ESCOLA SENAI NAMI JAFET LUCAS TADEU M. G. F. SALOMÃO BRAÇO ROBÓTICO MICROCONTROLADO

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1 ESCOLA SENAI NAMI JAFET LUCAS TADEU M. G. F. SALOMÃO BRAÇO ROBÓTICO MICROCONTROLADO Mogi das cruzes 2

2 ESCOLA SENAI NAMI JAFET LUCAS TADEU M. G. F. SALOMÃO BRAÇO ROBÓTICO MICROCONTROLADO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Técnico em Eletroeletrônica da Escola Senai Nami Jafet como parte dos requisitos para a conclusão do curso. Profº Orientador: Alexandre Rodrigues de Almeida Profº Co-Orientador: José Antônio Barros de Oliveira Mogi das cruzes 2

3 LUCAS TADEU M. G. F. SALOMÃO BRAÇO ROBÓTICO MICROCONTROLADO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Técnico em Eletroeletrônica da Escola Senai Nami Jafet como parte dos requisitos para a conclusão do curso. Aprovado em BANCA EXAMINADORA Profº Carlos Alberto de Farias Profº Carlos Ferreira de Souza Profº Faustino Hiroshi Nakagawa Profº José Álvaro Celidônio Gomes dos Reis Profº Ignácio Antônio da Cunha Filho

4 Dedico este trabalho a Deus acima de tudo que me deu sabedoria para conduzir esta empreitada e a aos meus pais por acreditarem em mim e me apoiarem.

5 AGRADECIMENTOS Ao Profº Alexandre que me orientou neste projeto e me incentivou a cada dia a buscar o melhor. Ao Profº José Antônio que teve paciência de me ensinar e me orientar no ramo desconhecido que é a mecânica para mim. Aos alunos Rafael Roberto e Thaynan Nominato pela ajuda na usinagem das peças mecânicas.

6 RESUMO Este trabalho tem como objetivo a construção de um braço robótico que será controlado através do microcontrolador AT89S52. Através de um display de cristal líquido (LCD) será mostrada uma pequena apresentação do trabalho e o estado que o braço robótico se encontra. O protocolo de comunicação serial RS232 foi implementado ao projeto para a transmissão de uma mensagem ao computador. Os movimentos do braço robótico serão feitos por motores de corrente contínua, controlados por drives de acionamento, utilizando o circuito integrado L298. Além disso, foi instalado na placa de controle um gravador para o microcontrolador. O programa do microcontrolador foi escrito em Assembly, que é uma linguagem de baixo nível. O circuito eletrônico foi projetado no ambiente de simulação Proteus, utilizando o programa ISIS. O projeto mecânico foi desenvolvido com a ajuda do software Inventor Professional 28. Palavra-chave: Braço Robótico, microcontrolador.

7 ABSTRACT This paper aims to build a robotic arm that will be controlled through the microcontroller AT89S52. Through a liquid crystal display (LCD) will be shown a short presentation of the work and state that the robotic arm is. The RS232 serial communication protocol was implemented for the project to transmit a message to the computer. The movements of the robotic arm will be made by DC motors, drivecontrolled drives, using the L298 chip. Furthermore, it was installed in a burner control board to the microcontroller. The microcontroller program was written in Assembler, which is a low-level language. The electronic circuit was designed in the simulation environment Proteus, use it if the ISIS program. The mechanical design was developed with the help of Inventor Professional 28 software. Keyword: Robotic Arm, microcontroller.

8 SUMÁRIO. INTRODUÇÃO 3 2. MICROPROCESSADORES 4 2. A CPU DIFERENÇA ENTRE MICROPROCESSADOR E MICROCONTROLADOR MICROCONTROLADORES O MICROCONTROLADOR AT89S PINAGEM DO AT89S PORT PORT PORT PORT RST ALE/PROG PSEN EA/VPP XTAL XTAL Vcc GND ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA DISPLAY LCD PINAGEM DO MÓDULO LCD INTERFACE COM A CPU INSTRUÇÕES INICIALIZAÇÃO COMUNICAÇÃO SERIAL CANAIS DE COMUNICAÇÃO A COMUNICAÇÃO SERIAL TAXA DE TRANSFERÊNCIA (BAUD RATE) TRANSMISSÃO ASSÍNCRONA X TRANSMISSÃO SÍNCRONA CHECKSUM E PARIDADE CARACTERES ASCII 42

9 4.3. TABELA ASCII CARACTERES NÃO IMPRIMÍVEIS CARACTERES IMPRIMÍVEIS TABELA ASCII ESTENDIDA INTERFACE SERIAL RS DEFINIÇÃO DE SINAIS PINAGEM CARACTERISTICAS DOS SINAIS TEMPORIZAÇÃO DOS SINAIS CONVERSORES DE NÍVEL TTL RS CABO NULL MODEM CONTROLE DO FLUXO DE DADOS 6 5. O HYPERTERMINAL CONFIGURANDO O HYPERTERMINAL PARA A COMUNICAÇÃO COM O MICROCONTROLADOR O CIRCUITO INTEGRADO L O BRAÇO ROBÓTICO ESTRUTURA MECÂNICA CIRCUITO ELETRÔNICO FUNCIONAMENTO DIAGRAMA ELÉTRICO LISTA DE COMPONENTES ELETRÔNICOS CÓDIGO FONTE FLUXOGRAMA DE FUNCIONAMENTO GRAVADOR ISP UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE ISP FLASH PROGRAMMER VERSION 3.a CABO DE TRANSFERÊNCIA DE DADOS RESULTADOS CONCLUSÃO 9 REFERÊNCIAS 9 ANEXOS 92

10 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 2. Arquitetura básica do Microprocessador Figura 2.2 Ilustração da CPU em um ciclo de busca de instrução (na ROM) Figura 2.3 Diferença entre um microprocessador e um microcontrolador Figura 2.4 Diagrama de blocos do 848 Figura 2.5 Diagrama de blocos do 85 Figura 2.6 Pinagem do AT89S52 Figura 2.7 Diagrama de blocos do AT89S52 Figura 2.8 Estrutura de memórias Figura 2.9 RAM interna Figura 2. Registradores da RAM interna Figura 3. Circuito de controle de contraste Figura 3.2 Ciclo de escrita de memória externa do microcontrolador Figura 3.3 Ciclo de escrita do módulo LCD Figura 3.4 Ciclo de leitura do módulo LCD Figura 4. Transmissão a uma taxa de 96 bps Figura 4.2 Canal de dados e de sincronismo Figura 4.3 Transmissão assíncrona Figura 4.4 Tipos de paridade Figura 4.5 Cálculo do checksum Figura 4.6 DTE e DCE Figura 4.7 Dois DTE interligados através de um modem Figura 4.8 Pinagem do conector do DTE Figura 4.9 Pinagem do conector do DCE Figura 4. Sinais mais comuns Figura 4. Circuito elétrico equivalente do RS232 Figura 4.2 Sinal típico do RS232 Figura 4.3 O CI MAX232 Figura 4.4 Configuração do cabo Null Modem Figura 5. Inserindo um nome para a conexão Figura 5.2 Nome da conexão e ícone escolhido

11 Figura 5.3 Escolhendo a porta de comunicação Figura 5.4 Configurando a porta de comunicação Figura 5.5 Alterando o Controle de Fluxo Figura 5.6 HyperTerminal configurado e já conectado à porta COM Figura 6. - Digrama interno do L298 Figura Pinagem do L298 Figura Controle de motor DC Figura Conexão em paralelo de duas pontes Figura 7. - Esquematização de forças Figura 7.2 Sistema de polias e correia Figura O Braço Robótico Figura Unidade Processamento e Drive de Controle dos motores Figura Tela inicial do programa Figura Configuração do cabo para gravação

12 LISTA DE TABELAS Tabela 2. Funções especiais do PORT Tabela Funções especiais do PORT 3 Tabela 3. LCD disponíveis Tabela 3.2 Pinagem do módulo LDC Tabela 3.3 Principais instruções dos módulos LCD Tabela 3.4 Instruções do controlador e tempo de execução Tabela 4. Caracteres de Controle Tabela 4.2 Caracteres imprimíveis Tabela 4.3 Tabela ASCII estendida Tabela 4.4 Sinais de referência Tabela 4.5 Canal de comunicação primário Tabela 4.6 Canal de comunicação secundário Tabela 4.7 Sinais de controle e status Tabela 4.8 Sinais de transmissão e recepção Tabela 4.9 Sinais de teste Tabela 7. Lista de componentes eletrônicos

13 LISTA DE ABREVEATURA E SIGLAS PC LCD ISP ROM RAM CPU I/O ALU EPROM TTL CRT LED EIA ASCII DTE DCE BBS DC PWM CI ABNT P2 P3 Dp EPP DLL Personal Computer Liquid Crystal Display In-Systen Programming Read Only Memory Random Access Memory Central Processing Unit Input / Output Arithmetic Logic Unit Erasable Programmable Read-Only Memory Transistor-Transistor Logic Cathode Ray Tube Light-Emitting Diode Electronic Industries Alliance American Standard Code for Information Interchange Data Terminal Equipment Data Circuit-terminating Equipment Bulletin Board System Direct Current Pulse-Width Modulation Circuito Integrado Associação Brasileira de Normas Técnicas Polia Motora Polia Movida Diâmetro primitivo Enhanced Parallel Port Dynamic-link library

14 3. INTRODUÇÃO Atualmente, com o avanço da tecnologia e o aumento da competitividade entre as indústrias, viu-se necessário a substituição de alguns processos realizados manualmente. Nesse contexto de que tempo é dinheiro, surgiram os primeiros robôs com a finalidade de realizar as tarefas humanas com maior precisão e repetibilidade. O braço robótico está presente nas indústrias dos mais variados segmentos, sejam para a movimentação de peças, até a soldagem de chassis inteiros de carros. Este trabalho tem como objetivo a construção de um braço robótico para efeito didático, controlado por um microcontrolador da família 85, mais especificamente o AT89S52 da Atmel. O microcontrolador irá se comunicar com o PC através da porta serial, utilizando o protocolo RS232. Na tela do computador será mostrada uma apresentação básica do projeto. Além disso, será mostrado em um display de LCD o estado do robô. Todo o controle será feito na placa principal, a qual é munida de um gravador ISP (In-Systen Programming) com a finalidade de realizar a gravação sem a necessidade de um gravador externo.

15 4 2. MICROPROCESSADORES Um microprocessador é um elemento eletrônico, desenvolvido para executar tarefas específicas, com linguagem de comando específica. Ele utiliza uma Memória de Programa (Code Memory ROM) para ler as instruções que deve executar e se utiliza de uma Memória de Dados (Data Memory RAM) para armazenar temporariamente informações de uso próprio das instruções, enquanto essas informações devem ser armazenadas. Na figura 2., vemos a ilustração simplificada de um microprocessador com CPU (Central Processing Unit) e seus elementos básicos associados: RAM, ROM, periféricos e fonte de alimentação. Figura 2. Arquitetura básica do Microprocessador. No microprocessador há vias (Bus = Barramento) de controle, endereço, de comunicação de dados, de controle auxiliar e de entrada e saídas (I/O Input/Output). As vias de controle de endereço servem para a CPU selecionar com qual posição de memória ou periféricos deseja se comunicar. As vias de controle auxiliar são sinais auxiliares que permitem ao microprocessador acionar, por exemplo, em certo tempo, a ROM e não a RAM, e vice-versa. Os dados

16 5 e endereços trafegam pela mesma via; por isso as vias de controle servem para escolher um endereço ou ler/escrever um dado no barramento. As vias de I/O são as vias que permitem a conexão com o mundo externo, a fim de a CPU trocar informações com ele. Nela pode ser conectado qualquer periférico, como teclados, displays, lâmpadas, motores entre outros. A CPU é o cérebro do sistema, e tem a função de comandar todos os barramentos, de acordo com as informações gravadas na ROM. O oscilador é o elemento que gera o marca passo da CPU, que permite que o microprocessador realize as tarefas internas e externas de maneira sincronizada e com velocidade predeterminada. O reset é o elemento que faz a CPU iniciar suas rotinas internas e realizar também a primeira leitura de instrução no endereço h. As interrupções são pinos de acesso externo que permitem interromper o microprocessador, que então interrompe suas tarefas atuais e atende aquelas planejadas pela interrupção solicitada. 2. A CPU A seguir, na figura 2.2, vemos o ciclo de leitura de uma instrução na ROM. Figura 2.2 Ilustração da CPU em um ciclo de busca de instrução (na ROM).

17 6 Os registradores são equivalentes a uma RAM, só que interna à CPU. Servem para armazenamento temporário de informações de utilidade interna ou externa à CPU. O contador de programa (Program Couter PC) é o indicador de endereço de memória. Ele serve para endereçar a próxima instrução a ser lida pelo microprocessador. O registrador de instrução (Instruction Register IR) é o local para onde se dirige o código da instrução que foi lida na ROM por meio do endereço do PC no ciclo de busca. O IR é necessário para que se possa mandar a instrução para o decodificador. A unidade de decodificação é o local onde a instrução é decodificada, e também são gerados os controles que, junto com a unidade de controle, permitem executar a instrução na ALU. A unidade lógica e aritmética (Arithmetic Logic Unit ALU) é o local em que são realizadas as operações de lógica, aritmética e decisão/comparação. É o cérebro da máquina. O acumulador (Accumulator) é um registrador principal, e várias instruções se referem a ele para ele operar. A unidade de controle (Control Unit) é o local em que se processa o controle de fluxo das informações a fim de realizar a instrução recebida. 2.2 DIFERENÇA ENTRE MICROPROCESSADOR E MICROCONTROLADOR A principal diferença entre um microprocessador e um microcontrolador é o hardware interno. A maioria das aplicações que utilizam um microprocessador necessita de memória ROM, RAM e de chips auxiliares como temporizadores/contadores, interfaces seriais, entre outros. No microcontrolador esses periféricos já se encontram dentro de um único chip. Veja na figura 2.3 a diferença entre os dois.

18 7 Figura 2.3 Diferença entre um microprocessador e um microcontrolador. 2.3 MICROCONTROLADORES 85 A família 85 originou-se a partir da família 848. Esta foi a primeira família de controladores lançada no mercado pela INTEL. As limitações tecnológicas da época (976) impuseram uma série de restrições, mas, para a época, foi um grande produto. Uma de suas maiores aplicações foram os teclados dos computadores de 6 bits, IBM PC (lançados em 98).

19 8 Figura 2.4 Diagrama de blocos do 848. O 848 oferece os seguintes recursos: Interrupções (em nível somente), Single Step, K de ROM interna (8748 tinha uma EPROM de K), Memória de Programa Externa de até 4 KB (PC=2 bits com o bit mais significativo, alterado pela instrução SEL, chaveando os 2 bancos de 2K), Aceita outros periféricos (855,8255,8355,8243,8279), 96 instruções, 9% de byte. O êxito da família MCS-48 e os avanços da tecnologia dos circuitos integrados levaram a INTEL a lançar no mercado a família MCS-5 em 98. O microcontrolador 85 é o membro original da família e também o núcleo para toda a MCS-5.

20 9 Figura 2.5 Diagrama de blocos do 85. O 85 oferece os seguintes recursos: 5 Interrupções (2 externas, 2 dos timers/counters e da porta serial), 64 KB de Memória de Programa (PC=6 bits), 64 KB de Memória de Dados, Instruções: o ciclo " 64 " 58% o 2 ciclos " 45 " 4% o 4 ciclos " 2 " 2% o byte " 49 " 44% o 2 bytes " 46 " 4% o 3 bytes " 6 " 5% 98% de ou 2 ciclos " velocidade 85% de ou 2 bytes " compacto 2.4 O MICROCONTROLADOR AT89S52 O microcontrolador AT89S52, da Atmel, pertence à família MCS-5 e é o mais utilizado por suas características e pelo baixo custo e fácil aquisição no mercado. Suas principais características são:

21 2 Compatível com a família MCS-5; 8K Bytes de memória Flash ISP, com. ciclos de gravação e apagamento; Faixa de operação de 4,V à 5,5V; Operação totalmente estática de Hz à 33MHz Proteção de programa em três níveis (Lock Bits) RAM interna de 256 bytes 32 estradas/saídas programáveis Três contadores/temporizadores de 6 bits Oito fonts de interrupção Canal serial programável Full Duplex Modo de economia de energia Reseta a CPU através da interrupção de economia de energia Temporizador Watchdog Data Pointer duplo Tempo de programação rápido Programação ISP (bytes e página) Figura 2.6 Pinagem do AT89S52.

22 2 Figura 2.7 Diagrama de blocos do AT89S PINAGEM DO AT89S PORT O PORT é uma porta bidirecional de I/O de 8 bits de dreno aberto. Como porta de saída cada pino pode ser interligado a até oito cargas TTL diretamente. Quando se encontra em nível lógico, os pinos funcionam como entrada em alta impedância. É também utilizado como via multiplexada da parte baixa dos endereços ou dados, quando se utiliza memória externa. Nesse modo, P possui pull-ups internso.

23 22 Para utilizá-lo como saída é necessário utilizar resistores de pull-up, garantindo assim, nível lógico. O PORT também recebe os dados no processo de gravação interna da memória Flash de programa, e é usado como saída no processo de verificação da gravação. Pull-ups externos são necessários durante o processo de verificação PORT O PORT é uma porta bidirecional de I/O de 8 bits com pull-ups internos. Seu buffer pode suportar até quatro cargas TTL diretamente. Quando se encontra em nível lógico, pode ser utilizado com entrada devido aos resistores de pull-up interno, podendo ser colocado em nível lógico, fornecendo corrente através dos resistores de pull-up internos. Em adição, os pinos P. e P. podem ser configurados para entradas externas para o contador do TIMER2 (P./T2) e como entrada de habilitação externa do TIMER2 (P./T2EX). O PORT também recebe a parte baixa dos endereços durante o processo de gravação/verificação do chip. Tabela 2. Funções especiais do PORT PORT 2 O PORT 2 é uma porta bidirecional de I/O de 8 bits com pull-ups internos. Seu buffer pode suportar até quatro cargas TTL diretamente. Quando se encontra em nível

24 23 lógico, pode ser utilizado com entrada devido aos resistores de pull-up interno, podendo ser colocado em nível lógico, fornecendo corrente através dos resistores de pull-up internos. O PORT 2 envia a parte alta dos endereços em operações de busca de instruções quando o sistema é configurado para utilizar memória de programa externa, e também quando acessa a memória RAM externa que contenha endereços de 6 bits Nessa aplicação, o PORT 2 usa fortes pull-ups internos quando seus pinos são levados a nível alto. Durante o acesso à memória externa que usa endereços de 8 bits P2 reflete o conteúdo do registrador especial de funções interno P2. O PORT 2 recebe os bits de alta ordem do endereço e vários sinais de controle durante o processo de gravação/verificação PORT 3 O PORT 3 é uma porta bidirecional de I/O de 8 bits com pull-ups internos. Seu buffer pode suportar até quatro cargas TTL diretamente. Quando se encontra em nível lógico, pode ser utilizado com entrada devido aos resistores de pull-up interno, podendo ser colocado em nível lógico, fornecendo corrente através dos resistores de pull-up internos. O PORT 3 recebe vários sinais de controle durante o processo de gravação/verificação. O PORT 3 serve também para várias características especiais do AT89S52, como indica a tabela a seguir.

25 24 Tabela Funções especiais do PORT RST Entrada de reset. Nível alto nesse pino por dois ciclos de máquina enquanto o oscilador estiver funcionando, reseta o sistema, fazendo com que o microcontrolador reinicie o seu ciclo de busca de instruções na memória de programa localizada no endereço h ALE/PROG Address Latch Enable (ALE). É um pulso de saída para travar a parte baixa do endereço durante o acesso à memória externa. Esse pino é também opino de entrada do pulso de programação (PROG) durante a operação de gravação da Flash interna. Em operação normal, sem o uso de memória externa, ALE é pulsado em um valor constante de /6 da freqüência do oscilador, e pode ser usado como gerador de clock externo em alguns casos. Note que somente um pulso é emitido durante o processo de acesso à memória externa. Se desejado, a operação do pino ALE pode ser inibida alternado o BIT do registrador AUXR (8EH). Com esse bit em (nível alto) o pino ALE só é ativado durante operações de escritas/leitura de memória externa (durante as instruções

26 25 MOVX ou MOVC). Desligando essa função durante o processo de leitura/escrita da memória externa, não causa nenhum efeito no microcontrolador PSEN Program Store Enable (PSEN) é o pulso de habilitação de leitura para memória de programa externa EA/VPP External Access Enable (EA). Habilitação de memória de programa externa. EA deve ser ligado ao GND quando se utilizam programas gravados em memória externa. Quando se utilizam programas gravados na memória Flash interna, EA deve ser conectado ao Vcc. Esse pino também recebe a tensão de 2V quando se programaa memora Flash interna XTAL Pino de entrada inversora do amplificador oscilador interno uo pino de entrada para o circuito oscilador de clock externo XTAL 2 Pino de saída inversora do amplificador oscilador interno Vcc Pino de alimentação positiva de 5V.

27 GND Pino de alimentação de referência GND ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA Este microcontrolador tem um espaço separado para memória de programa e para memória de dados. É possível também, ele gerenciar memória RAM e ROM externas. Figura 2.8 Estrutura de memórias.

28 27 Figura 2.9 RAM interna. Figura 2. Registradores da RAM interna.

29 28 3. DISPLAY LCD Os módulos LCD (Liquid Crystal Display) são interfaces de saída muito útil em sistemas microprocessados. Estes módulos podem ser gráficos e a caracter. Com ele é possível escrever mensagens de interação com o mundo externo. Os LCD comuns (tipo caracter) são especificados em número de linhas por colunas e são encontrados nas configurações previstas na tabela 3.. Tabela 3. LCD disponíveis. Um LCD consiste de um líquido polarizador da luz, eletricamente controlado, que se encontra comprimido dentro de celas entre duas lâminas transparentes polarizadoras. Os eixos polarizadores das duas lâminas estão alinhados perpendicularmente entre si. Cada cela é provida de contatos elétricos que permitem que um campo elétrico possa ser aplicado ao líquido no interior. Entre as suas principais características está a sua leveza, sua portabilidade, e sua capacidade de ser produzido em quantidades muito maiores do que os tubos de raios catódicos (CRT). Seu baixo consumo de energia elétrica lhe permite ser utilizado em equipamentos portáteis, alimentados por bateria eletrônica. É um

30 29 dispositivo eletrônico-óptico modulado, composto por um determinado número de pixels, preenchidos com cristais líquidos e dispostos em frente a uma fonte de luz para produzir imagens em cores ou preto e branco. 3. PINAGEM DO MÓDULO LCD Os módulos podem ser encontrados com LED backlight (com uma iluminação de fundo) para facilitar as leituras durante a noite. Neste caso, a alimentação deste led faz-se normalmente pelos pinos 5 e 6 para os módulos comuns e 9 e 2 para os módulos gráficos, sendo os pinos 5 e 9 para ligação ao anodo e os pinos 6 e 2 para o catodo. A corrente de alimentação deste led varia de a 2mA, dependendo do modelo. Estes módulos utilizam um controlador próprio, permitindo sua interligação com outras placas através de seus pinos, onde deve ser alimentado o módulo e interligado o barramento de dados e controle do módulo com a placa do usuário. Naturalmente que além de alimentar e conectar os pinos do módulo com a placa do usuário deverá haver um protocolo de comunicação entre as partes, que envolve o envio de bytes de instruções e bytes de dados pelo sistema do usuário. A tabela 3.2 descreve cada pino do módulo para conexão deste a outra placa. Tabela 3.2 Pinagem do módulo LDC.

31 3 Figura 3. Circuito de controle de contraste. 3.2 INTERFACE COM A CPU Os módulos LCD são projetados para conectar-se com a maioria das CPU s disponíveis no mercado, bastando para isso que esta CPU atenda as temporizações de leitura e escrita de instruções e dados, fornecido pelo fabricante do módulo. As figuras a seguir mostram um exemplo de diagrama de tempos típico requeridos para operação de escrita e leitura no módulo LCD e, o diagrama de tempo do microcontrolador AT89S52 no ciclo de escrita de memória externa, já que o microcontrolador pode enxergar os periféricos externos como uma memória externa. Figura 3.2 Ciclo de escrita de memória externa do microcontrolador.

32 3 Figura 3.3 Ciclo de escrita do módulo LCD. Figura 3.4 Ciclo de leitura do módulo LCD. O módulo LCD pode se comunicar com a CPU com um barramento de 4 ou 8 bits dependendo das configurações de inicialização do módulo.

33 INSTRUÇÕES A seguir segue uma tabela com as principais instruções dos módulos LCD. Tabela 3.3 Principais instruções dos módulos LCD. A tabela a seguir mostra todas as instruções disponíveis e o tempo médio de execução para os principais módulo LCD existente no mercado.

34 Tabela 3.4 Instruções do controlador e tempo de execução. 33

35 INICIALIZAÇÃO Para utilizar o módulo LCD deve-se inicializá-lo corretamente, de acordo com os procedimentos abaixo: Energizar o módulo; Setar o pino Enable, para habilitar o módulo Resetar o pino R/W, para habilitar a escrita Resetar o pino RS, para habilitar o envio de uma instrução. Fixar o modo de utilização, no caso, 2 linhas com via de 8 bits; Permanecer nessa instrução pelo menos por 37µs; Resetar o pino Enable; Setar o pino Enable; Fixar o controle do display, no caso, display acesso sem cursor; Permanecer nessa instrução pelo menos por 37µs; Resetar o pino Enable; Setar o pino Enable; Fixar o modo de operação, no caso, deslocando o cursor para a direita; Permanecer nessa instrução pelo menos por 37µs; Resetar o pino Enable; Setar o pino Enable; Limpar o display e retornar como cursor para o início; Permanecer nessa instrução pelo menos por,52ms; Resetar o pino Enable. A partir desses comandos o módulo LCD está pronto para receber os caracteres, bastando seguir os procedimentos abaixo: Setar o pino Enable; Setar o pino RS, para habilitar o envio de dados; Escrever os dados do caracter no barramento; Permanecer nessa condição pelo menos por 37µs; Resetar o pino Enable; Resetar o pino RS.

36 35 Este procedimento deve ser feito para cada caracter que se deseja enviar ao display. O tempo de execução mínimo descrito nos procedimentos acima se refere ao módulo LCD que utiliza o controlador HD4478, da Hitachi.

37 36 4. COMUNICAÇÃO SERIAL A distância que um dado sinal percorre em um computador varia de alguns milímetros, como no caso de conexões de um simples CI, até vários centímetros quando a conexão de sinais envolve, por exemplo, uma placa mãe com conectores para diversos circuitos. Para estas distâncias, o dado digital pode ser transmitido diretamente. Exceto em computadores muito rápidos, os projetistas não se preocupam com o formato e espessura dos condutores, ou com as características analógicas dos sinais de transmissão. Freqüentemente, no entanto, os dados devem ser enviados para fora dos circuitos que constituem o computador. Nesses casos, as distâncias envolvidas podem ser enormes. Infelizmente, com o aumento das distâncias entre a fonte e o destino aumenta também a dificuldade de estabelecer uma transmissão de dados precisa. Isso é resultado de distorções elétricas dos sinais que trafegam através de condutores longos, e de ruídos adicionados ao sinal que se propagam através do meio de transmissão. Embora alguns cuidados devam ser tomados na troca de dados dentro de um computador, o grande problema ocorre quando dados são transferidos para dispositivos fora dos circuitos do computador. Nesse caso a distorção e o ruído podem tornar-se tão severos que a informação é perdida. A Comunicação de Dados estuda os meios de transmissão de mensagens digitais para dispositivos externos ao circuito originador da mensagem. Dispositivos Externos são geralmente circuitos com fonte de alimentação independente dos circuitos relativos a um computador ou outra fonte de mensagens digitais. Como regra, a taxa de transmissão máxima permissível de uma mensagem é diretamente proporcional a potência do sinal, e inversamente proporcional ao ruído. A função de qualquer sistema de comunicação é fornecer a maior taxa de transmissão possível, com a menor potência e com o menor ruído possível.

38 37 4. CANAIS DE COMUNICAÇÃO Um canal de comunicação é um caminho sobre o qual a informação pode trafegar. Ela pode ser definida por uma linha física (fio) que conecta dispositivos de comunicação, ou por um rádio, laser, ou outra fonte de energia radiante. Em comunicação digital, a informação é representada por bits de dados individuais, que podem ser encapsulados em mensagens de vários bits. Um byte (conjunto de 8 bits) é um exemplo de uma unidade de mensagem que pode trafegar através de um canal digital de comunicações. Uma coleção de bytes pode ser agrupada em um frame ou outra unidade de mensagem de maior nível. Esses múltiplos níveis de encapsulamento facilitam o reconhecimento de mensagens e interconexões de dados complexos. Um canal no qual a direção de transmissão é inalterada é referido como canal simplex. Por exemplo, uma estação de rádio é um canal simplex porque ela sempre transmite o sinal para os ouvintes e nunca é permitida a transmissão inversa. Um canal half-duplex é um canal físico simples no qual a direção pode ser revertida. As mensagens podem fluir nas duas direções, mas nunca ao mesmo tempo. Em uma chamada telefônica, uma parte fala enquanto a outra escuta. Depois de uma pausa, a outra parte fala e a primeira escuta. Falar simultaneamente resulta em sons que não podem ser compreendidos. Um canal full-duplex permite que mensagens sejam trocadas simultaneamente em ambas as direções. Ele pode ser visto como dois canais simplex, um canal direto e um canal reverso, conectados nos mesmos pontos. 4.2 A COMUNICAÇÃO SERIAL A maioria das mensagens digitais são mais longas que alguns poucos bits. Por não ser prático nem econômico transferir todos os bits de uma mensagem simultaneamente, a mensagem é quebrada em partes menores e transmitida seqüencialmente. A transmissão bit-serial converte a mensagem em um bit por vez através de um canal. Cada bit representa uma parte da mensagem. Os bits

39 38 individuais são então rearranjados no destino para compor a mensagem original. Em geral, um canal irá passar apenas um bit por vez. A transmissão bit-serial é normalmente chamada de transmissão serial, e é o método de comunicação escolhido por diversos periféricos de computadores. A transmissão byte-serial converte 8 bits por vez através de 8 canais paralelos. Embora a taxa de transferência seja 8 vezes mais rápida que na transmissão bit serial, são necessários 8 canais, e o custo poderá ser maior do que 8 vezes para transmitir a mensagem. Quando as distâncias são curtas, é factível e econômico usar canais paralelos como justificativa para as altas taxas de transmissão. A interface Centronics de impressoras é um caso típico de transmissão byte-serial TAXA DE TRANSFERÊNCIA (BAUD RATE) A taxa de transferência refere-se a velocidade com que os dados são enviados através de um canal e é medido em transições elétricas por segundo. Na norma EIA232, ocorre uma transição de sinal por bit, e a taxa de transferência e a taxa de bit (bit rate) são idênticas. Nesse caso, uma taxa de 96 bauds corresponde a uma transferência de 96 dados por segundo, ou um período de aproximadamente, 4µs (/96 s). Outro conceito é a eficiência do canal de comunicação que é definido como o número de bits de informação utilizável (dados) enviados através do canal por segundo. Ele não inclui bits de sincronismo, formatação, e detecção de erro que podem ser adicionados a informação antes da mensagem ser transmitida, e sempre será no máximo igual a um. Figura 4. Transmissão a uma taxa de 96 bps.

40 TRANSMISSÃO ASSÍNCRONA X TRANSMISSÃO SÍNCRONA Geralmente, dados serializados não são enviados de maneira uniforme através de um canal. Ao invés disso, pacotes com informação regulares são enviados seguidos de uma pausa. Os pacotes de dados binários são enviados dessa maneira, possivelmente com comprimentos de pausa variável entre pacotes, até que a mensagem tenha sido totalmente transmitida. O circuito receptor dos dados deve saber o momento apropriado para ler os bits individuais desse canal, saber exatamente quando um pacote começa e quanto tempo decorre entre bits. Quando essa temporização for conhecida, o receptor é dito estar sincronizado com o transmissor, e a transferência de dados precisa torna-se possível. Falhas na manutenção do sincronismo durante a transmissão irão causar a corrupção ou perda de dados. Duas técnicas básicas são empregadas para garantir a sincronização correta. Em sistemas síncronos, canais separados são usados para transmitir dados e informação de tempo. O canal de temporização transmite pulsos de clock para o receptor. Através da recepção de um pulso de clock, o receptor lê o canal de dado e armazena o valor do bit encontrado naquele momento. O canal de dados não é lido novamente até que o próximo pulso de clock chegue. Como o transmissor é responsável pelos pulsos de dados e de temporização, o receptor irá ler o canal de dados apenas quando comandado pelo transmissor, e portanto a sincronização é garantida. Figura 4.2 Canal de dados e de sincronismo. Existem técnicas que compõem o sinal de clock e de dados em um único canal. Isso é usual quando transmissões síncronas são enviadas através de um modem. Dois métodos no qual os sinais de dados contêm informação de tempo são: codificação NRZ (Non-Return-to-Zero) e a codificação Manchester.

41 4 Em sistemas assíncronos, a informação trafega por um canal único. O transmissor e o receptor devem ser configurados antecipadamente para que a comunicação se estabeleça a contento. Um oscilador preciso no receptor irá gerar um sinal de clock interno que é igual (ou muito próximo) ao do transmissor. Para o protocolo serial mais comum, os dados são enviados em pequenos pacotes de ou bits, dos quais 8 constituem a mensagem. Quando o canal está em repouso, o sinal correspondente no canal tem um nível lógico. Um pacote de dados sempre começa com um nível lógico (start bit) para sinalizar ao receptor que uma transmissão foi iniciada. O start bit inicializa um temporizador interno no receptor avisando que a transmissão começou e que serão necessários pulsos de clock. Seguido do start bit, 8 bits de dados de mensagem são enviados na taxa de transmissão especificada. O pacote é concluído com os bits de paridade e de parada ( stop bit ). Figura 4.3 Transmissão assíncrona. O comprimento do pacote de dados é pequeno em sistemas assíncronos para minimizar o risco do oscilador do transmissor e do receptor variar. Quando osciladores a cristal são utilizados, a sincronização pode ser garantida sobre os bits de período. A cada novo pacote enviado, o start bit reseta a sincronização, portanto a pausa entre pacotes pode ser longa.

42 CHECKSUM E PARIDADE Ruídos e distúrbios elétricos momentâneos podem causar mudanças nos dados quando estão trafegando pelos canais de comunicação. Se o receptor falhar ao detectar isso, a mensagem recebida será incorreta, resultando em conseqüências possivelmente sérias. Como uma primeira linha de defesa contra erros de dados, eles devem ser detectados. Se um erro pode ser sinalizado, pode ser possível pedir que o pacote com erro seja reenviado, ou no mínimo prevenir que os dados sejam tomados como corretos. Se uma redundância na informação for enviada, ou 2 bits de erros podem ser corrigidos pelo hardware no receptor antes que o dado chegue ao seu destino. O bit de paridade é adicionado ao pacote de dados com o propósito de detecção de erro. Na convenção de paridade-par ( even-parity ), o valor do bit de paridade é escolhido de tal forma que o número total de dígitos dos dados adicionado ao bit de paridade do pacote seja sempre um número par. Na recepção do pacote, a paridade do dado precisa ser recomputada pelo hardware local e comparada com o bit de paridade recebido com os dados. Se qualquer bit mudar de estado, a paridade não irá coincidir, e um erro será detectado. Se um número para de bits for trocado, a paridade coincidirá e o dado com erro será validado. Contudo, uma análise estatística dos erros de comunicação de dados tem mostrado que um erro com bit simples é muito mais provável que erros em múltiplos bits na presença de ruído randômico. Portanto, a paridade é um método confiável de detecção de erro. Figura 4.4 Tipos de paridade. Outro método de detecção de erro envolve o cálculo de um checksum quando mensagens com mais de um byte são transmitidas pelo canal de comunicação. Nesse caso, os pacotes que constituem uma mensagem são adicionados

43 42 aritmeticamente. Um número de checksum é adicionado a seqüência do pacote de dados de tal forma que a soma dos dados mais o checksum é zero. Quando recebido, os dados devem ser adicionados pelo processador local. Se a soma do pacote der resultado diferente de zero, ocorreu um erro. Na ocorrência de erros é improvável (mas não impossível) que qualquer corrupção de dados resultem em checksum igual a zero. Figura 4.5 Cálculo do checksum. Podem ocorrer erros que não sejam apenas detectados, mas também sejam corrigidos se código adicional for adicionado a seqüência de dados do pacote. A correção de erros em uma transmissão, contudo, abaixa a eficiência do canal, e o resultado é uma queda na transmissão. 4.3 CARACTERES ASCII ASCII (acrônimo para American Standard Code for Information Interchange, que em português significa "Código Padrão Americano para o Intercâmbio de Informação") é uma codificação de caracteres de oito bits baseada no alfabeto inglês. Os códigos ASCII representam texto em computadores, equipamentos de comunicação, entre outros dispositivos que trabalham com texto. Desenvolvida a partir de 96, grande parte das codificações de caracteres modernas a herdaram como base.

44 43 A codificação define 28 caracteres, preenchendo completamente os sete bits disponíveis. Desses, 33 não são imprimíveis, como caracteres de controle atualmente não utilizáveis para edição de texto porem amplamente utilizado em dispositivos de comunicação, que afetam o processamento do texto. Exceto pelo caractere de espaço, o restante é composto por caracteres imprimíveis. Existe uma tabela entendida para 8 bits que inclui os caracteres acentuados TABELA ASCII CARACTERES NÃO IMPRIMÍVEIS Representados como a parte não imprimível da tabela ASCII, os caracteres de controle tiveram sua origem nos primórdios da computação, quando se usavam máquinas teletipo e fitas de papel perfurado. Caracter Decimal Hexadecimal Binário Comentário NUL Caracter Nulo SOH Começo de cabeçalho de transmissão STX 2 2 Começo de texto ETX 3 3 Fim de texto EOT 4 4 Fim de transmissão ENQ 5 5 Interroga ACK 6 6 Confirmação BEL 7 7 Sinal sonoro BS 8 8 Volta um caracter HT 9 9 Tabulação Horizontal LF A Próxima linha VT B Tabulação Vertical FF 2 C Próxima Página CR 3 D Início da Linha SO 4 E Shift-out SI 5 F Shift-in DLE 6 Data link escape D 7 Controle de dispositivo

45 44 D2 8 2 Controle de dispositivo D3 9 3 Controle de dispositivo D4 2 4 Controle de dispositivo NAK 2 5 Negativa de Confirmação SYN 22 6 Synchronous idle ETB 23 7 Fim de transmissão de bloco CAN 24 8 Cancela EM 25 9 Fim de meio de transmissão SUB 26 A Substitui ESC 27 B Escape FS 28 C Separador de Arquivo GS 29 D Separador de Grupo RS 3 E Separador de registro US 3 F Separador de Unidade Tabela 4. Caracteres de Controle CARACTERES IMPRIMÍVEIS Caracter Decimal Hexadecimal Binário Espaço 32 2! # $ % & ( 4 28 ) 4 29 * 42 2A B, 44 2C

46 D. 46 2E / 47 2F FFFF : 58 3A ; 59 3B < 6 3C = 6 3D > 62 3E? A 65 4 B C D E F 7 46 G 7 47 H I J 74 4A K 75 4B L 76 4C M 77 4D

47 46 N 78 4E O 79 4F P 8 5 Q 8 5 R S T U V W X Y Z 9 5A [ 9 5B \ 92 5C ] 93 5D ^ 94 5E _ 95 5F ` 96 6 a 97 6 b c d 64 e 65 f 2 66 g 3 67 h 4 68 i 5 69 j 6 6A k 7 6B l 8 6C m 9 6D n 6E

48 47 o 6F p 2 7 q 3 7 r 4 72 s 5 73 t 6 74 u 7 75 v 8 76 w 9 77 x 2 78 y 2 79 z 22 7A { 23 7B 24 7C } 25 7D ~ 26 7E DELETE 27 7F Tabela 4.2 Caracteres imprimíveis.

49 TABELA ASCII ESTENDIDA Tabela 4.3 Tabela ASCII estendida. 4.4 INTERFACE SERIAL RS232 RS é uma abreviação de Recommended Standard. Ela relata uma padronização de uma interface comum para comunicação de dados entre equipamentos, criada no início dos anos 6, por um comitê conhecido atualmente como Electronic Industries Association (EIA). Naquele tempo, a comunicação de dados compreendia a troca de dados digitais entre um computador central (mainframe) e terminais de computador remotos, ou entre dois terminais sem o envolvimento do computador. Estes dispositivos poderiam ser conectados através de linha telefônica, e conseqüentemente necessitavam um modem em cada lado para fazer a

50 49 decodificação dos sinais. Dessas idéias nasceu o padrão RS232. Ele especifica as tensões, temporizações e funções dos sinais, um protocolo para troca de informações, e as conexões mecânicas. A mais de 3 anos desde que essa padronização foi desenvolvida, a EIA publicou três modificações. A mais recente, EIA232E, foi introduzida em 99. Ao lado da mudança de nome de RS232 para EIA232, algumas linhas de sinais foram renomeadas e várias linhas novas foram definidas. Embora tenha sofrido poucas alterações, muitos fabricantes adotaram diversas soluções mais simplificadas que tornaram impossível a simplificação da padronização proposta. As maiores dificuldades encontradas pelos usuários na utilização da interface RS232 incluem pelo menos um dos seguintes fatores: A ausência ou conexão errada de sinais de controle resultam em estouro do buffer ( overflow ) ou travamento da comunicação. Função incorreta de comunicação para o cabo em uso resultam em inversão das linhas de Transmissão e Recepção, bem como a inversão de uma ou mais linhas de controle ( handshaking ) DEFINIÇÃO DE SINAIS Se a norma EIA232 completa for implementada, o equipamento que faz o processamento dos sinais é chamado DTE (Data Terminal Equipment usualmente um computador ou terminal), tem um conector DB25 macho, e utiliza 22 dos 25 pinos disponíveis para sinais ou terra. O equipamento que faz a conexão (normalmente uma interface com a linha telefônica) é denominado de DCE (Data Circuit-terminating Equipment usualmente um modem), tem um conector DB25 fêmea, e utiliza os mesmos 22 pinos disponíveis para sinais e terra. Um cabo de conexão entre dispositivos DTE e DCE contém ligações em paralelo, não necessitando mudanças na conexão de pinos. Se todos os dispositivos seguissem essa norma, todos os cabos seriam idênticos, e não haveria chances de haver conexões incorretas.

51 5 Figura 4.6 DTE e DCE. Figura 4.7 Dois DTE interligados através de um modem.

52 5 Figura 4.8 Pinagem do conector do DTE. Os sinais em negritos são os mais comuns.

53 52 Figura 4.9 Pinagem do conector do DCE. Os sinais em negritos são os mais comuns.

54 53 Diversos sinais são necessários para conexões onde o dispositivo DCE é um modem, e eles são utilizados apenas quando o protocolo de software os emprega. Para dispositivos DCE que não são modem, ou quando dois dispositivos DTE são conectados diretamente, poucos sinais são necessários. Deve-se notar que nas figuras apresentadas existe um segundo canal que inclui um conjunto de sinais de controle duplicados. Este canal secundário fornece sinais de gerenciamento do modem remoto, habilitando a mudança de taxa de transmissão durante a comunicação, efetuando um pedido de retransmissão se erros de paridade forem detectados, e outras funções de controle. Os sinais de temporização de transmissão e recepção são utilizados somente quando o protocolo de transmissão utilizado for síncrono. Para protocolos assíncronos, padrão 8 bits, os sinais de temporização externos são desnecessários. Os nomes dos sinais que implicam em um direção como Transmit Data e Receive Data, são nomeados do ponto de vista dos dispositivos DTE. Se a norma EIA232 for seguida a risca, estes sinais terão o mesmo nome e o mesmo número de pino do lado do DCE. Infelizmente, isto não é feito na prática pela maioria dos engenheiros, provavelmente porque em alguns casos torna-se difícil definir quem é o DTE e quem é o DCE. A figura a seguir apresenta a convenção utilizada para os sinais mais comuns. Figura 4. Sinais mais comuns PINAGEM As funções dos sinais da norma EIA232 podem ser subdivididos em 6 categorias, apresentados nas tabelas a seguir.

55 54 Tabela 4.4 Sinais de referência. Tabela 4.5 Canal de comunicação primário. Tabela 4.6 Canal de comunicação secundário.

56 55 Tabela 4.7 Sinais de controle e status. Tabela 4.8 Sinais de transmissão e recepção.

57 56 Tabela 4.9 Sinais de teste CARACTERISTICAS DOS SINAIS Todas as linhas, sejam elas de informações de dados, temporização ou controle, podem ser representadas pelo mesmo circuito elétrico equivalente da figura a seguir. Figura 4. Circuito elétrico equivalente do RS232. Este circuito equivalente aplica-se aos sinais originados tanto no DTE quanto no DCE. A capacitância Co não é especificada na norma, mas deve assumida como pequena e consistir apenas de elementos parasitas. Ro e Vo são escolhidos de forma tal que a corrente de curto-circuito não exceda a 5 ma.

58 57 Sinais com tensão entre 3 volts e 25 volts com relação ao terra (pino 7) são considerados nível lógico ( condição marca), e tensões entre +3 volts e +25 volts são considerados nível lógico (condição espaço). A faixa de tensões entre 3 volts e +3 volts é considerada uma região de transição para o qual o estado do sinal é indefinido. Figura 4.2 Sinal típico do RS232. Os sinais de saída foram projetados para funcionar em aberto, ou com curto-circuito com outros sinais do condutor, incluindo o sinal de terra, sem danificar o outro circuito associado. Os sinais de entrada também foram projetados para aceitar qualquer tensão entre ±25 volts sem danificar. Quatro sinais foram implementados com segurança à falhas ( fail-safe design ) no qual durante a desenergização ou desconexão do cabo, seus sinais estarão desabilitados (nível lógico ). São eles: Sinal RTS desabilitado Sinal SRTS desabilitado Sinal DTR DTE não pronto Sinal DSR DCE não pronto TEMPORIZAÇÃO DOS SINAIS A norma EIA232 especifica uma taxa máxima de transferência de dados de 2. bits por segundo (o limite usual é 92 bps). Baud rates fixos não são fornecidos

59 58 pela norma. Contudo, os valores comumente usados são 3, 2, 24, 48, 96 e 92 bps. Mudanças no estado dos sinais de nível lógico para ou vice-versa devem seguir diversas características, dadas a seguir: Sinais que entram na zona de transição durante uma mudança de estado devem atravessar essa região com direção ao estado oposto sem reverter a direção ou reentrar; Para os sinais de controle, o tempo na zona de transição deve ser menor do que ms; Para sinais de temporização, o tempo para atravessar a zona de transição deve ser: Menor do que ms para períodos de bits maiores que 25 ms; 4% do período de um bit para períodos entre 25 ms e 25 µs; Menor do que 5 µs para períodos menores que 25 µs. As rampas de subida e de descida de uma transição não devem exceder 3 V/ms. Taxas maiores do que esta pode induzir sinais em condutores adjacentes de um cabo CONVERSORES DE NÍVEL TTL RS232 A maioria dos equipamentos digitais utiliza níveis TTL ou CMOS. Portanto, o primeiro passo para conectar um equipamento digital a uma interface RS232 é transformar níveis TTL ( a 5 volts) em RS232 e vice-versa. Isto é feito por conversores de nível. Existe uma variedade grande de equipamentos digitais que utilizam o driver 488 (TTL => RS232) e o receiver 489 (RS232 => TTL). Estes CIs contém 4 inversores de um mesmo tipo, sejam drivers ou receivers. O driver necessita duas fontes de alimentação +7,5 volts a +5 volts e 7,5 volts a 5 volts. Isto é um problema onde somente uma fonte de +5 volts é utilizada. Outro CI que está sendo largamente utilizado é o MAX232 (da Maxim). Ele inclui um circuito de charge pump capaz de gerar tensões de + volts e volts a partir de uma fonte de alimentação simples de +5 volts, bastando para isso alguns capacitores externos, conforme pode-se observar na figura a seguir. Este CI também

60 59 tem 2 receivers e 2 drivers no mesmo encapsulamento. Nos casos onde serão implementados somente as linhas de transmissão e de recepção de dados, não seria necessário 2 chips e fontes de alimentação extras. Figura 4.3 O CI MAX CABO NULL MODEM Um cabo Null Modem é utilizado para conectar dois DTE juntos. Isto é comumente usado como um meio barato para transferir arquivos entre computadores utilizando protocolos Zmodem, Xmodem, etc. Ele também pode ser utilizado em diversos sistemas de desenvolvimento.

61 6 Na figura abaixo é apresentado um método de conexão de um cabo null modem. Apenas 3 fios são necessários (TxD, RxD e GND). A teoria de operação é razoavelmente simples. O princípio é fazer o DTE pensar que está falando com um modem. Qualquer dado transmitido do DTE deve ser recebido no outro extremo e vice-versa. O sinal de terra (SG) também deve ser conectados ao terra comum dos dois DTE. Figura 4.4 Configuração do cabo Null Modem. O sinal DTR é conectado com os sinais DSR e CD nos dois extremos. Quando o sinal DTR for ativado (indicando que o canal de comunicação está aberto), imediatamente os sinais DSR e CD são ativados. Nessa hora o DTE pensa que o Modem Virtual ao qual está conectado está pronto e que foi detectada uma portadora no outro modem. O DTE precisa se preocupar agora com os sinais RTS e CTS. Como os 2 DTE se comunicam à mesma velocidade, o fluxo de controle não é necessário e conseqüentemente essas 2 linhas são conectadas juntas em cada DTE. Quando o computador quer transmitir um dado, ele ativa a linha RTS como estão conectadas juntas, imediatamente recebe a resposta que o outro DTE está pronto pela linha CTS. Note que o sinal RI não está conectado em nenhum extremo. Esta linha é utilizada apenas para informar ao DTE que existe um sinal de chamada telefônica presente. Como não existe modem conectado a linha telefônica ela pode permanecer desconectada.

62 CONTROLE DO FLUXO DE DADOS Se a conexão entre um DTE e um DCE for diversas vezes mais rápida do que a velocidade entre os DCE, cedo ou tarde dados transmitidos do DTE serão perdidos, nesse caso o controle de fluxo de dados é utilizado. O controle de fluxo tem pode ser feito por hardware ou por software. O controle do fluxo de dados por software, também conhecido como XON/XOFF utiliza 2 caracteres ASCII; XON representado pelo caracter ASCII 7 e XOFF representado pelo caracter ASCII 9. O modem tem normalmente um buffer pequeno e quando completado envia o caracter XOFF para avisar o DTE parar de enviar dados. Uma vez que o modem estiver pronto para receber mais dados ele envia o caracter XON e o DTE enviará mais dados. Este tipo de controle de fluxo tem a vantagem de não necessitar linhas adicionais, às linhas TxD e RxD. A desvantagem está no protocolo de comunicação que não poderá utilizar os caracteres ASCII 7 e 9 em suas mensagens. O controle do fluxo de dados por hardware, também conhecido como RTS/CTS utiliza 2 linhas extras em seu cabo serial além das 2 linhas para transmissão de dados. Quando o DTE quer enviar dados ele ativa a linha RTS. Se o modem tem espaço para receber esse dado, ele irá responder ativando a linha CTS e o DTE começará a enviar dados. Se o modem não tem espaço para receber dados ele não ativa a linha CTS.

63 62 5. O HYPERTERMINAL O HyperTerminal é um programa que pode ser utilizado para conectar um computador a outros computadores, sites de Telnet, BBSs, serviços on-line e computadores host, usando um modem, um cabo Null Modem ou uma conexão Ethernet. Apesar do uso do HyperTerminal com BBS para acessar informações sobre computadores remotos constituir uma prática que se tornou menos comum com a disponibilidade da World Wide Web, o HyperTerminal ainda é uma forma útil de configurar e testar o modem ou examinar a conexão com outros sites. O HyperTerminal grava as mensagens que entram ou saem do computador ou do serviço na outra extremidade da conexão. Portanto, pode servir como uma ferramenta valiosa para a solução de problemas durante a configuração e uso do modem. Para certificar-se de que o modem está conectado corretamente ou para exibir suas configurações, pode-se enviar comandos através do HyperTerminal e verificar os resultados. O HyperTerminal apresenta funcionalidade de rolagem que permite exibir um texto recebido que tenha sido rolado para fora da tela. É possível utilizar o HyperTerminal para transferir grandes arquivos de um computador para seu computador portátil usando uma porta serial, em vez de passar pelo processo de configurar o computador portátil em uma rede. O HyperTerminal pode ser usado para ajudar a depurar código fonte de um terminal remoto. Também é possível usá-lo para estabelecer comunicações com computadores mais antigos, baseados em caracteres. O HyperTerminal foi criado para ser uma ferramenta de fácil utilização e não para substituir outras ferramentas avançadas disponíveis no mercado. 5. CONFIGURANDO O HYPERTERMINAL PARA A COMUNICAÇÃO COM O MICROCONTROLADOR Para se utilizar o HyperTerminal para a comunicação com o microcontrolador via porta serial, é necessário configurá-lo.

64 63 No sistema operacional Windows XP Professional Edition, geralmente o programa se encontra na pasta no seguinte diretório: C:\Documents and Settings\All Users\Menu Iniciar\Programas\Acessórios\Comunicações. Ao executar o programa, será exibida a seguinte tela: Figura 5. Inserindo um nome para a conexão. Devemos digitar um nome para a conexão, por exemplo 85; escolher um ícone e clicar no botão OK. Figura 5.2 Nome da conexão e ícone escolhido.

65 64 A próxima janela que aparece diz respeito à porta de comunicação que será utilizada, neste caso deixa-se selecionada a porta COM e pressiona-se o botão OK. Figura 5.3 Escolhendo a porta de comunicação. Escolhida a porta de comunicação devemos configurá-la conforme de acordo com a próxima janela que irá aparecer. Figura 5.4 Configurando a porta de comunicação.

66 65 Nessa janela a única que deve-se alterar é o campo Controle de Fluxo. Deve-se alterá-lo para Xon / Xoff. Depois basta clicar no botão OK. Figura 5.5 Alterando o Controle de Fluxo. Após configurada a porta COM, o HyperTerminal está pronto para o uso e já está conectado à porta, esperando um dado ser recebido. Nesse momento basta conectar o cabo de comunicação na placa do microcontrolador e no computador, para ser efetuada a transmissão de dados do microcontrolador para o PC. Figura 5.6 HyperTerminal configurado e já conectado à porta COM.

67 66 6. O CIRCUITO INTEGRADO L298 O circuito integrado L298 é uma ponte H dupla com transitores, com 5W de potência, capaz de controlar o acionamento de relés, solenóides, motores de passo e motores DC, como no caso deste trabalho. Possui duas entrada de alimentação, uma TTL de 5V necessária para o controle da lógica interna, e outra de a 5 V para a alimentação da carga. Com esse CI é possível controlar a velocidade de um motor DC usando o PWM (Pulse Width Modulation) e o sentido de rotação. Cada ponte H possui um pino de controle chamado Enable e mais dois pinos, chamados Input, para o controle da polaridade de saída da ponte, que no caso de um motor DC (Direct Current) serve para mudar o sentido de rotação. Além disso é possível monitorar a corrente consumida pela carga através do pino Sense que serve para colocarmos um resistor shunt e medirmos a tensão sobre ele, fazendo uma relação entre a tensão e a corrente. Caso não seja usado, deve-se ligá-lo diretamente à referência negativa do circuito. Figura 6. - Digrama interno do L298.

68 67 Figura Pinagem do L298. Figura Controle de motor DC. Caso o motor usado tenha uma corrente maior que 2A, pode-se conectar as pontes em paralelo, aumentando assim a corrente total para até 4A.

69 68 Figura Conexão em paralelo de duas pontes. Os diodos que se encontram na figura 6.3 são diodos rápidos, ou seja, tem uma freqüência de chaveamento elevada. Eles são necessários devido à corrente reversa que surge devido à energização e desernegização de uma carga indutiva. Como a corrente do motor utilizado é de 2mA, pode-se utilizar o diodo N448, que tem uma velocidade de chaveamento de 4ns.

70 69 7. O BRAÇO ROBÓTICO 7. ESTRUTURA MECÂNICA O Braço Robótico do trabalho foi construído a partir de uma estrutura de chapas de alumínio e os eixos das articulações foram usinados em aço ABNT /2. O alumínio foi escolhido para ser utilizado na maioria das peças pois apresenta baixa densidade e por ser um material resistente à corrosão, além de ser fácil de se trabalhar devido sua maleabilidade. Para a transmissão de movimento foi utilizado polias e correias sincronizadas. O uso de polias foi necessário devido ao baixo torque do motor DC utilizado para fazer a movimentação do robô, entre 4Ncm e 6 Ncm, e para não haver falhas na transmissão como por exemplo a correia patinar devido à alta carga, composta praticamente dos pesos do eixo e motores. Abaixo segue um diagrama de esquematização das forças para o cálculo do torque necessário dos motores. Considerou-se o momento mais crítico quando o braço e antebraço estão totalmente alinhados e paralelos à base e não foi considerado o peso das chapas, somente dos eixos e do motor do antebraço.,75n,235n,8424n,9n Mmotor braço Mmotor antebraço Figura 7. - Esquematização de forças.

71 7 ç,98 5, , ,8 ç, ,2 38,22 Para aumentar o torque dos motores foi utilizado polias de diâmetros diferentes para aumentar a relação de transmissão. Abaixo segue o cálculo do comprimento da correia e da relação de transmissão. P2 = 2XL37 Dp = 9,4mm P3 = 28XL37 Dp = 45,29mm 45,29 9,4 2,34 Figura 7.2 Sistema de polias e correia. Onde: r2 é o raio da polia P2 r3 é o raio da polia P3 α2 é o ângulo de contato da polia P2 α3 é o ângulo de contato da polia P3 c é a distancia entre centros O comprimento da correia vale a soma dos dois trechos retos e dos dois arcos sobre as polias:

72 7 com β em radianos na última parcela. O ângulo β vale: 2. Através dos cálculos obtém-se o comprimento da correia a ser utilizada de 244,289mm. Através da tabela do fabricante encontramos a correia 96XL37 com 243,84mm de comprimento, a qual atende à necessidade. Todo projeto mecânico foi desenvolvido no software Autodesk Inventor Professional 28, que oferece um ambiente de simulação do protótipo e de animação. Abaixo segue uma figura do braço robótico projetado em três dimensões. Figura O Braço Robótico.

73 CIRCUITO ELETRÔNICO O circuito eletrônico foi totalmente projetado em função do microcontrolador AT89S52. O circuito é constituído pela unidade de processamento, interface de entrada, interface gráfica de saída, interface de comunicação com o computador e os drives de controle dos motores. Para a gravação dos programas no microcontrolador foi inserido na placa de processamento um gravador ISP, conforme catálogo do fabricante. Foram montadas duas placas: uma da unidade de processamento e interfaces e outra para os drives de acionamento dos motores DC. Figura Unidade Processamento e Drive de Controle dos motores FUNCIONAMENTO Quando o sistema for energizado, o microcontrolador enviará uma mensagem pelo canal serial do computador, que receberá essa mensagem através do programa HyperTerminal, nativo dos sistemas operacionais baseado no Windows.

74 73 Após o envio da mensagem, será mostrada no display LCD uma pequena apresentação do trabalho e em seguida o status do braço robótico: manual ou automático. Inicialmente ele se encontra em modo manual. Em modo manual, o microcontrolador fica esperando alguma chave ser acionada para em seguida ser tomada a decisão de qual motor será acionado e qual o sentido de rotação deverá ser escolhido. Se desacionado a chave, o braço robótico para de se movimentar e o microcontrolador fica esperando novamente alguma chave ser acionada. Em modo automático, o microcontrolador realizará alguns movimentos prédeterminados via software. Esses movimentos serão realizados até que o microcontrolador receba um sinal para voltar ao modo manual novamente DIAGRAMA ELÉTRICO O diagrama elétrico do circuito eletrônico foi desenvolvido no ambiente de simulação e criação de projetos eletrônicos Proteus 7 Professional. Com o programa ISIS Schematic Capture é possível desenvolver todo o circuito eletrônico e realizar sua simulação, mesmo com o uso de microcontroladores, como é o caso deste trabalho, pois ele possui algoritmos precisos de simulação garantindo os resultados esperados na fase de testes. A seguir, diagrama elétrico do controlador do braço robótico.

75 74

76 LISTA DE COMPONENTES ELETRÔNICOS 2 Resistores Quantidade Referência Valor Descrição R k Resistor de filme metálico R3 4k7 Resistor de filme metálico 2 22R Resistor de filme metálico 8 Capacitores Quantidade Referência Valor Descrição 2 C,C2 33p Capacitor eletrolítico polarizado de 6V C3 u Capacitor eletrolítico polarizado de 6V C4 n Capacitor eletrolítico polarizado de 6V 4 C5,C6,C7,C8 u Capacitor eletrolítico polarizado de 6V 4 Circuitos Integrados Quantidade Referência Valor Descrição 2 U,U3 L298 Ponte H dupla U2 AT89S52 Microcontrolador U4 MAX232 Drive RS232/TTL LM785 Regulador de Tensão 7 Diodos 2 D-D2 N448 Diodo de sinal N47 Diodo retificador 26 Diversos Quantidade Referência Valor Descrição 3 ANTEBRAÇO BRAÇO BASE 2V Motor DC AUTOMATICO/MANUAL Botão Pulsador 6 DMOT EMOT DMOT2 EMOT2 DMOT3 EMOT3 Chave alavanca 2 posições LCD LM6L Display de LCD RP2 k rede resitiva com 8 resistores RV k Potenciômetro de carbono P Conector fêmea DB9 X 2MHz Cristal oscilador Conector macho DB25 Conector KK molex macho 6 vias Conector KK molex fêmea 6 vias 3 Conector KK molex macho 8 vias 3 Conector KK molex fêmea 8 vias Conector KK molex macho 4 vias Conector KK molex fêmea 4 vias 44 Terminal para alojamento KK molex Led difuso vermelho 3mm Led alto brilho azul 5mm Tabela 7. Lista de componentes eletrônicos.

77 CÓDIGO FONTE O programa do microcontrolador foi escrito em Assembly, uma linguagem de baixo nível. O código fonte foi escrito no próprio ambiente de simulação do software Proteus. Abaixo segue o código fonte do programa gravado no microcontrolador. $mod5 ;*****************BRAÇO MECÂNICO MICROCONTROLADO****************** ; ; ;####################ESCOLA SENAI NAMI JAFET########################### ; ; ;###############TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO#################### ; ;#################TÉCNICO EM ELETROELETRÔNICA####################### ; ;LUCAS TADEU MONTEIRO GUEDES FERNANDES SALOMÃO ; ;######################PROFESSOR ORIENTADOR###################### ; ;ALEXANDRE RODRIGUES DE ALMEIDA ; ;##########################CÓDIGO FONTE########################## ; ;DECLARAÇÃO DAS VARIÁVEIS FMOT EQU P. RMOT EQU P. FMOT2 EQU P.2 RMOT2 EQU P.3 FMOT3 EQU P.4 RMOT3 EQU P.5 ENA EQU P3.2 ENB EQU P2.5 ENA2 EQU P2.4 IN_ EQU P2. IN2_ EQU P2. IN3_ EQU P2.2 IN4_ EQU P2.3 IN_2 EQU P3.4 IN2_2 EQU P3.5 RS EQU P2.6 EN EQU P2.7 AUTO EQU B. ORG H JMP MAIN ORG 3H CPL B. CALL DELAYAUTO RETI ;ENDEREÇO DA INTERRUPÇÃO RESET ;SALTA PARA A ROTINA PRINCIPAL ;ENDEREÇO DA INTERRUPÇÃO INT ;COMPLEMENTA O BIT DO REGISTRADOR B ;CHAMA SUBROTINA DE TEMPO ;RETORNO DA INTERRUPÇÃO DELAYAUTO: MOV R4,#25D ;MOVE PARA R4 O VALOR 25 EM DECIMAL MOV R5,#2D ;MOVE PARA R5 O VALOR 2 EM DECIMAL MOV R6,#5D ;MOVE PARA R6 O VALOR 5 EM DECIMAL DELAYAUTO: DJNZ R4,$ ;DECREMENTA E VERIFICA SE R4 É IGUAL A ZERO, SE NÃO FOR RETORNA PARA DELAYAUTO DJNZ R5,DELAYAUTO ;IDEM PARA R5 DJNZ R6,DELAYAUTO ;IDEM PARA R6 RET ;RETORNO DE SUBROTINA

78 77 ORG H ;ENDEREÇO DA MEMÓRIA DE PROGRAMA DE INÍCIO DO PROGRAMA PRINCIPAL MAIN: MOV P,#H ;ZERANDO OS PORTS E REGISTRADORES MOV P,#FFH MOV P2,#B MOV P3,#B MOV R,#H MOV R,#H MOV R2,#H MOV R3,#H MOV R4,#H MOV R5,#H MOV R6,#H MOV R7,#H MOV A,#H MOV B,#H MOV IE,#B SETB PX MOV TCON,#4H CALL INITLCD CALL CONFIG_SERIAL CALL APRESENTACAO JMP RETORNA ;HABILITA A INTERRUPÇÃO INT ;DEFINE A INTERRUPÇÃO INT COMO PRIMEIRA PRIORIDADE ;DEFINE QUE A INTERRUPÇÃO SERÁ ATIVADA POR BORDA DE DESCIDA ;CHAMA ROTINA DE INICIALIZAÇÃODO LCD ;CHAMA ROTINA DE CONFIGURAÇÃO DA INTERFACE SERIAL ;CHAMA ROTINA DE ENVIO DA APRESENTACAO PARA A PORTA SERIAL DO PC CONFIG_SERIAL: MOV SCON,#4H; UART COM 8 BITS E BAUD RATE VARIÁVEL MOV TMOD,#2H; TIMER NO MODO 2, COM AUTO-RELOAD, TIMER MOV PCON,#8H; SMOD=, MULTIPLICA O CLOCK POR 32 MOV TH,#E6H; CAREGA TH COM O VALOR 23, PARA UM BAUD RATE DE 24 SETB TR; LIGA O TEMPORIZADOR SETB TI; SETA O FLAG DE INTERRUPÇÃO POR TRANSMISSÃO RET APRESENTACAO: MOV DPTR,#MSG4 CALL MSG3 RET MSG4: MSG3: ENVIA: LOOP: DB ' *****************BRACO ROBOTICO DE 3 EIXOS MICROCONTROLADO******************' DB AH,DH ;COMANDO PARA MUDAR DE LINHA ESCREVER NO INÍCIO DA LINHA DB AH,DH DB '####################ESCOLA SENAI NAMI JAFET###########################' DB AH,DH DB AH,DH DB '###############TRABALHO DE CONCLUSAO DE CURSO####################' DB AH,DH DB AH,DH DB '#################TECNICO EM ELETROELETRONICA#######################' DB AH,DH DB AH,DH DB 'LUCAS TADEU MONTEIRO GUEDES FERNANDES SALOMAO' DB AH,DH DB AH,DH DB '######################PROFESSOR ORIENTADOR######################' DB AH,DH DB AH,DH DB 'ALEXANDRE RODRIGUES DE ALMEIDA' DB AH,DH DB AH,DH DB H CLR A MOV A,#H MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#H,ENVIA RET MOV SBUF, A JNB TI, LOOP CLR TI INC DPTR JMP MSG3 RETORNA: CALL CARREGANDO ;CHAMA SUBROTINA QUE ESCREVE "CARREGANDO" NO DISPLAY CALL DELAY ;CHAMA SUBROTINA DE TEMPO CALL CLRLCD ;CHAMA SUBROTINA QUE LIMPA O DISPLAY

79 78 CALL INTRODUCAO CALL DELAY CALL CLRLCD CALL INTRODUCAO ;CHAMA ROTINA DAS MENSAGENS DE INTRODUÇÃO DO TRABALHO ;CHAMA SUBROTINA DE TEMPO ;CHAMA SUBROTINA QUE LIMPA O DISPLAY ;CHAMA ROTINA DAS MENSAGENS DE INTRODUÇÃO DO TRABALHO ;######################MODO MANUAL###################### MODOMANUAL: MOV DPTR,#MANU MOV A,#CH LCALL CMDLCD LCALL MSG LJMP MANUAL MANU: DB ' MODO MANUAL ' DB H MANUAL: MOV P3,#B ANL P2,#B MANUAL: JNB FMOT,DMOT ;VERIFICANDO QUAL BOTÃO FOI APERTADO JNB RMOT,EMOT JNB FMOT2,DMOT2 JNB RMOT2,EMOT2 JNB FMOT3,DMOT3 JNB RMOT3,EMOT3 JB AUTO,AUTOMATICO ;VERIFICA SE O BIT B. É, SE FOR PASSA PARA O MODO ;AUTOMÁTICO JMP MANUAL ;RETORNA PARA A VERIFICAÇÃO DMOT: SETB IN_ CLR IN2_ SETB ENA JNB FMOT,DMOT CLR ENA CLR IN_ CLR IN2_ JMP MANUAL EMOT: SETB IN2_ CLR IN_ SETB ENA JNB RMOT,EMOT CLR ENA CLR IN_ CLR IN2_ JMP MANUAL DMOT2: SETB IN3_ CLR IN4_ SETB ENB JNB FMOT2,DMOT2 CLR ENB CLR IN3_ CLR IN4_ JMP MANUAL EMOT2: SETB IN4_ CLR IN3_ SETB ENB JNB RMOT2,EMOT2 CLR ENB CLR IN3_ CLR IN4_ JMP MANUAL DMOT3: SETB IN_2 CLR IN2_2 SETB ENA2 JNB FMOT3,DMOT3 CLR ENA2 CLR IN_2 CLR IN2_2 JMP MANUAL

80 79 EMOT3: SETB IN2_2 CLR IN_2 SETB ENA2 JNB RMOT3,EMOT3 CLR ENA2 CLR IN_2 CLR IN2_2 JMP MANUAL ;####################################################### ;####################MODO AUTOMÁTICO#################### AUTOMATICO: AUTOM: INICIO: MOVIMENTO: MOV DPTR,#AUTOM MOV A,#CH LCALL CMDLCD LCALL MSG LJMP INICIO DB 'MODO AUTOMATICO' DB H MOV P3,#B CALL TEMPO CALL DMOTM CALL TEMPO CLR ENA JNB AUTO,MODOMANUAL ;VERIFICA SE O BIT B. É, SE FOR PASSA PARA O MODO MANUAL CALL EMOT2M CALL TEMPO CALL DMOT2M CALL TEMPO CLR ENB JNB AUTO,MODOMANUAL CALL EMOTM CALL TEMPO CLR ENA JNB AUTO,MODOMANUAL CALL DMOT3M CALL TEMPO CLR ENA2 JNB AUTO,MODOMANUAL CALL EMOT3M CALL TEMPO CLR ENA2 JNB AUTO,MODOMANUAL JMP MOVIMENTO MODOMANUAL: LJMP MODOMANUAL DMOTM: EMOTM: DMOT2M: EMOT2M: SETB IN_ CLR IN2_ SETB ENA RET SETB IN2_ CLR IN_ SETB ENA RET SETB IN3_ CLR IN4_ SETB ENB RET SETB IN4_ CLR IN3_ SETB ENB RET

81 8 DMOT3M: EMOT3M: SETB IN_2 CLR IN2_2 SETB ENA2 RET SETB IN2_2 CLR IN_2 SETB ENA2 RET TEMPO: MOV R3,#2D ;TEMPO DE SEGUNDO TEMPO: MOV TMOD,#2H MOV TH,#HIGH( ) MOV TL,#LOW( ) CLR TF SETB TR JNB TF,$ CLR TR CLR TF DJNZ R3,TEMPO RET ;####################################################### ;#################INICIALIZAÇÃO DO LCD################# INITLCD: DADOLCD: CMDLCD: CLRLCD: HABILITA: DELAYCLR: DELAYCLR: MOV A,#38H CALL CMDLCD MOV A,#38H CALL CMDLCD MOV A,#8H CALL CMDLCD MOV A,#CH CALL CMDLCD MOV A,#H CALL CMDLCD CALL CLRLCD RET SETB RS MOV P,A CALL DELAYCLR CALL HABILITA RET CLR RS MOV P,A CALL DELAYCLR CALL HABILITA RET MOV A,#H CLR RS MOV P,A CALL DELAYCLR CALL HABILITA RET SETB EN CALL DELAYCLR CLR EN RET MOV R4,#25D MOV R5,#2D DJNZ R4,$ DJNZ R5,DELAYCLR RET ;####################################################### INTRODUCAO: MOV DPTR,#ESCOLA MOV A,#82H LCALL CMDLCD LCALL MSG MOV DPTR,#NAMI

82 8 MOV A,#C3H LCALL CMDLCD LCALL MSG CALL DELAY CALL CLRLCD MOV DPTR,#BRACO MOV A,#8H LCALL CMDLCD LCALL MSG RET ESCOLA: NAMI: BRACO: MSG: MOSTRA: DELAY: DELAY: DB 'ESCOLA SENAI' DB H DB 'NAMI JAFET' DB H DB 'Braco Robotico' DB H CLR A MOV A,#H MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#H,MOSTRA RET CALL DADOLCD INC DPTR JMP MSG MOV R4,#25H MOV R5,#2H MOV R6,#2D DJNZ R4,$ DJNZ R5,DELAY DJNZ R6,DELAY RET ;####################################################### CARREGANDO: CARRE: PONTOS: MSG: MOSTRA: DADOLCD: HABILITA2: MOV DPTR,#CARRE MOV A,#8H LCALL CMDLCD LCALL MSG MOV DPTR,#PONTOS MOV A,#CH LCALL CMDLCD LCALL MSG RET DB '---CARREGANDO---' DB H DB '>>>>>>>>>>>>>>>>' DB H CLR A MOV A,#H MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#H,MOSTRA RET CALL DADOLCD INC DPTR JMP MSG SETB RS MOV P,A CALL DELAYCLR2 CALL HABILITA2 RET SETB EN CALL DELAYCLR2 CLR EN RET

83 82 DELAYCLR2: DELAYCLR3: MOV R4,#H MOV R5,#H MOV R6,#H DJNZ R4,$ DJNZ R5,DELAYCLR3 DJNZ R6,DELAYCLR3 RET ;####################################################### INTRODUCAO: TRABALHO: ELETRO: MOV DPTR,#TRABALHO MOV A,#86H LCALL CMDLCD LCALL MSG MOV DPTR,#ELETRO MOV A,#CH LCALL CMDLCD LCALL MSG RET DB 'TCC' DB H DB 'ELETROELETRONICA' DB H ;####################################################### END

84 FLUXOGRAMA DE FUNCIONAMENTO INÍCIO DECLARAÇÃO DAS VARIÁVEIS H INTERRUPÇÃO RESET SALTA PARA ENDEREÇO MAIN 3H INTERRUPÇÃO INT COMPLEMENTA B. CHAMA SUBROTINA DELAYAUTO SUBROTINA DE TEMPO DE 5mS MAIN ZERA AS VARIÁVEIS E REGISTRADORES HABILITA INT DEFINE COMO ALTA PRIORIDADE DEFINE DISPARO POR BORDA DE DESCIDA CHAMA SUBROTINA INITLCD SUBROTINA PARA A INICIALIZAÇÃO DO DISPLAY LCD CHAMA SUBROTINA CONFIG_SERIAL SUBROTINA PARA A CONFIGURAÇÃO DA INTERFACE SERIAL CHAMA SUBROTINA APRESENTACAO SUBROTINA PARA O ENVIO DE MENSAGEM VIA INTERFACE SERIAL SALTA PARA ENDEREÇO RETORNA RETORNA

85 84 CHAMA SUBROTINA CARREGANDO SUBROTINA QUE ESCREVE CARREGANDO NO DISPLAY CHAMA SUBROTINA DELAY SUBROTINA DE TEMPO DE S CHAMA SUBROTINA CLRLCD SUBROTINA QUE LIMPA O DISPLAY LCD CHAMA SUBROTINA INTRODUCAO SUBROTINA QUE ESCREVE A PRIMEIRA INTRODUÇÃO AO PROJETO CHAMA SUBROTINA DELAY SUBROTINA DE TEMPO DE S CHAMA SUBROTINA CLRLCD SUBROTINA QUE LIMPA O DISPLAY LCD CHAMA SUBROTINA INTRODUCAO SUBROTINA QUE ESCREVE A SEGUNDA INTRODUÇÃO AO PROJETO MODOMANUAL DPTR = DB 'MODO MANUAL', H ACC = CH 2

86 85 2 CHAMA SUBROTINA CMDLCD CHAMA SUBROTINA MSG SALTA PARA O ENDEREÇO MANUAL MANUAL P3 = B P2 && B SALTA PARA O ENDEREÇO MANUAL MANUAL VERIFICA O BOTÃO APERTADO FOI FMOT? SIM SALTA PARA O ENDEREÇO DMOT NÃO FOI RMOT? SIM SALTA PARA O ENDEREÇO EMOT NÃO FOI FMOT2? SIM SALTA PARA O ENDEREÇO DMOT2 NÃO FOI RMOT2? SIM SALTA PARA O ENDEREÇO EMOT2 NÃO FOI FMOT3? SIM SALTA PARA O ENDEREÇO DMOT3 NÃO FOI DMOT3? SIM SALTA PARA O ENDEREÇO EMOT3 NÃO 3

87 86 3 FOI AUTO? SIM SALTA PARA O ENDEREÇO AUTOMATICO NÃO SALTA PARA O ENDEREÇO MANUAL FIM 7.3 GRAVADOR ISP Para realizar a gravação do programa na memória flash do microcontrolador, foi incorporado ao circuito eletrônico um gravador ISP (In-Systen Programming) de acordo com o catálogo do fabricante, no caso a Atmel. O gravador consiste em um cabo de 6 vias, de preferência blindado para diminuir ruídos que possam interferir na comunicação, conectado à porta paralela do computador. A gravação é feita de modo serial, e a porta deve ser configurada para o modo EPP (Enhanced Parallel Port). O software utilizado para a gravação no microcontrolador foi o ISP Flash Programmer Version 3.a do próprio fabricante do microcontrolador. O software é compatível em computadores com sistema operacional Windows (98,2XP), não necessitando de nenhuma DLL (Dynamic-link library), pois o software já as possui inclusas.

88 UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE ISP FLASH PROGRAMMER VERSION 3.a Após a abertura o programa surgirá a seguinte tela, onde selecionaremos o componente a ser gravado o arquivo hexadecimal que deve ser transferido: Figura Tela inicial do programa. A primeira coisa que deve-se fazer é escolher o modelo de microcontrolador que será utilizado, no caso o AT89S52. Em seguida deve-se fazer a verificação da autenticidade do microcontrolador, clicando no botão Signature. Feita a verificação devemos abrir o programa gerado pelo compilador, através do botão Open File, e ir até ao diretório onde se encontra o programa a ser gravado, lembrando-se que sua extensão deve ser.hex, que é o tipo de arquivo compatível com a família de microcontroladores 85. Agora o programa está pronto para fazer a gravação no microcontrolador, bastando apenas clicar no botão Write.