las seis diferentes cargas del vehículo. Los sensores de temperatura que se utilizaron para este sistema son dos sensores de temperatura LM35 que se alimenta con 5v dc, y a su salida que varía en mili voltios según los cambios de temperatura, que puede ser la del motor o interior del vehículo. También se le pueden adaptar sensores de nivel o movimiento. Las salidas del LM35 van conectadas con el puerto A (RA0, RA1) del microcontrolador Pic16f877a que estas configuradas para entradas análogas.


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Figura 70. Sistema de Control y Sensores. Para la implementación de la telemetría se hace de la siguiente manera:


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Se utilizan los módulos de comunicación de E-Blocks del laboratorio de telecomunicaciones de la Universidad Católica Popular del Risaralda. La parte central donde se conectan todos los módulos es en la plaqueta Multiprogramador Pic. En donde se alimenta el sistema por medio de un adaptador de 12 VDC o por USB, se encuentra el Microcontrolador PIC16f877a encargada de la telemetría del sistema. Todas las conexiones de los módulos se hacen por medio de los puertos seriales. Donde el microcontrolador Pic16f877a está configurado de la siguiente manera.

El puerto A para entrada del sistema de Control y Sensores.

El puerto B para entrada de la pantalla LCD.

El puerto C para salida de los comandos At a través del Max232 que se conecta al puerto serial del modem.

El puerto D para la entrada del teclado matricial.

El puerto E para la adaptación de la entrada de la alarma del vehículo.

Figura 71. Sistema de Telemetría.


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A continuación se muestra la implementación de la telemetría y el control de todo el prototipo.

Figura 72. Implementación del Prototipo Completo.


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Para la adecuación del prototipo en el vehículo se hace de la siguiente manera. Se conecta la salida de la alarma del vehículo al puerto E del Microcontrolador PIC16F877A. Para activar y desactivar el bloqueo central, la alarma o para encender o apagar el vehículo o el aire acondicionado. Se debe hacer una conexión electrónica desde la salida del puerto B del Microcontrolador Pic16f84a. Según unas especificaciones del sistema electrónico del vehículo, el cual no se hace en este proyecto por ser un prototipo.

Figura 73. Implementación del Sistema para el Vehículo.

Bloque Central

Alarma

Aire Acondicionado

Encendido del Motor

Apertura del Baúl.

Alarma

Sensores


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CONCLUSIONES

Los objetivos propuestos fueron alcanzados mediante la concepción de un prototipo de telemetría y control para seguridad de vehículos soportado en redes móvil. Se logró diseñar un prototipo de un sistema de seguridad para vehículos con la ventaja adicional de obtener información sobre el estado actual del mismo a través de un mensaje de texto - SMS recibido en el teléfono celular del propietario, soportado con tecnología GSM. El modem Sony Ericsson GM28 es una gran solución a aplicaciones móviles de telemetría por el gran soporte de comandos AT de alto nivel, estándares GSM/GPRS y diseño de hardware adecuadas para cualquier implementación de tipo M2M. Se logró establecer la comunicación inalámbrica para la trasmisión y recepción de datos sobre la infraestructura red GSM existente actualmente soportada en Colombia por medio de mensajes de texto SMS a un bajo coste de implementación. La comunicación inalámbrica celular es flexible en su cobertura, ya que el uso de esta red permite comunicarse en puntos geográficamente distantes sin ningún tipo de inconveniente, transmitiendo información con un grado de confiabilidad mayor por la alta disponibilidad que brinda la red GSM, satisfaciendo los requerimientos planteados en el proyecto. El prototipo obtenido establece las bases de diseño para obtener un producto final competitivo dentro del mercado relacionado con los sistemas de seguridad vehicular y monitoreo de otras variables.


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Se integraron las dos aéreas fundamentales de la ingeniería de sistemas y telecomunicaciones, en la parte de programación y en la utilización de las redes de telefonía móvil celular.

Al realizar la integración del sistema se detecto que por un mismo puerto del microcontrolador Pic16f887a no se debe configurar para datos análogos y digitales porque esto genera conflictos.

Para la entrada del decodificador de tonos no se consiguió la resistencia de 71,5KΩ y se coloco una de 68KΩ que era la más aproximada a ese valor. Esto genera problemas de sincronización y un retardo en la decodificación de los tonos con frecuencias bajas, del número 1 al 6.

En la configuración del microcontrolador pic16f84a en la parte de control donde se determino el puerto A como entrada de 4bits y el puerto A se puede configurar para 5Bits, por eso es importante configurar el Puerto A5 en 0.


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RECOMENDACIONES Para el desarrollo del aplicativo en flowcode es recomendable utilizar la última

versión de Flowcode preferiblemente versión 4.0 ya que han sido agregadas muchas funciones nuevas, componentes y corrección de errores de la actual versión 2.0 disponible en el módulo “comms”.

Se recomienda trabajar con un módulo para el compilado de microcontroladores

diferente al “PICmicro USB Multiprogrammer” preferiblemente el “PicKit2”, ya que presenta muchos problemas de compatibilidad con sistemas operativos como Windows Vista y Windows 7.

Para un correcto funcionamiento de la placa “PICmicro USB Multiprogrammer”

con flowcode para compilar el programa al microcontrolador se recomienda trabajar en modo de alimentación directa DC – ICD2 ya que en el modo USB puede presentar errores debido a esto.

Para aplicaciones futuras se puede implementar el modo de transmisión de

datos por medio del servicio de datos GPRS soportado por el modem y las actuales redes celulares en Colombia.

Para el desarrollo del prototipo de comunicación se puede adaptar

electrónicamente cualquier dispositivo móvil celular antiguo que no esté en uso, que soporte el estándar GSM para una solución económica y reutilizable.

Es importante tener en cuenta la configuración de la SIM card ya que el

programa que se compilo en el chip está preparado para recibir SIM cards sin bloqueo PIN.

Este prototipo permite ser adaptado a cualquier tipo de ambiente M2M con otros

dispositivos pudiendo prestar más servicios de información, para el caso vehicular se puede complementar con un módulo GPS para entregar coordenadas de posición que no se incluyeron en este prototipo.


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REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍAS

[1] Tendencias Científicas. Tendencia 21[en línea]. España. 2004 [consulta Junio 2010]. Disponible en: http://www.tendencias21.net/index.php3?action=page&id_art=9735. [2] Moya, Santiago. Manejando la casa por celular. En: El Tiempo. Bogotá (Enero 15 de 2006). Disponible en: http://www.eltiempo.com/archivo/documento/MAM-1885251. [3] Asociación Colombina de Ingenieros. Perspectivas para las Telecomunicaciones en Colombia. Disponible en: http://www.aciem.org/bancoconocimiento/p/perspectivatelecomunext/Perspectivas%20en%20Telecomunicaciones%202005.pdf [4] La basura electrónica amenaza su medio ambiente. En: Vanguardia.com. (Febrero 10 de 2009). Disponible en: http://www.vanguardia.com/vivirmejor/ola-verde/20510-la-basura-electronica-amenaza-su-medio-ambiente [6] Se robaron 3.276 vehículos en los dos primeros meses del año en Colombia. En: Revista Motor. El Tiempo (Marzo 2010. Disponible en: http://www.eltiempo.com/motor/vehiculos/ARTICULO-WEB-PLANTILLA_NOTA_INTERIOR-7398867.html [7] Ministerio de Educación Nacional. La ciencia y la tecnología, una política prioritaria para Colombia. En línea]. Colombia 2010. [Consulta Junio de 2010]. Disponible en: http://www.mineducacion.gov.co/cvn/1665/article-123831.html

[8] Quintero, H., L.F. Telemetría y telegestión en procesos industriales mediante canales inalámbricos Wi Fi utilizando instrumentación virtual y dispositivos PDA. Desarrollo de Grandes Aplicaciones de Red. III Jornadas, JDARE 2006. Alicante, España, mayo 22-23, 2006. Disponible en: http://www.dtic.ua.es/grupoM/recursos/articulos/JDARE-06-J.pdf


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[9] R C Net. Telemetría [En línea]. [Consultado Junio de 2010]. Disponible en:

http://www.radiocomunicaciones.net/telemetria.html

[10] Modem Sony Ericsson GM29

http://www.ericsson.com

[11] Datasheet Microcontrolador Pic16f84a

http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/35007b.pdf

[12] DataSheet Mircrocontrolador Pic16f877a


[13] DataSheet Sensor de Temperatura LM35


[14] Datasheet Decodificador de tonos MT8870

http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/700/268108_DS.pdf

[15] DataSheet Regulador de Voltage LM7805

http://www.fairchildsemi.com/ds/LM%2FLM7805.pdf


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BIBLIOGRÁFIA

Álvaro Hernán Cárdenas Valencia, Activación de Cargas Eléctricas por medio

de la Telefonía celular, Universidad del Quindío, Trabajo de Grado, Armenia

2006.

MICROCONTROLADORES PIC de ANGULO, JOSE MARIA ISBN:

9788448156473 Nº Edición:1ª Año de edición:2007 MCGRAW-HILL

MICROCONTROLADORES PIC 2ª PARTE: PIC 16F87X: DISEÑO PRACTICO

DE A PLICACIONES de VV.AA. y ANGULO USATEGUI, JOSE MARIA ET

AL.ISBN: 9788448146276 Nº Edición:1ª Año de edición:2006

“Trasmisión por Radio”. José María Hernando Rábanos. Ed. Centro de

estudios ramón areces, S.A. Segunda edición.

4.“Technical realization of the Short Message Service (SMS) Pointo-to-Point”.

GSM-03.40. Version 5.3.0. ETSI.


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GLOSARIO

3GSM Third-generation Services for GSM (Servicios de tercera generación

para GSM)

ADC Analog-to-Digital Converter (Convertidor Analógico Digital)

ASCII American Standard Code for Information Interchange (Código

Estadounidense estandarizado para el Intercambio de Información)

AUC Authentication Center (Centro de Autenticación)

AVL Automatic Vehicle Location (Localización Automática Vehicular)

BS Base Station (Estación base)

BSC Base Station Controller (Controlador de Estaciones Base)

BSS Base Station Subsystem (Sub-sistema de Estaciones Base)

BTS Base Trasceiver Station (Estación Base)

CDMA Code Division Multiple Access (Acceso Múltiple por División de

Código)

CDPD Cellular Digital Packet Data (Paquetes de Datos Celular Digital)

DNS Domain Name System (Sistema de Nombre de Dominio)

DTMF Dial Tone Multy Frequency (Tono Dial Multi Frecuencia)

EDGE Enhanced Data for a Global Enviroment (Datos Mejorados para un

Ambiente Global)

GGSN Gateway GPRS Support Node (Puerta de Enlace del Nodo de

Soporte GPRS)


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GMSC Gateway Mobile Service Switching Center (El centro de conmutación

móvil de entrada)

GPRS General Packet Radio Service (Servicio General de Paquetes por

Radio)

GSM Global System for Mobile Communications (Sistema Global de

Comunicaciones Móviles)

GSMA GSM Association (Asociación GSM)

HLR Home Location Register (Registro de Localización de usuarios

Locales)

HSCSD High Speed Circuit Switched Data (Datos Conmutados por Circuitos

de Alta Velocidad)

HSPA High Speed Packet Access (Acceso a Paquetes de Alta Velocidad)

HTTP Hypertext Transfer Protocol (Protocolo de Transferencia de Híper-

texto)

ICMP Internet Control Message Protocol (Protocolo de Mensajes de Control

de Internet)

IGMP Internet Group Management Control (Control de Manejo del Grupo de

Internet)

IP Internet Protocol (Protocolo de Internet)

ISDN Integrated Services Digital Network (Red Digital de Servicios

digitales)

LAN Local Area Network (Red de Area Local)


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M2M Machine-to-Machine (Máquina a Máquina)

MoU Memorándum of Understandig (Recordatorio de Entendimiento)

MS Mobile Station (Estación Móvil)

MSC Mobile services Switching Center (Centro de Conmutación y servicios

Móviles)

PLMN Public Land Mobile Network (Red Móvil Publica Terrestre)

PSTN Public Switched Telephone Network (Red de Telefonía Publica

Conmutada)

RF Radio Frequency (Radio frecuencia)

RSS Radio SubSystem

SC Service Center (servicio central)

RTC Real-Time Counter (Contador en tiempo real)

SCI Serial Communications Interface (Interfaz Serial de Comunicaciones)

SGSN Serving GPRS Support Node (Servidor del Nodo de Soporte GPRS)

SIM Subscriber Identity Module (Modulo de Identidad de Usuario)

SMS Short Message Service (Servicio de Mensajes Cortos)

SMTP Simple Mail Transfer Protocol (Protocolo de Transferencia de

Correos Simple)

SPI Serial Peripheral Interface (Interfaz Serial de Periféricos)

TDMA Time Division Multiple Access (Acceso Múltiple por División de

Tiempo)


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UMTS Universal Mobile Telephone System (Sistema de Telefonía Móvil

Universal)

VLR Visitor Location Register (Registro de Localización de usuarios

Visitantes)

W-CDMA Wideband – Code Division Multiple Access (Múltiple Acceso por

División de Código de Banda Ancha).


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ANEXOS

Esquema para el quemado en baquéela de la etapa de control.

Figura 1. Esquema del Circuito de control


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GUIA DE LABORATORIO

Instalación del módulo Multiprogramador de MCU PICmicro.

1. Extraer el archivo EB-006_driver.zip

2. Abrir la carpeta extraída y ejecutar el archivo

Matrix_USB_Board_Driver_install.exe

3. Se ejecutara el asistente de instalación y a continuación dar clic en

siguiente


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En caso de que salga cualquier aviso de que si “está seguro de instalar el dispositivo” dar clic en alguna opción de que está de acuerdo.

4. Una vez finalizado la instalación mostrara una pantalla de que el dispositivo

esta lista para su uso y dar clic en el botón finalizar.


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A continuación se conecta el cable USB del dispositivo E-blocks USB Multiprogrammer al PC y se mostrara un aviso en el que el dispositivo se está instalando.

5. En panel de control buscar SISTEMA y ubicar la opción de administrador de

dispositivos en cual se cerciora de que ha sido instalado correctamente.

Una vez configurado el dispositivo E-blocks USB Multiprogrammer, procedemos a instalar el software necesario para utilizarlo, (1-MPLAB, 2-Flowcode) en la instalación del flowcode instala una versión del Matrix PPP 3.5.


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Se selecciona el archivo PPPv3.9.exe de la carpeta de instalación y se instala, este automáticamente actualizará a la versión anterior.


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Por defecto esta deshabilitada la opción del driver (Parallel Port), dar clic derecho sobre él y seleccionar la opción de instalarlo en el disco local.

Nos mostrara una pantalla en la cual se da clic en el botón INSTALL para continuar el proceso de instalación del driver, una vez finalizado este paso estará listo para la utilización del dispositivo.


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CONFIGURACIÓN EN FLOWCODE

1. Se inicializa “Flowcode for PICmicros” en el que se muestra una pantalla

de selección donde se escoge “crear un nuevo diagrama de flujo“. A

continuación se selecciona el PIC 16F877A elegido en la solución.

2. En la pantalla de inicio del software se selecciona en el menú principal

Chip/Configurar, donde mostrara una pantalla de configuración del PCI en

el software.

3. Se verifica el chip PIC 16F877A y se selecciona en la opción del Oscilador

del XTAL tal como fue configurado en el módulo hardware para no tener

inconvenientes en la programación; en la opción “Watching Timmer” se

selecciona OFF.

El software ofrece la opción con el botón “Autodetect” de detectar de manera automática el PIC en la placa, es muy útil en el caso de no saberlo.


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4. En el botón “Switch To Expert Config Screen” se verifica que el modo del

oscilador este en HS y las demás opciones deshabilitadas.

5. Una vez configurado lo anterior, en la barra de componentes del software

se adicionan al panel del proyecto los componentes necesarios utilizados

en el hardware (Board Keypad EB014, Board LCD EB005, Board RS232

EB015) que se encuentran distribuidos de la siguiente manera como se

muestra en la figura:


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Inputs: KeyPad, Outputs: LCDDisplay, Comms: RS232.

6. Las siguientes figuras muestran la representación de los módulos hardware

en flowcode. Se debe verificar en el panel de propiedades la conexión de

los puertos correspondientes a los componentes.

7. Adicionar las macros “INIT_GMS” y “SEND_SMS”, necesarias para el envío

de Texto SMS en menú principal, Macro, Importar.

8. En la barra de “Iconos” se disponen de los elementos principales para la

creación de los diagramas de flujo en flowcode. El icono “Macro” utiliza las

macros agregadas anteriormente y el icono “Macro de Componente” utiliza

los módulos hardware agregados con todas las macros disponibles en cada

uno.

9. Agregar le icono “Calculo” para crear una matriz con la variable

“MESSAGE” del cuerpo del mensaje de texto.

10. Agregar le icono “Calculo” para crear una matriz con la variable

“PHONE_NO” para el numero celular donde se enviara el mensaje SMS.


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MANUAL DE USUARIO


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Para la configuración del prototipo de un sistema de telemetría y control para seguridad en vehículos, soportado en redes móviles. Se divide en dos fases, la fase de control y telemetría.

Control

Para controlar cargas se necesita del modem Sony Ericsson GM29 y El Circuito de Control UCPR-IST.

Figura 2. Modem GM29 Sony Ericsson


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Figura 2. Circuito de Control UCPR-IST

El modem Se encuentra configurado para contestar automáticamente, para realizar el control de 6 cargas se debe seguir los siguientes pasos.

Paso 1.

Se conecta el cable RJ4 del circuito de la figura 2 en el modem de la figura 1. Se alimenta a 5 Voltios. Y se inserta una simcard en el modem que no tenga pin de ingreso.


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Paso 2.

Se carga el programa control.Hex en el microcontrolador pic16f84, que se encuentra en el CD del proyecto del Prototipo de un Sistema de Telemetría y Control para seguridad en Vehículos, soportado en redes móviles. En la carpeta de programas.

Paso 3.

Se configura el celular del usuario que va a realizar la llamada en tonos de teclado DTMF. Se realiza la llamada al número del modem y cuando conteste automáticamente se pueden los números para activar y desactivar las cargas, que se pueden apreciar en el encendido y apagado de los leds del circuito de la figura 2. La combinación de las teclas numéricas se puede observar en la tabla 1.

Tabla 1. Activación y desactivación de cargas eléctricas.

Entradas Puerto A Salidas Puerto B











Si Puerto A = * Se activa la carga 5 Puerto B5 = On 5v

Si Puerto A = # Se Desactiva la carga 5 Puerto B5 = Off 0v


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Telemetría

1. CONFIGURACIÓN DE LOS MODULOS E-BLOCKS

El modulo “E-blocks mobile comms system” se compone de hardware y software en el que se podrán diseñar soluciones de comunicaciones, para el caso se utilizara cinco módulos que servirán para el diseño de la parte de telemetría.

1. Multiprogramador de MCU PICmicro EB006.

2. Board Keypad EB014.

3. Board LCD EB005.

4. Board RS232 EB015.

5. Modem Sony Ericsson GM28

Principalmente se identifican los puertos del módulo EB006 Multiprogramador PICmicro en el que se conectan los dispositivos del sistema de telemetría siendo esta la placa principal en donde se ubicara el PIC16F877A que es el encargado de interactuar con los dispositivos y ejecutar las instrucciones necesarias de telemetría. En la siguiente figura se muestra las conexiones de los elementos.

Figura 3. Modulo completa para la telemetria.


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En la siguiente tabla se muestra en detalle las conexiones de cada uno de los dispositivos con la configuración de jumpers y modo de operación. El modo de alimentación de la placa será seleccionado USB a 5V por defecto suministrado desde el computador por medio de un cable, y desde el módulo EB006 será entregado a los demás dispositivos que lo requieran por los terminales de alimentación.

Tabla 2. Configuración Multiprogramador EB006

EB006 Multiprogramador PICmicro

Opciones Ajuste

Fuente de alimentación USB

PICmicro 16F8877A

SW1 (Fast/Slow) No aplica

SW2 (RC/Xtal) Xtal

Frecuencia Xtal 19.6608MHz

Puerto A Control y Sensores

Puerto B Board LCD EB005

Puerto C Board RS232 EB015

Puerto D Board Keypad EB014

Puerto E Alarma

EB005 Board LCD

Opciones Ajuste

Ajuste Jumpers Default

EB014 Board RS232

Opciones Ajuste

Ajuste Jumpers C,1

Interfaz RS232 - 3er Dispositivo Sony Ericsson GM28/29


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El modem Sony Ericsson GM29 opera con un suministro de energía entre 5V – 32V independiente a el de la palca EB006 que es conectado al conector RJ11 por un adaptador incluido en la solución. En la figura se ilustra el puerto de conexión del modem.

Figura 4. Suministro de Energía Modem GM29

La conexión con la parte de control se establece del conector audio del modem por medio del cable disponible.

Figura 5. Conexión del cable RJ4 para el control.


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Paso 1.

Cargar en el microcontrolador PIC 16F877A el programa Telemetria.hex disponible en el CD e introducir la SIM CARD en el módulo modem GSM con saldo para el envío de mensajes.

Paso 2.

Una vez cargado el programa y realizadas las conexiones correspondientes de los módulos hardware se inicializa el programa en el microcontrolador en el que se mostrará en la pantalla LCD “ACTIVO” para indicar su correcto funcionamiento.

Paso 3.

El programa al iniciar por primera vez no cuenta con un número celular configurado. Para configurarlo se presiona la tecla asterisco (*) en el teclado en el que se mostrara el mensaje “DIGITE CONTRASEÑA”.

Paso 4.

La contraseña por defecto es “1234” para acceder a cambiar el numero o ingresarlo por primera vez. Cuenta con un tiempo moderado para introducir la contraseña o se mostrara en mensaje de “Time Out” volviendo al estado activo.

Paso 5.

Se mostrara un mensaje de “Digite Número” en que se definirá el número celular del usuario al que le llegaran los mensajes de texto. Para la comprobación del número celular establecido en el sistema se presiona la tecla uno (1).

Paso 6.

Para simular entradas al sistema de la parte de control por el puerto A, se conecta a este el modulo “Tarjeta pulsadores EB007” disponible con 8 pulsadores para pruebas de envío de mensajes de cada una de las cargas.

Documents

PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA Y CONTROL PARA