sistema para reducir energia mediante el control de temperatura en casas habitacion

7/24/2019 Sistema Para Reducir Energia Mediante El Control de Temperatura en Casas Habitacion

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Protocolo para crear un sistema para reducir energa mediante elcontrol de temperatura en casas habitacin

Por:

Itzel Lpez Hernndez

Matrcula: 60883

Daniel Ziga Castro

Matrcula: 64571

Asesor: Dr. Jos Mireles Jr. Garca

Presentado a la academia de Sistemas Digitales y Comunicaciones

del Instituto de Ingeniera y Tecnologa de

La Universidad Autnoma de Ciudad Jurez

para su evaluacin

LA UNIVERSIDAD AUTNOMA DE CIUDAD JUREZ

Septiembre 2009


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Introduccin.

El impacto ambiental que se genera con el consumo de energa elctrica es muy

relevante en la actualidad ya que para producirla se generan contaminantes como xidos

de nitrgeno y dixido de carbono, esto influye en el cambio climtico que estamos

viviendo. Segn datos de la revista del consumidor de la Profeco en Mxico la

electricidad es el energtico ms utilizado despus del gas LP y la lea.

Hoy en da es necesario aportar ideas que nos ayuden a disminuir este problema de

contaminacin y gran costo econmico. Con el uso de la tecnologa las personas hemos

conseguido tener una vida ms cmoda y porque no crear una manera de disfrutar de un

clima agradable en las habitaciones. A todos nos incomoda pasar fro o calor o

cambiarnos de lugar buscando la parte ms agradable dentro de un lugar cerrado.

Se han creado muchos productos y sistemas de control con el fin de ahorrar energa y en

este proyecto se disear un sistema que nos permitir ahorrar energa elctrica, as

como disfrutar de mayor comodidad en cuanto al clima en habitaciones mediante

control de ventilacin utilizando comunicacin RF con el fin de homogenizar la

temperatura y generar una contribucin importante al ahorro econmico y energtico.

Se realizar investigacin documental para determinar que sensores, actuadores y demscomponentes se deben utilizar. Con el apoyo de herramientas como software de

programacin y simulacin se llevar a cabo la implementacin de este proyecto.


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Antecedentes

En los ltimos aos se han desarrollado muchos productos para el ahorro de energa en

varios pases debido a la necesidad de reducir costos en beneficio a la economa y al

medio ambiente.

Entre las novedades estn los dispositivos que utilizan radiofrecuencia, por ejemplo

apagadores de luz, controles para iluminacin, centros de entretenimiento y para la

velocidad de ventiladores. Tambin se ha creado un control para el agua que permite

seleccionar agua caliente con el fin de evitar el desperdicio de agua fra, funciona

mediante una seal por radiofrecuencia que activa el dispositivo.

En cuanto al clima en casas habitacin, un sistema para ahorrar energa es el de sueloradiante que era utilizado desde la antigedad por pases como Roma y Espaa en la

poca medieval, se trata de introducir calor en el suelo y dejar que la radiacin ambiente

las casas. Esto se consegua construyendo canales por debajo del suelo y haciendo

circular aire caliente por ellos. Hoy en da se ha modernizado este sistema con tuberas

de polietileno por las cuales circula agua entre 35 y 45 C.

Ahora es muy importante seguir generando ideas aprovechando la tecnologa para

mejorar nuestra calidad de vida y ayudar tambin al medio ambiente.


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Fundamentos Tericos.

La energa elctrica es un recurso del que dependen muchas actividades en la

actualidad, si llega a faltar se produce un caos ya que estamos muy acostumbrados a

todo lo que funciona con electricidad.

El ahorro de energa es por lo tanto de vital importancia para seguir utilizndo la energa

en el futuro, y en el presente nos beneficia tambin en la reduccin de gastos.

Tenemos en casas habitacin gran nmero de aparatos que requieren conectarse a un

tomacorriente, adems las tarifas por consumo de luz se han incrementado

ltimamente. Cuando utilizamos sistemas de clima como la calefaccin o la

refrigeracin el consumo de energa elctrica aumenta considerablemente afectandonuestra economa, por lo que se requiere buscar soluciones haciendo uso de la

tecnologa para reducir el consumo de energia que es un recurso tan importante.

Se ha vuelto una necesidad el crear formas para solucionar este problema de alto costo

econmico por lo cual en este proyecto se utilizarn varias herramientas de la

tecnologa a favor del ahorro de energa como el uso de de microcontroladores con

funciones para comunicacin por radiofrecuencia, sensores, y otros componentes para

lograr el sistema que permita homogenizar la temperatura en las casas habitacin y as

evitar gastos innecesarios.

Microcontrolador

Un microcontrolador es un ordenador en un nico chip que funciona con un conjunto de

instrucciones almacenadas en su memoria. Normalmente se programan en lenguaje

ensamblador o con un lenguaje de alto nivel como el lenguaje C. Cuando se ejecuta un

programa en este chip, se reciben datos desde los dispositivos externos (entradas), semanipulan y se envan a dispositivos externos (salidas).

Algunos recursos con los que cuentan los microcontroladores son:

- Voltaje de alimentacin entre +2.5v y +6v

- Reloj. Se implementa con un cristal y dos capacitores, algunos

microcontroladores cuentan con reloj interno.

-

Temporizadores. Son contadores que se activan con una seal de reloj interna oexterna.


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Radiofrecuencia

Se refiere cuando la corriente alterna es alimentada a una antena, entonces se genera un

campo electromagntico tambin llamado onda de radio el cual es adecuado para

transmisin de datos de modo inalmbrico. El rango del espectro de radiacinelectromagntica es desde 9 KHz hasta miles de GHz.

La longitud de onda de un campo RF es inversamente proporcional a la frecuencia.

Al incrementarse la frecuencia de las ondas electromagnticas ms all del espectro de

RF, su energa toma la forma de ondas infrarrojas (IR), visibles, ultravioletas (UV),

rayos X y rayos gama.

Muchos dispositivos inalmbricos hacen uso de tecnologa RF como el telfono celular,

radio, televisin, comunicaciones satelitales. Algunos dispositivos operan en IR o en

frecuencias bajas de luz visible, su longitud de onda es ms corta que la de RF,

ejemplos de estos dispositivos son el control remoto de televisin, teclados y ratones

inalmbricos.

Optoacoplador

Un optoacoplador es un dispositivo de emisin y recepcin de luz que funciona como

un interruptor. Consiste en un fotoemisor y un fotorreceptor cuya conexin entre ambos

es ptica. Se utiliza cuando se va a conectar corriente alterna y circuitos de bajo voltaje.

Sensor

Un sensor es un dispositivo que a partir de la energa del medio donde se mide, da una

seal de salida transducible que es funcin de la variable medida, es decir toma una

seal del medio fsico y la convierte a una seal de voltaje.


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Justificacin

En temperaturas extremas la prdida de energa en casas habitacin es alta debido a que

generalmente la temperatura es ms alta en la parte superior con respecto a las partes

bajas.

Se pretende a travs de este proyecto desarrollar una propuesta para reducir las prdidas

de energa al homogenizar el clima por medio de ventiladores.

Metodologa.

Objetivo general.

Utilizar un circuito electrnico con sensores, actuadores y comunicacin RF para

controlar y homogenizar la temperatura de habitaciones.

Esquema de bloques


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SISTEMA PARA REDUCIR ENERGA MEDIANTE EL CONTROL DETEMPERATURA EN CASAS HABITACIN

Los miembros del comit revisor que aprobaron el proyectode titulacin de: nombre del (os) alumno (s)

Jos Mireles Jr. Garca ___________________________________________

Roberto Ambrosio Lzaro ___________________________________________

Ernesto Sifuentes de la Hoya ___________________________________________


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Declaratoria de Originalidad

Nosotros Itzel Lpez Hernndez y Daniel Ziga Castro, declaramos que el material

contenido en este documento es original y no ha sido copiado de ninguna otra fuente, ni

ha sido usado para obtener otro ttulo o reconocimiento en sta u otra institucin de

educacin superior.


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AGRADECIMIENTOS

Deseo expresar mi gratitud al Dr JosMireles Jr. Garca por permtirnos trabajar con este

proyecto del cual el tuvo la idea y en especial manera al Ing. Ral Rubio Reyes quin fue

un gran apoyo durante este trabajo aportando sus conocimientos y experiencia, tambin

agradezco a mis amigos por animarme en cada momento y a mi compaero de proyecto por

su trabajo y esfuerzo.

Deseo dedicar todos mis logros incluyendo primeramente a Dios quien me ha dado lacapacidad para esta vocacin, a mis padres quienes son la fuente de mi inspiracin y a mis

hermanos que me brindaron su apoyo incondicional durante toda la carrera.

Itzel Lpez Hernndez.

Quiero agradecer a mis padres y hermanos por darme su apoyo durante toda mi carrera, en

especial a mi madre Martha Elizabeth Castro Blanco, tambin quiero agradecer a Dr. Jos

Mireles Jr. Garca por confiar en nosotros para realizar este proyecto y por toda su ayuda, y

un agradecimiento muy especial a mi compaera de proyecto Itzl Lpez Hernndez por

confiar en m y por todo su apoyo, adems de haber sido durante el proceso de nuestro

proyecto como una maestra para m.

Dedico este proyecto a mis padres y hermanos y principalmente a las tres personas ms

importantes de mi vida, a mi madre Martha Elizabeth Castro Blanco, a mi esposa Alejandra

Correa Luna y a mi hijo Santiago Ziga Correa porque ellos han sido una gran motivacin

para m.

Daniel Ziga Castro.


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LISTA DE FIGURAS

Figura Pgina

Figura 3.1 Encapsulado DIP del PIC16F84A.......................................................................10

Figura 3.2 Diagrama de pins del PIC16F84A.......................................................................11

Figura 3.3 Encapsulado DIP del PIC16F877A.....................................................................12

Figura 3.4 Sensor de temperatura LM35 encapsulado plstico visto por abajo. ..................15

Figura 3.5 Sensor de temperatura LM35 conexin tpica.....................................................16

Figura 3.6 Transmisor TWS-434A. ......................................................................................17

Figura 3.7 Receptor RWS-434..............................................................................................17

Figura 3.8 Ejemplo de codificacin [9]. ...............................................................................18

Figura 3.9 Formato de un cero..............................................................................................18

Figura 3.10 Formato de un uno.............................................................................................19

Figura 3.11 Resolucin de un ADC......................................................................................20

Figura 4.1 Diagrama de bloques del sistema. .......................................................................22

Figura 4.2 Resultado de la prueba en una casa con calefaccin sin activar ventilador. .......23

Figura 4.3 Resultado de la prueba en una casa con calefaccin activando ventilador. ........23

Figura 4.4 Comportamiento de la temperatura en habitacin con calefaccin.....................24

Figura 4.5 Conexin del transmisor......................................................................................25

Figura 4.6 Conexin de prueba para el transmisor. ..............................................................25

Figura 4.7 Conexin del circuito de prueba funcionamiento AT89S52...............................26

Figura 4.8 Conexin del circuito de prueba AT89S52- LCD...............................................27

Figura 4.9 Conexien de circuito de prueba para optoacoplador y TRIAC. ........................28


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Figura 4.10 Conexin del circuito para probar el PIC16F84A.............................................29

Figura 4.11 Conexin de PIC16F84A y sensor I2C. ............................................................30

Figura 4.12 Conexin de PIC16F877A y sensor I2C. ..........................................................30

Figura 4.13 Conexin de circuito para probar sensor TCN75.............................................31

Figura 4.14 Diagrama del programa transmisor ...................................................................33

Figura 4.15 Subrutina Undec................................................................................................34

Figura 4.16 Subrutina Aumenta............................................................................................35

Figura 4.17 Subrutina Disminuye.........................................................................................36

Figura 4.18 Subrutina Acciona. ............................................................................................37

Figura 4.19 Construccin de circuito de interfaz de usuario. ...............................................37

Figura 4.20 Diagrama de Flujo para el receptor. ..................................................................39

Figura 4.21 Diagrama de Flujo del Sistema. ........................................................................40

Figura 4.22 Conexin del Transmisor TWS-434A al Decodificador...................................41

Figura 4.23 Conexin del Receptor Rws-434 al Decodificador RWS-434..........................42

Figura 4.24 Circuito Transmisor en protoboard. ..................................................................43

Figura 4.25 Circuito transmisor con antena..........................................................................43

Figura 4.26 Circuito transmisor mostrando dato a enviar. ...................................................44

Figura 4.27 Circuito receptor en protoboard. .......................................................................44

Figura 4.28 Circuito receptor mostrando dato recibido del TWS-434. ................................45

Figura 4.29 Lectura de LM35 y salida digital. .....................................................................45

Figura 5.1 Diagrama de la Etapa Transmisora. ....................................................................47

Figura 5.2 Circuito en protoboard de la interfaz de usuario. ................................................48

Figura 5.3 Circuito interfaz de usuario con transmisor en protoboard .................................48


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Figura 5.4 Diagrama de conexin etapa receptora. ..............................................................50

Figura 5.5 Circuito receptor para activacin de ventilador ..................................................51

Figura A Circuito transmisor reducido .................................................................................53

Figura B Circuito receptor reducido .....................................................................................53


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LISTA DE TABLAS

Tabla Pgina

Tabla 3.1 Descripcin la funcin de cada una de las terminales. ........................................ 11

Tabla 3.2 Descripcin las caractersticas del PIC16F877A. ................................................ 1

Tabla 3.3 Descripcin de pins del sensor digital TCN75..................................................... 1

Tabla 3.4 Descripcin de los registros del sensor digital TCN75........................................ 1


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Indice

Declaratoria de Originalidad.................................................................................................iii

AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iv

LISTA DE FIGURAS............................................................................................................ v

LISTA DE TABLAS .......................................................................................................... viii

INTRODUCCION ................................................................................................................. 1

Introduccin a la Problemtica .............................................................................................. 3

2.1 Objetivo general........................................................................................................ 4

2.2 Planteamiento del Problema Tcnico ....................................................................... 4

2.3 Justificacin .............................................................................................................. 4

2.4 Delimitacin.............................................................................................................. 5

CAPITULO 3 ......................................................................................................................... 6

Marco Terico........................................................................................................................ 6

3.1 Conceptos.................................................................................................................. 6

3.1.1 Ahorro de Energa .............................................................................................. 6

3.1.2 Clima Artificial .................................................................................................. 6

3.1.3 Aire Acondicionado ........................................................................................... 6

3.1.4 Calefaccin......................................................................................................... 7

3.1.5 Homogenizacin de Temperatura ...................................................................... 7

3.1.6 Ventilador de Techo........................................................................................... 8

3.1.7 Radiofrecuencia (RF) ......................................................................................... 8


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3.1.8 Transmisin Digital........................................................................................... 9

3.1.9 Receptor de Comunicaciones ............................................................................. 9

3.2 Microcontrolador ...................................................................................................... 9

3.2.1 Microcontrolador AT89S52............................................................................... 9

3.2.2 Microcontrolador PIC16F84A ........................................................................... 9

3.2.3 Microcontrolador PIC16F877A ....................................................................... 12

3.3 Sensor de Temperatura Serial TCN75.................................................................... 13

3.4 Optoacoplador......................................................................................................... 14

3.5 TRIAC .................................................................................................................... 14

3.6 Sensor de Temperatura ........................................................................................... 15

3.6.1 Sensor de Temperatura LM35.......................................................................... 15

3.7 Pantalla de Cristal Lquido (Liquid Crystal Display LCD).................................... 16

3.8 Mdulo receptor RWS-434 y trasmisor TWS-434................................................. 16

3.9 Codificador CIP-8E ................................................................................................ 17

3.10 Decodificador CIP-8D .......................................................................................... 19

3.11 Convertidor Anlogo Digital (ADC) .................................................................... 19

Desarrollo del Prototipo ....................................................................................................... 21

4.1 Anlisis de material ................................................................................................ 24

4.1.1 Comunicacin Inalmbrica .............................................................................. 24

4.1.2 Componentes para Interfaz con el Usuario ...................................................... 26

4.1.3 Activacin de Alimentacin de Corriente Alterna con Seal Digital.............. 27


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4.1.4 Control de Activacin del Ventilador .............................................................. 28

4.1.5 Funcionamiento del Sensor TCN75................................................................. 29

4.1.7 Resultado del Anlisis...................................................................................... 31

4.2 Implementacin del Proyecto. ................................................................................ 31

4.2.1 Interfaz con el usuario...................................................................................... 31

4.3 Programa para funcionamiento del circuito receptor.............................................. 38

4.4 Prueba del transmisor TWS-434A.......................................................................... 41

4.5 Prueba del Receptor RWS-434 ............................................................................... 41

Resultados ............................................................................................................................ 46

5.1 Etapa transmisora.................................................................................................... 46

5.2 Etapa receptora ....................................................................................................... 48

APNDICE A ...................................................................................................................... 54

APENDICE B ...................................................................................................................... 61

APENDICE C ...................................................................................................................... 70

Referencias.................................................................................................................... 91


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CAPITULO I

INTRODUCCION

El propsito de este sistema es ayudar a las personas a tener un ahorro considerable de

energa en las casas habitacin y en el pago de servicios, ya sea de luz o gas. En la

actualidad el pago de estos servicios es elevado en periodo de verano e invierno ya que las

casas habitacin consumen mayor energa para tener un ambiente agradable dentro de los

hogares. En verano por ejemplo el aire acondicionado dura una gran parte del da

encendido, de igual manera, en la estacin de invierno la unidad de calefaccin dura mucho

tiempo funcionando.

Para el caso de invierno, los aparatos de clima artificial consumen ms energa de la

necesaria debido a que el aire que sale de los ductos no se distribuye de manera uniforme,

ya que gran parte de aire caliente se mantiene en la parte superior de las habitaciones. En

este proyecto se pretende elaborar un sistema que permita homogenizar la temperatura en

habitaciones que ya cuenten con aire y/o calefaccin instalada, mediante el control de larecirculacin del aire. El sistema consiste en controlar el accionamiento de un ventilador de

techo el cual ser activado por medio de un dispositivo con comunicacin inalmbrica (por

Radiofrecuencia).

Especficamente, se desarrollar un circuito receptor con sensor de temperatura e interface

de comunicacin para activar con una seal digital la corriente alterna del ventilador. El

sistema de control utilizar un microcontrolador AT89S52 programado para mostrar

mensajes en un LCD los cuales proveern al usuario la forma de seleccionar la temperaturadeseada. El programa del microcontrolador tambin tendr cdigo de funcionamiento por


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medio de unos botones con los que el usuario podr hacer uso de este control, y por ltimo

un transmisor permitir enviar la seal al circuito receptor del ventilador.


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CAPITULO 2

Introduccin a la Problemtica

En la actualidad las personas que cuentan con aparatos de clima artificial instalados en su

casa pagan a la compaa de luz, y a las compaas de gas grandes cantidades de dinero,

debido al gasto de energa que representa tener un ambiente controlado de temperatura en

sus casas.

El ahorro de energa es muy importante en la actualidad, principalmente para cuidar nuestro

medio ambiente y al mismo tiempo para cuidar nuestra economa. En las casas habitacin

aun cuando cuentan con clima artificial la temperatura no se distribuye de manera

uniforme, ya que se mantiene una diferencia entre la parte baja de la habitacin y la parte

alta, esto provoca que la temperatura deseada no se alcance con rapidez y que se consuma

mucha energa. Con un sistema que permita homogenizar la temperatura en las casas

habitacin, es posible el ahorro de algunos servicios con los que cuentan los hogares como

son la luz y el gas.

Un principio esencial para el ahorro de energa consiste en conocer cmo funcionan los

equipos y aparatos en el hogar, los diferentes tipos de energa que consumen y el distinto

aprovechamiento que podemos obtener de ellos.


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Es importantsimo tener en cuenta la trascendencia y la complejidad que hoy en da supone

el consumo de energa en el interior de los hogares por lo que es necesario hacer un buen

uso de esta energa y utilizarla con la mayor eficiencia.

2.1 Objetivo general

El objetivo general de este proyecto es utilizar un sistema con sensores, actuadores,

microcontroladores y comunicacin RF para controlar el accionamiento de un ventilador de

techo para con ello homogenizar la temperatura de habitaciones, para as lograr un

ambiente de mayor confort y tambin ahorrar energa.

2.2 Planteamiento del Problema TcnicoDesarrollar un circuito transmisor que permita controlar de manera inalmbrica el

funcionamiento de un ventilador de techo, y que permita variar por medio de una interfaz

con el usuario los lmites de la temperatura que se desea en la habitacin donde est

instalado el ventilador. De esta forma, un circuito receptor localizado en el ventilador

accionar ste mediante una comparacin de la temperatura recibida del circuito transmisor

y la temperatura leda por un sensor localizado tambin en el ventilador, una vez hecha esta

comparacin se tomar la decisin por el circuito receptor de activar o no la alimentacin

del ventilador para as distribuir el aire y homogenizar la temperatura en la habitacin.

2.3 Justificacin

Actualmente en temperaturas extremas la prdida de energa en casas habitacin es grande,

Cuando encendemos nuestra calefaccin, el aire caliente tiende a subir debido a que este es

ms ligero que el aire fro y por ello la temperatura es ms alta en la parte superior de una

habitacin con respecto a las partes bajas.

Se pretende a travs de este proyecto desarrollar una propuesta para reducir las prdidas de

energa al homogenizar el ambiente por medio de un ventilador que distribuya el aire de

manera uniforme en las casas habitacin.


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2.4 Delimitacin

Se utilizarn componentes de bajo costo para elaborar el proyecto lo cual permitir mostrar

el funcionamiento del sistema. (La circuitera podra ocupar menos espacio concomponentes ms sofisticados y de mayor costo lo cual permitira obtener un producto ms

comercializable).

El diseo del proyecto se limita a desarrollar un prototipo para controlar un ventilador con

opcin a expandir el nmero de ventiladores para diferentes habitaciones.


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CAPITULO 3

Marco Terico

3.1 Conceptos

3.1.1 Ahorro de Energa

El ahorro de energa se refiere a hacer un uso eficiente de la energa evitando

desperdiciarla. En el proceso de produccin de energa elctrica se queman combustiblesfsiles que afectan directamente al medio ambiente, uno de los fenmenos que se presenta

por la quema de combustibles fsiles es el efecto invernadero en el cul los rayos solares

quedan atrapados en la atmsfera terrestre provocando un calentamiento en nuestro planeta

y generando cambios climatolgicos importantes en el mismo. Al crear sistemas que

permitan ahorrar energa se est contribuyendo al cuidado de nuestro medio ambiente.

3.1.2 Clima Artificial

La funcin de los sistemas de clima artificial para una casa habitacin es mantener un

ambiente agradable ya que as se puede realizar las tareas en el hogar o descansar sin

preocuparse del clima exterior. Una desventaja del clima artificial es que para gozar de sus

beneficios se paga un precio alto en recibos de luz y gas, adems se afecta al medio

ambiente.

3.1.3 Aire Acondicionado

El mecanismo de un aire acondicionado (refrigeracin) para casa habitacin tiene treselementos principales: un compresor, un condensador y un evaporador, por medio de los

cuales realiza una operacin de intercambio de calor que permite el enfriamiento de la

habitacin. Los aparatos de aire acondicionado utilizan un gas el cual entra al compresor y


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sale como aire caliente que fluye hacia un condensador, cuando el aire sale condensado

baja su temperatura y por la presin cambia a estado lquido, al llegar al evaporador el

lquido se convierte de nuevo en gas. Cuando el lquido va cambiando a gas y se evapora,extrae calor del aire que lo rodea lo que lo ayuda a pasar al estado gaseoso, al salir del

evaporador es un gas fro a baja presin, luego vuelve al compresor para repetir el proceso.

Un ventilador conectado al evaporador mueve el aire que circula en el interior de la

habitacin, el aire caliente es ms ligero que el aire fro por lo que el aire caliente se

concentra en la parte superior de la habitacin. El aire caliente se utiliza para enfriar el gas

en el evaporador. A medida que el calor se va extrayendo del aire que hay en la habitacin,

ste se va enfriando y se devuelve a la habitacin hasta que llega a la temperatura deseada.

3.1.4 Calefaccin

Algunos sistemas de calefaccin funcionan como el de aire acondicionado, este tipo de

calefaccin tiene como su elemento ms importante una bomba de calor.

En el proceso de funcionamiento, la bomba de calor toma el aire del exterior de la

habitacin el cul esta a baja temperatura en tiempo de fro, luego la bomba comprime el

aire haciendo que su temperatura suba, posteriormente el calor se libera hacia el interior de

la habitacin como aire caliente. El aire es un gas y por sus propiedades qumicas al

calentarse se hace ms ligero, esto hace que se mantenga en la parte alta de la habitacin.

3.1.5 Homogenizacin de Temperatura

Como ya hemos visto la calefaccin y el aire acondicionado liberan una cantidad de aire

hacia el interior de la habitacin donde se encuentran instalados para proporcionarnos un

ambiente agradable en tiempo de fro o calor, la temperatura en las habitaciones no se

distribuye de manera homognea porque como ya hemos mencionado,el aire al aumentarde temperatura disminuye su densidad, lo cual hace que suba, de manera que la habitacin

es ms caliente en la parte superior.


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Con la ayuda de un ventilador de techo se puede homogenizar la temperatura, ya que ste al

girar permite que el aire circule hacia el suelo, distribuyndolo por la habitacin.

3.1.6 Ventilador de Techo

El uso de ventiladores de techo aumenta el confort trmico en las habitaciones y no gasta

mucha energa. La funcin de un ventilador de techo para casa habitacin es la de mover el

aire que circula dentro de la habitacin con direccin hacia el suelo. Se compone

principalmente de un motor y cuatro o seis aspas.

3.1.7 Radiofrecuencia (RF)

Cuando la corriente alterna es alimentada a una antena, entonces se genera un campoelectromagntico tambin llamado onda de radio el cual es adecuado para transmisin de

datos de modo inalmbrico.

RF es una transmisin inalmbrica de datos por medio de seales anlogas/digitales en una

frecuencia en particular

Muchos dispositivos inalmbricos hacen uso de tecnologa RF como el telfono celular,

radio, televisin, comunicaciones satelitales.

La longitud de onda de un campo RF es inversamente proporcional a la frecuencia.

=c/f

c = 3x10 pow(8) = velocidad de la luz (metros por segundo)f = Frecuencia de recepcin (Hertz) = Longitud de onda (metros)

Las ondas electromagnticas conocidas como ondas de radio se propagan a una velocidad

de 3x108m/s en lnea recta.

Una seal de RF est comprendida entre los 30KHz y los 300 GHz.


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3.1.8 Transmisin Digital

Es la transmisin de seales digitales (binarias o pulsos digitales de valores discretos) entre

dos o ms sistemas de comunicaciones.

3.1.9 Receptor de Comunicaciones

El receptor de comunicaciones es un dispositivo que recibe la seal transmitida, la

decodifica y la presenta en forma reconocible, tiene la tarea de obtener la informacin que

se le transmite y debe ser capaz de seleccionar la seal correcta, as como suministrar una

amplificacin suficiente para recuperar la seal modulada.

3.2 Microcontrolador

Un micorcontrolador es un circuito integrado diseado especialmente para controlar

sistemas electrnicos, que consta de todos los elementos de una computadora, como

memoria de programa, memoria RAM, memoria EEPROM y puertos de entrada y salida.

Elementos generales de los microcontroladores:

- Entrada para voltaje de alimentacin entre +2.5v y +6v

- Reloj. Se implementa con un cristal y dos capacitores, algunos microcontroladorescuentan con reloj interno.

- Temporizadores. Son contadores que se activan con una seal de reloj interna o

externa.

3.2.1 Microcontrolador AT89S52

El microcontrolador El AT89S52 es un microordenador de 8 bitsde baja potencia, de alto

rendimiento del CMOS. El dispositivo es manufacturado usando tecnologa de memoria

permanente de alta densidad de ATMEL.

3.2.2 Microcontrolador PIC16F84A

Debido a su facilidad de uso y a sus mltiples aplicaciones, el PIC16F84A es uno de los

microcontroladores ms utilizados en la actualidad para realizar proyectos sencillos. Este


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microcontrolador puede trabajar con una frecuencia mxima de 10 MHz y se alimenta con

5 volts. Se comunica por medio de los puertos A y B que trabajan entre 0 y 5 volts, los

cuales se pueden usar como entradas para recibir datos y salidas para manipulardispositivos externos. El puerto A consta de 5 lneas que van de los pines RA0 a RA4,

mientras que el puerto B puede trabajar con 8 lneas que van del RB0 a RB7. En el PIC

16F84A la memoria almacena el programa el cual contiene todas las instrucciones

necesarias, para poder manipular el microcontrolador y poder realizar la tarea asignada.

El microcontrolador PIC16F84 (Circuito Integrado Programable), est basado en memoria

EEPROM o FLASH de 8 bits, desarrollado por Microchip Technology utilizando

tecnologa CMOS, el PIC16F84A se fabrica en dos tipos de encapsulacin, SOIC (Montaje

superficial) utilizado en circuitos muy complejos y el DIP (Versin convencional) es de un

mayor tamao pero de menor costo.

Figura 3.1 Encapsulado DIP del PIC16F84A.

El microcontrolador integra la siguiente estructura, CPU, RAM, ROM y puertos de entrada

y salida. Siendo de alta velocidad y de un bajo costo, es ampliamente utilizado en una gran

cantidad de funciones.

Distribucin y funcin de terminales

El encapsulado DIP de 18 terminales es muy econmico. El PIC16F84 es uno de los

microcontroladores ms utilizados en la actualidad, debido a sus mltiples aplicaciones y

facilidad de uso.


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Figura 3.2 Diagrama de pins del PIC16F84A.

Tabla 3.1 Descripcin la funcin de cada una de las terminales.

No.Terminal

NOMBRE TIPO DESCRIPCION

1 RA2 I/O Lnea bidireccional del puerto A.


3 RA4/TOCKI I/OLnea bidireccional del puerto A, o entrada de reloj

para el TMR0.

4 MCLR I/P Reset/Entrada del voltaje de programacin.

5 Vss P (GND).

6 RBO/INT I/OPuerto B bidireccional o interrupcin externa.

7 RB1 I/O Lnea bidireccional del puerto B o interrupcin.







14 Vdd P Alimentacin.

15 OSC2/CLKOUT

O Salida del oscilador a cristal.

16 OSC1/CLKIN I Entrada del oscilador a cristal o entrada de la fuente

de reloj externa.



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1


3.2.3 Microcontrolador PIC16F877A

Este microcontrolador tambin tiene caractersticas similares a las del PIC16F84A pero

tiene ms puertos y ms funciones que nos permiten tener menos conexiones en hardware.

El encapsulado DIP es de 40 terminales. El PIC16F877A tiene varias funciones entre ellas

convertidor analgico digital, timers y manejo de I2C.

Figura 3.3 Encapsulado DIP del PIC16F877A.

Tabla 3.2 Descripcin las caractersticas del PIC16F877A.

Caracterstica PIC16F877AFrecuencia de operacin DC-20 MHZ

Resets(y retardos)POR, BOR(PWRT, OST)

Memoria Flash de programa 8 K

Memoria de datos(Bytes) 368Memoria de datos EEPROM

(bytes)256

Interrupciones 15Puertos I/O Puerto A,B,C,D,E

Timers 3Modulo 2


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1

Comparacin/Captura/PWMComunicaciones seriales MSSP, USART

Comunicaciones Paralelas PSPModulo de 10 bits anlogo-

digital 8 canales de entradaTotal de Instrucciones 35 instrucciones

Tipo de encapsulado

40-pin PDIP44-pin PLCC44-pin TQFP44-pin QFN

3.3 Sensor de Temperatura Serial TCN75

El TCN75 de Microchip es un sensor de temperatura programable serialmente (I2C) que

adems puede notificar al procesador controlador cundo la temperatura ambiente excedeel valor de set point programado por el usuario. Esta notificacin la realiza a travs del pin

de salida INT/CMPTR el cual puede ser programado como un simple comparador para

operacin como termostato o como una interrupcin por evento de temperatura. La

histresis tambin puede ser programada. La comunicacin con el TCN75 es realizada va

un bus de 2 hilos que es compatible con el protocolo estndar de la industria. Este permite

leer la temperatura actual, programar el set point y la histresis y configurar el dispositivo.

Este sensor trabaja en el rango de 55 C a +125 C con precisin de 0.5 C, viene

normalmente en encapsulado SOIC de 8 pines y existen modelos para trabajar con voltajes

de 3.3 y 5 volt.

Tabla 3.3 Descripcin de pins del sensor digital TCN75.

Pin Smbolo Funcin1 SDA Datos seriales Bi-direccional2 SCL Entrada de reloj bus serial3 INT/CMPTR Salida interrupcin o comparador4 GND Comn

5 A2 Pin Seleccin Direccin (MSB)6 A1 Pin Seleccin Direccin7 A0 Pin Seleccin Direccin (LSB)8 VDD Entrada fuente de poder


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Tabla 3.4 Descripcin de los registros del sensor digital TCN75.

Nombre Descripcin Ancho Lectura Escritura NotasTEMP Temperatura

ambiente16 X X Formato

Complemento a2

TSET Temperatura Setpoint

16 X X FormatoComplemento a

2THYST Temperatura

Hysteresis16 X X Formato

Complemento a2

POINT Apuntador deRegistros

8 X X

CONFIG Registro deConfiguracin

8 X X

Registro Temperatura (TEMP), 16 bits, slo lectura

D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

MSB D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 LSB X X X X X X X

Registro Temperatura Set Point (TSET), 16 bits, Lectura/escritura



Registro Hysteresis (THYST), 16 bits, Lectura/escritura



3.4 Optoacoplador

Un optoacoplador es un dispositivo de emisin y recepcin de luz que funciona como uninterruptor. Consiste en un fotoemisor y un fotorreceptor cuya conexin entre ambos es

ptica. Se utiliza cuando se va a conectar corriente alterna y circuitos de bajo voltaje.

3.5 TRIAC

El TRIAC es parecido a un DIAC, el DIAC es una combinacin paralela inversa de dosterminales de capas de semiconductor que permite el disparo de tensin en cualquier


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direccin, pero el TRIAC tiene adems una compuerta de control en la cual se aplica unaseal de voltaje. Se utiliza para controlar el paso de corriente alterna.

3.6 Sensor de Temperatura

Un sensor es un dispositivo que a partir de la energa del medio donde se mide, da una

seal de salida transducible que es funcin de la variable medida, es decir toma una seal

del medio fsico y la convierte a una seal de voltaje, en este caso mide la temperatura del

ambiente.

3.6.1 Sensor de Temperatura LM35

El sensor de temperatura LM35 es anlogo tiene tres pines de conexin, el primero para 5

volts, el segundo es la salida y el tercero va a tierra. Este sensor entrega en su salida 10mv

por grado centgrado y el rango de temperatura que puede leer va desde -155 grados hasta

+150 grados centgrados. La seal anloga se puede procesar y convertir a digital por

medio de un ADC.

Figura 3.4 Sensor de temperatura LM35 encapsulado plstico visto por abajo.

Hay varias formas de conectar este sensor anlogo dependiendo el uso que queremos darle

en la hoja de datos se sugieren algunas opciones una de ellas se presenta en la figura(3.5).


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1

Figura 3.5 Sensor de temperatura LM35 conexin tpica.

3.7 Pantalla de Cristal Lquido (Liquid Crystal Display LCD)

Es una pantalla de cristal lquido para mostrar mensajes o cualquier carcter alfanumrico.

La pantalla tiene una matriz de caracteres de 5 x 7 puntos normalmente distribuidos de 1 a

4 lneas de 16 hasta 40 caracteres cada lnea. Tiene integrado un microcontrolador Hitachi

44780 que lleva programado el proceso de visualizacin.

3.8 Mdulo receptor RWS-434 y trasmisor TWS-434

El TWS-434A y RWS-434 son elementos excelentes en las aplicaciones que requieren

rangos cortos de Radiofrecuencia.

El TWS-434 es un mdulo transmisor el cual tiene una potencia de salida de hasta 8 mW a433.92 MHz, alcanzando distancias de aproximadamente 60 metros en espacios abiertos yde 30 metros en espacios internos donde se tengan obstculos.

El Transmisor TWS-434 acepta seales digitales de entrada, puede operar con una tensin

que va desde 1.5 Volts a 12 Volts-DC.


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Figura 3.6 Transmisor TWS-434A.

El RWS-434 es un mdulo receptor que funciona a una frecuencia de 433.92 MHz. El

receptor RWS-434 opera con una alimentacin entre 4.5 y 5.5 Volts-DC, lo cual nospermite un gran ahorro de energa.

Figura 3.7 Receptor RWS-434.

3.9 Codificador CIP-8E

Este codificador es un PIC16F687 programado para leer 8 bits de datos y codificarlos en un

paquete que se entrega por una sola lnea de salida hacia un transmisor.

La razn de utilizar una codificacin es porque al enviar la seal a travs de radio

frecuencia el receptor debe reconocerla ya que hay varias seales que pueden llegar, sin


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embargo solo una nos interesa descifrar. Un ejemplo de codificacin puede hacerse como el

ejemplo de la figura (3.8).

Figura 3.8 Ejemplo de codificacin [9].

En el paquete de desarrollo RFPIC de Microchip se presenta este tipo de codificacin

utilizada para enviar por una sola lnea de salida del RFPIC el siguiente formato con la

informacin a transmitir, que consta de cuatro partes las cuales se explican a continuacin.

Prembulo: que es un nmero determinado de pulsos, los cuales duran un tiempo definido.

Header: En el header la lnea que est enviando la informacin se queda en nivel bajo por

una cantidad de tiempo definida.

Data: En esta parte se empiezan enviar los bits de datos.

Figura 3.9 Formato de un cero.


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1

Figura 3.10 Formato de un uno.

Guard Time: Cuando se terminan de enviar datos la lnea que est enviando la informacin

se pone a nivel bajo nuevamente como en el header pero dura un tiempo diferente a ste.

3.10 Decodificador CIP-8DEl decodificador CIP-8D es un PIC16F687 programado para descifrar el cdigo que le

entrega el receptor RWS-434 en un pin de entrada y enva 8 bits con el dato recibido por un

puerto de salida.

Siguiendo el ejemplo de la figura (3.8) de la seal enviada por RF. El receptor para

reconocerla contara los pulsos verificando el tiempo de duracin de cada parte del formato

de cdigo. As por ejemplo hasta que reciba la cantidad de pulsos esperada del prembulo

iniciar a recibir la informacin, verificando todo el formato y si alguna parte no coincidecon lo que se espera vuelve a la espera del prembulo correcto.

3.11 Convertidor Anlogo Digital (ADC)

Un convertidor anlogo digital consiste en un circuito electrnico que convierte una seal

de voltaje a una seal discreta o digital. La seal digital depende de cuantos bits sea el

convertidor as como de un voltaje de referencia conectado al circuito. Por ejemplo, un

ADC de 8 bits, puede tener 2n cdigos digitales. En la figura (3.11) se representa la

resolucin de una ADC de 8 bits.


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0

Figura 3.11 Resolucin de un ADC


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CAPITULO 4

Desarrollo del Prototipo

El prototipo a desarrollar permitir controlar un ventilador de techo el cual tendr la

funcin de homogenizar la temperatura de una habitacin y as generar un clima ms

confortable.

El prototipo consta de dos etapas:

Etapa transmisora: Se utilizar un microcontrolador AT89S52 de ATMEL para lograr

una interfaz en donde el usuario pueda seleccionar la temperatura deseada por medio de

botones y visualizar el valor en un display, adems se conectar a un puerto del

microcontrolador un codificador de datos que permita enviar la informacin proporcionada

por el usuario a un transmisor TWS-434A el cual realiza la transmisin por medio de

radiofrecuencia.

Etapa Receptora: El dato enviado ser captado por el receptor RWS-434 al cual se

conectar un decodificador de 8 bits, el dato decodificado ser ledo por un

microcontrolador PIC que tambin tomar lectura de un sensor de temperatura y har la

comparacin de estos dos datos activando una salida si el dato ledo por el sensor esta en el

rango programado para encender el ventilador.


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En la siguiente figura (4.1) se describe el diagrama general del prototipo.

Figura 4.1 Diagrama de bloques del sistema.

Inicialmente se realizaron pruebas para determinar cmo podra ayudar un ventilador en la

homogenizacin de temperatura en espacios cerrados. A continuacin se presentan las

figuras de los resultados obtenidos.

La primera prueba se realiz para conocer los cambios de temperatura utilizando la

calefaccin en una casa habitacin, las medidas se tomaron dentro de una recmara.

En la figura (4.2) se muestra que al encender la calefaccin se va notando una diferencia de

temperatura entre la parte alta y la parte baja de la habitacin, conforme avanza el tiempo

se pone mas caliente la parte superior mientras que casi no hay cambio en la parte baja.


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0

5

10

15

20

25

30

35

0 min 3 min 4 min 5 min 6 min 8 min 10 min

temp inf

temp sup

Figura 4.2 Resultado de la prueba en una casa con calefaccin sin activar ventilador.

En la figura (4.3) se muestran los resultados al encender la calefaccin pero ahora tambin

encendiendo un ventilador de techo. Como podemos ver la temperatura se homogeniza rpidamente

y se mantiene muy similar en la parte superior y la parte inferior de la habitacin.

0

5

10

15

20

25

30

0 min 1 min 3 min 4 min 5 min 6 min 8 min 9 min 10

min

temp inf

temp sup

Figura 4.3 Resultado de la prueba en una casa con calefaccin activando ventilador.

En la segunda prueba se encendi la calefaccin activando y desactivando el ventilador se observ

que al encender el ventilador la temperatura empezaba a homogenizarse y al apagar el ventilador no

tardaba mucho tiempo en notarse diferencia de temperatura en la parte inferior y superior.


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En la figura (4.4) se pueden observar los resultados.

Figura 4.4 Comportamiento de la temperatura en habitacin con calefaccin.

4.1 Anlisis de material

Para empezar el desarrollo del proyecto se instal en una computadora software de

programacin de microcontroladores y programas de simulacin de circuitos as como las

hojas de datos de los componentes a utilizar. Con el fin de comprender el funcionamiento

de los dispositivos elegidos se realizaron las siguientes pruebas.

4.1.1 Comunicacin Inalmbrica

Con el fin de utilizar comunicacin inalmbrica RF se realizaron pruebas con los mdulos

transmisor y receptor del paquete de desarrollo de Microchip RFPIC Development Kit.

Se program el mdulo transmisor con el archivo de prueba XMIT_DEMO.HEX

utilizando la tablilla PIC starter de Microchip (Figura 4.2).


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Figura 4.5 Conexin del transmisor.

Se program el PIC16F676 para funcionar con el mdulo receptor con el programa

RCVR_DEMO.HEX (Figura 4.6).

Figura 4.6 Conexin de prueba para el transmisor.Conectamos en el mdulo transmisor a 5v, al presionar un botn en ste se enciende un

LED en la tablilla de programacin PIC starter.


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El transmisor funcion correctamente a diferentes distancias del receptor en una habitacin

chica.

Se program el mdulo transmisor con una prueba para enviar datos que funcion

correctamente.

4.1.2 Componentes para Interfaz con el Usuario

Las siguientes pruebas se realizaron con el objetivo de verificar que nuestro

microcontrolador ATMEL funcionara sin problemas y posteriormente implementar su uso

para hacer una interfaz con el usuario del sistema de activacin del ventilador, utilizando

este microcontrolador y una pantalla LCD con el cual tambin se hicieron las pruebas que acontinuacin se muestran.

Se program el microcontrolador AT89S52 con un cdigo para rotar LEDs el cual funcion

correctamente simulado (Figura 4.7) y armado en protoboard.

Figura 4.7 Conexin del circuito de prueba funcionamiento AT89S52.Se elabor y program cdigo para probar funcionamiento del LCD simulado (Figura 4.8)

y en protoboard.


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Figura 4.8 Conexin del circuito de prueba AT89S52- LCD.

4.1.3 Activacin de Alimentacin de Corriente Alterna con Seal Digital

Para poder controlar un ventilador de techo con una seal digital es necesario utilizar un

optoacoplador y un TRIAC, ya que la seal digital es de 5 volts y el ventilador requiere de

un voltaje de corriente alterna de 110 volts por esta razn se hizo la prueba que a

continuacin se presenta.

Se construy circuito para activar el paso de corriente alterna con una seal digital

utilizando optoacoplador, TRIAC y un foco simulado (Figura 4.9) y armado en protoboard.


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Figura 4.9 Conexin de circuito de prueba para optoacoplador y TRIAC.

4.1.4 Control de Activacin del Ventilador

Un circuito con PIC controlar la seal digital de activacin del ventilador por lo cual se

verific que funcionara del PIC16F84A con el cual se realizaron pruebas posteriormente

con el sensor de temperatura.

Se program el microcontrolador PIC16f84A con un cdigo para prender dos LEDs

alternadamente el cual funcion correctamente simulado (Figura 4.10) y armado en

protoboard.


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Figura 4.10 Conexin del circuito para probar el PIC16F84A.

4.1.5 Funcionamiento del Sensor TCN75

Ya que uno de nuestros objetivos es controlar la temperatura de las casas habitacin,

requerimos un sensor para este propsito. Las siguientes pruebas se realizaron con el fin de

comprobar el funcionamiento del sensor digital de temperatura TCN75.

Se elaboraron libreras con funciones de I2C para utilizar con el sensor TCN75 y PIC

Se program el PIC16F877A para leer el sensor TCN75 por medio del protocolo I2C

Con el fin de revisar que microcontrolador funciona mejor para la aplicacin se program

el PIC16F84A para leer el sensor digital TCN75.

Se llev a cabo la construccin de circuitos de prueba para cada uno de los PICs y as

determinar cual utilizaramos.


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0

Figura 4.11 Conexin de PIC16F84A y sensor I2C.

Figura 4.12 Conexin de PIC16F877A y sensor I2C.


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En la figura (4.13) se muestra el circuito con un PIC16F84A que lee la temperatura delsensor y lo muestra en los LEDs como dato binario de 8 bits.

Figura 4.13 Conexin de circuito para probar sensor TCN75.

4.1.7 Resultado del Anlisis

El resultado de estas pruebas fue exitoso por lo que se procedi a realizar la

implementacin del proyecto

4.2 Implementacin del Proyecto.

A continuacin se describir el procedimiento que se llev a cabo para desarrollar el

prototipo con descripcin de los programas y diagramas de flujo.

4.2.1 Interfaz con el usuario

El primer programa implementado es para crear una interfaz con el usuario del sistema en

la etapa transmisora el cual cuenta con los siguientes elementos:

Un microcontrolador AT89S52 de ATMEL con un display LCD y cuatro botones, a

continuacin se explica la funcin de este circuito.

El LCD muestra nmeros y texto para permitir al usuario seleccionar la temperatura por

medio de los botones.

La funcin de los botones es permitir al usuario modificar la temperatura y enviar el dato alreceptor


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Botn Cursor:Seala la posicin del cursor para establecer valor del primer digitoo del segundo. 00 00

Botn Up: Sirve para ir subiendo el valor del digito donde esta posicionado elcursor 02

Botn Down:Sirve para bajar el valor del digito donde esta posicionado el cursor01

Botn Enter:Enviar dato en formato binario a un puerto del microcontrolador

Ejemplo: Si seleccionamos un 57 en pantalla, la salida es 111001 en un puerto.

El dato de salida se enviar por radiofrecuencia al circuito receptor donde se controla la

activacin del ventilador.

A continuacin se muestran los diagramas de flujo para realizar el programa delfuncionamiento de la interfaz con el usuario (Figura 4.14)


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Inicio

Mostrar mensajeen LCD

Subrutina UNDEC

Botn UPpresionado?

Subrutina AUMENTA

Botn DOWNpresionado?

Subrutina DISMINUYE

Botn ENTERpresionado?

Subrutina ACCIONA

Checar Botones

Si

Si

Si

No

No

No

No

Botn CURSORPresionado

Si

Checar Botones

Figura 4.14 Diagrama del programa transmisor


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Figura 4.15 Subrutina Undec.


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CURSOR=DECENAS

Checar Botones

CURSOR segundo renglncolumna 1?

Revisar el rango deunidades de 0 a 9

Mostrar posicin delCURSOR en LCD

Mostrar Unidades en Display

Checar BOTONES

CURSOR 2do. renglncolumna 2

No

No

Si

Si

Revisar el rango deDecenas de 0 a 9

Decenas = Decenas + 1

Mostrar Decenas en Display


Unidades=Unidades + 1

Figura 4.16 Subrutina Aumenta.


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CURSOR=DECENAS

Checar Botones

CURSOR segundo renglncolumna 1?

Revisar el rango deunidades de 0 a 9

Mostrar posicin delCURSOR en LCD

Checar BOTONES


No

No

Si

Si

Revisar el rango deDecenas de 0 a 9

Decenas = Decenas - 1

Mostrar Decenas en display Mostrar Unidades en display

Unidades = Unidades - 1


Figura 4.17 Subrutina Disminuye.


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Enviar a un puertode salida

Convertir ASCII del nmeroseleccionado por el usuario

a un nmero binario

Checar Botones

Figura 4.18 Subrutina Acciona.

En la figura (4.19) se muestra el circuito para probar el funcionamiento de la interfaz de usuario.

.

Figura 4.19 Construccin de circuito de interfaz de usuario.


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4.3 Programa para funcionamiento del circuito receptor

El programa que se implementa en el PIC16F877A es para permitir que conforme al dato

enviado por el usuario, se encienda el ventilador de techo conforme a la temperaturadeseada. El PIC tomar la lectura del sensor y leer del decodificador el dato del usuario

haciendo comparaciones para activar o no el optoacoplador conectado a un pin de salida del

PIC.

En la figura (4.20) se presenta el diagrama de flujo para realizar el programa que controlar

la activacin del ventilador en el circuito receptor.


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Figura 4.20 Diagrama de Flujo para el receptor.


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0

En la figura (4.21) se presenta el diagrama de todo el sistema.

Figura 4.21 Diagrama de Flujo del Sistema.


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Para la comunicacin inalmbrica por radiofrecuencia se realizaron pruebas con el paquete

de desarrollo RFPIC de microchip y el kit de comunicacin TWS-434A /RWS-434, con el

fin de elegir los componentes ms prcticos para la comunicacin inalmbrica.

4.4 Prueba del transmisor TWS-434A

En la siguiente figura (Figura 4.22) se presenta el diagrama de conexin para probar el

funcionamiento del transmisor TWS-434A con su codificador de datos

Figura 4.22 Conexin del Transmisor TWS-434A al Decodificador.

4.5 Prueba del Receptor RWS-434

El receptor RWS-434 se prob con el diagrama de la figura (4.23) en la que se muestratambin en decodificador de datos y su respectiva antena.


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Figura 4.23 Conexin del Receptor Rws-434 al Decodificador RWS-434.

El resultado de las pruebas mencionadas en los puntos (4.4) y (4.5) fue exitoso. Se hizo la

comparacin entre el paquete de desarrollo de microchip y estos los mdulos que son ms

sencillos de utilizar, ms prcticos y no son tan sensibles a esttica y ruido por lo que

decidimos utilizar estos ltimos para la comunicacin inalmbrica.

En la figuras (4.24) y (4.25) se presenta la construccin del circuito transmisor que serealiz para comprobar el funcionamiento de los componentes de comunicacin RF.


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Figura 4.24 Circuito Transmisor en protoboard.

Figura 4.25 Circuito transmisor con antena.


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Figura 4.26 Circuito transmisor mostrando dato a enviar.

En la Figura (4.27) se muestra el funcionamiento del RWS-434 con el circuito receptor

verificando que el dato que fue enviado desde el TWS-434A (Figura 4.26).

Figura 4.27 Circuito receptor en protoboard.


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Figura 4.28 Circuito receptor mostrando dato recibido del TWS-434.

4.6 Lectura del sensor LM35

Con el fin de probar el funcionamiento de ste sensor de temperatura se program el PIC16F877A

para que tomara la lectura del LM35 por una entrada anloga y mostrara el dato obtenido en el

ADC(Convertidor Anlogo Digital) interno de este PIC por un puerto de salida digital.

En la figura (4.29) se muestra la conexin.

Figura 4.29 Lectura de LM35 y salida digital.


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Capitulo 5

Resultados

En este captulo se explican los procedimientos de integracin de todo el sistema. En base a

las pruebas de hardware y software realizadas se eligieron los componentes a utilizar en

nuestro sistema realizando algunos cambios de lo que se plante en un inicio.

5.1 Etapa transmisora

Esta etapa consiste en la interfaz con el usuario y el envo de la temperatura seleccionada atravs de un transmisor que utiliza como medio de comunicacin radiofrecuencia.

Uno de los cambios fue sustituir los mdulos de transmisor y receptor de microchip RFPIC

por los mdulos transmisor y receptor TWS-434A/ RWS-434 por ser stos ms prcticos y

sencillos de utilizar, adems de contar con mejores antenas disminuyendo el riesgo de

interferencias.

A continuacin se enlista los componentes principales de la etapa transmisora que incluye

la interfaz con el usuario y el envo de la informacin, el cdigo del microcontrolador se

anexa en el Apndice C por su extensin.

1 Microcontrolador AT89S52

1 LCD LM071L

4 Botones de pulsacin

1 Codificador CIP-8E

1 Transmisor RF TWS-434A1 Antena

En la figura (5.1) se muestra en diagrama de la etapa transmisora en el cual el usuario

puede elegir la temperatura deseada por medio de unos botones, un display LCD muestra


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este valor el cual es procesado por el microcontrolador AT98S52 y enviado en formato

binario por un puerto de salida de 8 bits. Este puerto es conectado al Codificador CIP-8D,

el cual tiene la funcin de convertir los 8 bits de entrada en un paquete de datos que salenpor una sola lnea hacia el transmisor TWS-434A.

Figura 5.1 Diagrama de la Etapa Transmisora.


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En la figura (5.2) se presenta la fotografa del circuito armado que funcion correctamente.

Figura 5.2 Circuito en protoboard de la interfaz de usuario.

Figura 5.3 Circuito interfaz de usuario con transmisor en protoboard

5.2 Etapa receptora

Esta etapa consiste en controlar la activacin de alimentacin del ventilador de techo segn

la temperatura elegida por el usuario.


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Los cambios realizados en el circuito receptor son los siguientes: se sustituy el sensor

digital TCN75 por el sensor LM35 ya que consideramos que ste es un componente ms

comercial y sencillo de aplicar aunque se hicieron pruebas con el sensor digital tambintiene la desventaja de ser sensible a la energa esttica y de que si se llega a daar no se

consigue de manera rpida.

Los componentes principales utilizados para la etapa receptora son los siguientes:

1 Mdulo Receptor RWS-434

1 Antena

1 Decodificador CIP-8D

1 Sensor analgico LM35

1 PIC16F877A

1 Optoacoplador MOC3031

1 TRIAC MAC12D

1 Ventilador

En la figura (5.4) se presenta el diagrama de conexin de la etapa receptora


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0

Figura 5.4 Diagrama de conexin etapa receptora.

La seal enviada del transmisor llega al Receptor RWS-434 y despus sale hacia undecodificador CIP-8D, este decodificador tiene la funcin contraria al codificador,transforma el paquete de datos que viene del transmisor en 8 bits y estos salen hacia elPIC16F877A, el microcontrolador compara los valores del decodificador con los del SensorLM35, y se activa el ventilador segn el diagrama de flujo del receptor mostrado en el

captulo 4 en la figura (4.20). El cdigo de ste programa se anexa en el Apndice C por suextensin.


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1

En la figura (5.5) se muestra el circuito receptor con sensor de temperatura y acoplamientopara activar corriente alterna.

Figura 5.5 Circuito receptor para activacin de ventilador


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CONCLUSIONES.

En cuanto al desarrollo de este proyecto observamos que lo ms importante es la planeacin

y tomar en cuenta todas las ventajas e inconvenientes de los materiales que se vayan autilizar, as como tener opciones alternativas en caso de que un componente no cumpla conlas expectativas de los resultados que deseamos obtener. Por otra parte cuando elegimos loscomponentes stos deben ser fciles de conseguir de modo que si se descomponecualquiera de ellos se puedan reemplazar con rapidez ya que de lo contrario se pierdemucho tiempo, tambin debemos revisar cuales componentes podemos adaptar mejor alproyecto, adems de que podamos implementarlos en dentro del tiempo lmite que tenemos.

En cuanto a los resultados obtenidos cubrimos una parte importante del desarrollo eimplementacin, pero por cuestiones de tiempo y cambio de componentes no llegamos a la

parte de instalacin del sistema ya en forma de dispositivo terminado.

Entre las mejoras que se pueden realizar consideramos las siguientes:

- Implementar este sistema para aire acondicionado y no solo para calefaccin

- Que el control remoto se pueda extender hacia todas las reas de una casahabitacin funcionando para los ventiladores que se desee.

- Disear las cajas que contengan los circuitos.

- Aadir a la programacin el control de la velocidad y el sentido en el que giran lasaspas del ventilador.

- Reducir el tamao de los circuitos.

El tamao de los circuitos podra reducirse a la mitad o menos, en la parte del circuitotransmisor podemos utilizar un PIC16F684 de dos puertos con oscilador interno, tambinpodemos eliminar el codificador programando la codificacin en el mismo PIC ya que solose requiere de una lnea de salida para pasar la informacin al transmisor. El circuitotransmisor quedara como se muestra en la figura (A).

El circuito receptor podra utilizar un PIC12F675 de 8 pins con oscilador interno ya quetambin cuenta con ADC, adems se puede programar la decodificacin en este PICeliminando el uso del decodificador. El circuito receptor quedara como se muestra en lafigura (B).


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Figura A Circuito transmisor reducido.

Figura B Circuito receptor reducido.


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APNDICE A

HOJAS DE DATOS DEL CIRCUITO TRANSMISOR


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82/116


83/116

LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD)


84/116


85/116

0


86/116

1

APENDICE B

HOJAS DE DATOS DE CIRCUITO RECEPTOR


87/116


88/116


89/116


90/116


91/116


92/116


93/116


94/116


95/116

0

APENDICE C

CODIGOS DE PROGRAMACION

;CODIGO PARA MICROCONTROLADOR AT89S52

;************************************************************

;* LCD BOTONES up down, salida puerto

;* *

;* PROYECTO *

;* ITZEL LOPEZ HERNANDEZ *

;* DANIEL ZUIGA CASTRO

;************************************************************

;---- Constantes para manejo del timer ---------------------cero equ 1 ; Sin Multiplicador

cinco equ 5 ; 1/4 de Segundo

diez equ 10 ; 1/2 Segundo

veinte equ 20 ; 1 Segundo

;----- LCD --------------------------------------------------

EN EQU P3.7

RS EQU P3.6

RW EQU P3.5

;-------------------------BOTONES UP DOWN--------------------

UP EQU P3.0 ;AUMENTAR TEMPERATURA DE ACTIVACION

DOWN EQU P3.1 ;DISMINUIR TEMPERATURA DE ACTIVACION

ENTER EQU P3.2 ;ENTER , PARA ENVIAR SEAL PARA TRANSMISOR

CURSOR EQU P3.3 ;MOVIMIENTO DEL CURSOR

;

;POSLCDR1 EQU 80H 09/02/10

;POSLCDR2 EQU 0C0H 09/02/10

;

;------------------------------------------------------------

ORG 00h ; Vector de Reset

MOV SP,#30H

;Configura: 09/02/10

;-------------- Configurar Timer 0---------------------------


96/116

1

ANL TMOD,#0F0H ; BITS TIMER0 OFF

ORL TMOD,#01H ; MODO 16 TIMER 0

;------------------------------------------------------------

MOV P1,#0F0h

;----------CONFIGURACION DE ENTRADAS, BOTONES-----------------

SETB UP ;SELECCIONAR COMO ENTRADA

SETB DOWN

SETB ENTER

SETB CURSOR

;

; INICIALIZACION DEL LCD

;

LCALL LCDInic

;

;-----------------------------------------------------------

;-------------------------

;Mensaje por medio de tablas

;MOV A,#80H ;CURSOR EN EL PRIMER RENGLON PRIMER ESPACIO

;LCALL COMMAND

;MOV DPTR,#MENS1

;ACALL DISPLAY

;MOV A,#0C0H

;LCALL COMMAND

;MOV DPTR,#MENS2

;LCALL DISPLAY

;MOV A,#01H

;LCALL COMMAND

;MOV A,#80H

;ACALL COMMAND

;MOV DPTR,#MENS3

;LCALL DISPLAY

MOV A,#0C0H ;CURSOR EN SEGUNDO RENGLON PRIMER ESPACIO

LCALL COMMAND ;COMANDOS DEL LCD


97/116

MOV DPTR,#MENS16 ;VALOR DE TABLA: CERO

LCALL DISPLAY ;MOSTRAR EN LCD

;RUTINA PARA REVISAR BOTONES UP DOWN

;----------------------------------------------------------------

BOTONES:

MOV R5,#030H ;INICIALIZAR REGISTRO DE DECENAS 10/05/2010

MOV R6,#030H ;INICIALIZAR REGISTRO DE UNIDADES 10/05/2010

;---------SOLO PRUEBA ----QUITAR 10/02/2010

;MOV B,#02H

;MOV R4,#02H

;MOV R0,#30H

;MOV R5,#035H

;MOV R6,#037H

;------------------------------------------------

CHECAR:

LCALL DELAY20mS1 ;******9/feb/2010 retardo contra rebote

JNB CURSOR,UNDEC ;SI EL BOTON ES PRESIONADO SALTA A UNDEC

LCALL DELAY20mS1

JNB UP,AUMENTA ;SI EL BOTON ES PRESIONADO BRINCA A AUMENTA

LCALL DELAY20mS1

JNB DOWN,DISMINUYE ;SI EL BOTON ES PRESIONADO BRINCA A DISMINUYE

LCALL DELAY20mS1

JNB ENTER,polin ;SI EL BOTON ES PRESIONADO BRINCA A ACCIONA

JMP CHECAR ;ESPERA A QUE ALGUN BOTON SEA PRESIONADO

polin:

LJMP ACCIONA


98/116

;----------------SE PRESIONO BOTON CURSOR--------------------------------------------

UNDEC:

MOV A,#0C1H ;MUEVE AL ACUMULADOR SEGUNDO RENGLON SEGUNDO ESPACIO LCD

MOV R4,#01H ;GUARDAR POSICION DEL CURSOR UNIDADES ***------27/ene/10--------

LCALL COMMAND ;POCISIONA CURSOR

LCALL DELAY20mS1 ;*********9/feb/2010

JNB CURSOR,UNDEC2 ;SI EL BOTON ES PRESIONADO SALTA A UNDEC2

JMP CHECAR ;VOLVER A CEHCAR BOTONES

UNDEC2:

MOV A,#0C0H ;POSICION EN PRIMERA COLUMNA RENGLON DOS

MOV R4,#02H ;GUARDAR POSICION DEL CURSOR DECENAS ****-----27/ene/10--------

LCALL COMMAND ;POSICIONA CURSOR

LJMP CHECAR ;VOLVER A CHECAR BOTONES

;-----------------------SE PRESIONO BOTON UP-----------------------------------

AUMENTA:

cjne r4,#02h,posic1 ;------10/02/2010 compara r4 con #2 y salta si es diferente

mov a,#0C0H ;posicion del cursor segundo renglon primer columna

LCALL COMMAND ;muestra cursor en lcd

Ljmp aum ;salto a etiqueta

posic1: ;etiqueta

mov a,#0C1H ;posicion del cursor segundo renglon columna

LCALL COMMAND ;posicion del cursor en lcd

aum: ;etiqueta -----------10/02/2010

cjne r4,#02h,incuni ;compara donde esta el cursor

LCALL CAUM

INC R5 ;esta en decenas , incrementa R5

LCALL MUD

Ljmp dc1 ;salta a etiqueta

incuni: ;esta en unidades, incrementa R6

LCALL CAUM

INC R6 ;R6+1

LCALL MUD,dc1: ;ETIQUETA para decrementar contador rango 0-9

;DJNZ R1,CHECAR ;DECREMENTA R1,SI AUN NO LLEGA A CERO SALTA A CHECAR

dc1:

LJMP CHECAR


99/116

;-----------------------------SE PRESIONO BOTON DOWN----------------------------------------------

DISMINUYE:

cjne r4,#02h,posic2 ;------10/02/2010 compara r4 con #2 y salta si es diferente

mov a,#0C0H ;posicion del cursor segundo renglon primer columna

LCALL COMMAND ;muestra cursor en lcd

Ljmp _1 ;salto a etiqueta

posic2: ;etiqueta

mov a,#0C1H ;posicion del cursor segundo renglon columna

LCALL COMMAND ;posicion del cursor en lcd

_1:

dism2: ;no es down el primer boton en ser presionado

cjne r4,#02h,decuni2 ;donde esta el cursor

LCALL CAMB ;en decenas, checar valor que este en rango minimo 0

DEC R5

LCALL MUD

Ljmp dc2 ;salto a etiqueta

decuni2:

LCALL CAMB ;en unidades, checar valor que este en rango minimo 0

DEC R6 ;decrementar unidades

LCALL MUD

dc2: ;para decrementar

LJMP CHECAR ;salto a checar los botones

;********************************SUBRUTINA CAMBIAR ASCII PARA

DISMINUIR*****************************************************

CAMB:

cjne r4,#02h,reu

cjne r5,#30H,reg

MOV R5,#3AH

jmp reg

reu:

cjne r6,#30H,reg

MOV R6,#3AH

reg:

Ret

;

;&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&SUBRUTINA PARA CAMBIAR ASCII PARA


100/116

;AUMENTAR&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

CAUM:

cjne r4,#02h,reu1

cjne r5,#39H,reg1

MOV r5,#2FH

jmp reg1

reu1:

cjne r6,#39H,reg1

MOV R6,#2FH

reg1:

ret

;***********************************SUBRUTINA COMUN AUMENTA

;DISMINUYE**10/05/2010*********************************************

MUD:

cjne r4,#02h,uni2 ;comparar donde esta el cursor

MOV A,R5

Ljmp mdisplay

uni2:

MOV A,R6

mdisplay: ;etiqueta para pasar a siguiente instruccion

LCALL DATA_DISPLAY

Ret

;-----------------------------------SE PRESIONO BOTON ENTER--------------------------

ACCIONA: ;---------27/ene/10-------------

mov a,r5 ;mueve lo que hay en r5 al acumulador

add a,r6 ;suma lo que hay en r6 y lo que hay en el acumulador

cjne a,#96,decadas ;compara si la suma es igual a 96 y si no salta

subb a,#96 ;96-96=0

jmp salidap ;salidapuerto

decadas:

cjne r5,#48,diez_ ;decenas =0?

jmp otrosnum ;si, entonces salta a etiqueta

diez_: ;eligio 10?

cjne r5,#49,veinte_ ;decenas=1? si no salta a etiqueta

subb a,#87 ;Si, restar al acumulador 87 ,a=97-87=10


101/116

jmp salidap ;salida a puerto

veinte_: ;eligio 20?

cjne r5,#50,treinta ;decenas=2? si no salta a etiqueta

subb a,#78 ;si, restar a=98-78=20


treinta: ;eligio 30?

cjne r5,#51,cuarenta ;decenas=3? si no salta a etiqueta



cuarenta: ;eligio 40?

cjne r5,#52,cincuenta ;decenas=4? si no salta a etiqueta


jmp salidap

cincuenta: ;eligio 50?

cjne r5,#53,alerta ;decenas=5? si no salta a etiqueta


jmp salidap

otrosnum:

cjne r5,#48,dieci

subb a,#96

jmp salidap

dieci:

cjne r5,#49,venti

subb a,#87

jmp salidap

venti:

cjne r5,#50,treint

subb a,#78

jmp salidap


102/116

treint:

cjne r5,#51,cuarent

subb a,#69

jmp salidap

cuarent:

cjne r5,#52,cincuent

subb a,#60

jmp salidap

cincuent:

cjne r5,#53,sesent

subb a,#51

jmp salidap

sesent:

cjne r5,#54,setent

subb a,#42

jmp salidap

setent:

cjne r5,#55,ochent

subb a,#33

jmp salidap

ochent:

cjne r5,#56,novent

subb a,#24

jmp salidap

novent:

cjne r5,#57,alerta

subb a,#15

jmp salidap

salidap:

mov P1,A ;valor del LCD sale al puerto 0 en dato binario


103/116

alerta:

LJMP CHECAR

;-------------------RETARDO CONTRA REBOTE---------------------------------

DELAY20mS:

CLR TR0 ;RESET Timer 0

CLR TF0 ;Bandera TF=0

MOV TH0,#76 ;50 mSegundos

MOV TL0,#00 ;

SETB TR0 ;INICIE A CONTAR Timer0

ESPERA5:

JNB TF0,ESPERA5 ;HASTA QUE DESBORDE TIMER

; --- bye se cumplio tiempo ----

CLR TR0 ;APAGAR TIMER

RET

;-------------------------------------------------------------------------

;--------------------------

CICLAR:

LJMP CICLAR

;---------------------------

sistema para reducir energia mediante el control de temperatura en casas habitacion

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