Sistema Telemetria Alarma Vehiculos

8/10/2019 Sistema Telemetria Alarma Vehiculos

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

UCPR-IST

PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRA Y CONTROL PARASEGURIDAD EN VEHCULOS, SOPORTADO EN REDES MVILES

Presentado por:

LVARO HERNN CRDENAS VALENCIA

ANDRS FELIPE ECHEVERRY GIRALDO

TRABAJO DE GRADO:Presentado como requisito parcial

Para optar al ttulo:

INGENIERO DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES

UNIVERSIDAD CATLICA POPULAR DEL RISARALDAFACULTAD DE CIENCIAS BSICAS EN INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONESPEREIRA

2010


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UCPR-IST

PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRA Y CONTROL PARASEGURIDAD EN VEHCULOS, SOPORTADO EN REDES MVILES.

Presentado por:

LVARO HERNN CRDENAS VALENCIA

ANDRS FELIPE ECHEVERRY GIRALDO

Dirigido por:

ING. JAMES ANDRS BARRERA MONCADA

UNIVERSIDAD CATLICA POPULAR DEL RISARALDAFACULTAD DE CIENCIAS BSICAS EN INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONESPEREIRA

2010


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DECLARACION DE DERECHOS DEL AUTOR

Facultad de ciencias bsicas e ingeniera, Universidad Catlica Popular de

Risaralda.

Por la presente dejamos constancia de ser los autores del Trabajo de gradotitulado: PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TELEMETRIA Y CONTROL PARASEGURIDAD EN VEHICULOS, SOPORTADO EN REDES MOVILES. Que

presentamos como requisito parcial para optar por el titulo de Ingenieros deSistemas y Telecomunicaciones.Asesorado por el ingeniero James AndrsBarrera Moncada.

Dejamos constancia que el uso de marcos, inclusin de opiniones, citas eimgenes es nuestra responsabilidad, quedando la Universidad Catlica Popularde Risaralda exenta de toda obligacin al respecto.

Autorizamos, en forma gratuita, a la UCPR a utilizar este material para concursos,publicaciones y aplicaciones didcticas dado que constituyen ejerciciosacadmicos de uso interno sin fines comerciales.

28 / 05 / 2010 lvaro Hernn Crdenas Valencia

Fecha

Andrs Felipe Echeverry Giraldo

Firma y aclaracin


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AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la Universidad Catlica Popular del Risaralda y al Programa deIngeniera de Sistemas y Telecomunicaciones por el prstamo de equipos dellaboratorio de Telecomunicaciones que facilitaron el desarrollo de este proyecto.

Al los profesores del programa y en especial al director del trabajo de gradoJAMES ANDRS BARRERA MONCADA por su dedicacin y colaboracin.


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DEDICATORIA

Este trabajo est dedicado a mi madre LUZ MARINA VALENCIA LOAIZA a mipadre JORGE HUMBERTO CRDENAS LOPEZ. Gracias por su apoyo y sacrificiopor sacar la familia adelante, por habernos dado la oportunidad de estudiar y deformarnos como personas de bien. (lvaro Hernn Crdenas Valencia)

Este trabajo est dedicado con mucho cario a mis padres ANTONIO JOSECHEVERRI GARCA y MARA ADELA GIRALDO. Gracias por su apoyo y amorincondicional, por brindarme las bases para ser una mejor persona con principios yvalores y por todo su esfuerzo para que tenga una mejor calidad de vida. A mis

hermanos, Alexander y Luz Fanny, a mis sobrinas Mara Camila y Mariana y atodas aquellas que siempre me apoyaron y en especial a DIOS por darme la vida.(Andrs Felipe Echeverry G).


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RESUMEN

Se presenta un prototipo de un sistema de telemetra y control de seguridad envehculos, soportado en redes mviles, en el que se utiliza un mdulo decomunicacin mvil suministrado por el laboratorio de telecomunicaciones de laUniversidad Catlica Popular del Risaralda. De all surge el diseo del mdulopara el manejo de control y sensores. Este prototipo principalmente se componede una parte de telemetra y una parte de control.

La parte de telemetra: es instalada en un vehculo, que por medio de un modemde telefona celular GSM, es el encargado de establecer la comunicacin y la

trasmisin de la informacin en un mensaje de texto simple (SMS), este va dirigidoal nmero del propietario suministrndole informacin actual de los estados delmismo.

En cuanto a la parte de control: el usuario utiliza un telfono celular; llama alnmero del vehculo, por consiguiente el sistema modem contestaautomticamente y establece la comunicacin en la cual el usuario puedecontrolar la alarma por medio del teclado numrico del telfono, el bloqueo,encender o apagar el vehculo o el aire acondicionado, solicitar informacin de latemperatura, nivel de la gasolina o el aceite.

Este prototipo tambin puede ser adaptado en casa, oficinas, fbricas, donde serequiera tener mayor control e informacin de la seguridad o de medidas devariables fsicas.

Palabrasclaves: telemetra, redes mviles, seguridad vehculos, GSM, telefonacelular, 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 moduleprovided by the telecommunications laboratory of the universidad Catlica Populardel Risaralda. From there comes the module design for control and sensormanagement. 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, isresponsible for establishing communication and transmission of information in a

simple text message (SMS), this is directed to the number of Owner will supplycurrent 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 whichthe user can control the alarm through the telephone keypad, the blockade, on oroff the vehicle or air conditioning, request information of temperature, level ofgasoline or oil.

This prototype can also be adapted at home, offices, factories, where they want tohave more information on security measures or physical variables.

Key words: telemetry, mobile networks, security cars, GSM, cell phone,telecommunications.


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CONTENIDO

Pg.

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

1. FORMULACIN DEL PROYECTO .......................................................................... 18

1.2 DESCRIPCIN Y FORMULACIN DEL PROBLEMA ....................................... 18

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

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

1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS ............................................................................. 19

1.3 JUSTIFICACIN ........................................................................................................ 20

1.4 PLANTEAMIENTO DE HIPTESIS ........................................................................... 21

1.5 IDENTIFICACIN DE VARIABLES Y CATEGORIAS DE ANLISIS ......................... 22

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

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

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

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

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

2.1.1 Econmico .......................................................................................................... 25

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

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

2.1.4 POLTICO ........................................................................................................... 28

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

CAPTULO III ................................................................................................................... 30

3. MARCO TERICO ................................................................................................... 30


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3.1 TELEMETRA ......................................................................................................... 30

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

3.3

REDES MVILES CELULARES ....................................................................... 34

3.3.1 Historia de la telefona Mvil Celular. ................................................................. 34

3.3.2 Generaciones de la Telefona Mvil Celular TMC ............................................... 34

3.4 Tecnologas TMC .............................................................................................. 36

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

3.5.1 Funcionamiento de la Telefona Mvil 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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CAPTULO IV .................................................................................................................. 80

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

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

4.2 TELEMETRA ........................................................................................................ 88

CAPTULO V ................................................................................................................. 115

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

5.1 IMPLEMENTACIN Y MONTAJE. ....................................................................... 116

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

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

REFERENCIAS BIBLIOGRAFAS ................................................................................. 125

BIBLIOGRFIA .............................................................................................................. 127

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

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


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LISTA DE TABLAS

Pg.

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

CONTROL PARA SEGURIDAD EN VEHCULOS,SOPORTADO EN REDES MVILES. ................ 23

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

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

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

TABLA5.CONFIGURACIN JUMPERS PARA EL CONTROL DE FLUJO................................ 62

TABLA 6.CONFIGURACIN GENERAL JUMPERS PARA TXY RX. .................................... 62

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

TABLA8.PRINCIPALES INSTRUCCIONES HAYES .......................................................... 71

TABLA9.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. TELEMETRA POR MEDIO DE LA TELEFONA MVIL CELULAR. ........................ 31

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

FIGURA 3.LAS CELDAS DISEADAS COMO HEXGONOS................................................ 39

FIGURA 4.FRECUENCIAS DEL TECLADO DE UN TELFONO MVIL. .................................. 41

FIGURA 5.FRECUENCIAS DEL TECLADO NUMRICO (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 MDULO DE COMUNICACIONES E-BLOCKS. ......... 57

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

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

FIGURA 14.MDULO DE GUA DE PROGRAMACIN LCD. ............................................. 59

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

FIGURA 16.LCDDEL MDULO DE COMUNICACIONES E-BLOCKS. ................................. 60

FIGURA 17.RS232DEL MODULO DE COMUNICACIN E-BLOCKS. ................................. 61

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

FIGURA 19.INTERFAZ ENTRE EL MDEM Y LAAPLICACIN. .......................................... 65

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


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FIGURA21.GM28,VISTA DESDE EL LADO DERECHO. .................................................. 66

FIGURA 22.TRAMA TPICA DE RS232. ....................................................................... 67

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

FIGURA 24.TRANSMISIN Y RECEPCIN DEL RS232. .................................................. 69

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

FIGURA 26.CENTRO DE SERVICIO SMS1. ................................................................. 74

FIGURA 27.CENTRO DE SERVICIO SMS2. ................................................................. 74

FIGURA 28.EL SERVICIO SMSSMMOY MT. ............................................................ 75

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

FIGURA 30.ARQUITECTURA DE RED EN 4CAPAS. ........................................................ 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 PIC16F84PARA 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 TELEMETRA. ............................................. 88

FIGURA 39.ENVI DE INFORMACIN SMS. ................................................................ 89

FIGURA 40.CONFIGURACIN DEL SISTEMA. ................................................................ 90

FIGURA41.ESQUEMA PARA LA PARTE DE TELEMETRA.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 LCDEB005. .................................................................... 97

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

FIGURA 47.PUERTO RJ11ALIMENTACIN.FIGURA 48.CONECTOR DE AUDIO RJ9 ........ 99

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

FIGURA 50.ELECCIN MICROCONTROLADOR. ........................................................... 103

FIGURA 51.CONFIGURACIN MICROCONTROLADOR.................................................. 103

FIGURA 52.PARMETROS DE CONFIGURACIN SOFTWARE PPP. ................................ 104

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

FIGURA 54.DISPOSITIVO LCDEB005EN FLOWCODE. .............................................. 105

FIGURA 55.DISPOSITIVO KEYPAD EB014EN FLOWCODE. ......................................... 105

FIGURA 56.DISPOSITIVO RS232EB015EN FLOWCODE. .......................................... 105

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

FIGURA 58.CONEXIN DISPLAY LCDEN FLOWCODE. ............................................... 106

FIGURA 59.CONEXIN 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.INICIALIZACIN DEL COMANDO DE ATENCINAT. ..................................... 110

FIGURA 64.CONFIGURACIN DETALLE MODO. ........................................................... 111

FIGURA 65. CONFIGURACIN DE PARMETROS DE MODO TEXTO. ............................... 111
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FIGURA 66.CONFIGURACIN DEL MENSAJE EN MODO TEXTO. .................................... 112

FIGURA 67.CONFIGURACIN DEL NMERO CELULAR................................................. 113

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

FIGURA 69.DISEO COMPLETO DEL PROTOTIPO. ...................................................... 115

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

FIGURA 71.SISTEMA DE TELEMETRA. ..................................................................... 119

FIGURA 72.IMPLEMENTACIN DEL PROTOTIPO COMPLETO. ....................................... 120

FIGURA 73.IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA PARA EL VEHCULO. ................................ 121


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lvaro Hernn Crdenas V, Andrs Felipe Echeverry G. Pgina 16

INTRODUCCIN

Uno de los campos que ha registrado mayor evolucin en los ltimos aos, hansido los sistemas de telecomunicacin, especialmente la telefona mvil, que datras da ofrece ms servicios a los usuarios. Por ejemplo la telefona IP, paquetesde datos, redes Wi-Fi, mensajes de texto, mensajes multimedia, bluetooth,reproductores de msica y videos, televisin anloga, banca virtual, sistemas deinformacin, entre otros.

Segn Infonetic Research, los operadores de telefona mvil se convierten cadavez ms en proveedores de servicios multimedia integrados, generandosoluciones de voz y datos para empresas, pblico general y redes en casa. Deesta forma, intentan atender la demanda cada vez mayor de los usuarios, que en2010 llegarn a ser 3.600 millones en todo el mundo, [1].

Dentro del panorama de las comunicaciones, aparecen los sistemas detransmisin de datos inalmbricos, estos sistemas son particularmente apropiadospara aplicaciones de telemetra o de computadoras porttiles, lo cual permitemovilidad, con las ventajas de estar conectados a una red [2]

El presente trabajo implement un prototipo de telemetra, control y seguridadpara vehculos, utilizando como medio de comunicacin las redes mviles, atravs de una llamada al nmero del vehculo podr obtener controles del mismotales como: activar o desactivar la alarma, abrir o cerrar los seguros, encender oapagar el vehculo, encender o apagar el aire acondicionado, abrir la bodega o elcapo, solicitar informacin de variables fsicas del vehculo como la temperatura,niveles de gasolina o aceite. La informacin de su estado se enva por mensajesde texto al telfono mvil del usuario.

Este trabajo no solo brinda una excelente oportunidad para contribuir alcrecimiento del portafolio de servicios de la telefona mvil, en el que se puedeextender a campos en va de desarrollo como la seguridad, la telemetra y elcontrol, sino que adems contribuye a la economa del Pas, El sector de lastelecomunicaciones en Colombia, como ha sucedido en muchos pases delmundo, 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 dela economa nacional [3].

Se plantea entonces como proyecto de grado, esta propuesta PROTOTIPO DEUN SISTEMA DE TELEMETRIA Y CONTROL PARA SEGURIDAD ENVEHICULOS, SOPORTADO EN REDES MOVILES; la cual esta organizada porcaptulos, los cuales se encuentran distribuidos de la siguiente manera: en elcaptulo I se describe la formulacin del proyecto. En el captulo II se describe elmarco contextual. En el captulo III se describe la teora base del proyecto. En elcaptulo IV se hace referencia al diseo con base en la teora. En el capitulo V sedescribe la implementacin con base al diseo y finalmente se encuentran lasconclusiones, recomendaciones, referencias bibliogrficas y anexos.


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CAPITULO I1. FORMULACIN DEL PROYECTO

1.2 DESCRIPCIN Y FORMULACIN DEL PROBLEMA

Los sistemas de alarmas comunes no permiten tener un control total del usuariosobre el estado del vehculo, ya que dependen de la emisin de seales audiblesen un rango limitado para su alcance. Otros sistemas de alarmas permiten tener elcontrol de activacin de la alarma y bloqueos por medio de radio frecuencias, en elque si se llegara a presentar un evento enva informacin sobre la activacin alcontrol de la alarma con un alcance aproximado de 500 metros, siendo muylimitados en el control a grandes distancias y solicitud de informacin adicional que

requiera el usuario. Cabe resaltar que existen alarmas con algunas caractersticassimilares en cuanto a distancia soportada en redes mviles, pero con lasdesventajas de ser muy costosas por consiguiente poco accesibles.

Este proyecto surgi de la necesidad de disear un prototipo de un sistema deseguridad para vehculos con la ventaja adicional de obtener informacin sobre elestado actual del mismo, por medio del telfono celular del usuario soportado conla tecnologa GSM y recepcin de la informacin a travs de un mensaje de textoSMS. Lo cual permitir el control de otras variables como control del nivel degasolina, temperatura, entre otros.

Tambin da un aporte al medio ambiente en la disminucin de la contaminacinelectrnica situacin que se est agravando mundialmente [4], reutilizandoantiguos telfonos celulares que soporten el estndar GSM, adaptndoloselectrnicamente para su funcionamiento en el prototipo.


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1.2 OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVO GENERAL

Disear un prototipo de telemetra y control para la seguridad de vehculos,soportado en redes mviles.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Integrar cada uno de los dispositivos del mdulo E-Blocks al sistema detelemetra.

Disear y programar el circuito electrnico del microcontrolador del modulo decontrol y sensores.

Programar las instrucciones en el microcontrolador del modulo de telemetraque permita sensar y enviar la informacin al dispositivo celular.

Integrar los mdulos de telemetra y control para realizar pruebas defuncionamiento.


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1.3 JUSTIFICACIN

La importancia de desarrollar el proyecto PROTOTIPO DE UN SISTEMA DETELEMETRIA Y CONTROL PARA SEGURIDAD EN VEHICULOS, SOPORTADOEN REDES MOVILES; brinda la oportunidad de generar el diseo de un sistemade alarma para vehculos, donde se utiliza un mdulo de comunicacionessuministrado por el laboratorio de telecomunicaciones de la UCPR. Este podr serintervenido por los estudiantes de ingeniara de sistemas y telecomunicaciones yaque a travs de nuevas ideas se realizaran mejoras innovadoras; esto contandocon la utilizacin de los equipos con que posee la Universidad.

Dicho prototipo da una solucin a los sistemas de alarma comunes que seencuentran hoy instalados en los vehculos, ya que le permite al propietario deeste tener control de sus actividades por medio de su telfono celular, brindndolecomodidad y alcance en cualquier parte del pas donde exista cobertura detelefona celular.

Por esta razn el prototipo le va a permitir a los propietarios de los vehculos estarinformados de su estado y ejercer un control del mismo.


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1.4 PLANTEAMIENTO DE HIPTESIS

La inseguridad y los robos de vehculos, con sistemas de alarmas que no lepermite a los propietarios un control personalizado, plantea la posibilidad dedesarrollar, implementar o crear nuevas soluciones utilizando los diferentes tiposde tecnologa y medios que estn disponibles. Actualmente este valor agregadopara la seguridad eficiente solo puede ser adquirido por personas que tienenbuena capacidad econmica. Es por esta razn que la mayora de los usuarios devehculos utilizan alarmas convencionales con un mnimo grado de seguridad enun pas en que las cifras de crecimiento de robo vehicular han incrementado[6].

Otro aspecto que tiene gran importancia, es el relacionado con el medio ambienteya que teniendo en cuenta el avance tecnolgico del sistema de telefona celular ysus dispositivos mviles, ha generado que la contaminacin electrnica pordispositivos celulares incremente causando efectos negativos sobre el medioambiente ya que no se ha creado esa conciencia sobre el impacto que esto puedegenerar [5]


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1.5 IDENTIFICACIN DE VARIABLES Y CATEGORIAS DE ANLISIS

Para este proyecto se identificaron variables electrnicas, de sistemas ytelecomunicaciones. Que estn clasificadas en las siguientes categoras.

ELECTRNICAS

Voltajes.

Corrientes.

SISTEMAS

Digitales nmeros binarios

TELECOMUNICACIONES

Telemetra.

Control.


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1.6 PRESUPUESTO

Tabla 1 . Presupuesto de la tesis: Prototipo de un sistema de telemetra y controlpara seguridad en vehculos, soportado en redes mviles.

Material CantidadValor

unitarioTotal

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

Telfono Celular 1 $ 45.000 $ 45.000TOTAL $ 150.000


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1.7 CRONOGRAMA

Tabla 2. Cronograma para el desarrollo del prototipo.

Actividad2009 2010

Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May JunConsulta deBibliografa

X X X

Requerimientosdel sistema

X X

Anlisis del

Prototipo X XDiseo delprototipo

X X

Implementacindel prototipo

X X

Documentacindel Proyecto

X X X X X

Entrega ysustentacin deltrabajo de grado.

X


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CAPITULO II2. MARCO CONTEXTUAL

2.1 CONTEXTO

2.1.1 Econmico

Actualmente la telefona celular se caracteriza por ser uno de los negocios msgrandes y rentables del mundo, ya que con los avances de la tecnologa, losusuarios cada vez tienen ms oportunidades de adquirir nuevos y avanzados

servicios en sus telfonos celulares.

Es por eso que este proyecto puede ser un gran aporte al portafolio de serviciosque adquieren los usuarios de la telefona celular ya que por medio de ste, sebrinda la oportunidad de adquirir un sistema de seguridad para sus vehculos, conla ventaja de facilitarle informacin adicional sobre el estado actual del vehculo,todo a travs de un mensaje de texto, permitindole al usuario tener un mejorcontrol y programar sus actividades de acuerdo a lo que debe hacer despus deobtener esta informacin.


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2.1.2 SOCIAL

Uno de los principales motivos para el desarrollo de este proyecto fue la carenciade opciones que ofrecen las alarmas comunes, que han sido instaladas en lamayora de los vehculos en Colombia, estas no brindan al usuario la informacinnecesaria del estado de su vehculo y por consiguiente se observa con frecuenciaque la alarma se activaba y el propietario tiene que estar cerca de su carro o nopodra escuchar el sonido de la alarma.

De acuerdo a datos reportados por el Departamento de Investigacin Judicial DIJIN, [6], en Colombia han aumentado los robos de vehculos. Es esta una de

los aportes en lo social de este proyecto, el cual pretende dar una alternativa demayor seguridad y monitoreo constante de su vehculo, sin importar el lugar dondese encuentre, permitindole actuar de una manera rpida ante cualquier novedad.


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2.1.3 CULTURAL

El significado de la evolucin tecnolgica entraa cambios tales que exige unareflexin sobre la adecuacin o inadecuacin de las culturas tecnolgicas que sepresentan en los diferentes campos de la sociedad resultado de este avance, porello se puede deducir que el entorno en el que el hombre vive forma parte de sucultura y la tecnologa impacta en la forma en que ste se desarrolla.

En cuanto al contexto cultural de este proyecto fue dirigido a las nuevas culturastecnolgicas que se estn viviendo en nuestro pas. Teniendo en cuenta que cadavez es ms fcil acceder a los medios tecnolgicos que se han desarrollado en elmundo para las comunicaciones, recreacin, informacin, interaccin, etc.

Hoy en da los telfonos mviles celulares, ofrecen diferentes servicios para susclientes, y con el fin de contribuir con estos nuevos servicios se presenta esteproyecto para que los usuarios y propietarios de vehculos puedan tenerinformacin y control por medio de sus TMC.


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2.1.4 POLTICO

Los retos que se plantean para el pas en materia de Ciencia, Tecnologa eInnovacin -CTI-, son diversos y cambiantes, entre ellos se cuentan: lacompetitividad, la bsqueda de alternativas tecnolgicas para la generacin deempleo y la respuesta desde el conocimiento a problemas geopolticos y neoeconmicos como el aprovechamiento y proteccin de la biodiversidad. Por estarazn, Colciencias a travs del Sistema Nacional de Ciencia y Tecnologa -SNCTI-, plantea una poltica que se construye permanentemente de maneraparticipativa por parte de la comunidad cientfica, instituciones gubernamentales yla sociedad civil.

En Colombia la construccin permanente de la poltica de Ciencia, Tecnologa eInnovacin ha tenido como resultados: el apoyo a la consolidacin deinvestigacin en universidades, centros y grupos de investigacin; la formacin derecursos humanos; el apoyo a la innovacin: articulacin del sistema; y eldesarrollo de la informacin [7].

Por tal razn este proyecto tiene mucho futuro, porque las polticas del pas, hanpermitido el desarrollo de nuevas aplicaciones para la tecnologa en este caso enla telefona mvil celular.


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2.1.5 ORGANIZACIONAL

Las tecnologas y en especial las telecomunicaciones tienen un gran impactosobre las organizaciones, su funcionamiento y estructuracin ante otrasorganizaciones determinan el comportamiento de las empresas hacia el futuro. Latecnologa se convirti en sinnimo de eficiencia y actualmente se estconstituyendo como un factor importante de normatividad apuntando siempre a lacalidad, evalundose continuamente para el mejoramiento a futuro.

La tecnologa crea incentivos en todas las empresas, para ser cada vez mseficientes y eficaces. La tendencia actual es a automatizar los procesos de talforma que se facilite el trabajo que se realiza en la organizacin, la bsqueda de la

calidad, el posicionamiento del producto en el mercado, la presencia en el mbitomundial, esto sin duda alguna requieren de la adopcin de las tecnologas portodos los miembros de la organizacin, sin importar la generacin. Ya que, nobasta con adquirir la tecnologa, tambin se requiere de la actitud y disposicin delpersonal para lograr incrementar la productividad, alcanzando los objetivosgerenciales de la organizacin los cueles son la razn de ser y existir de lasinstituciones.


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CAPTULO III3. MARCO TERICO

3.1 TELEMETRA

Es una tecnologa que permite la medicin remota de magnitudes fsicas y elposterior envo de la informacin hacia el operador del sistema. La palabratelemetra procede de las palabras griegas tele ("lejos") y metrn ("medida").

La telemetra es una de las reas de la ingeniera que est orientada a la medicin

de cualquier cantidad fsica, utilizando interfaces electrnicas que conectadas atravs de alguna lnea de transmisin ya sea un medio guiado o no guiadopermiten enviar la informacin a un centro de gestin. Gracias a la telemetra, latelegestin es posible en los procesos industriales porque a partir de estos datostransmitidos se puede realizar un procesamiento adecuado para obtener modelosestadsticos de comportamiento del sistema, y segn el anlisis de toda lainformacin, los procesos van mejorando cada vez ms y esto conlleva a unmejoramiento continuo dentro de la compaa que posea un sistema de telemetray telegestin de distintas variables para cualquier proceso industrial. En el quetambin se debe ligar con la instrumentacin.

La instrumentacin es un campo de la ingeniera desarrollado para que todos losprocesos, automatizados o no, funcionen de acuerdo con parametrizaciones, lascuales se basan en mquinas diseadas por el hombre; para entender la variacinde los distintos fenmenos fsicos dentro de un proceso, y de acuerdo con ellotomar la posicin preventiva o correctiva dentro de un modelo de gestin [8].

Tambin se puede decir que la Telemetra es una tcnica automatizada de lascomunicaciones con la ayuda de que las mediciones y recopilacin de datos serealizan en lugares remotos y de transmisin para la vigilancia. Esta tcnica utiliza

comnmente transmisin inalmbrica, aunque original de los sistemas detransmisin utilizados por cable. Los usos ms importantes de telemetra han sidola recopilacin de datos del clima, supervisin de plantas de generacin deenerga y hacer el seguimiento de vuelos espaciales tripulados y no tripulados.

Un sistema de telemetra normalmente consiste de un transductor como undispositivo de entrada, un medio de transmisin en forma de lneas de cable o las


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ondas de radio, dispositivos de procesamiento de seales, y dispositivos degrabacin o visualizacin de datos. El transductor convierte una magnitud fsicacomo la temperatura, presin o vibraciones en una seal elctricacorrespondiente, que es transmitida a una distancia a efectos de medicin y

registro. En el que se pueden hacer diferentes desarrollos.

El uso la telemetra en el rea aeronutica se remonta a la dcada de 1930,cuando se utiliz un globo como equipo para recopilar datos sobre lascondiciones atmosfricas. Esta forma de telemetra se ampli para su uso en lossatlites de observacin en la dcada de 1950.

La Telemetra en la biomedicina, busca fundamentalmente recopilar datosprovenientes de los rganos internos de un paciente a travs de los dispositivos

que se implantan quirrgicamente dentro de ese rgano. Otro apasionante campode aplicacin es el de la oceanografa, que implica la recopilacin de datosremotamente relacionadas con los aspectos bajo el mar, como la composicinqumica de las rocas submarinas o su comportamiento ssmico [9].

A continuacin se muestra un esquema de la telemetra celular, parte fundamentalpara el desarrollo de este proyecto.

Figura 1. Telemetra por medio de la Telefona Mvil Celular.


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referencia dado pues el controlador produce una continua desviacin del valor dereferencia. La accin del controlador de dos posiciones tiene un simplemecanismo de construccin, por esa razn este tipo de controladores es de los dems amplio uso, y comnmente utilizados en sistemas de regulacin de

temperatura. Los controladores mecnicos de dos posiciones normalmente poseealgo de histresis, por el contrario los controladores electrnicos usualmentefuncionan sin histresis. La histresis est definida como la diferencia entre lostiempos de apagado y encendido del controlador.

Para determinar la regulacin del controlador, son importantes los parmetrosamplitud y perodo de tiempo de la oscilacin. La oscilacin depende de muchosfactores, el perodo de tiempo est en funcin del tiempo muerto del sistema y laposible histresis del controlador. La histresis tambin est directamenteinfluenciada por la amplitud de la oscilacin la cual es adicionalmente dependiente

de los valores del factor de histresis Kis y la magnitud del escaln en la variablede entrada.

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

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


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3.3 REDES MVILES CELULARES

3.3.1 Historia de la telefona Mvil Celular.

Martin Cooper fue el pionero en esta tecnologa, a l se le considera como "elpadre de la telefona celular" al introducir el primer radiotelfono, en 1973, enEstados Unidos, mientras trabajaba para Motorola; pero no fue hasta 1979 cuandoaparecieron los primeros sistemas comerciales en Tokio, Japn por la compaaNTT.

En 1981, los pases nrdicos introdujeron un sistema celular similar a AMPS

(Advanced Mobile Phone System). Por otro lado, en Estados Unidos, gracias aque la entidad reguladora de ese pas adopt reglas para la creacin de unservicio comercial de telefona celular, en 1983 se puso en operacin el primersistema comercial en la ciudad de Chicago.

Con ese punto de partida, en varios pases se disemin la telefona celular comouna alternativa a la telefona convencional inalmbrica. La tecnologa tuvo granaceptacin, por lo que a los pocos aos de implantarse se empez a saturar elservicio. En ese sentido, hubo la necesidad de desarrollar e implantar otras formasde acceso mltiple al canal y transformar los sistemas analgicos a digitales, con

el objeto de darles cabida a ms usuarios. Para separar una etapa de la otra, latelefona celular se ha caracterizado por contar con diferentes generaciones. Acontinuacin, se describe cada una de ellas.

3.3.2 Generaciones de la Telefona Mvil Celular TMC

Primera generacin (1G)

La 1G de la telefona mvil hizo su aparicin en 1979 y se caracteriz por seranalgica y estrictamente para voz. La calidad de los enlaces era muy baja, tenanbaja velocidad (2400 bauds). En cuanto a la transferencia entre celdas, era muyimprecisa ya que contaban con una baja capacidad (Basadas en FDMA,Frequency Division Multiple Access) y, adems, la seguridad no exista. Latecnologa predominante de esta generacin es AMPS (Advanced Mobile PhoneSystem).


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Segunda generacin (2G)

La 2G arrib hasta 1990 y a diferencia de la primera se caracteriz por ser digital.EL sistema 2G utiliza protocolos de codificacin ms sofisticados y se emplea enlos sistemas de telefona celular actuales. Las tecnologas predominantes son:GSM (Global System por Mobile Communications); IS-136 (conocido tambincomo TIA/EIA136 o ANSI-136) y CDMA (Code Division Multiple Access) y PDC(Personal Digital Communications), ste ltimo utilizado en Japn.

Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades deinformacin ms altas por voz, pero limitados en comunicacin de datos. Se

pueden ofrecer servicios auxiliares, como datos, fax y SMS (Short MessageService). La mayora de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles deencripcin. En Estados Unidos y otros pases se le conoce a 2G como PCS(Personal Communication Services).

Generacin 2.5 G

Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se movern a lasredes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnologa 2.5G es ms rpida,

y ms econmica para actualizar a 3G.

La generacin 2.5G ofrece caractersticas extendidas, ya que cuenta con mscapacidades adicionales que los sistemas 2G, como: GPRS (General PacketRadio System), HSCSD (High Speed Circuit Switched), EDGE (Enhanced DataRates for Global Evolution), IS-136B e IS-95Bm entre otros.

Tercera generacin 3G.

La 3G se caracteriza por contener a la convergencia de voz y datos con accesoinalmbrico a Internet; en otras palabras, es apta para aplicaciones multimedia yaltas transmisiones de datos.


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Los protocolos empleados en los sistemas 3G soportan altas velocidades deinformacin y estn enfocados para aplicaciones ms all de la voz como audio(mp3), video en movimiento, videoconferencia y acceso rpido a Internet, slo pornombrar algunos. Se espera que las redes 3G empiecen a operar en el 2001 en

Japn, por NTT DoCoMo; en Europa y parte de Asia en el 2002, posteriormenteen Estados Unidos y otros pases.

Asimismo, en un futuro prximo los sistemas 3G alcanzarn velocidades de hasta384 kbps, permitiendo una movilidad total a usuarios, viajando a 120 kilmetrospor hora en ambientes exteriores. Tambin alcanzar una velocidad mxima de 2Mbps, permitiendo una movilidad limitada a usuarios, caminando a menos de 10kilmetros por hora en ambientes estacionarios de corto alcance o en interiores.

En relacin a las predicciones sobre la cantidad de usuarios que podra albergar3G, The Yanlee Gropu anticipa que en el 2004 habr ms de 1,150 millones en elmundo, comparados con los 700 millones que hubo en el 2000. Dichas cifras nosanticipan un gran nmero de capital involucrado en la telefona inalmbrica, lo quecon mayor razn las compaas fabricantes de tecnologa, as como losproveedores de servicios de telecomunicaciones estarn dispuestos a invertir sucapital en esta nueva aventura llamada 3G.

Cuarta generacin 4G.

La telefona mvil 4G es una tecnologa de telefona mvil que utilizar el estndarUMTS para transmitir informacin a velocidades tericas del orden de 100 Mbps.

3.4 Tecnologas TMC

Latecnologa FDMA separa el espectro en distintos canales de voz, al separar elancho de banda en pedazos (frecuencias) uniformes. La tecnologa FDMA esmayormente utilizada para la transmisin analgica. Esta tecnologa no es

recomendada para transmisiones digitales, aun cuando es capaz de llevarinformacin digital.

La tecnologa TDMA comprime las conversaciones (digitales), y las enva cadauna utilizando la seal de radio por un tercio de tiempo solamente. La compresinde la seal de voz es posible debido a que la informacin digital puede ser


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reducida de tamao por ser informacin binaria (unos y ceros). Debido a estacompresin, la tecnologa TDMA tiene tres veces la capacidad de un sistemaanalgico que utilice el mismo nmero de canales.

La tecnologa CDMAes muy diferente a la tecnologa TDMA. La CDMA, despusde digitalizar la informacin, la transmite a travs de todo el ancho de bandadisponible. Varias llamadas son sobrepuestas en el canal, y cada una tiene uncdigo de secuencia nico. Usando la tecnologa CDMA, es posible comprimirentre 8 y 10 llamadas digitales para que estas ocupen el mismo espacio queocupara una llamada en el sistema analgico.

De la evolucin de estas generaciones, enunciamos a continuacin los tipos detecnologa comnmente usadas para transmitir informacin en las redes:

Acceso mltiple por divisin de frecuencia (FDMA, por sus siglas en ingls).

Acceso mltiple por divisin de tiempo (TDMA, por sus siglas en ingls).

Acceso mltiple por divisin de cdigo (CDMA, por sus siglas en ingls).

La diferencia primordial entre estas tecnologas se encuentra en el mtodo deacceso, el cual vara entre:

Frecuencia, utilizada en la tecnologa FDMA Tiempo, utilizado en la tecnologa TDMA Cdigos nicos, que se proveen a cada llamada en la tecnologa CDMA.

La primera parte de los nombres de las tres tecnologas (Acceso mltiple),significa que ms de un usuario (mltiple) puede usar (acceder) cada celda.

3.5 GSM

La tecnologa GSM es un sistema que est en constante evolucin. Una de sus

grandes fortalezas es la capacidad de roaming internacional que tiene. Esto ofrecea los consumidores tener el mismo nmero telefnico en ms de 159 pases. Latecnologa satelital GSM ha extendido su servicio ofreciendo cobertura a losterritorios que no cuentan con ningn tipo de telefona o manera de comunicarse.


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Diferencia tcnica de esta tecnologa.

GSM se diferencia de los sistemas inalmbricos de primera generacin porque

usa tecnologa digital y mtodos de ofrecen mltiples accesos de transmisin condivisin de tiempos. La voz es digitalmente codificada por nica va, lo que emulalas caractersticas del lenguaje humano. El mtodo de transmisin permite latransmisin de una gran cantidad de datos a buena velocidad.

Evolucin de la tecnologa GSM.

Los servicios de alta banda ancha estn siendo disponibles a travs detecnologas que pertenecen a la segunda generacin. El desarrollo hacia la tercera

generacin est claramente trazado y trae consigo la posibilidad aplicacionessofisticadas en multimedia y datos. El estndar GSM continuar evolucionandocon sistemas inalmbricos y satelitales que ofrecen ms y mejores servicios. Estoincluye alta velocidad, servicios de datos multimedia apoyando paralelamente eluso de servicios integrados con Internet y redes almbricas.

La Tercera Generacin.

Es el trmino que se usa para la siguiente generacin de sistemas mviles de

comunicacin. Este nuevo sistema provee mejores servicios a los ya existentes devoz, texto y datos. Los conceptos para los sistemas de tercera generacin estnsiendo desarrollados por grupos globales como el Third Generation partnershipProject (3GPP). La visin de la asociacin GSM de la tercera generacin estbasada en los estndares actuales de GSM, pero evoluciona a incluir una interfasede radio adicional mejor adaptado con mayor velocidad y servicios de datosmultimedia.

Servicios de la tercera generacin.

Ofrece transmisin de video en lnea, acceso con alta velocidad a Internet,multimedia. La principal ventaja de los sistemas de tercera generacin es queofrecen servicios con capacidades que incluyen una mejor capacidad, calidad ymayor velocidad en transmisin de datos de lo que ofrecen otras generaciones.Los sistemas 3G incluyen el uso simultneo de mltiples servicios y son elpuente entre lo inalmbrico y lo fijo.


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En otras palabras, en cualquier celda, pueden hablar 56 personas ensus telfonos celulares al mismo tiempo. Con la transmisin digital, elnmero de canales disponibles aumenta. Por ejemplo el sistema digitalTDMA puede acarrear el triple de llamadas en cada celda, alrededor de

168 canales disponibles simultneamente.

Los telfonos celulares tienen adentro transmisores de bajo poder. Muchostelfonos celulares tienen dos intensidades de seal: 0.6 watts y 3.0 watts (encomparacin, la mayora de los radios de banda civil transmiten a 4 watts.) Laestacin central tambin transmite a bajo poder. Los transmisores de bajopoder tienen dos ventajas:

Las transmisiones de la base central y de los telfonos en la misma

celda no salen de sta. Por lo tanto, cada celda puede re-utilizar lasmismas 56 frecuencias a travs de la ciudad.

El consumo de energa del telfono celular, que generalmente funcionacon bateras, es relativamente bajo. Una baja energa significa baterasms pequeas, lo cual hace posibles los telfonos celulares.

La tecnologa celular requiere un gran nmero de bases o estaciones en unaciudad de cualquier tamao. Una ciudad grande puede llegar a tener cientos de

torres. Cada ciudad necesita tener una oficina central la cual maneja todas lasconexiones telefnicas a telfonos convencionales, y controla todas las estacionesde la regin.

3.6 TONOS DTMF (Dial Tone Multy Frequency)

En la telefona mvil cada nmero del teclado es enviado por medio de unasecuencia de dos tonos simultneos, cada botn del teclado tiene dos tonosasociados: uno de alta frecuencia y el otro de frecuencia ms baja tal como se

puede observar en la Figura 4. Por ejemplo al oprimir el 4, se transmite un tono de1209 Hz y otro de 770 HZ. En la figura 4 se puede observar un diagrama delteclado con la respectiva asignacin de frecuencias para cada tecla. Con uncircuito decodificador de estos tonos, es posible convertir estas seales analgicasa digitales y realizar procesos de control de cargas elctricas por medio de lgicasecuencial.


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Tabla 3.Frecuencias del teclado DTMF

A continuacin podemos apreciar las frecuencias del teclado DTMF (Dual-ToneMulti-Frequency)

Figura 5.Frecuencias del teclado numrico (DMTF)

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

697 Hz 1 2 3 A770 Hz 4 5 6 B

852 Hz 7 8 9 C

941 Hz * 0 # D

Atenuacin


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3.7 DECODIFICADOR DE TONOS

El MT8870 es un completo DTMF receptor de la integracin de Banda y el filtro

ambos son todas las funciones de descodificador digital. La seccin de filtro utilizaconmutacin de las tcnicas de condensador para alta y baja filtros de grupo, eldecodificador utiliza contando digitales tcnicas para detectar y decodificar los 16pares de tonos DTMF en un cdigo de 4-bit. Recuento de Exteriores componentees reducirse al mnimo en la prestacin de un chip de entrada diferencialamplificador, oscilador de reloj y con el seguro de tres estados de autobsinterfaz. A continuacin 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, especficamente por ser un sensor de alta precisin y por suversatilidad en el diseo. El LM35 es un sensor de temperatura con una precisincalibrada de 1C y un rango que abarca desde -55 a +150C.

El sensor se presenta en diferentes encapsulados pero el ms comn es el TO-92de igual forma que un tpico transistor con 3 patas, dos de ellas para alimentarlo yla tercera nos entrega un valor de tensin proporcional a la temperatura medidapor el dispositivo. Con el LM35 sobre la mesa los pines de frente y las letras delencapsulado hacia arriba tenemos que de izquierda a derecha los pines son: VCC- Vout - GND.

La salida es lineal y equivale a 10mV/C por lo tanto: +1500mV = 150C +250mV = 25C -550mV = -55C

Funcionamiento:Para hacernos un termmetro lo nico que necesitamos es unvoltmetro bien calibrado y en la escala correcta para que nos muestre el voltajeequivalente a temperatura. El LM35 funciona en el rango de alimentacincomprendido entre 4 y 30 voltios.

Podemos conectarlo a un conversor Analgico/Digital y tratar la medidadigitalmente, almacenarla o procesarla con un Controlador 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 deun horno dispone de un sensor que mide constantemente su temperatura internay, cuando traspasa los lmites prefijados, genera las seales adecuadas queaccionan los efectores que intentan llevar el valor de la temperatura dentro delrango estipulado.

Aunque el concepto de controlador ha permanecido invariable a travs del tiempo,su implementacin fsica ha variado frecuentemente. Hace tres dcadas, loscontroladores se construan exclusivamente con componentes de lgica 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 loselementos del controlador se han podido incluir en un chip, el cual recibe elnombre de microcontrolador. Realmente consiste en un sencillo pero completocomputador contenido en el corazn (chip) de un circuito integrado.

Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integracin queincorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador. Unmicrocontrolador dispone normalmente de los siguientes componentes:Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso). Memoria RAM para Contener losdatos. Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM. Lneas de E/S para

comunicarse con el exterior.

Diversos mdulos para el control de perifricos (temporizadores, Puertas Serie yParalelo, CAD: Conversores Analgico/Digital, CDA: ConversoresDigital/Analgico, etc.).

Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo elsistema. Los productos que para su regulacin incorporan un microcontroladordisponen de las siguientes ventajas:

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

Aumento de la fiabilidad: al reemplazar el microcontrolador por un elevadonmero de elementos disminuye el riesgo de averas y se precisan menosajustes.


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Reduccin del tamao en el producto acabado: La integracin delmicrocontrolador en un chip disminuye el volumen, la mano de obra y losstocks.

Mayor flexibilidad: las caractersticas de control estn programadas por lo

que su modificacin slo 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 tamao esposible montar el controlador en el propio dispositivo al que gobierna. Eneste caso el controlador recibe el nombre de controlador empotrado(embedded controller).

3.9.1 PIC16F84

Caractersticas del PIC16F84A

En esta parte estudiaremos la estructura del PIC16F84A con el fin de entendermejor su funcionamiento. Empezaremos con una relacin de sus principalescaractersticas:

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 mquina del PIC son 4 ciclos de reloj, por locual si tenemos un PIC con un cristal de 4 MHz, se ejecutarn 1 milln deinstrucciones por segundo.

Memoria de programa Flash de 1 K x 14 bits. Memoria RAM dividida en 2 reas: 22 registros de propsito especfico

(SFR) y 68 de propsito 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 teora permitira 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 deEntrada/Salida o el propio cdigo de instruccin.

4 fuentes de interrupciones:


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o A travs del pin RB0/INT.o Desbordamiento del temporizador TMR0.o Interrupcin 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 aos de retencin de la memoria EEPROM. 13 pins de E/S con control individual de direccin. PortA de 5 bits . PortB de 8 bits . 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). Proteccin de cdigo. Modo de bajo consumo SLEEP. Puede operar bajo 4 modos diferentes de oscilador. Programacin en serie a travs de dos pins. Tecnologa de baja potencia y alta velocidad CMOS Flash/EEPROM. Caractersticas elctricas mximas (no deben ser superadas y de

mantenerse por un tiempo en algn mximo puede daarse al PIC)o Temperatura ambiente mxima para funcionamiento de -55C to

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

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

o sumidero, 25 mA. Rango de alimentacin:

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

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

Consumo tpico:o 16LF84A:


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

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

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

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

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

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

Disposicin y descripcin de pines

Disposicin de pines: Disposicin de los pines para encapsulado DIL 18:

Figura 8. Microcontrolador PIC16F84A


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Arquitectura interna

Las altas prestaciones de los microcontroladores PIC derivan de las

caractersticas de su arquitectura. Estn basados en una arquitectura tipo Harvardque posee buses y espacios de memoria por separado para el programa y losdatos, lo que hace que sean ms rpidos que los microcontroladores basados enla arquitectura tradicional de Von Neuman.

Otra caracterstica es su juego de instrucciones reducido (35 instrucciones) RISC,donde la mayora se ejecutan en un solo ciclo de reloj excepto las instrucciones desalto que necesitan dos.

Posee una ALU (Unidad Aritmtico Lgica) de 8 bits capaz de realizar operacionesde desplazamientos, lgicas, 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 instruccin ejecutada, la ALU puede afectar a los bits deacarreo, Acarreo Digital (DC) y Cero (Z) del Registro de Estado (STATUS).

La pila es de 8 niveles. No existe ninguna bandera que indique que est llena, porlo que ser el programador el que deber controlar que no se produzca sudesbordamiento.

Este microcontrolador posee caractersticas especiales para reducir componentesexternos con lo que se reducen los costos y se disminuyen los consumos. Posee 4diferentes modos de oscilador, desde el simple circuito oscilador RC con lo que sedisminuyen los costos hasta la utilizacin de un oscilador a cristal.

En el modo SLEEP el consumo se reduce significativamente y puede despertarseal microcontrolador utilizando tanto interrupciones internas como externas y sealde reset. Adems posee la funcin Watchdog Timer (Perro Guardian) que protegeal 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 demicrocontroladores de 8 bits (bus de datos) que tienen las siguientescaractersticas generales que los distinguen de otras familias: ArquitecturaHarvard, Tecnologa RISC, Tecnologa CMOS. Estas caractersticas se conjuganpara lograr un dispositivo altamente eficiente en el uso de la memoria de datos yprograma y por lo tanto en la velocidad de ejecucin.


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Caractersticas generales del PIC16F877

La siguiente es una lista de las caractersticas que comparte el PIC16F877 con los

dispositivos ms cercanos de su familia: PIC16F873, PIC16F874, PIC16F876,PIC16F877.

CPU RISC Slo 35 instrucciones que aprender Todas las instrucciones se ejecutan en un ciclo de reloj, excepto los saltos

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

instruccin). 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 interrupcin 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. Proteccin programable de cdigo Modo SEP de bajo consumo de energa Opciones de seleccin del oscilador

Programacin y depuracin serie In-Circuit (ICSP) a travs de dos patitas Lectura/escritura de la CPU a la memoria flash de programa Rango de voltaje de operacin de 2.0 a 5.5 volts Alta disipacin 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 A a 3V, 32 Khz menos de 1A corriente de standby.

Perifricos

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 mdulos de Captura, Comparacin y PWM Convertidor Analgico/Digital: de 10 bits, hasta 8 canales Puerto Serie Sncrono (SSP) Puerto Serie Universal (USART/SCI).

Puerto Paralelo Esclavo (PSP): de 8 bits con lneas de protocolo

Diagrama de Bloques del PIC16F877

En la siguiente Figura se muestra a manera de bloques la organizacin interna delPIC16F877, se muestra tambin el diagrama de pines, para tener una visinconjunta 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 programacin grfica ms avanzada

mundialmente en idiomas para los Microcontroladores. La gran ventaja deFlowcode es que permite a aquellos con poca experiencia crear complejossistemas electrnicos.

Beneficios

Ahorro de tiempo y dinero: Flowcode facilita el rpido diseo de sistemaselectrnicos basados en Microcontroladores.

Interfaz fcil de usar:Basta con arrastrar y soltar iconos en pantalla para crearun sistema electrnico sin necesidad de escribir cdigo lnea por lnea tradicional.

Rpido y Flexible:Flowcode tiene subrutinas a nivel de los componentes quesignifica el desarrollo rpido del sistema. El diagrama de flujo es un mtodo deprogramacin que permite a los usuarios desarrollar habilidades para programasde microcontrolador.

Arquitectura abierta: Flowcode Permite ver el cdigo C y ASM para todos losprogramas creados y personalizarlos. Acceso al diagrama del circuito del sistema,material de apoyo.

Completamente compatible: Flowcode cuenta con el apoyo de una ampliagama de materiales y libros para el aprendizaje, desarrollo de los sistemaselectrnicos.

Caractersticas

Microcontroladores compatibles:PIC, AVR.

Sistemas de comunicacin: 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 LCDgrficos color, LCD grficos monocromticos, sensores, displays de 7 segmentos,EEPROM, sistemas de comunicaciones.

Estrecha integracin con E-blocks:Cada sistema comms cuenta con el apoyode los bloques de E- blocks

3.11 MULTIPROGRAMADOR DE MCU PICMICROEB006

Descripcin

El programador de microcontrolador PICmicro se conecta al PC a travs del puertoUSB y ofrece uno de los programadores de microcontrolador PICmicro ms baratoy ms flexible del mundo. Esta plaqueta puede usarse con las utilidades deprogramacin Assembly, C o Flowcode. La plaqueta programar la mayora de losdispositivos microcontroladores PICmicro de tecnologa flash de 8, 14, 18, 28 y 40pines usando el software de programacin (PPP) y ofrece un acceso limpio atodas las lneas 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 programacin disponible Funcionamiento en RC o Xtal 5 puertos de E/S Depuracin en circuito a travs de MPLABICD2


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Diseo Plaqueta

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

1. conector de alimentacincualquier polaridad.2. Conector USB.3. Botn 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. Potencimetro 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. Zcalo de ICD2.13. Terminales de tornillo de alimentacin.14. Selector de programacin USB / ICD2.15. Selector de potencia USB/ICD2.16. Cristal de cuarzo desmontable.17. Chip de control USBno lo extraiga.18. Mdulo de enlace de selector de pin de programa de bajo voltaje.19. Conecto

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