Universidad Nacional de Ingeniera
Facultad de Electrotecnia y Computacin
Sistemas de Medicin
Elaborado por:
Levi Dan Sandoval Leiva Carnet: 2009-30216
Profesor:
Ing. lvaro Gaitn
Tema:
Medidor de temperatura con pic16f877a y sensor lm35 con visualizacin en 7
segmentos y conexin RS232
II-Resumen del Proyecto
La medicin de temperatura del ambiente por lo general es un asunto de los
termmetros de mercurio, ya sea hospitales u/o afines, el problema con este
mtodo es su visualizacin, por ejemplo si quisiramos ver la temperatura
ambiente en un termmetro de mercurio en nuestro hogar hay que ir hasta donde
el esta y observar detalladamente para lograr distinguir la temperatura medida.
En este trabajo disearemos un termmetro digital el cual sea ms fcil de
visualizar en pantallas de LED de 7 segmentos.
En el resto del documento vamos a describir el proceso de diseo de dicho
termmetro, sus elementos y su forma de funcionamiento.
Antecedentes
En principio es importante mencionar que aqu en la UNI ha habido proyectos de
curso que bsicamente son el mismo, es decir la construccin de un termmetro
digital, pero a diferencia de nuestro termmetro, estos fueron realizados con
pantallas LCD LM016, donde el costo de estas pantallas es elevado y adems su
visualizacin en entornos muy iluminados es dificultosa.
Justificacin
La principal razn por la cual hemos escogido la elaboracin de un termmetro
digital ha sido la manera en la que el costo de este puede disminuir
implementando una manera de visualizacin de la temperatura mejor y ms
barata.
Objetivo General
Disear un termmetro digital, usando un sensor de temperatura LM35, un
PIC16877A y pantallas LED de 7 segmentos para la visualizacin.
Objetivos Especficos
Realizar la programacin necesaria en el PIC para su correcto funcionamiento y
correlacin con las variables de entrada y salida.
Realizar el esquema de diseo del circuito en PROTEUS y realizar las
simulaciones necesarias para comprobar su correcto funcionamiento.
Crear un PCB del circuito para su futura implementacin.
Plan de Trabajo
Actividad #1
Hacer la programacin para el microcontrolador y simular su funcionamiento en
PROTEUS. Hacer la correcta programacin del microcontrolador es fundamental
para la realizacin de las dems actividades, usaremos el lenguaje de alto nivel
CCS y el programa PICC como compilador, para comprobar su funcionalidad
usaremos el programa PROTEUS en el cual simularemos como el PIC trabaja con
los dems componentes del circuito electrnico.
Actividad #2
Una vez realizada la actividad #1 sin inconvenientes y con los resultados
esperados procederemos a:
a) Programar el PIC 16f877A.
b) Montar el circuito completo en una tabla de nodos, igualmente como est el
diseo en las simulaciones realizadas anteriormente.
Actividad #3
Al haber comprobado su correcto funcionamiento procederemos a hacer la tarjeta
PCB para montar los componentes y finalizar el termmetro digital.
En esta etapa, ya con todos los componentes conseguidos y necesarios para el
termmetro, haremos la tarjeta del circuito, usando el software PCB WIZARD para
el diseo de las pistas, filminas para la impresin de las pistas sobre la tarjeta de
cobre y acido ntrico para la eliminar las partes de la tarjeta que no sean las pistas
donde irn fijados todos los componentes.
Introduccin
La temperatura es una variable fsica de muchsima importancia en todas las
partes del mundo, cada pas, cada ciudad e incluso cada hogar debera en
trminos bsicos y prcticos saber la temperatura del ambiente.
Esta practicidad adquiere mayor relevancia cuando hablamos de actividades
especificas ligadas al manejo intencionado de la temperatura en ambientes
cerrados, por ejemplo oficinas de trabajo, hoteles, centros de entretenimiento,
cines, etc. con aires acondicionados a determinada temperatura, se hace
indispensable conocer la temperatura ambiente para garantizar que haya un
ambiente cmodo y agradable para las personas dentro del lugar, o en otro caso
podra servir para monitorear la temperatura a la que se almacenan productos en
una bodega y asegurar su buen estado e integridad, etc.
Desarrollo
Para entrar de lleno al diseo del termmetro definiremos las caractersticas de
este y los elementos y/o componentes (valga la redundancia) necesarios para la
realizacin del mismo.
Caractersticas del termmetro digital
Rango de temperatura medible (-55 a 100) grados Celsius.
Entrada de voltaje de 115-125 voltios a 60 herz.
Voltaje DC de trabajo del circuito 5 Voltios.
Conexin RS232 serie para pc.
El sensor: Este elemento tiene la funcin de convertir la variable fsica en una
variable elctrica como voltaje o corriente.
En nuestro caso la variable fsica que mediremos ser temperatura, para ello
usaremos el sensor lm35.
Acondicionador: En este caso el acondicionamiento de la seal el sensor es
simplemente para lograr obtener una medicin de temperatura bajo cero ya que la
salida mxima del sensor es de 5 voltios los cuales son totalmente manejables por
el microcontrolador.
Procesador de variable: Tiene la funcin de estimar las medidas finales adquiridas
a travs de la variable acondicionada mediante clculos matemticos, etc. y
obtener una magnitud acertada de la variable fsica. Estos suelen ser circuitos o
sistemas ms complejos, que en la mayora de los casos necesitan ser
programados para tal funcin.
En nuestro caso el procesador de variable ser el microcontrolador, el cual
calculara mediante ecuaciones previamente programadas el valor real de
temperatura y tambin tendr la funcin de brindar las seales necesarias para las
pantallas de siete segmentos y es el que servir para la conexin RS232 con la
PC.
La programacin del microcontrolador fue hecha en lenguaje CCS de alto nivel, a
continuacin el mismo:
#include "16f877A.h" #DEVICE adc=10 // Convertidor-analgico digital del microcontrolador #include "MATH.H" #fuses XT,NOPROTECT,NOWDT // Directivas generales del pic #use delay (clock=4M) // Reloj a 4MHz #use rs232(baud=9600, xmit=pin_c6, rcv=pin_c7, bits=8, parity=N) // Conexion RS232 #use fast_io(A) #use fast_io(B) #use fast_io(C) #use fast_io(D) int32 vtemp, vd; int8 a, b, c; float temp; void prom(){ int8 prom; vd=0; vtemp=0; for(prom=0;prom
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-/CVREF4
RA4/T0CKI/C1OUT6
RA5/AN4/SS/C2OUT7
RE0/AN5/RD8
RE1/AN6/WR9
RE2/AN7/CS10
OSC1/CLKIN13
OSC2/CLKOUT14
RC1/T1OSI/CCP216
RC2/CCP117
RC3/SCK/SCL18
RD0/PSP019
RD1/PSP120
RB7/PGD40
RB6/PGC39
RB538
RB437
RB3/PGM36
RB235
RB134
RB0/INT33
RD7/PSP730
RD6/PSP629
RD5/PSP528
RD4/PSP427
RD3/PSP322
RD2/PSP221
RC7/RX/DT26
RC6/TX/CK25
RC5/SDO24
RC4/SDI/SDA23
RA3/AN3/VREF+5
RC0/T1OSO/T1CKI15
MCLR/Vpp/THV1
U1
PIC16F877A
51.0
3
1
VOUT2
U2
LM35
A7
QA13
B1
QB12
C2
QC11
D6
QD10
BI/RBO4
QE9
RBI5
QF15
LT3
QG14
U3
74LS48
A7
QA13
B1
QB12
C2
QC11
D6
QD10
BI/RBO4
QE9
RBI5
QF15
LT3
QG14
U4
74LS48
A7
QA13
B1
QB12
C2
QC11
D6
QD10
BI/RBO4
QE9
RBI5
QF15
LT3
QG14
U5
74LS48
R1
1k
R2
1k
D11N4148
D21N4148
R310k
C1100nF
C2100nF
R410k
R510k
C3100nF
R6
1k
X1
CRYSTAL
C433pF
C533pF
D3
LED-BLUE
R7
100R8
100
R9
100
R10
100
RXD
RTS
TXD
CTS
Esquema total del circuito
El circuito se alimenta en su totalidad por 5 voltios DC, cuando se enciende
el LED indica que la temperatura medida est bajo 0 grados Celsius.
Listado de componentes: 1 LM 35 1 MIROCONTROLADOR 16F877A 1 CRISTAL OSCILADOR DE 4MHZ 2 CAPACITORES CERAMICOS DE 33 PF 1 FUENTE DC DE 5V 3 DISPLAY DE 7 SEGMENTOS DE CTODO COMN 3 TTL 74LS48 (CODIFICADOR BCD A 7 SEGMENTOS) 2 DIODO 1N4148 3 RESISTENCIAS DE 10 K 3 RESISTENCIAS DE 1K 4 RESISTENCIAS DE 220 1 LED ROJO O AZUL 1 BOTN N/A (NORMALMENTE ABIERTO) 1 CABLE COM PARA LA CONEXIN SERIE
Detalle de los componentes
LM35
El LM35 es un sensor de temperatura con una precisin calibrada de 1C. Su
rango de medicin abarca desde -55C hasta 150C. La salida es lineal y cada
grado centgrado equivale a 10mV, por lo tanto:
150C = 1500mV
-55C = -550mV1
Sus caractersticas ms relevantes son:
Est calibrado directamente en grados Celsius.
La tensin de salida es proporcional a la temperatura.
Tiene una precisin garantizada de 0.5C a 25C.
Opera entre 4 y 30 voltios de alimentacin.
Baja impedancia de salida.
Baja corriente de alimentacin (60uA).
Bajo coste.
El microcontrolador
Los PIC16F87X forman una subfamilia de microcontroladores PIC (Peripheral
Interface Controller) de gama media de 8 bits, fabricados por Microchip
Technology Inc..
Cuentan con memoria de programa de tipo EEPROM Flash mejorada, lo que
permite programarlos fcilmente usando un dispositivo programador de PIC. Esta
caracterstica facilita sustancialmente el diseo de proyectos, minimizando el
tiempo empleado en programar los microcontroladores (C).
Para nuestro proyecto usaremos el modelo 16F877A
74LS48
Este es un circuito integrado basado en tecnologa TTL, este es un convertidoror
de cdigo BCD a 7 segmentos, y es necesario en nuestro caso para el uso de las
pantallas led.
Pantallas LED de 7 segmentos ctodo comn
Son pantallas a base de led las cuales muestran los nmeros del 0 al 9
dependiendo de las seales de entrada, usaremos tres de estas una para
decimales, una para la unidad y una para la decena.
Bibliografa
http://www.ozeros.com/foro/topic/854-guia-termometro-con-lm35/
http://es.wikipedia.org/wiki/LM35
Dataheet PIC16F877a, lm335, 74ls48.
Compilador CCS y simulador proteus para Microcontroladores PIC- Eduardo Garca Breijo