Controlador de Artefactos por Línea Telefónica.

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A R T Í C U LO

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P O R TA D A

El dispositivo electrónico construido es una interfaz que, conectada a la línea telefónica, es capaz de recibir y atender llamadas entrantes, con el fin de controlar uno o más artefactos conectados al mismo, desde un aparato telefónico remoto. El microcontrolador utilizado es un AT89S8252 fabricado por ATMEL. También fue necesario incorporar al circuito un conversor DTMF a binario y un controlador para comunicación serie RS-232, ambos genéricos. Autores: Augusto J. Vega & Gustavo A. Schmidt [email protected] , [email protected]

CONTROLADOR

DE

ARTEFACTOS

POR LA LÍNEA TELEFÓNICA

INTRODUCCIÓN El dispositivo que describimos en este artículo es capaz de recibir e interpretar tonos a través de la línea telefónica y, posteriormente, tomar determinadas acciones relacionadas con el control de otros dispositivos electrónicos (como podrían ser los electrodomésticos hogareños). Esto permite al usuario tener control en forma remota de determinados equipos electrónicos, utilizando un aparato telefónico convencional, mediante el teclado del mismo, según el siguiente protocolo: 1 - Esperar x rings antes de atender el teléfono (configurable).

2 - Una vez atendido el teléfono, solicitar una contraseña para dar el servicio a quien está llamando. Luego de validada la contraseña, se pasa al menú de opciones. 3 - Se usarán casi todos los dígitos del teléfono (salvo 6, 7, # y *). En nuestro trabajo práctico pretendemos manejar 9 relés, aunque en principio se ha implementado uno solo, relacionando cada uno con cada dígito numeral del teclado. Es decir, este equipo controla un sólo relé pero siguiendo la lógica aquí descripta, nada impide que el técnico amplíe el e squema para poder controlar mayor cantidad de dispositivos. Saber Electrónica Nº 262

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Artículo de Portada Una vez atendida la llamada, el menú de opciones es el siguiente: 1 - encendido: una vez marcada esta opción, el sistema queda a la espera de otro dígito (este segundo dígito ingresado indica el número de relé a encender). 2 - apagado: una vez marcada esta opción, el sistema queda a la espera de otro dígito (este segundo dígito ingresado indica el número de relé a apagar). 3 - consulta: una vez marcada esta opción, el sistema queda a la espera de otro dígito (este segundo dígito ingresado indica el número de relé a consultar). Si el relé está encendido, entonces se emite un beep largo a través de la línea telefónica, y si está apagado se emite un beep corto. 4 - cambio de contraseña: se utiliza para cambiar la contraseña de acceso. Una vez marcada esta opción, el sistema queda a la espera de los 4 dígitos para la nueva contraseña. 5 - cambio de la cantidad de rings de espera: se utiliza para cambiar el parámetro que indica la cantidad de rings a esperar antes de atender la llamada entrante. Una vez marcada esta opción, el sistema queda a la espera de un dígito que indica la nueva cantidad de rings. 6-7: disponibles. 8 - reinicialización: reinicializa el sistema pero sin “desloguear” (desconectar) al usuario. Esto es

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particularmente útil cuando el usuario, luego de seleccionar algunas opciones, no sabe en qué situación está. 9 - salir: corta la llamada.

GENERACIÓN DE LOS BEEPS DE RESPUESTA Luego de la selección de cualquiera de las opciones, el sistema emite un beep largo para indicar "si". En algunos casos, el sistema emite un beep corto para indicar "no"; esto sucede cuando la contraseña ingresada es inválida, o para indicar que un relé se encuentra apagado. Ambos beeps se emiten por el pin 0 del puerto 1 (P1.0).

ADMINISTRACIÓN DE LA CONTRASEÑA Antes de poder utilizar cualquiera de las opciones, el usuario deberá “loguearse” (es decir, ingresar la contraseña, y que ésta sea validada por el sistema). Una vez validada la contraseña, el sistema emite una melodía para indicar al usuario que ya puede comenzar a utilizar el dispositivo. La contraseña es única (no se permiten múltiples usuarios), y está compuesta de 4 caracteres alfanuméricos (0-9, # ó *). La primera vez que se utiliza el sistema, o cuando el sistema es reseteado externamente (a través de un pulsador al efecto), se espera el

Figura 1 - Diagrama en bloques del controlador de equipos por línea telefónica. Saber Electrónica Nº 262

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Artículo de Portada ingreso de la contraseña por defecto (1111). Posteriormente, el usuario puede modificarla mediante la opción 4.

ADMINISTRACIÓN DE LA CANTIDAD DE RINGS DE ESPERA El sistema espera una cierta cantidad de rings antes de atender la llamada (análogamente al funcionamiento de un contestador automático). Esa cantidad es configurable mediante la opción 5, aunque por defecto se toma el valor 3. Solo acepta un dígito, con lo cual se podrá configurar hasta 9 rings de espera.

DIAGRAMA DE CONEXIONES EN BLOQUE En la figura 1 de la página anterior se presenta el diagrama de conexiones en bloque del circuito construido. Una rápida vista al mismo permitirá comprender la simplicidad del esquema. En primer lugar necesitamos un bloque que convierta los pulsos DTMF recibidos en códigos binarios que serán introducidos al microcontrolador, éste, en base a su programa interno, interpretará las señales recibidas y actuará en consecuencia. Cuando el programa así lo interprete activará o desactivará al bloque de control de carga que es donde está el artefacto a controlar. Por otra parte, un bloque controlador RS232 permitirá la conexión con una computadora tipo PC para poder interactuar con nuestro controlador y realizar controles directamente desde la computadora.

Nuestro programa debe esperar los rings de llamada (que son configurables por el mismo programa), una vez que el teléfono atiende pregunta si está “logueado”; si no lo está solicita una contraseña (GET_PASS) y si es válida informa que está logueado (LONG_BEEP). Si la contraseña está equivocada informa el error a través del llamado a SHORT_BEEP en el programa principal y solicita el ingreso nuevamente de la contraseña, volviendo al bloque “Logueado”. Una vez que el usuario remoto está conectado se pregunta si se quiere conectar algún aparato, si la respuesta es SI, entonces se llama a RELAY_ON, para que se active el relé de salida y si la respuesta es NO el programa pregunta si se quiere desconectar el dispositivo deseado. Aquí nuevamente tenemos dos posibilidades, que la respuesta sea SI y se apague el aparato a través de la desconexión del relé o que la respuesta sea NO y el programa deba continuar realizando otras consultas, como preguntar, por ejemplo, en qué estado está el relé, si se desea cambiar la contraseña o si se desea cambiar la cantidad de RINGS que debe esperar el aparato antes de contestar. El diagrama de flujo es bastante sencillo y contundente como para saber qué acciones debe realizar el programa del controlador.

DESCRIPCIÓN DE LAS INTERRUPCIONES UTILIZADAS Las interrupciones utilizadas son las siguientes: Interrupción externa 0 (IE0): Esta interrupción disparada cuando el circuito integrado conversor de DTMF a binario pone en alto el pin 12 (INT0) del microcontrolador, notificando la presencia de un dígito válido en sus 4 salidas.

SOFTWARE Para el diseño del software se tuvo en cuenta la utilización de un microcontrolador AT89S8252 fabricado por ATMEL. Para una mejor comprensión de las funciones que debe realizar el controlador, en primer lugar se expone el diagrama de flujos que da origen a nuestro programa. En la figura 2 se presenta el diagrama de flujo correspondiente al software desarrollado.

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Interrupción externa 1 (IE1): disparada por el circuito detector de rings, con cada detección efectuada. Interrupción del puerto serie (RI/TI): disparada por software (TI) cuando se tiene un caracter para enviar por comunicación serie RS232, o por hardware (RI) cuando se ha recibido un caracter por la misma vía.

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Artículo de Portada

Figura 2 - Diagrama de flujo del programa a grabar en el microocontrolador.

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Control de Artefactos por la Línea Telefónica

Figura 3 - Circuito eléctrico del controlador de artefactos por línea telefónica.

Interrupción del timer 0 (TF0): disparada por el timer 0 cuando transcurre una cantidad determinada de segundos sin que el usuario haya seleccionado alguna opción. Permite administrar un time-out, impidiendo que el programa quede en un bucle de espera infinito en caso de que se corte la comunicación telefónica sin un desloguéo explícito con la opción 9.

DESCRIPCIÓN DE LOS PUERTO DE ENTRADA/SALIDA De los 4 puertos disponibles en el AT89S8252 se utilizaron los puertos 1, 2 y 3, con las siguientes finalidades:

Puerto P1 P1.0: salida de la señal que genera los beeps. Por este pin el sistema emite la señal con diferentes duraciones para representar "si" o "no". P1.1: encendido y apagado del relé. El sistema pone en alto este pin para encender el relé, o lo pone en bajo para apagarlo. P1.2: comunicación establecida. Cuando el sistema "atiende" la llamada entrante, pone en bajo este pin, y lo mantiene en ese nivel mientras dure la comunicación telefónica. P1.3 a P1.7: no utilizados. Puerto P2 P2.0: entrada del bit 4 desde el conversor DTMF a binario. Saber Electrónica Nº 262

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Artículo de Portada LISTA DE MATERIALES Resistencias 56 ohms 1W 100 ohms 820 ohms 1K 2K2 10K 47K 56K 68K 220K 270K

1 unidad 1 unidad 1 unidad 2 unidades 2 unidades 2 unidades 2 unidades 1 unidad 1 unidad 3 unidades 1 unidad

Capacitores 33 pF 10 nF 100V

2 unidades 2 unidades

100 nF 120 nF 470 nF 1 uF 1 uF 63V 4,7 uF 10 uF

2 unidades 1 unidad 1 unidad 4 unidades 2 unidades 1 unidad 1 unidad

Circuitos integrados AT89S8252 HIN232 ULN2003 CM8870 Optoacoplador 4N27 Optoaislador LCA110 Puente de diodos W04 Transistor MPSA42 NPN Transistor MJE340 NPN

1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad

P2.1: entrada del bit 3 desde el conversor DTMF a binario. P2.2: entrada del bit 2 desde el conversor DTMF a binario. P2.3: entrada del bit 1 desde el conversor DTMF a binario. P2.4 a P2.7: no utilizados. Puerto P3 P3.0: entrada de caracteres desde el controlador de comunicación serie (HIN232). P3.1: salida de caracteres hacia el controlador de comunicación serie (HIN232). P3.2: interrupción externa 0, disparada por el conversor DTMF a binario, cuando se ha recibido un caracter válido. P3.3: interrupción externa 1, disparada por el circuito detector de rings, cuando se recibe un ring por la línea telefónica. P3.4 a P3.7: no utilizados.

Diodo 1N5250 Diodo 1N4148

2 unidades 2 unidades

Otros Relé TDS-0502 (o similar) Cristal 12 Mhz Cristal 3.5795 Mhz L7805 Varistor Jack telefónico Pulsador Conector DB9 Conector DB25 Jumper Zócalo de 16 pines Zócalo de 18 pines Zócalo de 40 pines Plaqueta univ. BK-06

1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 1 unidad 2 unidades 2 unidades 1 unidad 1 unidad 1 unidad

controlar el relé, y para la generación de la onda acústica que emitimos a través de la línea telefónica. El L7805 es un regulador de tensión continua, que establece a su salida 5 volt. El prototipo fue armado en placa universal de circuito impreso, por lo cual no se tiene el diseño PCB, tema que estamos desarrollando y que próximamente lo colocaremos en nuestra web. El programa es sencillo pero bastante extenso por lo cual no lo freproducimos en este artículo y puede descargarlo directamente de la página de los autores (http://web.fi.uba.ar/~ajvega/micro/). El código es abierto (estamos a favor de la política open source), con lo cual puede ser bajado y utilizado con libertad, pero nunca para fines comerciales (nació en un ambiente académico, y debe conservarse dentro de tal).

CONCLUSIONES En la figura 3 se tiene el diagrama eléctrico del controlador. Cualquier microcontrolador basado en el 8051 es válido para el proyecto, pero en particular, el AT89S8252 permite la programación "en sistema" (ISP). Cualquier controlador para comunicación RS232 es válido para el proyecto. Se recomendó el MAX232, y se optó por el HIN232 por ser más económico. El ULN2003 es un controlador para poder conectar diferentes cargas al circuito (relés, LEDs, displays, etc.). En nuestro caso lo utilizamos para

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Se cumplió con el objetivo establecido en el anteproyecto, administrando correctamente el tiempo y los recursos. Así también, la realización del proyecto nos permitió conocer en profundidad el funcionamiento de un microcontrolador, como también de otros circuitos integrados. En muchas oportunidades, los distintos obstáculos que se fueron presentando nos han permitido adquirir importante experiencia en la superación de los mismos. ☺

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AUTO ELÉCTRICO LA COMUNICACIÓN ELECTRÓNICA EN EL AUTOMÓVIL

Sistema de Multiplexado de Datos "LIN-Bus" Todos los automóviles fabricados en la actualidad poseen algún tipo de dispositivo electrónico y cuenta con sistemas de diagnóstico comandados por la computadora central (ECU). Ya hemos descripto en otras ocasiones uno de los protocolos más empleados, el “Controller Area Network” o CAN, en esta oportunidad presentamos el “Local Interconnect Network” o LIN-Bus. De: www.aficionadosalamecanica.com

INTRODUCCIÓN LIN es la abreviatura de Local Interconnect Network. El LIN-Bus es una extensión del bus de datos CAN. A un máximo de 20 kbit/s, su velocidad de transferencia de datos es muy inferior a la del sistema de bus CAN. El bus LIN conecta actuadores o sensores con las correspondientes unidades de control. Las órdenes se transmiten siempre en una sola dirección, desde la denominada unidad de control maestra al sensor o actuador conectados en sentido descendente, el "esclavo". El maestro puede transmitir órdenes hasta a 16 esclavos conectados en sentido descendente. Un ejemplo de aplicación de LIN bus es el techo solar de cristal eléctrico, cuyo

servomotor recibe sus órdenes desde la unidad de control de confort a través del bus LIN. Local Interconnect significa en

este caso, que todas las unidades de control están localizadas en una zona limitada (por ejemplo, en el techo). También se le

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Auto Eléctrico da el nombre de «subsistema local». El intercambio de datos entre los diferentes sistemas de LINBus en un vehículo se realiza respectivamente por medio de una unidad de control a través del CAN-Bus de datos. En el caso del LIN-Bus se trata de un bus monoalámbrico. El cable tiene el color básico violeta y un color de identificación. La sección del conductor es de 0,35 mm. No requiere apantallado. El sistema permite el intercambio de datos entre una unidad de control LIN maestra y hasta 16 unidades de control LIN esclavas. La figura 1 muestra los elementos del vehículo que se pueden controlar a través del LINBus. En la figura 2 podemos observar un ejemplo parcial de una instalación de un bus LIN y su integración en el bus CAN.

Figura 2

Bus local y el CAN-Bus de datos. De esa forma es la única unidad de control del LIN-Bus que va conectada a su vez al CAN-Bus. ** La diagnosis de las unidades de control LIN esclavas que lleva conectadas se realiza a través de la unidad de control LIN maestra.

UNIDAD DE CONTROL LIN "MAESTRA" La unidad de control que va conectada al CAN-Bus es la que ejecuta las funciones de maestra en el LIN-Bus, figura 3. Las funciones asignadas son las siguientes: ** Controla la transmisión de datos y su velocidad. La unidad de control LIN maestra transmite el encabezamiento del mensaje. ** En el software se define un ciclo, según el cual se han de transmitir mensajes al LIN-Bus y se especifica cuáles. ** Asume la función de traducción entre las unidades de control LIN abonadas al sistema del LIN-

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UNIDADES DE CONTROL LIN "ESCLAVAS" En un sistema de bus de datos LIN pueden funcionar como unidades de control LIN esclavas las unidades de control específi-

cas, por ejemplo la de la turbina de aire fresco o también pueden funcionar como tales los sensores y actuadores, por ejemplo el sensor inclinométrico o bien el sonorizador DWA. Los sensores llevan integrada una parte electrónica que analiza los valores medidos. La transmisión de estos valores se realiza entonces a través del LIN-Bus en forma de señales digitalizadas. Para varios sensores y actuadores se necesita un solo pin en la hembrilla de la LIN maestra, figura 4. Los actuadores en el LIN-Bus Figura 3

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Sistema de Multiplexado de Datos LIN-Bus Figura 4

TRANSMISIÓN

DE

DATOS

La velocidad de transmisión es de 1 a 20 kbit/s y viene determinada en el software de las unidades de control LIN. Equivale como máximo a una quinta parte de la velocidad de transmisión de los datos en el CAN Confort. La Señal o Nivel recesivo Si a través del LIN-Bus no se transmite ningún mensaje o se transmite un bit recesivo, el cable del bus tiene aplicada una tensión equivalente prácticamente a la de batería, figura 5.

Figura 5

Figura 6

son grupos componentes electrónicos o electromecánicos inteligentes, a los que se les pasan sus instrucciones en forma de las señales de datos LIN procedentes de la unidad de control LIN maestra. A través de sensores integrados se puede consultar el estado operativo efectivo de los actuadores a través de la UCE LIN maestra, de modo que sea posible efectuar la comparación de los estados teórico y efectivo.

o Nivel dominante Para transmitir un bit dominante sobre el LIN-Bus, un transceptor en la unidad de control que efectúa la transmisión conecta el cable del bus de datos a masa.

Seguridad de Transmisión Con la determinación de las tolerancias para la transmisión y recepción en la gama de los niveles recesivo y dominante se tiene dada una transmisión estable. Vea las figuras 6 y 7; para

Figura 7 Saber Electrónica Nº 262

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Auto Eléctrico poder recibir señales válidas a pesar de existir interferencias parásitas se han configurado más extensas las gamas de tensiones admisibles por el lado de la recepción.

Figura 8

El campo de sincronización («synch field») está compuesto por la cadena binaria 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1. Con esta secuencia de bits se pueden ajustar (sincronizar) todas las unidades de control LIN esclavas al ritmo del sistema de la unidad de control LIN maestra. La sincronización de todas las unidades de control resulta necesaria para disponer de un intercambio de datos exento de errores. Si se pierde la sincronización, los valores de los bits serían implantados en un sitio incorrecto del mensaje en el receptor, produciéndose errores en la transmisión de los datos.

MENSAJES Mensaje con respuesta de esclava: La unidad de control LIN maestra exhorta en el encabezamiento a una unidad de control LIN esclava a que transmita información, por ejemplo sobre condiciones de conmutadores o valores de medición. La unidad de control LIN esclava transmite la respuesta correspondiente.

Figura 9

Mensaje con mandato de maestro: Por medio del identificador en el encabezamiento, la unidad de control LIN maestra exhorta a las correspondientes unidades de control LIN esclavas a que utilicen los datos contenidos en la respuesta. La respuesta es transmitida en este caso por la unidad de control LIN maestra, figura 8. Encabezamiento del mensaje (header) El encabezamiento es transmitido de forma cíclica por la unidad de control LIN maestra. Se divide en cuatro campos, figura 9: * Pausa de sincronización * Limitación de la sincronización

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La limitación de la sincronización («synch delimiter») tiene una longitud mínima de 1 bit y es recesiva (˜Ubat.).

* Campo de sincronización * Campo del identificador La pausa de sincronización («synch break») tiene una longitud mínima de 13 tiempos por bit. Se transmite con nivel dominante. Resulta necesaria la longitud de 13 bit para indicar de forma inequívoca el comienzo de un mensaje a todas las unidades de control LIN esclavas. En las demás partes del mensaje se transmiten como máximo 9 bits dominantes consecutivos.

El campo del identificador tiene una longitud de 8 tiempos por bit. En los primeros 6 bits está contenida la identificación del mensaje y el número de campos de datos que componen la respuesta. El número de campos de datos en la respuesta puede ser de entre 0 y 8. Los dos últimos bits reciben la suma de verificación de los 6 primeros bits, para la detección de errores de transmisión. La suma de verificación se necesita para evitar que se produzcan asignaciones a mensajes equivocados al haber errores de transmisión del identificador. En la próxima edición seguiremos desarrollando este tema. ☺

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M O N TA J E Una de las características sobresalientes del trabajo con Microcontroladores Atmel es la posibilidad de utilizar ambientes de desarrollo, programadores, tarjetas entrenadoras y gran cantidad de circuitos de uso libre, muchos de los cuales puede bajar de Internet. En Saber Electrónica Nº 244 explicamos qué son los microcontroladores ATMEL y cómo se los puede programar utilizando un circuito sencillo mediante el Puerto COM de una PC. Como el Artículo de Tapa de esta edición requiere la programación de un microcontrolador AVR, volvemos a explicar detalles de este programador, brindamos una actualización para poder utilizarlo con chips de varias familias de la empresa ATMEL y por último presentamos un programador por Puerto USB para aquellas personas que no tengan Puerto COM en su PC y no deseen utilizar un adaptador RS232 a USB. Informe de Ing. Horacio Daniel Vallejo [email protected]

PROGRAMADOR USB PARA MICROS AVR DE ATMEL EASY-DOWNLOADER 2.0: PROGRAMADOR PARA ATMEL POR PUERTO SERIAL

DE

40 PINES

Hace unos 6 años probamos el cargador desarrollado por Wichit Sirichote ([email protected]), que se publica en la página www.kmitl.ac.th, encontrando que funciona perfectamente para programar los micros que utilizamos para desarrollar los diferentes proyectos que publicamos en nuestra revista. En Saber Electrónica Nº 244 realizamos una recopilación de la página del autor, efectuando algunas ligeras modificaciones para facilitar la comprensión del proyecto y simplificar su montaje.

Este programador fue pensado para microcontroladores de la empresa Atmel de 40 terminales. Se trata de la versión 2.0 del circuito denominado Easy Downloader (Programador Sencillo) que surge como una modificación de la versión 1.1 que es para AVRs de 20 patas y cuyo manual completo puede descargar de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave atmelpro. Se trata de un circuito para grabar el archivo “.HEX” dentro de la memoria de programa de los microcontroladores ATMEL de 40 pines, más específicamente la serie 89C51, 89C52 y el 89C55, la serie 90S8515 y sus equivalentes Atmel Mega. El circuito funciona con el programa versión Saber Electrónica Nº 262

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Figura 1 - Circuito Easy-Downloader 2.0: Programador para Atmel de 40 Pines por Puerto Serial

WINDOWS, UPLOADER EZ3, EZ3.1 con firmware actualizado para el 89S51 y el 89S52. Si necesita más espacio de codificación para su aplicación, especialmente para desarrollar proyectos con lenguaje C, también puede usar el Easy-Downloader V2.0, que es un programador muy fácil de usar. Es adecuado y barato, de modo que cualquiera puede construirlo fácilmente. Esta versión puede escribir un archivo HEX de Intel en el 89C51 (4kB), 89C52 (8kB) y el 89C55 (20kB). Insistimos que este circuito es una versión que sólo sirve para micros de 40 patas. La versión Lista de materiales del circuito de la figura 1 1 Fuente de alimentación de 15V x 100mA (DC Adaptor). 1 Transistor 2N2222 ó BC548. 1 Regulador LM317 1 Regulador 7805 1 Resistencia de 220Ω 2 Resistencias 1kΩ 1 Resistencia de 2k2 1 Resistencia de 8k2 8 Resistencias de 10kΩ

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1 (que, como dijimos, puede bajar desde nuestra web) podrá bajarla a partir de un link dado en nuestra web y es para programar micros Atmel de 20 terminales, sin embargo, en este artículo, daremos un resumen sobre dicha versión EL CIRCUITO DEL PROGRAMADOR EASY DOWNLOADER V2.0 La figura 1 muestra el diagrama circuital del cargador “Easy-Downloader V2.0”. El 89C51 con el programa “ez52.hex” recibe 1 Led 5 mm color rojo 2 Capacitores de 30pF 1 Capacitor de 0,1µF 1 Capacitor de 1µF x 25V 3 Capacitores de 10µF x 25V 1 Capacitor 100µF x 25V 1 Cristal de 11,0592MHz 1 Circuito Integrado DS275 (adaptador de niveles TTL-RS232). 1 Zócalo o base de 40 patas para circuito integrado. 1 Microcontrolador Atmel AVR89C51 (ver texto). 1 Cable con conector DB9

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Programador USB para Micros AVR de ATMEL

datos en serie a 9600 baud desde la PC y genera la señal apropiada aplicándola al zócalo ZIF. P0 es para la transferencia bidireccional de datos. P1 provee A0-A7. P2.0-P2.6 provee datos a A8-A14. La línea A14 en la figura 1, nuestro software usa el terminal P2.6 mientras que el ATMEL a grabar usa la línea P3.0. La selección del modo de programación se hace mediante P3.4 a P3.7. Si desea más detalles puede ver el archivo en C: “ez52.c”. La tensión de programación de este cargador

es un poco diferente de la versión 1.1, el terminal de predisposición requiere una tensión Vpp de sólo +5V y +12V y se activa simplemente mediante P3.3. La pata de entrada de reloj X1 del zócalo ZIF se deriva de X2 sin separador. CONSTRUCCIÓN

DE LA

PLACA

DE

CIRCUITO IMPRESO

La placa de circuito impreso se puede construir usando una plaqueta (PCB) del tipo universal con soldadura de punto a punto. Si quiere hacer una placa específica, en la figura 2A se muestra el diagrama del circuito impreso que, en este caso, es de doble faz. La figura 2B muestra un detalle de cómo deben ir ubicados los componentes sobre la placa. EL SOFTWARE “ez52.hex” es el firmware de archivo hexadecimal necesario para grabar en el 89C51. El archivo puede bajarlo desde nuestra página web con los datos dados más arriba. En dicho sitio encontrará el link que le pemitirá descargar tanto el archivo “ez52.hex” como los demás archivos y programas

Figura 2a - PCB doble faz del programador serial de micros AVR de 40 pines

Figura 2b - Lado de componentes del PCB del programador serial de micros AVR de 40 pines

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que iremos describiendo. Lamentablemente, precisará un programador para poder cargar el firmware al 89C51. Si no lo posee, puede armar un programador por puerto paralelo sencillo para cargar este archivo hexadecimal. Puede emplear un esquema similar al del cargador utilizado en el artículo de tapa de Saber Electrónica Nº 244, pero para microcontrolador 89S8252 (vea la página de referencia de Internet). En la figura 3 damos el esquema de un sencillo programador por puerto paralelo que emplea nuestro conocido “PoniProg” (también bájelo desde nuestra página). Es decir, si no consigue que alguien le preste un cargador para programar el 89C51, Figura 3 - Programador de ATMEL por puesto paralelo, necesario para programar “por única vez” el firmware sobre el micro de nuestro programador. deberá montar un cargador sencillo por puerto paralelo y emplear un 89S8252 en lugar del 89C51. poniendo (Easy-Downloader). También lo enconSi Ud. no tiene una computadora con puerto trará con el link dado en nuestra web. paralelo, seguramente algún amigo o familiar debe tener una PC de escritorio con dicho puerto. Nota: la versión dos de Ez2 se puede usar sólo De no ser así, vaya a un cybercafé y pídale al computadoras viejas, tipo 386 o 486, o en comencargado que le permita cargar el microcontroputadoras nuevas pero con Windows 98. Si Ud. lador. posee una computadora con Windows 2000, XP, Para programar el 89S8252 deberá utilizar el Vista o 7 deberá descargar la versión V3.0. mismo archivo “ez52.hex”. Ambos microcontroladores son compatibles pin a pin, por lo cual no deberá realizar ninguna modificación en el PCB CÓMO PROGRAMAR UN de la figura 2A. ATMEL CON EL “EASY-DOWNLOADER” “Ez52.c” es el programa fuente escrito en lenguaje C para modificación posterior. Para compiEn primer lugar debemos “preparar” al microlarlo, se necesita el Micro-C para el compilador controlador que debe ir colocado en la placa de 8051 de Dunfield Development System. circuito impreso, para ello cargue el archivo Reiteramos que tanto el programa “Micro-C” “ez52.hex” en un 89C51 con otro programador, o como el archivo “Ez52.c” puede bajarlos de nuesen un 8252 con el programador de la figura 3 y tra web con la clave “atmel244”. colóquelo en la placa de circuito impreso armada “Ez2.exe” es la versión para DOS (disk operating de la figura 2A. system) del EZ Uploader V2.0 que corre en la comEl software de programación deberá funcionar a putadora con el objeto de poder programar a un 9600 baudios, con 8-Data bits, no Paridad. Atmel por medio del cargador que estamos proConecte el conector DB9 de la placa del Easy

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Programador USB para Micros AVR de ATMEL

descargue “EZ Uploader V3.0” para Windows. Para el 89C51, 89C52 y el 89C55, existe un byte de firma y por lo tanto ya no se necesita más seleccionar el tamaño de la memoria. El EZ reconocerá el tamaño del código de la memoria. Tan sólo haga clic en Send Hexfile y todo se hará automáticamente (figura 5). También puede descargar la versión V3.1 del “EZ Uploader” para Windows. Se trata de una versión beta del EZ3.1 Uploader, con las características adicionales READ y SAVE AS. El código Figura 4 - Ejecución del programa ez2.exe en símbolo de sistema. HEX guardado en los integrados se puede leer y almacenar como un Downloader en el puerto COM de la computadora archivo HEX de Intel (figura 6). y ejecute el programa de acuerdo al sistema operativo de su computadora. En la figura 4 tenemos un ejemplo del uso de la INFORMACIÓN ADICIONAL versión 2 (ejecución del programa ez2.exe) en sistema DOS (se ejecuta en Windows 98, recuerde Hemos realizado pruebas satisfactorias con que no funciona en sistemas operativos con micros de 40 patas con este cargador denomiambiente NT). nado “Easy-Downloader” y que el autor va modifiSi tiene una PC con Windows 2000 o superior, cando (en la página mencionada al comienzo puede encontrar las versiones V1.1 para micros de 20 patas y V2.0). En dicha página también se encuentra la versión 4.0 del software (denominado ezdl4). Con esta nueva versión no hay inconvenientes con el tipo de archivo hexadecimal a cargar en el Atmel y además, detecta automáticamente el Puerto COM y la plaqueta del programador dada en la figura 2. En dicha página también encontrará un programa de Kurnia Wijaya de Jakarta, Indonesia, que le ayuda a escribir el programa que clasifica el archivo hexadecimal de Intel generado por algunos compiladores (Using EasyDownloader V1.1&V2.0 with Unsorted HEX files). Otra opción para programar Atmel de 40 pines es el uso del “EasyPROG”: versión modificada del Easy-Downloader hecho por Francisco Figura 5 - Ejecución del programa EzZ Uploader V3.0 en Windows 2000 o superior. Barbosa. Saber Electrónica Nº 262

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EASY-DOWNLOADER 1.1: PROGRAMADOR PARA ATMEL POR PUERTO SERE (COM)

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Montaje DE

20 PINES

La primera versión de Easy-Downloader fue diseñado en 1997 para ser utilizado como una herramienta para los alumnos en la construcción de su placa de desarrollo para microcontroladores en la categoría de "Sistema de diseño de microprocesadores". El circuito es de bajo costo y fácil construcción. La última versión V1.1 es posterior y se diseñó para los Atmel 2051 y 4051 de 20 patas. No tiene funciones separadas de borrado, lectura, escritura, verificación etc. Si el chip está programado, cuando lo coloco en este programador, hace todas las funcionens juntas, es decir, primero lo borra y luego lo programa con el nuevo archivo “.hex”. La figura 7 muestra el circuito de la versión V1.1l. Como se muestra, el circuito utiliza un 89C2051 al

Figura 6 - Pantalla que muestra el proceso de grabación sobre un micro ATEMEL.

que se le debe grabar el correspondiente firmware (usando el programador LPT de la figura 3), también incluye un match 74LS373 de 8, un conversor

Figura 7 - Programador para ATEMEL de 20 terminales por puerto COM.

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RS232 tipo DS275, un regulador de tensión 7805, un regulador LM317 y dos transistores 2N2222A y 2N2907A. La tensión de programación del circuito

de control es la recomendada por la nota de aplicación ATMEL. Estas tensiones de 0V, 12V y 5V de programación son provistas por P3.5. El latch de 8 bits, 74LS373 provee la señal para la selección de los modos de programación. El byte de lectura y programación se envía a través de P1. La dirección de incremento se realiza a través de un pulso positivo en el terminal XTAL. El circuito se puede construir usando una placa universal o fabricando los PCD de la figura 8 (note que es una placa doble faz). Antes de programar verifique que el programador está bien armado, para ello, debe medir con un multímetro las siguientes tensiones: 1) La tensión de alimentación de +5 V en el 7805. 2) Las tensiones de programación 0V, 5V y 12V que se obtienen conectando los pines de control (P3.5 y D), 2N2222A y 2N2907 a +5V y / o 0V (GND). La salida debe ser de 15V x 100mA.

Figura 8 - Placa de circuito impreso del programador por puerto COM de ATMEL de 20 terminales.

Para poder armar el programador debe bajar de nuestra web 2 archivos: “writer.hex” de 4.871 bytes, que es el archivo de firmware Intel Hex para el 89C2051 (el tamaño del código es 2021 bytes) y, “ez.exe” de 20.800 bytes que es el programa cargador que debe ejecutar en la PC para enviar un archivo “.hex” en el Atme a programar. El programa writer.c original fue escrito en 'C'. Para modificarlo, es necesario el compilador “Micro compilador Saber Electrónica Nº 262

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de C” tal como explicamos para la versión V2.0 de este programador. Para la prueba de funcionamiento y para saber cómo se usa el programador puede seguir pasos similares a los que ya explicamos para el programador de 40 terminales o seguir las instrucciones que explicamos en el manual (versión completa) que puede descargar a través de los links dados en nuestra web. El autor también sugiere una versión de placa de circuito impreso simple faz con la inclusión de algunos cablecitos externos, lo cual simplifica bastante el diseño PCB, también puede descargar dicho diseño de nuestra web.

USBASP: EL PROGRAMADOR USB

USBasp es un programador para microcontroladores AVR de ATMEL que funciona por puerto USB sin necesidad de adaptador de protocolos (RS232 a USB). El diseño es simple y consiste en un microcontrolador ATMega8 o ATMega48 en conjunto con varios componentes pasivos. El programador se comunica con el puerto USB mediante el firmware cargado en el microcontrolador que forma parte del programador, por lo tanto no necesita ningún chip especial. Las características sobresalientes son las siguientes:

Figura 9 - Circuito del programador para microcontroladores ATMEL por puerto USB. Note que no se incluye ningún adaptador RS232 a USB ni circuitos latch.

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1) Multiplataforma: Funciona bajo GNU/Linux, Mac OS X y Windows. 2) No necesita controlador USB ni componentes SMD. 3) La velocidad de programación es de hasta 5kBytes/seg. 4) Opción SCK para trabajar con bajas velocidades de reloj (menores a 1,5MHz). SOFTWARE Una vez armado el programador y habiendo cargado el firmware en el microcontrolador ATMEL, que es parte del programador, se debe utilizar un software o programa para cargar un archivo “.hex” en el micro Atmel que se requiera. Se han probado varios programas, entre los que podemos mencionar:

AVRDUDE, soporta USBasp desde la versión de firmware 5.2. BASCOM-AVR, soporta USBasp desde la versión de firmware 1.11.9.6. Khazama AVR Programmer, GUI para USBasp y AVRDude bajo Windows XP/Vista. eXtreme Burner, GUI para Windows para programadores AVR basados en USB. Desde la página del autor: puede descargar los siguientes paquetes de firmware:

Figura 10 - Diseño de la placa de circuito impreso para el programador USBasp.

usbasp.2011-05-28.tar.gz (519 kB): Es la última version, soporta TPI support y compatible con ATMega88 and ATMega8. Saber Electrónica Nº 262

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usbasp.2009-02-28.tar.gz (260 kB) usbasp.2007-10-23.tar.gz (172 kB) usbasp.2007-07-23.tar.gz (176 kB) usbasp.2006-12-29.tar.gz (118 kB) compatible con ATMega48 y ATMega8. usbasp.2006-09-16.tar.gz (116 kB) usbasp.2005-11-14.tar.gz (175 kB) usbasp.2005-07-03.tar.gz (166 kB) usbasp.2005-04-21.tar.gz (169 kB) EL CIRCUITO

DE

USBASP

AVR Programer. El proyecto completo y el firmware para el microcontrolador se pueden descargar de forma funciona bajo ambiente XP, Vista y 7. La primera gratuita desde http://www.fischl.de/usbasp/. pantalla se muestra en la figura 11 donde puede La figura 9 muestra el circuito eléctrico y en la fijar la configuración de acuerdo a su proyecto. figura 10 tenemos juna sugerencia para la placa Estos pasos deberá seguirlos después de pulsar la de circuito impreso. Recuerde que el ATMega8P opción "Programa Automático" en la ventana prindebe ser programado con anterioridad (y por cipal o pulsando “CTRL + P” (acceso directo). única vez) con el firmware que usted quiera A partir de la versión 1.7.0 del Khazama se pue(puede emplear el usbasp.2011-05-28.tar.gz). den seleccionar diferentes matrículas de la misma Una vez armado el programador (con el familia (por ejemplo el ATMEGA48 y el ATMEMega8 programado con el correspondiente ATMega48PA son diferentes). Puede cambiar la firmware), si lo va a usar en una computadora PC velocidad de reloj de programación también. con Windows, conecte el USBasp al puerto USB de su PC. Cuando Windows le pide un controlador, Fusibles y ventana de bloqueo (figura 12) le elija "bin / win-driver" (lo descarga desde el link ayudan a fijar los ajustes para la configuración dado en nuestra web con los datos dados en este de su chip AVR. Todo se documenta y se puede mismo artículo). En los sistemas Win2K, WinXP, Vista seleccionar fácilmente “combos” o establecer y 7, Windows advierte que el controlador no tiene directamente las casillas de verificación que Ud. "firma digital". Ignore este mensaje y continúe con desee. ☺ la instalación. Ahora ya está el programador listo para ser utilizado con cualquiera de los softwares sugeridos. Quizá, el más conocido sea el AVRDUDE, pero es un poco complicado tanto de instalar como de usar, sin embargo, permite una serie de operaciones muy útiles para los desarrolladores. Un programa más sencillo es el Figura 12 - Los fusibles y ventana de bloqueo del Khazama le ayudan a fijar Khazama AVR Programmer pero sólo los ajustes para la configuración de su chip AVR. Figura 11 - Pantalla de configuración del programa Khazama

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M O N TA J E Si bien hemos publicado varios circuitos transmisores de señales de TV, en esta ocasión presentamos un esquema sencillo y bastante estable. Con muy pocos componentes y un amplificador de banda ancha estamos en condiciones de generar un dispositivo de buena potencia que puede suministrar señal a un área de más de 100.000 m2, ideal para campus Universitarios o como estación comunitaria en countries y/o pequeñas comunidades. .

TRANSMISOR

PARA

Por Ing. Horacio Daniel Vallejo [email protected]

DE

TV

PEQUEÑAS COMUNIDADES

EL CIRCUITO TRANSMISOR El circuito de la figura 1 permite transmitir la señal de una cámara de video, reproductor de CD o DVD, PC, MP3 etc. en todo el perímetro de una vivienda mediana. Es muy práctico, por ejemplo, cuando se tiene un sistema de televisión satelital y sólo se dispone de un sintonizador/decodificador. Lo mismo sucede con los decodificadores de canales premium de los operadores de TV por cable. Aunque también es útil cuando se desea transmitir la señal de vídeo de cámaras de seguridad a puntos de difícil cableado. El esquema es por demás simple. El capacitor variable cumple las veces de sintonizador, permitiendo ajustar la frecuencia (canal) donde se desea emitir. Dada la baja potencia de este sistema la antena puede ser un simple cable de unos 30 cm de largo o una antena retráctil. El

transformador T1 esta formado en su primario por 7 vueltas de alambre de 0,5mm de diámetro sobre un ferrite de los chatitos usados en radios de FM mientras que su secundario está compuesto por 18 vueltas arrolladas sobre el bobinado primario con alambre de igual espesor.. El capacitor de 220pF conectado en paralelo con el secundario debe ser incorporado dentro de la horma del transformador. Este tipo de transformador es denominado SIF. En cuanto a la bobina L1, esta debe estar formada sobre un núcleo de ferrita de 3mm y sobre él debe enrollar 4 vueltas de alambre. Esta bobina está configurada para una óptima transmisión en la banda baja de la TV por aire (canales 2 al 7) si desea emplear la banda alta o la de UHF le recomendamos rediseñarla a fin de aprovechar la máxima potencia de salida. Dado que este sistema opera con una muy baja potencia no se requiere licencia para utiliSaber Electrónica Nº 262

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Figura 1 - Transmisor de TV de baja potencia

zarlo, pero si llegase a colocar etapas de potencia que aumenten el alcance del conjunto le recomendamos hacerse de un abogado e interiorizarse sobre los aspectos legales vigentes según la región donde lo vaya a emplear. Tenga presente que una etapa se potencia mal calibrada podría causar interferencia en los equipos de recepción de casas vecinas. Sea cuidadoso en el armado y calibración de este tipo de equipos. En la figura 2 se ofrece una sugerencia para el montaje en placa de circuito impreso. La bobina Lista de materiales del circuito de la figura 1 Q1, Q2 - BF259 - Transistores de RF. R1 - 220kΩ R2 - 470Ω R3 - 10kΩ R4 - 10kΩ VR1 - 10kΩ - Pre-set lineal C1 - 100nF - Cerámico C2 - 1nF - Cerámico C3 - 10nF - Cerámico C4 - 220pF - Plate C5 - 220pF - Plate C6 - 220pF - Plate C7 - 10pF - Cerámico C8 - 10pF - Cerámico

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L1 debe estar montada lo más cerca posible (si está pegada mejor) de la placa. ETAPA

DE

POTENCIA

DE

BANDA ANCHA

Un simple circuito integrado es capaz de proveer una ganancia de 18dB, lo que asegura que si conectamos la salida del transmisor propuesto a la entrada de este amplificador, podemos obtener una potencia de salida que permita alcanzar distancia de varios cientos de metros. El amplificaC9 - Trimmer (variable) color naranja o azul C10 - 82pF - Plate o poliéster C11 - 4,7pF - Plate C12 - 100nF - Cerámico T1 - Transformador construido sobre núcleo de derrite con alambre de cobre esmaltado de 0,5mm de diámetro (ver texto) L1 - Bobina (ver texto) CN1, CN2 - Conectores RCA (hembra) CN3 - Conector BNC para antena.

VARIOS Placa de circuito impreso, gabinete para montaje, conector para batería o fuente de alimentación de 9V x 250mA, antena, cables, estaño, etc.

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Transmisor de TV para Pequeñas Couminidades

dor propuesto emplea un integrado BGD702 de Philips Se trata de un módulo híbrido amplificador de potencia para uso en CATV de excelente rango dinámico con preamplificadores Darlington que permiten operar con tensiones de continua de 24V en todo el rango de 40MHz a 750MHz. Posee excelente linealidad, muy bajo ruido, construido con técnicas pasivas de nitruro de silicio de excelente rigidez mecánica (construcción compacta) y baño de oro en los terminales que aseguran una muy alta confiabilidad. En la figura 3 se muestra el esquema de este módulo amplificador híbrido en un envase SOT115J que funciona con una fuente de alimentación de 24V de continua. No posee las patas 4 y 6. La descripción del resto de los terminales es la siguiente: Pata 1 2,3 5 7,8 9

descripción entrada común +Vb común salida

La figura 4 muestra el circuito eléctrico del amplificador. El transformador debe ser con primario de acuerdo con la red

Figura 2 - Placa de circuito impreso del Tx de TV.

Figura 3 - Vista del amplificador de banda ancha BGD702 de Phillips.

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Figura 4 - Circuito eléctrico de la etapa de potencia de banda ancha para el transmisor de TV.

local y secundario de 15V x 1A. La potencia máxima que puede alcanzar es del orden de los 10W, suficiente para que, al irradiarse por medio de un dipolo, se puedan alcanzar distancias superiores a los 300 metros. En la tabla 1 se pueden apreciar algunas características del módulo híbrido BGD702, pero puede

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bajar el manual completo de este componente de nuestra web. Nosotros armamos el amplificador en un gabinete metálico, utilizando un puente de diodos de 2A y dos capacitares electrolíticos en paralelo de 1000µF x 35V cada uno. Como desacople de RF, en paralelo con estos dos elementos, usamos un

Figura 5 - Armado de la etapa de potencia sobre un gabinete metálico. No requiere placa de circuito impreso.

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Transmisor de TV para Pequeñas Couminidades

Note que se unen los terminales 2 y 3 del integrado y los terminales 7 y 8; a su vez, estos terminales se unen entre sí con un cable corto (para evitar acoples) y se los conecta a masa (negativo de la fuente de alimentación). Note el agregado de C4 y C5 lo más cerca posible del integrado; aconsejamos colocarlos directamente sobre las patas del integrado, uno de ellos entre los terminales puenteados 2 y 3 y el terminal 5 y el otro entre los terminales 7 y 8 puenteados y también el terminal 5. En la figura 5 se pueden ver detalles de armado del amplificador en el gabinete. Tenga presente que nosotros usamos un conector RCA para la entrada y un conector de RF para la salida, podría emplear conectores BNC o conectores de 75Ω pero en todos los casos lo importante es que la conexión de los terminales del integrado a dichos conectores se realice con cables blindados Tabla 1 - Características del circuito integrado amplificador de banda ancha BGD 702. para RF de alta fre-

capacitor cerámico de 0,10µF x 63V. La tensión rectificada y filtrada la aplicamos a un regulador de tensión de 3 terminales de 18V (positivo) del tipo MC7818MC (RG1 en el circuito de la figura 4).

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cuencia (vea la foto de la figuras 10, es decir, no es cable coaxil, es cable especial para RF). Si bien estos módulos normalmente operan con Vb = 24V, pueden soportar transitorios de la fuente de alimentación hasta Vb = 30V El envase es rectangular con una sola terminación; reborde de aluminio; 2 agujeros de montaje vertical; 2x6-32 UNC y 2 agujeros extra de montaje horizontal con 7 terminales alineados plateados en oro (no posee los pines 4 y 6). El envase es antiestático para evitar el daño causado por la descarga electrostática durante el transporte y la manipulación. Por último, si requiere un transmisor más estable, es decir, con menor corrimiento de frecuencia para transmisiones de más tiempo, puede construir el circuito de la figura 6, cuya explicación la brindamos en el libro Transmisores y Receptores de AM y Fm, tercera edición (Editorial Televisa, 2005). ☺

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Montaje

Figura 6 - Otro transmisor de TV.