UNIDAD: ROBÓTICA

Contenido Unidad de Robótica

Introducción ...........................................................................................................................................3

Entradas .............................................................................................................................................3

Entradas analógicas ........................................................................................................................3

Entradas Digitales ...........................................................................................................................3

Salidas ................................................................................................................................................4

LED .................................................................................................................................................4

Motor (giro en un solo sentido) ......................................................................................................4

Motor (giro en un solo sentido) ......................................................................................................5

Motor (giro en dos sentidos) ..........................................................................................................5

Elementos de un sistema de programación .......................................................................................6

Descripción del µcontrolador PICAXE 08 M ....................................................................................6

Cable de Programación Serie ..........................................................................................................6

Software de Programación .............................................................................................................7

Instrucciones Basic de programación ...............................................................................................10

Etiquetas.......................................................................................................................................10

Comentarios .................................................................................................................................10

Activar o desactivar salidas...........................................................................................................10

Bascular salidas ............................................................................................................................10

Tiempos de espera .......................................................................................................................11

Goto (ir a) .....................................................................................................................................11

Gosub (ir a sub) ............................................................................................................................11

Instrucción if .................................................................................................................................11

Instrucción if… else…end if ...........................................................................................................11

Select case ........................................................................................................................................11

Esperar a que se accione un pulsador conectado a la entrada 1 ..................................................12

Esperar a que se accionen dos pulsadores conectados a las entradas 1 y 2 .................................12

Contador.......................................................................................................................................14

a) Bucle for…next ......................................................................................................................14

b) Utilizando etiquetas..............................................................................................................14

c) Do …. Loop while (condición)................................................................................................15

Ejercicios a realizar ...........................................................................................................................15

Ejercicios a realizar con el “Entrenador” PICAXE 08 .............................................................................16

Tutorial para el Picaxe 08M .............................................................................................................16

Kit 1 – Simulador con 2 Entradas Digitales, 1 analógica y 2 salidas mediante LED ...............................17

Kit 2 – Simulador Semáforo [Coches, Peatones y pulsador] .................................................................18

Kit 3 – Simulador Salida Relés...............................................................................................................19

Introducción Cualquier sistema programable comprende los siguientes bloques: Entradas, código de programa y

salidas. El µcontrolador realiza la función asignada en el programa: evalúa el valor de las entradas y

acciona las salidas según el código de programa

Entradas

Entradas analógicas

Las entradas analógicas son aquellas que pueden tomar cualquier valor. En el ejemplo si conectamos

una LDR con un potenciómetro, el valor de salida V puede obtener cualquier valor dependiendo de

la intensidad que accione la LDR

Entradas Digitales

Las entradas digitales solo pueden obtener 2 valores 0 (0V) o 1(+5V). Veamos algunos sistemas para

obtener entradas digitales

Conmutador

En la figura de la izquierda la entrada vale

“0” el LED de señalización no enciende.

En la figura de la derecha la entrada vale

“1” el LED de señalización está encendido

0

500

1000

1500

1 2 3 4 5 6 7 8 9

lux

Voltaje

Programa ->µControlador Entradas Salidas

Pulsador

En la figura con el pulsador accionado vemos que la salida V = 0V “0” ya que está conectada

directamente a 0V a través de la resistencia de 1K. Si accionamos el pulsador la tensión de salida de

V será de 5V con lo que conseguimos la señal digital “1”. En resumen pulsador sin accionar “0” y

pulsador accionado “1”

Salidas Las salidas de los sistemas digitales dan una intensidad pequeña capaz de activar un LED. Si

deseamos activar un motor lo debemos hacer a través de un Relé por lo que esta salida debemos

amplificarla a través de un transistor

LED

El LED funciona con VD = 2 V y una intensidad de 10-20mA. Vamos a

calcular la resistencia a intercalar para conectarlo a 5V

VR = VT – VD = 5 -2 = 3V . La resistencia debe de absorber estos 3V

Motor (giro en un solo sentido)

Lo podemos accionaremos a través de un transistor.

La resistencia de 2k2 es para proteger la base del transistor

contra una sobre intensidad.

Motor (giro en un solo sentido)

En el ejemplo anterior tenemos el problema de

que el motor puede funcionar según la

intensidad del transistor (activa) más o menos. Si

queremos que el motor gire(1) o no(0) lo que

hacemos es controlarlo a través de un relé. Ver

ejemplo

Cuando reciba la señal la base del transistor este

se pone en conmutación, el relé se activa y el

motor funciona.

Cuando no haya señal en la base, el transistor estará en corte, IB = IC = 0. El relé no se activará y el

motor no funciona

Motor (giro en dos sentidos)

Si necesitamos que el motor gire en dos sentidos: puerta de garaje, ascensor, barrera, etc.

Necesitaremos dos señales de salida. Cada señal activará un relé amplificado por transistor y con ello

invertimos el sentido de giro del motor.

Al recibir la señal S1 se satura el

Transistor Q3 con lo que se acciona el

relé R1 y el motor gira en un sentido

+ -> M1 y - -> M2

Al recibir la señal S2 se satura el

Transistor Q4 con lo que se acciona el

relé R2 y el motor gira en un sentido

+ -> M2 y - -> M1

M1

M2

Elementos de un sistema de programación

El µcontrolador, usaremos el Picaxe 08M

El cable de Programación del dispositivo, que conectado al puerto serie COM del ordenador

nos transfiere el programa del ordenador al PIC

El software de Programación (Picaxe Programming Editor)

Descripción del µcontrolador PICAXE 08 M

El microcontrolador PIC (microcontrolador programable) es a menudo descrito como un "ordenador

en un chip". Es un circuito integrado que contiene memoria, unidades procesadoras y circuitos de

entrada/salida, en una sola unidad.

Veamos el esquema del PIC 08M

Patilla 1: alimentación +5V

Patilla 2: Serial In (entrada de

datos del puerto Serie)

Patilla 3: In4 /Out4 (puede

funcionar como entrada o salía)

Patilla 4: In3 (entrada de datos 3)

Patilla 5: In2/Out2

Patilla 6: In1/Out1

Patilla 7: Serie Out/Out0 (puede funcionar como salida de datos 0 o como entrada de datos del

Puerto serie) Mediante un conmutador elegiremos una u otra función

Patilla 8: 0V

Cable de Programación Serie

Es un cable como el de la imagen se conecta al

entrenador y al puerto serie del ordenador

Software de Programación

Usaremos el Picaxe Programming Editor que se puede descargar desde la siguiente dirección

http://www.rev-ed.co.uk/picaxe/software.htm

Antes de empezar la programación usaremos el Cocodrile para realizar un ejercicio sencillo

Diseñar un programa y su circuito para que se encienda y se apague un LED con un intervalo de 1 sg.

Para entenderlo mejor usaremos el Programa Cocodrile programable mediante un diagrama de flujo

Algoritmo:

Conectamos el LED a la salida 0

1) Inicio del programa

2) Enciendo el LED

3) Durante 1 sg

4) Apago el LED

5) Durante 1 sg

6) Vuelvo al Inicio del programa

Diagrama de Flujo

Funcionamiento:

Pongo la Salida Output 0 (a la que va conectada el LED) en ON

Espera 1sg

Pongo la salida Output 0 en Off

Durante 1 sg

Vuelvo a empezar

Veamos ahora como lo programamos en Basic con el programa PPE

Vamos a conectar el LED a la salida 0, por tanto será la salida que

tendremos que activar (High 0) o desactivar (Low 0) para encender o

apagar el LED

1) Abrimos el programa

2) Elegimos el tipo de PICAXE que vamos a programar, en nuestro caso el PICAXE 08-M. Se

puede cambiar desde el icono Options.

3) Podemos programar directamente en Basic o

desde el Editor de Diagramas de Flujo. Vamos a

hacerlo desde aquí, para ello presionamos el

botón FlowChart y nos saldrá la

pantalla siguiente

4) Para activar o desactivar las salidas presionamos

el icono out (output commands)

Para activar la salida -> high y lo arrastro al

escritorio y para desactivar -> low

Después haciendo clic sobre la etiqueta puedo

asignar la salida que deseo activar en la esquina inferior izquierda

5) Para indicar tiempos presiono el icono inicial delay

y elijo wait o pause y el tiempo de espera deseado, en este caso

voy a elegir wait 1sg

6) Para dibujar líneas, escojo la opción draw lines y dibujo la línea de

conexión del diagrama de flujo, con lo cual ya tengo el diagrama de

flujo terminado.

7) Una vez que tengo el diagrama de flujo

puedo simularlo presionando el icono

simulate y vemos el ejemplo funcionando

si está bien diseñado. Veremos la salida 0 (encenderse y

apagarse cada sg)

8) Para pasar el diagrama de flujo a código

de programación Basic. Desde el Menú

PICAXE -> Convertir Flowchart to BASIC

Código de Programación Basic

Desde el Editor de programación Basic presionando Simulate podemos ver el funcionamiento

Para transferir el programa al PICAXE

- Conectamos el cable Serial al Ordenador y al

PICAXE

- Vamos a Options -> Serial Port y buscamos el

puerto al que está conectado COM1, COM2,

COM3,…

- Presionamos OK una vez que hayamos

encontrado el puerto correcto

- A continuación presionamos el botón Program

Instrucciones Basic de programación

Etiquetas

Las etiquetas pueden ser cualquier palabra pero deben de comenzar por una letra y terminar en el

símbolo ( :) y no debe de contener espacios en blanco

Main:

Label_11:

Comentarios

A la hora de diseñar un programa es muy importante introducir comentarios en el programa.

Se añaden iniciándolo con una comilla sencilla y después el comentario. El programa lo

interpreta como un comentario y no dará error

‘esto es un comentario

‘autor: José A. Pérez

Activar o desactivar salidas

High 0 ‘Activa la salida 0

Low 0 ‘Desactiva la salida 0

Bascular salidas

Toogle (salida) Si vale “0” la pasa a “1” y viceversa

Main: toogle 0 ‘Bascula la salida 0

goto main:

Tiempos de espera

Wait 5 ‘El programa está detenido 5 sg al llegar a esta instrucción

Pause 1000 ‘El programa está detenido 1000ms = 1sg

Goto (ir a)

Goto label_10 ‘El programa va a la etiqueta label_10

Gosub (ir a sub)

Main:

Gosub label_10 ‘Envía el programa al sub-procedimiento label_10

Label_10:

High 0

Wait 5

Return ‘retorna al sub-procedimiento

Instrucción if

If (condición) then (acción)

Si se cumple la condición se ejecuta la acción

Instrucción if… else…end if

Si se cumple la condición se ejecuta la acción1 en caso contrario se ejecuta la acción2

If (condición) then Acción1 Else Acción2 End if

Select case Si son muchas las condiciones en vez de usar muchos if usamos la sentencia select case

Select case contador Case 0 Acción1 Case 1 Acción2 Else Acción3 Endselect

Esperar a que se accione un pulsador conectado a la entrada 1

Código de Programación Diagrama de Flujo

Label_11

If pin1 = 1 then label_12

Label_11

Label_12

Esperar a que se accionen dos pulsadores conectados a las entradas 1 y 2

Función OR : A OR B

Código de Programación

Método 1

Método 2

Diagrama de Flujo

Función AND: A AND B

Código de Programación

Método 1

Método 2

Diagrama de Flujo

Contador

Podemos realizarlo con varias instrucciones

Las variables que se deberán de utiliza serán b0, b1, …, b9

Si queremos usar una variable con otro nombre p.ej. debemos asignarla al principio

Symbol contador = b0

Podemos incrementar una variable con la siguiente orden

Si queremos hacer contador = contador + 1

Lo podemos hacer con la instrucción inc (incrementa en 1) inc contador

Ejemplo: programa que encienda y apague un led conectado a la salida 0 10 veces

a) Bucle for…next

Se realiza el bucle desde el inicio de la variable (contador =1 ) hasta el fin(contador = 10=

Symbol contador = b0 Main: for contador = 1 to 10 High 0 Wait 1 Low 0 Wait 1 Next

b) Utilizando etiquetas

Symbol contador = b0 Main: Contador = 0 Label_10: High 0 Wait 1 Low 0 Wait 1 Inc contador If contador = 10 then label_11 Goto label_10 Label_11

c) Do …. Loop while (condición)

El bucle se realiza mientras se cumpla la condición

Symbol contador = b0 Main: Contador = 0 Label_10: do High 0 Wait 1 Low 0 Wait 1 Inc contador Loop while contador <= 10

Ejercicios a realizar

1) Programa que nos encienda y apague 2 led intermitentemente LED 1 (Out 0) LED 2 (Out1) :

- LED 1 encendido –LED 2 apagado (0,8 sg)

- LED 1 apagado – LED 2 encendido (0,8 sg)

2) Programa que nos realice la secuencia anterior 8 veces pero al accionar un pulsador

conectado a la entrada 3 (IN3)

3) Programa que nos encienda y apague 2 led intermitentemente LED 1 (Out 0) LED 2 (Out1) :

- LED 1 encendido –LED 2 encendido (0,75 sg)

- LED 1 apagado – LED 2 apagado (0,90 sg)

4) Realizar el ejercicio del señalizador de ciudad con las siguientes condiciones

- Pulso ON se enciende el LED de ON/Off

- Pulso Off se apaga el LED ON/off

- Si está encendido ON y Pulso Ciudad se enciende un LED parpadeando durante

20sg

5) Programa que nos realice la secuencia de encendido de 1 semáforo de 4 LED para la salida

de coches de FORMULA 1

- Inicio

- Al accionar un pulsador

- 1 sg -> enciendo el LED 1

- 1sg -> enciende o el LED 1 y 2

- 1 sg -> enciendo el LED 1, 2 y 3

- 1 sg -> enciendo el LED 1, 2, 3 y 4

- 1 sg -> apago los 4 LED

- Vuelvo a inicio

6) Programa que nos realice la simulación de una puerta de garaje

- Puerta Cerrada: FCC (activo)

- Si FCC (activo) y pulso P se acciona R1 y gira el motor en un sentido (Abrir)

- Llega la puerta abierta a FCA (activo) se para y espera 20sg

- Despues de 20 sg se activa el relé R2 y gira el motor en el otro sentido (cerrar)

- Llega la puerta cerrada a FCC (activo) se para

Ejercicios a realizar con el “Entrenador” PICAXE 08

Tutorial para el Picaxe 08M

1- Out 0 - Infraout

2- 0V

3- In 1 – Out 1 – ADC 1

4- 0V

5- In 2 – Out 2 –ADC 2 /pwm2 /tune

6- 0V

7- In 3 / Infrain

8- +6V

9- In 4 – Out 4 – ADC 4

10- +6V

Para programar el PIC situar el Interruptor deslizante en modo programación (ver figura)

Para ejecutar el programa situar el interruptor en la posición inferior

0V

6V Programación

Kit 1 – Simulador con 2 Entradas Digitales, 1 analógica y 2 salidas

mediante LED

Entradas Digitales: 2 Pulsadores SW1 y SW2

1 Entrada Analógica

Salidas : 2 LED D1 y D2

1 = +6V 2 = ADC4 – LDR 3 = + 6V 4 = IN3 – SW2 5 = 0V 6 = IN2 – SW1 7 = 0V 8 = OUT1 – LED 1 (IZQ) 9 = 0V 10 = OUT0 – LED 2 (DCHA)

Ejercicio 1-1

Programa para encender LED 1 y LED2 a la vez parpadeando cada 0,5 sg

Ejercicio 1-2

Programa para encender alternativamente LED1 y LED2 parpadeando cada 0,5 sg

Ejercicio 1-3

Al pulsar SW1 debe de encenderse 10sg el LED1 parpadeando cada 0,5sg y al pulsar SW2 el LED2

Ejercicio 1-4

Si se pulsan SW1 y SW2 a la vez se pone en marcha el programa 1-2. Cuando se este ejecutando el

programa 1-2 si se pulsa SW1 o SW2 se apagan los 2 LED

Ejercicio 1-5

Noche: LDR tapada se acciona el programa 1-2. Si es de día se acciona el programa 1-1

Ejercicio 1-6

Noche: se acciona el programa 1-3

LED 1 – OUT1 LED 2 – OUT0

SW2 – IN3 SW1 – IN2

LDR – ADC4

Kit 2 – Simulador Semáforo [Coches, Peatones y pulsador]

Entrada Digital: 1 Pulsador SW1

Salidas: 5 LED Coches: (Rojo, Naranja, Verde), Peatones: (Rojo, Verde)

1 = +6V 2 = OUT 4 – Rojo coches 3 = + 6V 4 = IN3 – Pulsador SW1 5 = 0V 6 = OUT 2 – Verde Peatones 7 = 0V 8 = OUT1 – Verde COC. – Rojo PEA. 9 = 0V 10 = OUT0 – Naranja COC. – Rojo PEA.

Ejercicio 2-1

Encendido VC y RP =15 sg Apaga VC – Enciende NC = 3 sg Apaga NC –Enciende RC – Apaga – RP – Enciende VP = 12 sg Parpadea VP = 3sg Apaga VP – Apaga RC Vuelve al inicio

Ejercicio 2-2

Encendido VC y RP Si acciono el pulsador SW1 Apaga VC – Enciende NC = 3 sg Apaga NC –Enciende RC – Apaga – RP – Enciende VP = 12 sg Parpadea VP = 3sg Apaga VP – Apaga RC Vuelve al inicio

Ejercicio 2-3

Está parpadeando el NC

Si acciono el pulsador SW1 Apaga VC – Enciende NC = 3 sg Apaga NC –Enciende RC – Apaga – RP – Enciende VP = 12 sg Parpadea VP = 3sg Apaga VP – Apaga RC Vuelve al inicio

R C – OUT4

N C – OUT0

V C – OUT1

VP – OUT2

R P – OUT1 +OUT0

SW1 – IN3

Kit 3 – Simulador Salida Relés

Entrada Digital: 1 Pulsador SW1 (incluido en placa), y conexiones mediante bornas para

poder conectar finales de carrera u otro elemento conectada a IN3

Salidas: 2 LED y salida a 2 relés exteriores

SALIDAS:

Out 0 – A está salida está conectado el LED D1 (placa) y está amplificada mediante un par de

Darlington para poder conectar un Relé R2 – DC 5V externo o un motor

Out 1 – A está salida está conectado el LED D1 (placa) y está amplificada mediante un par de

Darlington para poder conectar un Relé R2 – DC 5V externo o un motor

Si los relés son de 12VDC conectaremos los 12V a +V y conectamos A1 del relé a +V

Ejercicio 3-1

Conectar 2 relés R1 y R2. Al pulsar SW1 se acciona el relé R1 despues de 10sg se debe de desactivar

el relé R1 y activar R2. Despues de 10 sg se desactiva R2. Volver al inicio

Ejercicio 3-2

Conectar 2 relés y los finales de carrera de una puerta de garaje a la placa. Diseñar el programa para

el accionamiento de la puerta de garaje con el pulsador

A

Activar o desactivar salidas, 10

B

Bascular salidas, 10

Bucle for…next, 14

C

Cable de Programación Serie, 6

Comentarios, 10

Contador, 14

D

Descripción del µcontrolador PICAXE 08 M, 6

Do …. Loop while (condición), 15

E

Ejercicios a realizar, 15

Ejercicios a realizar con el “Entrenador” PICAXE 08, 16

Elementos de un sistema de programación, 6

Entradas, 3

Entradas analógicas, 3

Entradas Digitales, 3

Esperar a que se accione un pulsador conectado a la

entrada 1, 12

Esperar a que se accionen dos pulsadores conectados a

las entradas 1 y 2, 12

Etiquetas, 10

G

Gosub (ir a sub), 11

Goto (ir a), 11

I

Instrucción if, 11

Instrucción if… else…end if, 11

Instrucciones Basic de programación, 10

Introducción, 3

K

Kit 1 – Simulador con 2 Entradas Digitales, 1 analógica y

2 salidas mediante LED, 17

Kit 2 – Simulador Semáforo [Coches, Peatones y

pulsador], 18

Kit 3 – Simulador Salida Relés, 19

S

Salidas, 4

Select case, 11

Software de Programación, 7

T

Tiempos de espera, 11

Tutorial para el Picaxe 08M, 16

U

Utizando etiquetas, 14