Interface Digial a

PRACTICA 3
SEMAFORO MICROCONTROLADO

Objetivo

A partir del puerto P1 del microcontrolador manejar los tiempos de encendido y apagado de los
semáforos que se encuentra en un cruce de calles de un solo sentido.

Fundamentos

En esta practica se aprenderá acerca de cómo utilizar los puertos de salida del microcontrolador,
utilizar tablas de secuencias lógicas con los códigos de operación de los semáforos.

En la vida real los semáforos son dispositivos que controlan el trafico en la ciudad, resulta intere-
sante la aplicación de los microcontroladores ya que en la mayoría de los casos tienen estos ele-
mentos como parte integral del control del semáforo por lo que esta es una aplicación real del mi-
crocontrolador.

Materiales Herramientas Equipo

1 Sistema Mínimo con micro- 1 pinzas de punta 1 Fuente de poder +5v
controlador (ver practica 2) 1 pinzas de corte 1 programador AT89S8252
2 LED Verdes Material vario 1 Multimetro para probar conti-
Cable telefónico nuidad y voltajes.
2 LEDS Amarillos
Tablilla de experimentos
2 LEDS Rojos
6 resistencias de 330 ohms
Opcional
6 MOC3011 o MOC3041
6 SCR de 8 Amperes

Reglas de seguridad y ecológicas
El manejo de electricidad debe ser respetando las normas de seguridad de los laboratorios. Suponer que un equipo esta
apagado puede ser peligroso, para no sufrir una descarga eléctrica utilizar la conexión de tierra para evitar daños a equi-
po y personas. Una área de trabajo ordenada y limpia siempre reduce los problemas de conexión malas o accidentes.
Respete los códigos de colores preestablecidos rojo (+) negro (-) verde (GND) , si maneja sustancias peligrosas utilizar
protección personal (gafas, guantes, batas, casco etc.) y confinar en recipientes especiales las pilas en desuso así como
sustancias o residuos peligrosos. No traer puestos anillos o cadenas o ningún material conductor de electricidad en el
cuerpo para prevenir accidentes eléctricos

Profesor: M. C. Rubén Loredo Amaro
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE ALTAMIRA
ruben_loredo@hotmail.com
Blvd.. de los Ríos Km. 3+100, Puerto Industrial Altamira, Carrera de Electricidad y Electrónica
89608, Altamira, Tam. Tel/Fax (833) 260 0252 Industrial

PRACTICA 3

Planteamiento

Los semáforo que controlan el trafico en el primer cuadro de la ciudad, en la intersección de las calles Colón y
Emilio Carranza son importantes para la vialidad en esta zona, ambas calles son de un solo sentido. El trafico de
la calle Colon lo controla el semáforo A y la calle Emilio Carranza el semáforo B. Generalmente el trafico es inten-
so por la cantidad de comercios, escuelas y oficinas de gobierno en la zona además de ser una ruta obligada del
transporte publico que viene al centro de la ciudad.

Se ha visto que la fluidez dependerá de una serie de factores como los vehículos que circulan a través de las dife-
rentes calles en relación con el tiempo de otros semáforos en la zona, estos deben estar sincronizados. Como
parte de trabajo de investigación será tomar los tiempos exactos de estas calles con un cronometro y encontrar los
estados lógicos de la secuencia de colores de preferencia en una hora de trafico vehicular. Se recomienda hacer
esto en equipo y anotar la secuencia de colores con los tiempos correspondientes.

Se sugiere grabar con cámara video la secuencia para facilitar el análisis posterior o usar teléfonos celulares con
cámara grabando todo un ciclo en cada semáforo, esto representará el 20% de la calificación de la unidad.

A

B

Figura 1. Localización de los semáforos en el primer cuadro de la ciudad de Tampico


PRACTICA 3

Desarrollo

Se utilizara el puerto P1 del microcontrolador para conectar indicadores LED’S de colores verdes, rojos y amari-
llos, la forma en que están conectados los LED’S hacen que brillen cuando reciben un cero lógico a través del
puerto (polarización directa) y estén apagados cuando reciben uno lógico por el mismo puerto, (polarización inver-
sa) la disposición de las conexiones se muestra en la tabla según el color y la dirección del bit del puerto uno el
cual afectara, por ejemplo para el semáforo A, el LED verde será controlado por el P1.0 y el semáforo B el LED
verde será controlado por P1.3. Los pines P1.6 y P1.7 no son usados por lo que aparecen en la columna N.C. de
No Conexión. Los estados principales de la secuencia lógica son 4 y se programan en la siguiente tabla:
;-----------------------------------------------------------------
; Tabla de estados de cruce de calles de un solo sentido
;-----------------------------------------------------------------
estados: movc a,@a+pc
ret ;semáforo A semáforo B
db 1Eh ;p1.0 verde p1.5 rojo
db 1Dh ;p1.1 amarillo p1.5 rojo
db 33h ;p1.2 rojo p1.3 verde
db 2Bh ;p1.2 rojo p1.4 amarillo

No se toman en cuenta para la tabla de la subrutina en lenguaje ensamblador las filas que están sombreadas en
gris, ya que estos valores son considerados para hacer las intermitencias del verde en cada semáforo por ejemplo:
;----------------------------------------------------------—------—------—------
;Subrutina que hace que se prenda y apague el verde en el semáforo A 3 veces
;----------------------------------------------------------—------—------—------
flash_SemA: push acc ;Guarda el acumulador en el stack pointer
mov r1,#00h ;inicializa R1 contador de la subrutina en cero
parpadeoA: inc r1 ;incrementa R1 contador del subrutina flash_semA
mov p1,#1fh ;VERDE OFF ROJO ON
call medio_segundo ;RETARODO DE MEDIO SEGUNDO
mov p1,#1eh ;VERDE ON ROJO ON
call medio_segundo ;RETARDO DE MEDIO SEGUNDO
cjne R1,#3h,parpadeoA ;REPITE 3 VECES
pop acc ;SALE Y RESTAURA EL VALOR DEL ACUMULADOR (CONTADOR DE ESTADO)
ret ;RETORNO DE SUBRRUTINA

La subrutina de intermitencia para el semáforo B es muy similar al semáforo A, solo con los códigos de operación
del puerto P1 serán 33h y 3Bh para prender y apagar el verde en P1.3

Tabla 1. Lógica de la secuencia de colores con su equivalente de binario a hexadecimal


PRACTICA 3

Desarrollo

1. Armar el siguiente circuito, recuerde que el circuito del sistema mínimo del microcontrolador fue parte de la
practica 2 por lo que usted solo tendrá que agregar los LED’S de los colores correspondientes según la
figura 2
2. Los LEDS se encuentran en serie con resistencias limitadoras de 330 ohms, los ánodos de todos los LEDS
se encuentran conectados al positivo de la fuente, por lo cual el microcontrolador se usará como sumidero
de la corriente que pase por el LED cuando este brille cuando se polariza directamente con un estado lógi-
co bajo. En otras palabras cuando P1.0 = 1 Lógico, LED apagado y P1.0 = 0 Lógico, LED encendido.

Figura 2. Semáforo microcontrolador con LED´S indicadores


PRACTICA 3

ETAPA DE POTENCIA

Si queremos activar lámparas de potencia como las utilizadas en los semáforos, sustituya los LEDS por opto–
acopladores (ver figura 3) estas aíslan la etapa de potencia con la del microcontrolador. Esto se hace porque si
existiera algún problema de cortocircuito en las lámparas no afectara la etapa de control porque no hay conexio-
nes en donde se pueda desviar alguna corriente de corto circuito.

El acoplamiento es por medio de Luz emitida por los diodos LEDS disparan un opto-DIAC, que a su vez dispara a
un TRIAC por su compuerta. Los TRIACS manejan individualmente corrientes hasta 8 Amperes de la línea eléctri-
ca para las lámparas del semáforo, según sea la orden dada por el puerto P1 del microcontrolador.

Los opto-acopladores que puede utilizar son los MOC3011, o también los MOC3041 con detector de cruce por
cero, estos se disparan solo cuando la onda senoidal del voltaje de alterna cruza por cero, ocasionando que la
vida útil de las lámpara se prolongue; ya que no es activada cuando el voltaje ya esta presente en la lámpara redu-
ciendo así su vida útil.

Figura 3. Etapa de Opto-aislada para el manejo de lámparas de potencia del semáforo


PRACTICA 3

SEMAFORO.ASM

;programa semáforo que controla trafico de dos calles un solo sentido
;rev 1.2 CON FLASHEO EN VERDE
;29 DE SEPTIEMBRE 2008, ING. RUBEN LOREDO AMARO
;-----------------------------------------------------------------
;asignación de estados
st1 equ 1h
st2 equ 2h
st3 equ 3h
st4 equ 4h
;-----------------------------------------------------------------
org 00h
jmp inicio
org 030h
inicio: mov sp,#64h ;guarda datos del stack pointer a partir de la dirección 64h en adelante
otravez: mov a,#00h ;inicializamos el acumulador con 0
ciclo: inc acc ;INCREMENTA EL REGISTRO ACUMULADOR (CONTADOR DE ESTADO DEL SEMAFORO)
push acc ;SALVA AL ACUMULADOR EN EL STACK POINTER
;-----------------------------------------------------------------
call estados ;LLAMA LOS ESTADOS DE LOS SEMAFOROS
mov p1,a ;SEGUN EL ESTADO, PRENDE LOS COLORES DADOS POR LA TABLA DE ESTADOS
pop acc ;DEVUELVE EL VALOR DEL ACUMULADOR (CONTADOR DE ESTADO DEL SEMAFORO)
;-----------------------------------------------------------------
cjne a,#st1,sigue1
call retardo10 ;RETARDO PARA EL VERDE SEMAFORO A
call flash_SemA ;PARPADEA EL VERDE SEMAFORA A
;-----------------
sigue1: cjne a,#st2,sigue2
call retardo3 ;RETARDO PARA EL AMARILLO SEMAFORO A
;-----------------
sigue2: cjne a,#st3, sigue3 ;RETARDO PARA EL VERDE SEMAFORO B
call retardo10
CALL FLASH_SEMB ;PARPADEO DEL VERDE SEMAFORO B
;------------------
sigue3: cjne a,#st4, ciclo
call retardo3 ;RETARDO AMARILLO SEMAFORO B
;------------------
jmp otravez ;SALTA AL PRINCIPIO DEL CICLO E INICIALIZA EL CONTADOR OTRAVEZ
;-----------------------------------------------------------------
; tabla de estados de cruce de calles de un solo sentido
;-----------------------------------------------------------------
estados: movc a,@a+pc
ret ;semáforo A semáforo B
db 1Eh ;p1.0 verde p1.5 rojo
db 1Dh ;p1.1 amarillo p1.5 rojo
db 33h ;p1.2 rojo p1.3 verde
db 2Bh ;p1.2 rojo p1.4 amarillo
;-----------------------------------------------------------------
;subrutina que hace que se prenda y apague el verde en el semáforo A 3 veces
;-----------------------------------------------------------------
flash_SemA: push acc ;Guarda el acumulaor en el stak pointer (guarda conteo del estado del semaforo)
mov r1,#00h ;inicializa el R1 contador de la sub en cero
parpadeoA: inc r1 ;incrementa R1 contador del subrrutina flash_semA
mov p1,#1fh ;VERDE OFF ROJO ON
call medio_segundo ;RETARODO DE MEDIO SEGUNDO
mov p1,#1eh ;VERDE ON ROJO ON
call medio_segundo ;RETARDO DE MEDIO SEGUNDO
cjne R1,#3h,parpadeoA ;REPITE 3 VECES
pop acc ;SALE Y RESTAURA EL VALOR DEL ACUMULADOR (CONTADOR DE ESTADO)
ret ;RETORNO DE SUBRRUTINA
;-----------------------------------------------------------------
;subrutina que hace que se prenda y apague el verde en el semáforo B
;-----------------------------------------------------------------
flash_SemB: push acc
mov r1,#00h
parpadeoB: inc r1
mov p1,#3Bh
call medio_segundo
mov p1,#1eh
call medio_segundo
cjne R1,#33h,parpadeoB
pop acc
ret


PRACTICA 3

SEMAFORO.ASM (CONTINUACION…)

;-----------------------------------------------------------------
retardo10: PUSH ACC
MOV R0,#00H
SIGUE: INC R0
CALL UNSEGUNDO
CJNE R0,#0AH, SIGUE
POP ACC
ret
;-----------------------------------------------------------------
unsegundo: mov a,#250d
call delay
mov a,#250d
call delay
mov a,#250d
call delay
mov a,#250d
call delay
ret
;-----------------------------------------------------------------
medio_segundo: mov a,#250d
call delay
mov a,#250d
call delay
ret
;-----------------------------------------------------------------
retardo3: PUSH ACC
MOV R0,#00H
SIGUE_2: INC R0
CALL UNSEGUNDO
CJNE R0,#03H, SIGUE_2
POP ACC
ret
;-----------------------------------------------------------------
; subrutina delay (retardo en milisegundo según sea el
; acumulador antes de llamarla, destruye acumulador después
; de efectuarse
delay:
dec a ; 1

d_olp:
push acc ; 2
mov a, #0a6h ; 1 |
; |
d_ilp: inc a ; 1 |
nop ; 1 | |
nop ; 1 | |
nop ; 1 | |
nop ; 1 | |
nop ; 1 |- 11 | (acc-1)
nop ; 1 | cycles |- msec
nop ; 1 | |
nop ; 1 | |
jnz d_ilp ; 2 / |
; |
nop ; 1 |
nop ; 1 |
nop ; 1 |
pop acc ; 2 |
; |
djnz acc,d_olp ; 2 /

; need to wait 998 microseconds more


PRACTICA 3

SEMAFORO.ASM (CONTINUACION…)

mov a, #0a6h ; 1

d_lp2: inc a ; 1
nop ; 1 |
nop ; 1 |
nop ; 1 |
nop ; 1 |
nop ; 1 |- 11
nop ; 1 | cycles
nop ; 1 |
nop ; 1 |
jnz d_lp2 ; 2 /
nop ; 1
nop ; 1
nop ; 1
nop ; 1
nop ; 1

ret ; 2
end

Conclusiones

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HOJA DE EVALUACION
PRACTICA 3

NOMBRE DEL EQUIPO___________________________ GRUPO:____

NO. NO. CONTROL NOMBRE DEL ALUMNO FIRMA
1
2
3
4
5
6

ASPECTOS A EVALUAR 100 75 50 25
AUTONOMIA EN EL DESARROLLO

OBJETIVOS DE LA PRACTICA ALCANZADOS

RELACIONA LA PRACTICA CON EXPERIENCIAS ANTERIORES

MANIPULA LAS HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

INTERACTUAN TODOS EN EQUIPO PARA HACER LA PRACTICA

ORDEN Y LIMPIEZA

ENTREGO PRACTICA EN FECHA ESTABLECIDA

CALIFICACION:___________________________ FIRMA PROFESOR

FECHA DE REVISION:_____________________

OBSEVACIONES DEL PROFESOR

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_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________


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