CONTROLE DE TRÁFEGO FERROVIÁRIO UTILIZANDO MICROCONTROLADOR PIC16F628A

Transcrição

1 UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS CURSO DE CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO CONTROLE DE TRÁFEGO FERROVIÁRIO UTILIZANDO MICROCONTROLADOR PIC16F628A Acadêmico: Andrey Starke Sardo Orientador: Prof. José Roque Voltolini da Silva

2 Roteiro Introdução Objetivos do trabalho Fundamentação teórica Desenvolvimento Conclusão

3 Introdução Transporte Ferroviário Controle da malha 2003 Schubert (SCHUBERT, 2003) implementou em nível de protótipo, uma maquete para o controle de uma malha ferroviária.

4 Objetivos do trabalho O objetivo deste trabalho é a automação do controle de uma malha ferroviária utilizando como base o trabalho iniciado por Schubert (2003), através do emprego de tecnologias diferentes e a inclusão de novas funcionalidades. Objetivos específicos: substituir o microcontrolador; controle de velocidade; utilizar o componente TRF-2.4G; aperfeiçoar sensores.

5 Fundamentação Teórica Sistemas de controle de ferrovias Sistema de sinalização Sinais manuais operadores e maquinistas Semáforos Manuais Intervalo de tempo Evolução do sistema de semáforos Intervalo de espaço

6 Fundamentação Teórica Microcontrolador PIC16F628A

7 Fundamentação Teórica PWM (Modulação por largura de pulso)

8 Fundamentação Teórica Componente TRF-2.4G Modo direto Modo ShockBurst

9 Fundamentação Teórica RX/TX Portabilidade Compatibilidade com Java Communications API (Sun)

10 Fundamentação Teórica Trabalhos correlatos Aplicativo para controle de ferrovia utilizando processamento em tempo real e redes de Petri (SCHUBERT, 2003) Uma aplicação para controle do tráfego ferroviário usando processos concorrentes (RAULINO, 1999) Controle computacional de malha ferroviária (Modellbahnanlage der Informatik) (KLUGE, 1999)

11 Desenvolvimento

12 Desenvolvimento Requisitos do sistema: Controle de velocidade nos trens (RF); Comunicação broadcast entre os trens, os cruzamentos e o controlador (RF); Verificação dos pacotes transmitidos via rádio freqüência com CRC (RF); Uso do microcontrolador PIC16F628A (RNF); Uso do componente TRF-2.4G (RNF); Uso de uma maquete para testes, objetivando simular o mundo real (RNF); Uso da linguagem Java para programação do controle no PC (RNF); Uso da linguagem C para programação dos microcontroladores (RNF);

13 Desenvolvimento Especificação do sistema Visão geral

14 Desenvolvimento Especificação do Hardware Controlador

15 Desenvolvimento Especificação do Hardware Trem

16 Desenvolvimento Especificação do Hardware Cruzamento

17 Desenvolvimento Especificação do Software Controle Central Diagrama de casos de uso Diagrama de classes

18 Diagrama de Casos de Uso

19 Diagrama de Classes

20 Desenvolvimento Modelagem da Malha Protótipo Modelagem da malha Representação da malha

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22 Desenvolvimento Especificação do Software Controlador Diagrama de Nassi-Schneiderman

23 Desenvolvimento Especificação do Software Trem Diagrama de Nassi-Schneiderman

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25 Desenvolvimento Especificação do Software Cruzamento Diagrama de Nassi-Schneiderman

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27 Implementação Hardware Placa controlador Placa trem Placa cruzamento Software Controle Central Controlador Trem Cruzamento

28 Implementação Placa controlador

29 Implementação Placa trem

30 Implementação Placa cruzamento

31 Implementação Software Controle Central Envio para porta serial //montar o byte para ser enviado byte[] bt = new byte[6]; bt[0] = (byte)it[0]; //id do dispositivo bt[1] = (byte)it[1]; //função bt[2] = (byte)it[2]; //valor1 funcao bt[3] = (byte)it[3]; //valor2 funcao bt[4] = (byte)it[4]; //núm. id da msg bt[5] = (byte)it[5]; //livre //escreve array na porta saidastream.write(bt); Thread.sleep(100); saidastream.flush();

32 Implementação for (int i = 0; i < nodebytes; i++) { if (dados.substring(i, i + 1).getBytes()[0] == '+') { // novo array de bytes(buffer) itbuffer = new int[6]; ibuff = 0; } else if (dados.substring(i, i + 1).getBytes()[0] == '-') { // finalizou array de bytes(buffer) // encaminhar para fila de respostas synchronized (resp) { resp.getmensagens().add(itbuffer); } } else { // caracteres para formar o buffer if (ibuff < 6) { int b = (dados.substring(i, i + 1).getBytes())[0]; if (b < 0) b = (256 + b); itbuffer[ibuff] = b; ibuff++; } } }...

33 Implementação Array de bytes para envio Array de recebimento de bytes

34 Implementação Software Controlador Envio de mensagens Recebimento de mensagens

35 Envio Recebimento... void putbuf() { int8 i; output_high(trw_ce); CSDELAY(); putbyte(addr1_1); putbyte(addr1_0); for( i=0; i<buf_max ; i++) { putbyte(buf[i]); } output_low(trw_ce); output_low(trw_clk1); }... void putbyte( byte b ) { int8 i; int8 p = 7; for(i=0 ; i < 8 ; i++) { output_low(trw_clk1); if( bit_test(b,p--) ) { output_high(trw_data); }else{ output_low(trw_data); } CLKDELAY(); output_high(trw_clk1); CLKDELAY(); } } void getbuf() { int8 i; for (i=0; i<buf_max; i++) { buf[i] = getbyte(); } output_low(trw_clk1); output_high(trw_ce); }... byte getbyte() { int8 i, b = 0; int8 p = 7; for (i=0; i<8; i++) { output_low(trw_clk1); CLKDELAY(); output_high(trw_clk1); CLKDELAY(); if (input(trw_data)) bit_set(b,p--); else bit_clear(b,p--); } return b; }...

36 Implementação Software aceleração do trem (PWM) void veloc(int8 &vel){ //desacelera gradualmente while (velocidade > vel){ velocidade--; set_pwm1_duty(velocidade); delay_ms(15); } //acelera gradualmente while (velocidade < vel){ velocidade++; set_pwm1_duty(velocidade); delay_ms(15); } }

37 Implementação Quadro de comandos aceitos pelo trem

38 Implementação Quadro de comandos aceitos pelo cruzamento

39 Resultados e Discussão Dificuldade com Hardware Ruído com motor do trem; Ruído com sensor do trem; Não detecção de sensores. Características do protótipo desenvolvido X trabalhos correlatos

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41 Conclusão Objetivos Substituir microcontrolador; Controle de velocidade; Utilização do TRF-2.4G; Aperfeiçoar sensores. Limitações Consistências em rotas; Cruzamentos limitados.

42 Conclusão Extensões Medir velocidade; Passagem dos trens; Real posicionamento dos trens; Editor de rotas.