Resolución de Problemasfing.uncu.edu.ar/catedras/electronica/archivos/apuntes/Resolucion d… · • Semáforo Peatón: V2(verde) y R2(Rojo), con tiempos T4 y T5. • El semáforo

Resolución de Problemas

Electrónica General y Aplicada

Desarrollo de soluciones en forma

ordenada

CONFEDI

COMPETENCIAS GENÉRICAS EN LA

FORMACION DE INGENIEROS

Competencias tecnologicas

Competencia para identificar, formular y

resolver problemas de ingeniería

( Saber hacer)


La actividad que permite sistematizar, unificar

y describir los procedimientos que resuelven

problemas de la ingeniería es la

ALGORITMIA.

En su definición se incluyen verbos

característicos como: formular, analizar,

procesar, sintetizar, reflexionar y modelar


DISCIPLINAS CONCURRENTES

LÓGICA

*Para desarrollar estructuras de razonamiento que permitan

construir un modelo funcional de un sistema tecnológico.

SEMIÓTICA

* Para la representación y comunicación mediante un lenguaje

SISTÉMICA

* Para caracterizar un problemas tecnológicos relacionado su

entorno, composición, estructura, vínculos internos,

condiciones iniciales y variables externos de entradas/salidas.


RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS

Actividades

1.- Planteo del Problema: Interpretación de requerimientos, variables y

constantes, condiciones iniciales y restricciones. Objetos tecnológicos

componentes del sistema. Síntesis sistémica

2.- Solución: Desarrollo del algoritmo que resuelve el problema. Representación

de la solución por un modelo aritmético, textual o gráfico.

3.- Modelo Funcional : Representanción de interelacion funcional entre los

objetos y la secuencia lógica en la evolución temporal

4.- Simulación Dinámica: Validación del modelo y optimización

5.- Programación y Traslación: Codificación y ejecución en procesador real.



APLICACIONES

• Cuadrado de un número entero positivo

• Montacarga para dos plantas

• Semáforo para automóviles y peatones


Cuadrado de un número entero positivo

“Calcular el cuadrado de un número entero, positivo, mayor

que cero, utilizando solo suma aritmética”

¿ Que se pide? / ¿ Datos de partida?

¿Cuál son Incógnitas? / ¿Cuáles son Constantes?

¿Cuáles son Variables? / ¿Hay condiciones iniciales?

¿Hay Restricciones? ¿Qué resultados se esperan obtener?

1. EL PROBLEMA (Planteo)

Electrónica General y Aplicada Cuadrado de un número entero positivo

Datos: D (Nro. entero, positivo, mayor a cero)

Valores iniciales: C = 1 para D = 1

Resultado: C = D x D

Restricción : solo sumas

?

C D

Input

Diagrama Sistémico

Output

?

Caja Negra


2. LA SOLUCIÓN (Modelo operativo/Algoritmo )

• Desarrollo de un Modelo Funcional y Operativo

• Validez y consistencia del Modelo.

• Representación por una fórmula, texto o gráfico

Cuadrado de: Resultado Generar impares

1 1 1

2 4 =1+3 3=2+2-1

3 9 =4+5 5=3+3 -1

4 16 =9+7 7=4+4 -1

5 25 =16+9 9=5+5 -1

Cn : Cuadrado nuevo Ca : Cuadrado anterior

Cn = Ca + (n + n – 1) (Modelo Aritmético)

para n = 1,2,3,4, …D valor inicial Ca=0 para n=1


3. MODELO FUNCIONAL (Textual o Gráfico)

3.1Textual (Lenguaje natural)

Leer D

Hacer n = 1; Ca = 0

Calcular Cn = Ca + (n + n – 1)

Incrementar n en 1

SI n mayor que D entonces ir fin del SI

Sino Ca = Cn

Ir a Calcular

fin del SI

Imprimir Cn, “Fin”

Parar


3,2Gráfico (Diagrama de Flujo)

Parar

D

n = 1

Ca=0

Cn = Ca + (n + n – 1)

n = n + 1

Si n >D Cn, “Fin”

No

Ca = Cn


4. SIMULACION

( Automatización del Modelo Operativo /Programa)

• Tipo de Procesador (Hardware)

• Lenguaje de programación (Assembler, Basic, Grafcet, C, Pascal,…)

• Soportes y herramientas de programación.

• Recursos de simulación, depuración de errores y puesta a punto

• Ejecución en tiempo real


Dim d, n, cn. ca int;

Input d;

n = 1;

ca = 0;

calculo:

cn = ca + ( n + n – 1);

n = n + 1;

If n > d Then Goto escribe;

Goto calculo;

escribe:

printer cn, “FIN”;

End;

Programa:



“Desarrollar el algoritmo que controle el funcionamiento de

un sistema de montacargas que se desplaza entre las plantas,

baja y alta”

• Con pulsadores PA y PB se llama al montacargas.

• Con fines de carrera FCS y FCI, se detiene en cada piso.

• Con motor eléctrico se realiza el ascenso y descenso

• El montacargas se inicia en planta baja

• Despues de corte de energía, continuar la tarea en curso.

Montacarga para dos plantas


2. LA SOLUCIÓN (Modelo operativo o tecnológico/Algoritmo

Output

Input

Diagrama Sistémico

PA

PB

FCS

FCI

Subir

Bajar

?

Subir

Diagrama Tecnológico

PB

PA

Bajar M

FCI

FCS

Caja

? Caja negra (Controlador)


• Tabla de características de Entradas/Salidas

• La dirección absoluta depende del tipo de Controlador a utilizar.

REGISTRO de SEÑALES DE ENTRADA-SALIDA

DIRECCION

ABSOLUTA (1)

DIRECCION

SIMBOLICA

TIPO

DATO

VALOR

INICIAL

COMENTARIO

I0.1 PA BOOL 0 Pulsador Planta Alta

I0.2 PB BOOL 0 Pulsador Planta Baja

I0.3 FCS BOOL 0 Fin de carrera Superior

I0.4 FCI BOOL 1 Fin de carrera Inferior

Q0.2 Bajar BOOL 0 Acciona Motor Abajo

Q0.3 Subir BOOL 0 Acciona Motor Arriba

(1) Según el Procesador o Controlador que se utilice


Subir = 0, Bajar = 0

PA = 1 and

FCI = 1

Subir = 1

FCS = 1

PB = 1 and

FCSI = 1

Bajar =1

FCI = 1

NO

NO

NO NO

SI

SI

SI SI

INICIO

Espera 60 seg.

Estado

Estado

Estado

Transición

Transición

3. MODELO FUNCIONAL (Gráfico)


0

1 2 Q0.2 (Bajar)

I0.1 . I0.4

(PA . FCI)

I0.3

(FCS)

Q0.3 (Subir)

I0.2 . I0.3

(PB . FCS)

Estado

Transición

Estado

Transición

I0.3

(FCS)

3 Delay Estado

Fin

Modelo Gráfico ( Estado y Transiciones / GRAFCET(1) )

(1) Orientado a Controladores PLC (Programmable Logic Controller)


PROCESAMIENTO

SECUENCIAL

=*= 0

LD I0.1

AND I0.4

#1

LD I0.2

AND I0.3

#2

-*- 1

LD I0.3

#0

-*-2

LD I0.4

#0

PROCESAMIENTO POSTERIOR

=*= POST

LD X1

S Q0.3

LD X2

S Q0.2

5.- PROGRAMACION Y TRASLACION

Programa GRAFCET


Proyecto: Semáforo para automóviles y peatones


“Desarrollar un algoritmo que controle la secuencia de luces de un

sistema semafórico para una calle de doble mano y un cruce

peatonal de dos direcciones.”

• Semáforo Auto: V1(verde), A1(Amarillo) y R1(Rojo), con tiempos de

duración T1,T2,T3.

• Semáforo Peatón: V2(verde) y R2(Rojo), con tiempos T4 y T5.

• El semáforo Auto, normalmente esta Verde o Amarillo titilante (LL).

• El semáforo Peatón, normalmente está en Rojo; para cruzar digitar un

pulsador (PP); pone Rojo a los autos y Verde al peatón. V2 titila (Alerta)

durante 10seg. adicionales a T4.

• Despues del paso del peaton, todo vuelve al estado normal.


Output

Input

Diagrama Sistémico

PP

LL

V1

A1

? R1

V2

R2

Diagrama Tecnológico

2. LA SOLUCIÓN (Desarrollar un Modelo Operativo/Algoritmo)

? Controlador del Sistema : Microcontrolador PIC o PLC (Programmable

Logic Controller)

Electrónica General y Aplicada Mirocontrolador PIC 16F648A

ENTRADAS/SALIDAS: PortA (RA0,…..,RA7) / PortB (RB0,…,RB7)

COMUNICACIÓN : RX (Recibe), TX (Recibe)


REGISTRO DE VARIABLES y SEÑALES DE ENTRADA-SALIDA

DIRECCION

ABSOLUTA

DIRECCION

SIMBOLICA

TIPO DE

DATO

ESTADO

INICIAL

COMENTARIOS

PORTA.1 PP BOOL 0 Pulsador Peatón

PORTA.2 LL BOOL 0 Llave para titilante

PORTB.1 V1 BOOL 0 Verde para automóvil

PORTB.2 A1 BOOL 0 Amarillo para automóvil

PORTB.3 R1 BOOL 0 Rojo para automóvil

PORTB.4 V2 BOOL 0 Verde para peaton

PORTB.5 R2 BOOL 0 Rojo para peaton

• Tabla Señales de entradas/salidas

La dirección absoluta corresponde al Microcontrolador PIC


Modelo Gráfico ( Diagrama de Estado)

N

O

R

M

A

L

Normal

Peatón LL = 0 LL = 1

PP = 1

PP = 1 Titilante

3. MODELO FUNCIONAL


5. PROGRAMACION Y TRASLACION

•Automatización del modelo operativo o tecnológico / Programa

Tipo de procesador (Hardware) – PIC 16F648A

Lenguaje de programación (Assembler, Basic, Basic, C, Pascal)

Soportes y herramientas de programación (PIC Simulator IDE)

*******************************************

'----------------------------PROGRAMA--------------------------------

Dim total As Word

Dim aux As Byte

Dim t2 As Word 'Duración Amarillo AUTO

Dim t4 As Word 'Duración Verde PEATON

Dim pulsa As Bit

Dim kont As Byte

Dim kontp As Byte

'--------------Valores Iniciales--------------

urs = "5" 'Nro. Unidad Remota Semafórica(URS)

t2 = 1000 'RA0.A1/Amarillo_AUTO <--------Ajustable

t4 = 8000 'RB6.V2/Verde_PEATON <--------Ajustable

estado = 0

pulsa = 0


COMUNICACIÓN ENTRE SISTEMAS


DTE DTE DCE DCE RED / CANAL

DTE: EquipoTerminal de Datos

DCE: Equipo de Comunicación de Datos

Delimitador Delimitador Control Información

Verificador

de errores

Formato de los mensajes (tramas de comunicación)

COMUNICACIÓN ENTRE SISTEMAS


La transmisión y recepción por medio de 2 líneas como mínimo

Rx: Recepción (Para PIC16F648 corresponde al “pinout” 7_ RB1)

Tx: Transmisión. (Para PIC16F648 corresponde al “pinout” 8_ RB2)

Estación Central

Rx

Tx

Estación Central

Controlador

Rx

Tx

Electrónica General y Aplicada Direccionamiento:


Direccionamiento:

( DIP switch ).


Trama para modificar tiempos

INICIO carácter “:” (ASCII 58)

[destinatario] carácteres de “1” hasta “F”

[Tiempo a modificar] caracteres ”T1”, T2” y ”T4”.

[segundos] número en segundos de “01” a “99”.

[FIN] carácter <CR> (Carrier Return, ASCII 13).

Ejemplo: “:8T423<CR>” (Envía Estación Central)

(Unidad 8, tiempo T4 vale 23 segundos)

“:8T423<CR>” (Responde equipo remoto con eco)


Comando Inicio de secuencia: “I”.

Ejemplo: “:3A<CR>” Alerta para la esquina “3”.

Ejemplo: “:0A<CR>” Todos en Alerta (Broadcasting)

Nota: Con “0” nadie contesta)

Ejemplo: “:5I<CR>” (Envía Estación Central)

(Unidad 5, inicia secuencia Normal)

“:5I<CR>” (Responde remoto5 con eco)


INTERRUPCIONES en CONTROLADORES

(Sistemas de EVENTOS DISCRETOS)


INTERRUPCIONES

Rutina de

Servicio

Programa

Principal

Return

PC

SR

------

Memoria de pila (Stack) /LIFO

Evento

discreto

PORTB.4=1

W

Rutina Servicio de

Interrupción

Registros del Controlador


Banderas (Flag)

Para RB0/INT la bandera es INTF (Bit1)

Parar los pines RB4 a RB7, es RBIF (Bit0)

Para TMR0, es T0IF (Bit2)

Para la EEPR0M, es EEIF (Bit4)

Interrupciones. Básicas (Externas e Internas / PIC16F84)

Por pin RB0/INT,( externa).

Por pines RB4 a RB7 como entradas, si cambian de estado (externa).

Por desborde del registro TMR0, al pasar de 255 (interna).

Por completar escritura de la EEPROM de datos (interna).

Cada interrupción activa un bit de bandera (Flag) de 0 a 1


REGISTRO INTCON

GIE EEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF

En el registro INTCON, se habilitan y registran las interrupciónes

HABILITACION

b0 b7

BANDERAS

(Solo 3 Flag)


Las interrupciones se habilitan o deshabilitan, según el problema

Diagrama lógico de interrupciones


MODELO FUNCIONAL (Sin interrupciones)

DIAGRAMA DE ESTADO

TITILA

NORMAL

PEATON LL = 0 LL = 1

PP = 1

PP = 1

Referencias

PP Pulsador Peatón

LL Llave


TITILA

NORMALL

PEATON Rutina

Servicio

A = 0 A = 1

PP = 1/EC=1

OTRA

CUMUNICA

PP = 1/ EC= 1

Referencias

PP Pulsador Peatón

EC Estación Central

A Comando Alerta

MODELO FUNCIONAL (Con interrupciones)

‘ Inicialización -----------

-----------

main:

‘Estado Normal

normal: -----------

------------

Goto normal

‘Estado Alerta/Titilante

titila: -----------

-----------

Goto titila

End

On Interrupt

Save System

If INTCON.INTF Then

Gosub peaton

INTCON.INTF = 0

Resume

Endif

Gosub comunica

PIR1.RCIF = 0

Resume

‘ Subprogramas

peaton: -----------

Return

comunica: -----------

Return

Prog. Ppal y Rut. de Servicio Inter.

(Flag EC a 0)


Gosub inicio‘ Iniciar proceso

Guarda Registros

Espera un byte

On Interrupt

Hserin aux ‘Guarda en aux

Save System

Gosub parada‘ Parar proceso

Ejemplo

1. Interrupción por comunicación

: 4 I cr lf / : 4 P cr lf

Fin Interrupt Resume

Flag Interr. = 0 PIR1.RCIF = 0 ‘ Borra flag

NO

SI

SI

Envía mensaje

SI

Espera un byte Hserin aux ‘Guarda en aux

aux = urs ?

Espera un byte

aux = I ?

Hserin aux ‘Guarda en aux

NO

aux = P ?

NO

SI

Hserout “ErrorCódigo”, CrLf ‘

aux = :?

NO

Parada

Inicio

(urs : variable global, identifica Nro. remota)

(aux : variable global de usogeneral)

Servicio Interrupt *

*

*

*

*

*

*

*

* Instrucciones especiales

Servicio de Interrupción


Ejemplo

1. Interrupción por comunicación

: 4 I cr lf / : 4 p cr lf

2.Interrupción del proceso (RB0)

Activar alarmas

alarma

Guarda registros

Servicio Interrupt On Interrupt

Save System

Flag Interr. = 0 INTCON.INTF = 0 ‘Borra flag

Flag Interr. = 1?

SI

NO

Gosub alarmas ‘Disparo de alarmas

mensaje Gosub Comunica

Fin Interrupt Resume

Flag Interr. = 0 PIR1.RCIF = 0 ‘ Borra flag

*

*

*

* * Instrucciones especiales

*

Servicio de Interrupción


F I N

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