UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

ESPECIALIDAD DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

TÍTULO: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED MAESTRO ESCLAVO ENTRE ARDUINO Y DOS PIC PARA LA MEDIDA DE UNA DISTANCIA

GRUPO DE TRABAJO:

CRUZ SILVA DANNY JOEL GAZZANI GUZMÁN GIAN-MARKO SANTOS MONSALVE SEGUNDO

DOCENTE: ING. LUIS A. CALDERON PINEDO.

PIURA-PERU2014

OBJETIVOS

GENERALES

Implementar una red inalámbrica entre 2 pic’s y un módulo arduino mega 2560

ESPECIFICOS

Implementar la comunicación entre Arduino y 2 microcontroladores para la trasmisión y recepción de datos.

Implementar un pic esclavo para controlar un sensor ultrasónico Implementar un pic esclavo para controlar un motor DC Intercambiar información entre el módulo arduino y los dos pic’s

esclavos

INTRODUCCION

Para el presente proyecto de redes industriales, se realizara comunicación entre

un módulo arduino y un microcontrolador, a través de una red inalámbrica que no

es más que una conexión de nodos sin necesidad de una conexión física, esta se

da por medio de ondas electromagnéticas. La trasmisión y recepción se realiza a

través de puertos.

El sentido de la comunicación será half-duplex, que permitirá trasmitir y recibir

información de manera alternada. Esta es una tarea relativamente desconocida

para nosotros que trataremos de desarrollarla a lo largo del curso, para eso

utilizaremos las herramientas adecuadas, tales como crear la interface correcta,

un buen compilador de microcontroladores, y un mejor algoritmo para el tráfico de

la información.

Se establecerá una red inalámbrica entre arduino, para intercambiar información,

en donde se realizara la medición de una distancia mediante sensores ultrasónico.

MARCO TEORICO

Arduino mega

El Arduino Mega es una placa microcontrolador basada ATmeg1280 (datasheet). Tiene 54 entradas/salidas digitales (de las cuales 14 proporcionan salida PWM), 16 entradas digitales, 4 UARTS (puertos serie por hardware), un cristal oscilador de 16MHz, conexión USB, entrada de corriente, conector ICSP y botón de reset. Contiene todo lo necesario para hacer funcionar el microcontrolador; simplemente conéctalo al ordenador con el cable USB o aliméntalo con un trasformador o batería para empezar.

PIC16F877A

Los PIC son una familia de microcontroladores desarrollados y fabricados por la empresa Microchip Technologies Inc., los cuales cuentan con una tecnología tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer) y poseen en su arquitectura interna características especiales que varían según el modelo de PIC que deseamos utilizar.

Podríamos decir que estos dispositivos se asemejan a una computadora pero de tamaño muy reducido, ya que cuentan con casi los mismos recursos que éstas, es decir, poseen memoria de programa, memoria RAM, memoria de datos, puertos de entrada o salida, temporizadores y en algunos casos cuentan con recursos adicionales como convertidores A/D, comparadores, USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter), comunicación serie I2C, entre otros. El PIC16F87X, incluyen un gran número de mejoras en comparación con el PIC16F84, debido principalmente a que cuentan con un numero de pines I/O superior a éste, además de otras características relevantes. Por ejemplo, con esta serie de microcontroladores contamos con una mayor capacidad en cuanto a memoria de programa y memoria de datos.

nRF24L01p

Los transceptores NRF24L01 son una serie de módulos de radio de 2,4 GHz que se basan en el chip de Nordic Semiconductor nRF24L01. El Nordic nRF24L01 integra un completo transceptor RF de 2,4 GHz, un sintetizador de RF y toda la lógica de banda base incluyendo un acelerador de protocolo por hardware Enhanced ShockBurst™ con una interfaz SPI de alta velocidad para el controlador de la aplicación. El módulo Transceptor de baja potencia y corto alcance (200 metros más o menos)

Características:

Rango de radiofrecuencia en la cual trabaja (2.4 – 2.5 GHz), antena integrada en la placa.

Comunicación SPI. (Max. Velocidad 8Mhz). 128 canales de transmisión seleccionables por el bus SPI. Implementación capas OSI por hardware. Tensión de alimentación (1.9 a 3.6 V). Máxima velocidad de transferencia en radiofrecuencia 2Mbps. Pines de entrada con tolerancia a 5V

Aplicaciones:

Periféricos inalámbricos de PC Mouse, teclados y mandos a distancia Controles remoto Control de juegos Relojes y sensores deportivos Mandos a distancia RF para la electrónica de consumo Automatización comercial y del hogar Sistemas de seguimiento de activos

METODO

Realizaremos comunicación maestro-esclavo, donde el maestro es Arduino mega 2560 que coordina toda la información, usualmente también es el encargado de mantener el reloj si el protocolo lo exige, usualmente un maestro manda una orden por el bus y espera hasta que el esclavo le responda, pero en algunas ocasiones algunos esclavos están autorizados a enviar información sin esperar la orden, El esclavo es el que obedece al maestro, normalmente ejecuta su proceso individual y mantiene los resultados hasta que el maestro se los solicite

La clave fundamental de este proyecto está en el medio de transmisión que se utilice. Se pueden utilizar diferentes interfaces ya sea el caso de I2C, RS-485, RS-232 que permiten la conexión multipunto, por donde se realizara la trasmisión y recepción, donde tendremos en cuenta el costo y la complejidad que se tenga para crear la interface.

FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO

Este proyecto consiste en la comunicación de una placa Arduino - maestro y dos PIC-esclavos, para comprobar el correcto funcionamiento se implementara en un esclavo un sensor ultrasónico que mediante una orden del maestro se activara y comenzara a censar distancias entre el sensor y el objeto más cercado cuando y al mismo tiempo se activara el esclavo 2 un motor DC que comenzara a funcionar hasta que el esclavo 1 detecte que hay un objeto a 30cm de su ubicación y entonces enviara una señal al maestro indicándole que está en el límite permitido y entonces el maestro enviara una señal al esclavo 2 haciendo que este se detenga el motor DC en los esclavos y como una aplicación

Para lograr esta comunicación se utilizara los módulos de comunicación inalámbrica nRF24L01p. Imagina que quieres enviar información de un PIC a otro y por necesidades del proyecto hay varios metros de distancia. Hacer comunicaciones por cables muchas veces se convierte en un problema porque con la distancia se "desdibuja" las señales originales, atenuándose y sumando ruido, además del costo económico del propio cable y el engorro que supone su utilización. Existe una solución sencilla y muy barata haciéndolo por radio frecuencia del tipo micro-ondas. Por lo menos para distancias cortas y podrás comunicar como mínimo con 128 dispositivos diferentes sin ninguna dificultad.

El transceptor nRF24L01 tiene dos velocidades de comunicación: 1Mbps o 2Mbps. Son mega bits por segundos pero vamos a traducirlo a bytes, ya que es lo que realmente vamos a usar. Sólo hemos de dividir por 8 porque cada unidad de transferencia lo haremos en bytes. Se traduce en 125.000 bytes por segundo (1Mbps) ó 250.000 bytes por segundo (2Mbps). Sea 1 ó 2Mbps, es mucho mejor que el RS-232 estándar (9.600 bits por segundo) y que el USB en clase CDC y HID que sólo envían a 64.000 bytes por segundo usando todo el buffer I/O. Con el nRF24L01 puede hacer comunicaciones bidireccionales tipo half-duplex.

La distancia a alcanzar dependerá de la velocidad de transmisión. En el peor de los casos podremos comunicarnos hasta 8 metros de distancia al aire libre (configurando a 2Mbps), y en el mejor de los casos hasta 40 metros (configurando a 1Mbps) con el nRF24L01 más barato (existen varios tipos y potencias). Hay de tener presente que las micro-ondas (las mismas que usa los wifis, es decir unos 2.4GHz) si encuentra una pared, un muro o un pasillo, la señal se debilita notablemente.

Conectaremos los pines del módulo a las entradas digitales del Arduino de la siguiente forma:

Módulo nRF24L01 Arduino Mega

VCC 3,3V o 5V

GND GND

MISO 50

MOSI 51

SCK 52

CE 8

CSN 7

CE : Habilitación en chip activa RX o el modo TXCSN : Selector del chipMISO : Transporta los datos del esclavo hacia el maestroMOSI: Transporta los datos del maestro hacia el esclavoSCK : La señal sobre la línea de reloj (SCK) es generada por el maestro y

sincroniza la transferencia de datos.IRQ : Pin de interrupción

ESPECIFICACIONES DEL BUS

La señal sobre la línea de reloj (SCLK) es generada por el maestro y sincroniza la transferencia de datos.

La línea MOSI (Master Out Slave In) transporta los datos del maestro hacia el esclavo.La línea MISO (Master In Slave Out) transporta los datos del esclavo hacia el maestro

ESQUEMÁTICO DEL PROYECTO

En la siguiente figura se puede apreciar el esquematico del esclavo 1 para el funcionamiento de el sensor ultrasonico HC-SRF04 y la base para el modulo nRF24L01p que será el que comunicara nuestro placa esclavo con la placa maestro

En la siguiente figura se aprecia el esquemático de nuestro segundo esclavo q contara con a base para el módulo de comunicación nRF24L01p y con un motor de corriente continua esta placa también será comandada por la placa mestro.

En el siguiente esquemático podemos notar las conexiones del módulo arduino y el transceptor nRF24L01p

CONCLUCIONES

Se puede controlar la información que se trasmite de un dispositivo a otro a través de una red de comunicación

A través de una red de comunicación podemos ejecutar operaciones a largas distancias, sin necesidad de estar presente en el lugar de los hechos.

El transceptor Nrf24l01p es un integrado que se puede usar tanto como emisor o receptor por lo tanto supone una gran ventaja a la hora de enviar y recibir información.

BIBLIOGRAFIA

http://arduino.cc/blog/2011/01/18/forum_... http://www.i-micro.com/pdf/articulos/rs-485.pdf http://www.youtube.com/watch?v=ABcjU0Ua-d4 http://www.neoteo.com/rs485-domotica-al-alcance-de-tu-mano-

15810.neo http://www.cdautomation.com/download http://www.robot-electronics.co.uk/htm/usb_rs485_tech.htm http://html.rincondelvago.com/medios-de-transmision.html