1. TIPO DE DOCUMENTO: Proyecto de grado para ingeniería

1. TIPO DE DOCUMENTO: Proyecto de grado para ingeniería electrónica.
2. TITULO DE DOCUMENTO: Diseño e implementación de un prototipo para
Comunicación Móvil.
3. AUTORES: Daniel F. Castañeda Jácome, Juan David Cortés Delgado,
Nicolás Garzón Estevez.
4. LUGAR:
Universidad de San Buenaventura. Bogotá-Colombia.
5. FECHA:
27 de enero de 2011.
6. PALABRAS CLAVE: Prototipo, microcontrolador, Comunicación Móvil,
Programación, Módem GSM, Touch.
7. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO: Este Diseño e implementación de un
prototipo de teléfono móvil, se constituye en una herramienta que facilita el
estudio interno de las funciones básicas de un celular, al tiempo que ofrece
la posibilidad de incrementar su nivel exploratorio para posteriores estudios.
8. LINEA DE INVESTIGACIÓN: Este trabajo se desarrolla en el marco de la
línea de investigación institucional de la facultad de ingeniería electrónica,
el cual se suscribe dentro del campo temático denominado: Sistemas de
información y Comunicación.
9. FUENTES CONSULTADAS:
 ANGULO Usategui José M, I. A. (2000). Microcontroladores PIC: diseño práctico
de aplicaciones.
 RAMJEE Prasad, M. R. (2003). Technology trends in wireless communications.
 Rhee, M. Y. (2009). Mobile communication systems and security.
 Stremler, F. G. (1989). Sistemas de comunicación.
 HALONEN Timo J. R. (2003). GSM, GPRS and edge performance: evolution
towards 3G/UMTS.
 Tomasí, W. (2003). Sistemas de comunicaciones electrónicas.
Otros referenciados, y/o consultados de manera informal y casuística.
10. CONTENIDOS:
En este trabajo se diseña un circuito que hace posible el funcionamiento básico de
un prototipo de comunicación móvil como herramienta
que facilita el estudio
interno de un celular.
11. METODOLOGÍA:
Con enfoque empírico analítico en cuento a que se desarrolla dentro del contexto
de la experiencia
y el análisis interpretativo de una necesidad, cuyo derrotero
evidencia de una manera sucinta, y el diseño de un prototipo de telefonía móvil,
como herramienta de estudio para la facultad de ingeniería de la Universidad San
Buenaventura.
12. CONCLUSIONES:
Se integro un MODEM que funciona con tecnología móvil GSM para frecuencia de
850MHz hasta 1900MHz. Este sistema no es compatible con intercambio de datos
GPRS.
Se diseñaron los algoritmos necesarios para la preparación de los dispositivos y
para la realización de las funciones básicas de una comunicación móvil.
Se implementó un prototipo de comunicaciones móviles que permite realizar
prácticas de programación de las funciones básicas de un teléfono móvil y la
experimentación con los sistemas de pantalla táctiles.
El dispositivo que se obtuvo permite el análisis electrónico de la forma en que se
llevan a cabo las funciones básicas de un teléfono móvil.
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO PARA COMUNICACIÓN
MÓVIL
DANIEL FERNANDO CASTAÑEDA JÁCOME
JUAN DAVID CORTES DELGADO
NICOLAS GARZON ESTEVEZ
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERÍA ELECTRONICA
BOGOTÁ D.C.
2011
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO PARA COMUNICACIÓN
MÓVIL
DANIEL FERNANDO CASTAÑEDA JÁCOME
JUAN DAVID CORTES DELGADO
NICOLAS GARZON ESTEVEZ
Proyecto de grado como requisito para optar al título de
Ingeniero Electrónico
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
BOGOTÁ D.C.
2011
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
16
1.
17
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1.
ANTECEDENTES
17
1.2.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
19
1.2.1.
1.3.
1.4.
3.
JUSTIFICACIÓN
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
21
21
23
1.4.1
OBJETIVO GENERAL
23
1.1.2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
23
1.4.
2.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
24
MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL
25
2.1.1.
Los Microcontroladores de la familia 18F4550:
27
2.1.2.
Pantalla LCD.
29
2.1.3.
Membrana Táctil resistiva:
30
2.1.4.
Modem GSM:
33
METODOLOGÍA
3.1.
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:
4. DISEÑO INGENIERIL
35
35
36
4.1. SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL HARDWARE
38
4.1.1. Implementación del Microcontrolador.
38
4.1.2 Implementación De La Pantalla Gráfica LCD.
40
4.1.3. Implementación de la Pantalla Táctil.
47
4.1.4 Implementación Del Modem GSM.
55
4.2 DISEÑO DELSOFTWARE
70
4.2.1. Configuración microcontrolador.
70
4.2.1.1. Puerto A y F:
71
4.2.1.3. Puertos C, D, E y G:
72
4.2.1.4. Valores máximos absolutos.
73
4.2.2 Diseño de Software pantalla gráfica.
79
4.2.2.1. Función “Inicialización GLCD”.
80
4.2.3 Comunicación con el computador por medio del puerto serial DB9.
83
4.2.4 Diseño de Programación para la Membrana Táctil.
86
4.2.3 Diseño y Programación del Modem.
87
5. ANALISIS DE RESULTADOS
93
6. CONCLUSIONES
99
7. RECOMENDACIONES
101
BIBLIOGRAFIA
102
1.
PROGRAMACIÓN DE LA LCD
¡Error! Marcador no definido.
2.
PROGRAMACIÓN DE LA MEMBRANA TÁCTIL
¡Error! Marcador no definido.
3.
UNIDAD DE CONTROL
¡Error! Marcador no definido.
4.
INICIALIZACIÓN DEL MODEM GSM
¡Error! Marcador no definido.
5.
REALIZACIÓN DE LLAMADAS
¡Error! Marcador no definido.
5.1.
REALIZACIÓN DE LLAMADAS CON COMANDOS AT.
¡Error! Marcador no definido.
5.2. REALIZACIÓN DE LLAMADAS PROGRAMANDO EL MICROCONTROLADOR
Marcador no definido.
¡Error!
6.
RECEPCIÓN DE LLAMADAS CON COMANDOS AT
¡Error! Marcador no definido.
7.
ENVÍO DE MENSAJES DE TEXTO CON COMANDOS AT
¡Error! Marcador no definido.
6.1. ENVÍO DE MENSAJES DE TEXTO PROGRAMANDO EL MICROCONTROLADOR.
Marcador no definido.
8.
RECEPCIÓN DE MENSAJES DE TEXTO CON COMANDOS AT
¡Error!
¡Error! Marcador no definido.
9.1. RECEPCIÓN DE MENSAJES DE TEXTO PROGRAMANDO EL MICROCONTROLADOR. ¡Error!
Marcador no definido.
ÍNDICE DE GRÁFICAS
DIAGRAMA 1 FUNCIONAMIENTO DE LOS MICROCONTROLADORES DE LA FAMILIA 18F4550 ........................ 28
DIAGRAMA 2 FUNCIONAMIENTO DEL MODEM GSM ....................................................................................... 34
DIAGRAMA 3 ALGORITMO DEL MICROCONTROLADOR ................................................................................... 77
DIAGRAMA 4 INICIALIZACIÓN DE LA LCD ......................................................................................................... 81
DIAGRAMA 5 FUNCIÓN DIBUJA MENÚ ............................................................................................................. 82
DIAGRAMA 6 ALGORITMO PARA LA COMUNICACIÓN SERIAL ......................................................................... 85
DIAGRAMA 7 ALGORITMO PARA LA MEMBRANA TÁCTIL ................................................................................ 86
DIAGRAMA 8 INICIALIZACIÓN DEL MODEM ..................................................................................................... 88
DIAGRAMA 9 REALIZACIÓN DE LLAMADAS ...................................................................................................... 89
DIAGRAMA 10 RECEPCIÓN DE LLAMADAS ....................................................................................................... 90
DIAGRAMA 11 ENVIÓ DE MASAJES DE TEXTO .................................................................................................. 91
DIAGRAMA 12 RECEPCIÓN DE MENSAJES DE TEXTO ....................................................................................... 92
DIAGRAMA 1 ESTRUCTURA DEL PROTOTIPO DE COMUNICACIÓN MÓVIL ..................................................... 105
DIAGRAMA 2 INICIALIZACIÓN DEL LCD.............................................................................................. 107
DIAGRAMA 3 ALGORITMO PARA LA MEMBRANA TÁCTIL .............................................................................. 109
DIAGRAMA 4 PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR .......................................................................... 110
DIAGRAMA 5 ALGORITMO DEL MICROCONTROLADOR ................................................................................. 116
DIAGRAMA 6 INICIALIZACIÓN DEL MODEM ................................................................................................... 118
DIAGRAMA 7 LLAMADAS CON COMANDOS AT .............................................................................................. 119
DIAGRAMA 8 RECEPCIÓN DE LLAMADAS ....................................................................................................... 120
DIAGRAMA 9 ENVIÓ DE MASAJES DE TEXTO .................................................................................................. 123
DIAGRAMA 10 RECEPCIÓN DE MENSAJES DE TEXTO ..................................................................................... 125
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1 DISTRIBUCIÓN GAMAS PIC ................................................................................................................ 26
TABLA 2 CARACTERÍSTICAS DE LA FAMILIA DE PIC18F4550 ............................................................................. 27
TABLA 3 FRECUENCIAS DE LA RED GSM ........................................................................................................... 33
TABLA 4 ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS MICROCONTROLADORES .................................................. 39
TABLA 5 ANÁLISIS DE PROPIEDADES Y COSTOS DE LOS MICROCONTROLADORES ....................................... 39
TABLA 6 DISTRIBUCIÓN DE PINES DE LA GLCD ................................................................................................ 41
TABLA 7 TIEMPOS DE EJECUCIÓN DE LA LCD.................................................................................................... 42
TABLA 8 TIEMPOS DE INTERACCIÓN DEL MICROCONTROLADOR Y LA LCD ................................................... 45
TABLA 9 CONEXIÓN DEL PANEL TÁCTIL ............................................................................................................ 50
TABLA 10 ESTADOS DE LA PANTALLA TÁCTIL Y EL MICROCONTROLADOR ....................................................... 51
TABLA 11 CONFIGURACIÓN DEL LA INTERFAZ DE AUDIO ................................................................................. 60
TABLA 12 CONEXIÓN DEL OSCILADOR .............................................................................................................. 62
TABLA 13 CONEXIÓN DEL OSCILADOR .............................................................................................................. 62
TABLA 14 CONFIGURACIÓN DEL OSCILADOR ................................................................................................... 63
TABLA 15 CONEXIÓN DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN ................................................................................. 67
TABLA 16 CONFIGURACIÓN INICIAL DEL MICROCONTROLADOR ..................................................................... 73
TABLA 17 CONFIGURACIÓN DE PINES DE E/S ................................................................................................... 74
INTRODUCCIÓN
Las comunicaciones móviles se encuentran actualmente posicionadas en el
mercado mundial, convirtiéndose en el área de mayor crecimiento a nivel de
telecomunicaciones. Esto debido a que día a día, se vienen presentando avances
tecnológicos que permiten el desarrollo de herramientas orientadas a facilitar la
interacción social en todas las formas de comunicación, propias y necesarias para
los seres humanos.
Es así como el tema de las telecomunicaciones ha incursionando en el campo de
lo innovador, importante y necesario no solo para mantener las relaciones
interpersonales, sino que también en el ámbito laboral, se convierten en el centro
de negocios o punto de trabajo gerencial; pues hoy por hoy para muchos
ejecutivos el celular es su oficina portátil.
Todo esto gracias a que la revolución de los sistemas de comunicación móvil,
ofrecen a diario nuevas alternativas innovadoras, modelos, tamaños y una
verdadera combinación de servicios que aún así no acaban de satisfacer las
necesidades del mercado, teniendo en cuenta la versatilidad de los insaciables
usuarios.
Es por esto que en el campo de las telecomunicaciones, la telefonía móvil,
evidencia un continuo desarrollo y compromete a los estudiantes de ingeniería
electrónica de la Universidad de San Buenaventura a promover nuevas
alternativas que permitan estar a la vanguardia como artífices en la tarea de
generar estrategias para facilitar el estudio en este tema.
Este diseño permitirá comprender lo que ocurre dentro de un teléfono móvil
cuando se realizan y reciben llamadas o cuando se envían y reciben mensajes de
texto, facilitando así el estudio de los procesos electrónicos
Esto con el fin de dar sentido al estudio, la aplicación de formulas y de mas
contenidos temáticos planteados para el desarrollo de diferentes asignaturas, que
pueden verse enriquecidas con el contenido de este estudio, gracias a que
fortalecerá la práctica, con la posibilidad de manipular una herramienta que facilita
el estudio y la comprensión de la estructura interna de un celular o modelo de
comunicación móvil.
Por tanto, este proyecto presenta una alternativa que asocia los conocimientos
sobre
sistemas
de
telefonía
móvil,
con
los
conocimientos
de
los
microcontroladores. De esta manera se convierte en un sistema sobre el cual se
pueden experimentar infinidad de aplicaciones para los sistemas móviles, para lo
cual se aborda el conocimiento que permite la operación interna de un celular, el
mecanismo que permite efectuar y recepcionar llamadas, y, así mismo para lo que
se refiere a recepción y envío de mensajes de texto.
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1.
ANTECEDENTES
Como antecedente histórico y contemporáneo sobre este tipo de sistemas, desde
1995 SIEMENS lanzó al mercado el M1, a partir de este momento, en todo el
mundo se vienen desarrollando innumerables investigaciones que funcionan con
aplicaciones
soportadas en la red de telefonía celular. Esto ha permitido un
importante desarrollo tecnológico de gran confiabilidad para los sistemas de
control industrial, control domótico, vigilancia, supervisión de procesos de
producción a nivel industrial y comercial.
En este sentido, la investigación de los doctores SUARDÍAZ MURO Y ALHADITHI
“Control Electrónico Mediante Telefonía Móvil Digital Basada En
La Red GSM”1 permite vislumbrar la necesidad de integrar los sistemas de
1
SUARDÍAZ Muro Y AL-HADITHI -Control Electrónico Mediante Telefonía Móvil Digital Basada En
La Red GSM- UNIVERSIDAD ALFONSO X EL SABIO Villanueva de la Cañada (Madrid) - 2004
tecnología GSM con sistemas de control industrial soportados en la red de
telefonía celular para que se conviertan en sistemas más eficaces ya que en caso
de una falla o que se desee hacer un cambio, este se puede efectuar
remotamente mediante el uso de mensajes de texto SMS originados desde un
teléfono celular, o desde el modem GSM que se integra al sistema que se va a
supervisar.
Esta necesidad se traslada a la academia, con la investigación llamada “Caso
Práctico Basado En Fpgas Y Sistemas De Telefonía Móvil Para La Docencia
En La Titulación De Ingeniería Telemática”2 donde se plantea la necesidad de
crear un banco de pruebas donde los estudiantes de ingeniería técnica de
Telecomunicaciones, especialidad telemática puedan
integrar la teoría con la
práctica y de esta manera se puedan realizar mejores desarrollos en los sistemas
de control industrial mediante el uso de FPGAs.
Así mismo cabe resaltar como fuente de consulta el trabajo de MARTHA,
ALULEMA
Q.
“Estudio
de
la
comunicación
con
comandos
AT
microcontroladores caso práctico implementación de un prototipo sistema
de gestión de alarma para viviendas con monitoreo, mediante telefonía
celular”3. Esta investigación demuestra la posibilidad de integrar un celular con un
sistema de gestión de alarmas, que bien puede ser asociado con el sentido de
2
SUARDÍAZ M. Juan. BASIL M. AL-HADITHI - Caso Práctico Basado En FPGAs Y Sistemas De
Telefonía Móvil Para La Docencia En La Titulación De Ingeniería Telemática- UNIVERSIDAD
ALFONSO X EL SABIO Villanueva de la Cañada (Madrid) - 2007.
3
ALULEMA, Q MARTHA, -Estudio de la comunicación con comandos at microcontroladores caso
práctico implementación de un prototipo sistema de gestión de alarma para viviendas con
monitoreo, mediante telefonía celular- - ESCUELA SUPERIOR DE CHIMBORAZO Riobamba
(Ecuador) -2010.
esta propuesta ya que este prototipo puede ampliar su campo de estudio,
implementándose a futuro con un sistema de seguridad.
Otro aparte donde sé desarrollo un sistema de control remoto vía GSM esta vez
aplicado a la domótica se llevo a cabo en la Escuela Superior del Chimborazo por
los ingenieros JORGE R. ALVARADO C. y CESAR O. AREVALO C. Llamado
“Diseño E Implementación De Un Sistema Domótico Para Control Y
Seguridad En Tiempo Real Vía Celular”4 que tenía como objetivo “diseñar e
implementar un sistema domótico para el control y seguridad domiciliaria en
tiempo real vía teléfono celular”. Este trabajo concluyó, que se logro cumplir con el
objetivo de esta investigación, lo cual fortalece esta propuesta encausada a
proyectar el conocimiento interno de un celular y sus posibles aplicaciones,
incluyendo el programa en plataforma JAVA que permitía al usuario conocer las
novedades de su hogar.
1.2.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Una de las innovaciones técnicas más relevantes para la interacción activa de la
sociedad, en cuanto al desarrollo de los procesos comunicativos y para la
popularización de los servicios de comunicación móvil, ha sido la generación de
herramientas tecnológicas tales como la telefonía móvil digital, la telefonía
inteligente y el acceso a redes inalámbricas. Estas tecnologías han permitido el
esparcimiento de las comunicaciones a nivel mundial, dando como resultado la
optimización en los procesos comunicativos. Por tanto, el no contar con un
prototipo que facilite este tipo de estudio a los estudiantes de ingeniería de la
4
ALVARADO C. y AREVALO, César... -Diseño E Implementación De Un Sistema Domótico Para
Control Y Seguridad En Tiempo Real Vía Celular- ESCUELA SUPERIOR DE CHIMBORAZO
Riobamba (Ecuador) - 2010.
Universidad de San Buenaventura, constituye un problema que debe ser resuelto
y esta propuesta constituye un facilitador para dicho estudio.
Es así como la identificación de este problema surge por una dificultad de orden
práctico, en cuanto a la necesidad de construir un prototipo didáctico de
comunicación móvil con comandos AT y la posibilidad realizar cambios a través
de la reprogramación de un microcontrolador.
Una de las dificultades que afrontan los estudiantes de Ingeniería Electrónica para
el estudio de los mecanismos que permiten profundizar en el conocimiento sobre
el funcionamiento y estructura interna de un celular, en la cátedra de
microcontroladores, es no contar con un sistema de fácil manipulación con el cual
se pueda explorar a fondo para experimentar con los elementos que hacen parte
de un teléfono móvil.
En el mundo de la electrónica el gran problema es que pese a los extraordinarios
avances en cuanto a telefonía móvil, se tiende a caer en la tendencia de
convertirse en usuarios de los productos elaborados e importados, dejando de
lado, el desarrollo de habilidad para investigar, construir y proyectar ideas propias.
Pese al alto nivel de desarrollo tecnológico, no todo está pensado, o se ha
pensado, pero se requiere la fuerza que impulsa a asumir el reto de dar el primer
paso. En este caso, el diseño de un prototipo, constituye la puerta de entrada que
permitirá incursionar en el desarrollo de sistemas más complejos.
La carencia de este prototipo didáctico, en el laboratorio de ingeniería de la
Universidad de San Buenaventura, dificulta el estudio interno de los celulares, por
lo que este se ve limitado en cuanto a la profundidad y experimentación que se
puede hacer del funcionamiento de un teléfono móvil.
1.2.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo diseñar e implementar un prototipo de comunicación móvil?
1.3.
JUSTIFICACIÓN
El diseño de un prototipo didáctico para comunicación móvil es una propuesta
pertinente y relevante, porque constituye una herramienta de trabajo que facilita el
estudio de la estructura interna de un celular, específicamente en los
procedimientos para realizar y recibir llamadas y mensajes de texto.
Este es un aporte propio a la tecnología de comunicación móvil para los
estudiantes y docentes de ingeniería en la Universidad de San Buenaventura. Ya
que el laboratorio de ingeniería no cuenta con una herramienta de fácil manejo y
con las características que tiene el prototipo sugerido, para facilitar el análisis de la
estructura interna de un celular.
Por tanto, esta propuesta para comunicación móvil se constituye en un facilitador
para el estudio de la telefonía, con la posibilidad de incrementar su nivel
exploratorio para posteriores estudios de gran utilidad para estudiantes y docentes
de ingeniería electrónica, en cuanto al desarrollo de las temáticas en algunas
asignaturas de manera más experimental y práctica, permitiendo conducir hacia
nuevas aplicaciones y alternativas, para las telecomunicaciones.
Este prototipo facilita el estudio del mecanismo interno de los celulares, y la
comprensión de los operadores mecánicos a partir de un modem y un
microcontrolador que contribuye al estudio de sus partes básicas y también para
desarrollar conocimiento y habilidad en el ejercicio que permite comprender las
funciones básicas que hacen posible la comunicación.
Cabe mencionar que los estudios que se pueden desarrollar mediante el uso de
este prototipo permitirán profundizar en el campo de la programación de
microcontroladores mediante el uso de una herramienta que facilita la compresión
de los contenidos estudiados, para telefonía móvil y sistemas de control remoto
soportados en la red GSM.
1.4.
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1. OBJETIVO GENERAL
Diseñar e implementar un prototipo de dispositivo de comunicación móvil como
herramienta que facilite el estudio interno de un celular, donde los estudiantes de
la Facultad de Ingeniería de la Universidad de San Buenaventura puedan
desarrollar prácticas de laboratorio.
1.4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Diseñar el circuito con los requerimientos técnicos y funcionales necesarios
para hacer posible el funcionamiento básico de un prototipo de
comunicación móvil.
Seleccionar los dispositivos tales como el modem, el microcontrolador, el
LCD y demás, que cumplan con las condiciones del diseño.
Diseñar los algoritmos necesarios para que el prototipo de comunicación
móvil funcione adecuadamente.
Implementar el prototipo de un teléfono móvil, para facilitar el estudio y la
comprensión de su funcionamiento básico.
Realizar pruebas de funcionamiento del prototipo.
Diseñar un manual de funcionamiento del prototipo incluyendo algunos
ejemplos de su aplicación.
1.5.
ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
Este prototipo está diseñado a partir de la aplicación de un microcontrolador,
ligado a un Modem de telefonía celular con tecnología GSM que opera en las
bandas de frecuencia de 850MHz, 900MHz, 1800 y 1900MHz. Pero no tiene
habilitado el intercambio de datos vía GPRS ni él módulo GPS del modem.
El uso del modem GSM tiene un puerto serial con protocolo RS232 que permite el
intercambio de datos. La interfaz con el usuario está compuesta una pantalla LCD
que permite la visualización, una membrana táctil que y manipulación del
prototipo, y el sistema de audio.
El microcontrolador se puede reprogramar para aumentar la funcionalidad y
aplicaciones del prototipo; para que esto sea posible.
El prototipo no cuenta con un sistema para acoplar la batería, el sistema de
alimentación es por medio de un adaptador de corriente o por el puerto USB; la
antena del modem es un dipolo externo, estas características hacen que este
prototipo no sea portátil. Además tiene alerta sonora monofónica
El prototipo no tiene la función de vibrador, ni acepta la señal de radio FM o AM, ni
los accesorios como cámara de fotografía y video, bluetooth, ni radio AM o FM. No
es posible la implementación de un sistema que reproduzca los formatos de audio
ni video ni aplicaciones JAVA.
El equipo permite la realización y recepción de llamadas, el envío y recepción de
mensajes de texto por medio de la programación de estas funciones en el
microcontrolador. Aunque se implementaron un puerto USB (Universal Serial
Bus) y una Micro SD (micro Secure Digital) la programación de estas funciones no
se desarrollo en este proyecto, estas están disponibles para que el usuario pueda
realizar aplicaciones con ellas.
2. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
1.1.1 El Microcontrolador: es un circuito integrado que está construido por
varios bloques internos que al comunicarse con circuitos periféricos, permite
realizar un sin número de operaciones almacenadas en un
programa
5
interno . El cual cuenta con instrucciones de funcionamiento que pueden
hacer que la operación dependa de datos externos que son ingresados al
microcontrolador para realizar una función específica,
Un microcontrolador a diferencia de un microprocesador, está totalmente
encapsulado con todo lo que necesita para su funcionamiento y solo permite
visualizar los pines, desde los cuales se pude sacar y /o ingresar información al
microprocesador.
Entre los Fabricantes de microcontroladores se destacan: Microchip, Texas
Instrument, National Semí-conductors, Intel, Phillips, Zilog, Freescale, Atmel entre
otros.
Entre cada fabricante se guardan diferencia de operación, programación,
tamaño, manejo de periféricos, comportamiento en el ambiente. Los fabricantes
dependiendo de la envergadura que tenga el microcontrolador los clasifican por
escalas o gamas. La diferencia que más sobresale entre dichas gamas es la del
tamaño del juego de instrucciones que entiende el dispositivo.
5
Revista Saber Electrónica Microprocesadores y microcontroladores.
De esta manera en los microcontroladores de microchip encontramos tres gamas
que difieren en:
Número de líneas de entrada y salida.
Capacidad de memoria.
Operaciones (Instrucciones matemáticas).
Tamaño.
Juego de instrucciones en las gamas de PIC
Tabla 1 Distribución gamas PIC
GAMA
Cantidad
de
Serie
instrucciones
Gama baja
33
12
Gama media
35
16
Gama alta
64
18
Los microcontroladores están conquistando el mundo. Están presentes en nuestro
trabajo, en nuestra casa y en nuestra vida, en general. Se pueden encontrar
controlando el funcionamiento de los ratones y teclados de los computadores, en
los teléfonos, televisores juguetes, horno microondas, frigoríficos, impresoras,
módems, el sistema de arranque de un automóvil y otras aplicaciones como
instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial. Una
aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar
pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse
entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para
compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya
habitualmente en cualquier PC.
2.1.2. Los Microcontroladores de la familia 18F4550: Esta pertenece a la gama
alta de Microchip, las características más relevantes de este dispositivo se
describen en la tabla 2 y en el diagrama 1.
Tabla 2 Características de la familia de PIC18F4550
Fuente Datasheet PIC18F4550
Diagrama 1 Funcionamiento de los microcontroladores de la familia 18F4550
Fuente Datasheet PIC18F4550
2.1.3. Pantalla LCD.
Las pantallas de cristal liquido son sistemas para
visualización, funcionan por el efecto de la polarización de las moléculas de
cristal circulan dentro de dos panel vidrio que deben mantener una
separación de unos cuantos micrones, la polarización de estos cristales la
causa un impulso eléctrico.
Gráfica 1 Esquema Interno pantalla LCD
Fuente http://servitotal.com/republica-dominicana/files/2010/12/como-funciona.jpg
El LCD modifica la luz que lo incide. Dependiendo de la polarización que se esté
aplicando, el LCD reflejará o absorbe más o menos cantidad de luz. En el
momento en que una parte de la pantalla recibe la cantidad de voltaje que requiere
no reflejará la luz y aparecerá en la pantalla del dispositivo como un segmento
oscuro.
Las placas de vidrio tienen unos electrodos especiales que definen, los
símbolos, formas y caracteres que se visualizarán en la pantalla.
Gráfica 2 Pantalla LCD de 128x64
Fuente http://microlose.blogspot.com/2010_07_01_archive.html
2.1.4. Membrana Táctil resistiva: Son sistemas de pantallas resistivas porque
entre las capas que la forman hay dos que son muy finas y están hechas de
un material conductor, entre estas dos láminas hay una pequeña
separación que permite que cuando se presiona alguna parte de la parte
exterior de la pantalla se presente un diferencial de corriente, en un punto
exacto y las coordenadas donde se llevó a cabo esta acción se pueden
calcular. De esta manera se puede llegar a reemplazar un teclado por este
tipo de pantallas.
Las pantallas táctiles pueden tener entre 4 y 8 hilos según la aplicación para la
que se requieran ya que las pantallas de 8 hilos son pantallas de mayor precisión
como las que requieren sistemas como las palm, computadores tablet, cámaras
fotográficas y algunos celulares.
Gráfica 3 Esquema de una Pantalla táctil
Fuente http://www.wwteq.com/wwteq_Product_7278740_shenzhen.html
Gráfica 4 Presentación pantalla Táctil
Fuente
http://ellighting.en.ecplaza.net/catalog.asp?DirectoryID=146983&CatalogID=71619
7
Gráfica 5 Esquema de Conexión de una pantalla táctil de 4 hilos
Fuente Datasheet TOUCH
1.1.2 Modem GSM: Son dispositivos que asemejan el funcionamiento de un
teléfono celular, con la diferencia que estos permiten la interacción de
manera directa con un computador o un microcontrolador, mediante la
programación basada en comandos AT.
La tabla 3 muestra las frecuencias en las que operan los modem GSM.
Tabla 3 Frecuencias de la red GSM
Banda
Nombr Canal
Uplink
e
es
GSM
GSM
128
850
850
251
849,0
GSM
P-GSM
1-124
890,0
900
900
Downlink
(MHz)
-
824,0
(MHz)
-
975
-
900
1023
890,0
R-GSM
n/a
876,0
900
GSM18
GSM
512
00
1800
885
GSM19
GSM
512
00
1900
810
-
-
880,0
869,0
-
894,0
-
915,0
E-GSM
Notas
935,0
925,0
en
los
EE.UU.,
Sudamérica y Asia.
-
960,0
-
Usada
La banda con que nació GSM
en Europa y la más extendida
-
E-GSM, extensión de GSM 900
-
GSM ferroviario (GSM-R).
935,0
-
921,0
880,0
925,0
1710,0 -
1805,0
1785,0
1880,0
1850,0 -
1930,0
1910,0
1990,0
-
-
Usada
en
Norteamérica,
incompatible
con
GSM-1800
solapamiento de bandas.
Fuente Datasheet SIM548c
por
El funcionamiento de un modem se muestra en el diagrama 2.
Diagrama 2 Funcionamiento del modem GSM
Fuente Datasheet SIM548c_HC
3.
METODOLOGÍA
Esta propuesta se ajusta a la metodología con enfoque empírico analítico, en
cuanto a que se desarrolla dentro del contexto de la experiencia registrada por
estudiantes de ingeniería electrónica y el análisis interpretativo de una necesidad,
cuyo derrotero evidencia de manera sucinta, el diseño de un prototipo de telefonía
móvil, como herramienta de estudio para la facultad de ingeniería de la
Universidad de San Buenaventura.
Se espera abarcar un nivel de conocimiento de tipo experimental, que busca un
nivel de desarrollo para la tecnología móvil.
3.1.
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:
El proyecto se suscribe en el campo temático del programa de ingeniería
electrónica comunicaciones.
Este campo temático se relaciona con la sub-línea de la facultad, denominada:
Sistemas de información y comunicación.
La línea de investigación que se ajusta a la propuesta es la de Tecnologías
actuales y sociedad.
Esto en razón a que el tema de telefonía celular, constituye uno de los desarrollos
tecnológicos más relevantes para la sociedad actual a nivel mundial, tema en el
cual ya están inmersos todos los estratos sociales, en un porcentaje muy
significativo.
Al respecto, el uso de celular es considerado herramienta de comunicación, de
trabajo, de contacto social, de control y definitivamente artículo de necesidad.
Por todo esto el diseño de un prototipo de celular constituye un aporte a la
tecnología actual y a la sociedad en general.
4.
DISEÑO INGENIERIL
A continuación se presenta el diseño ingenieril que se desarrolló, para llevar a
cabo la construcción de un prototipo de comunicación móvil. Para efectos de esta
propuesta se conceptualiza y se considera como el funcionamiento básico de un
celular las acciones de; realizar y recibir llamadas; enviar y recibir mensajes de
texto SMS.
Este sistema se divide en tres partes principales que son: la interfaz de usuario, la
unidad de control y la unidad de comunicación móvil.
La interfaz del usuario la conforma una pantalla Gráfica LCD monocromática y una
membrana táctil, que a va a permitir al usuario visualizar e ingresar las
instrucciones del celular.
La unidad de control está compuesta por un microcontrolador que es el encargado
de centralizar los procesos y el flujo de información que tiene el módulo de
comunicaciones móviles.
La unidad de comunicación móvil es un modem GSM que después de recibir las
órdenes del usuario permite que estas instrucciones del usuario se enlacen con la
red de telefonía móvil del operador al que corresponda la SIM (Subscriber Identity
Module) que se instale en el equipo.
La forma en que opera el módulo de comunicaciones móviles se observa en el
siguiente diagrama de bloques.
El plano esquemático 1 muestra el diseño que se elaboro para la implementación
del PCB.
Gráfica 1 Diagrama de Bloques diseño ingenieril
4.1.
SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL HARDWARE
Para lograr el ensamble de un prototipo funcional se realizó un minucioso proceso
de selección para cada uno de los elementos que van a hacer parte del módulo
de comunicaciones móviles, donde se evaluó la funcionalidad, la forma de acople
con el resto de los elementos que requiere el sistema, la facilidad de manejo en
razón a la programación e integración con los demás equipos y el costo de cada
dispositivo.
Este proceso de selección se describe a continuación donde se
explica en detalle las características que se tomaron en cuenta para la selección
de los principales elementos que hacen parte de este proyecto que son: el
microcontrolador, la pantalla Gráfica LCD, la membrana, la membrana táctil, el
modem GSM,
4.1.1. Selección de la unidad de control. Esta es un microcontrolador el cual es
el eje central en cualquier proyecto moderno de electrónica, es el
encargado de gestionar todo lo que está conectado a él. Por esto es muy
importante seleccionar cuidadosamente el microcontrolador que se va a
implementar, para esto se analizan los siguientes factores la aplicación que
se va a desarrollar, los periféricos que se van a usar, la tecnología de los
periféricos, los protocolos de comunicación, la cantidad de datos que se va
a procesar, el ambiente en que va a trabajar el dispositivo entre otros.
Después de investigar y analizar varios microcontroladores de diferentes
compañías que desarrollan estos dispositivos, se puede determinar que la mejor
opción para la aplicación que se va a desarrollar en este proyecto es el PIC
(Programmable Interrupt Controller) 18F16J50, el estudio que lleva a esta
conclusión se observa en las tablas 4 y 5.
Tabla 4 Análisis de las propiedades de los microcontroladores
Campo
Velocidad
Arquitectura
Memoria
USB
(bits)
ROM
MC
EEPROM
RAM
Pine
Pines
s I/O
(KB)
MICROCHIP
Full
PIC18F67J50
Speed
8
64
No
3904
49
64
Vel.
Vel.
Max.
CPU
de
en
CPU
MIPS
48
12
MHz
(USB 2.0)
FREESCALE
Full
8
MC9S08JM1
Speed
6CGT
(USB 2.0)
ATMEL
Full
AT90USB162
Speed
16
No
1024
37
48
48
12
MHz
8
16
512
512
22
32
48
12
MHz
(USB 2.0)
Tabla 5 Análisis de Propiedades y costos de los microcontroladores
Campo
MC
Comunicació
Temporizadore
Voltaje de
n Digital
s
Operación
Encapsulado
Precio
Precio
Colombia
por
Cantidad
CCP
2V – 3.6V
MICROCHIP
2
PIC18F67J50
A/E/USART
ECCP
40/PDIP
2 x (SPI/I2C)
10-bit PWM
44/QFN
x
40/PDIP
1 x USB
US$2.83
44/TQFP
FREESCALE
1
x
SCI
PWM
2.7V
MC9S08JM16C
1
x
SPI
Output
5.5V
GT
1
x
I2C
Compare
1 x USB
Input Capture
ATMEL
1 x PS/2
PWM
AT90USB162
1 x SPI
1 x USB
$25.000
2.7V
5.5V
–
PQFN
$25.000
US$3.10
–
TQFP
$27.000
US$3.70
4.1.2. Selección de la Pantalla Gráfica LCD. La GLCD (Graphic Liquid Crystal
Display) que se va a usar tiene la característica de mostrar cualquier
carácter alfanumérico, cualquier
tipo de gráfico, figura geométrica o
diagrama. Esta pantalla tiene un tamaño de 9.3 X7cm y una resolución
de128x64 pixeles. Para hacer que el diseño del sistema sea más compacto
se tomó como referencia las dimensiones como tamaño máximo para el
prototipo.
Gráfica 2 Fotografía de la GLCD
La GLCD TG12864B-05 tiene 20 pines para configuración, datos y alimentación,
que se explican en la tabla 3 que se presenta a continuación.
Tabla 6 Distribución de pines de la GLCD
Pin
Símbolo
Tipo de Nivel
Descripción
1
Vss
0V
Tierra
2
Vdd
+5 V
Suministro de voltaje lógico
3
Vo
-3.5 V
Entrada de voltaje para contraste
4
D/I
H/L
H: Señal de Datos L: Señal de Instrucciones
5
R/W
H/L
H: Modo Lectura
6
E
H/L
H: Salida de Datos L: Latch de Datos
7
DB0
H/L
Dato Bit 0
8
DB1
H/L
Dato Bit 1
9
DB2
H/L
Dato Bit 2
10
DB3
H/L
Dato Bit 3
11
DB4
H/L
Dato Bit 4
12
DB5
H/L
Dato Bit 5
13
DB6
H/L
Dato Bit 6
14
DB7
H/L
Dato Bit 7
15
CS1
H/L
Chip Select 1 (U3) [Segmentos 0-63]
16
CS2
H/L
Chip Select 2 (U4) [Segmentos 0-127]
17
RET
H/L
Reseteo de Señal
18
Vee
-10 V
Voltaje negativo para contraste
19
LED+
+5 V
Backlight Ánodo
20
LED-
0V
Backlight Cátodo
Número
Fuente Datasheet TINSHARP 12864B-05
L: Modo Escritura
4.1.2.1.
Interfaz Control Buffer de entrada y salida de datos (I/O): Los datos
son transferidos por una línea de 8 bits desde DB0 hasta DB7, siendo
DB7 el bit MSB (Most Significant bit) y DB0 el bit LSB (Least Significant
bit), estos datos sirven tanto para lectura como escritura, que puede
generar comandos propios del LCD, las coordenadas de visualización
del objeto o el valor del carácter u objeto a visualizar.
4.1.2.2.
Registro: Para usar el registro depende de la combinación de los pines
R/W y D/I, como se ve en la siguiente tabla y en la figura aparece los
tiempos de ejecución de la CPU de la LCD.
Tabla 7 Tiempos de ejecución de la LCD
D/I
R/
OPERACIÓN
W
1
1
Lee el dato de salida en el registro de salida de la LCD
1
0
Escribe los datos en el registro en entrada
0
1
LCD Ocupada (Busy Check). Lee el estatus de los datos
0
0
Registro de Instrucciones
Fuente Datasheet TINSHARP 12864B-05
Registro de Entrada: El registro de entrada se usa para almacenar los datos
temporalmente antes de ser escritos en la RAM de la LCD que es operada por
procesos internos controlada por la MPU de la LCD.
Registro de Salida: El registro de salida es usado para almacenar los datos
temporalmente antes de ser leídos por el microcontrolador que solicite la
información a la LCD.
En la Gráfica 3 se visualiza los diferentes tiempos que se necesita para configurar
las líneas D/I y R/W respecto a E y los datos DB0-DB7.
Poder escribir los datos en la LCD, como caracteres, líneas o imágenes se deben
tener en cuenta los tiempos de la siguiente gráfica para que sea posible la
interacción el microcontrolador y el MPU (Múltiple Process Unit) del LCD.
Para poder escribir los datos en la lcd, como caracteres, líneas o imágenes se
deben tener en cuenta los tiempos de la siguiente gráfica para que sea posible la
interacción el microcontrolador y el MPU (Múltiple Process Unit) del LCD.
Gráfica 3 Tiempos de configuración de la LCD
Fuente Datasheet TINSHARP 12864B-05
Grafica 4 Tiempos de interacción del Microcontrolador y la LCD
Fuente Datasheet TINSHARP12864B-05
Tabla 8 Tiempos de interacción del Microcontrolador y la LCD
CARACTERÍSTICAS
E ciclo
SÍMBO
MIN
TIP
MA
UNI
LO
.
O
X.
T
tcyc
100
---
---
ns
0
E ancho nivel alto
twhE
450
---
---
ns
E ancho nivel bajo
twlE
450
---
---
ns
E tiempo de subida
TI
---
---
25
ns
E tiempo de bajada
tF
---
---
25
ns
Dirección organización temporal
tas
140
---
---
ns
Tiempo de dirección en espera
tah
10
---
---
ns
Tiempo
tdsw
200
---
---
ns
Tiempo de retarde de datos
tddr
---
---
320
ns
Tiempo de datos en espera
tdhw
10
---
---
ns
tdhr
20
---
---
ns
de
organización
de
datos
(Escritura)
Tiempo de datos en espera
(Lectura)
Fuente Datasheet TINSHARP 12864B-05
Según las características de tiempo dadas por el fabricante se diseña el programa
del
microcontrolador
con
diferentes
retardos
para
garantizar
la
buena
configuración del LCD; es decir como ejemplo tenemos el primer tiempo de E
(Enable) según la gráfica es twl tiene que estar en estado bajo como mínimo
450ns al mismo tiempo que la señal de R/W debe tener un flanco de bajada de
140ns.
4.1.2.3. Funcionamiento del circuito para la pantalla.
En la Gráfica 5 se
muestra el diagrama de bloques que detalla el funcionamiento y conexión general
de la GLCD con el microcontrolador, se conecta las líneas de control al puerto E y
las líneas de datos al puerto D del microcontrolador; Los potenciómetros digitales
se usan para el contraste e intensidad del back light de la LCD.
Gráfica 5 Conexión de la LCD
Fuente Datasheet TINSHARP 12864B-05
El conversor de voltaje se usa para pasar el voltaje del potenciómetro digital a
voltaje negativo, ya que según las especificaciones de la GLCD el voltaje típico del
Pin Vo (Contraste) es de -3.5V.
4.1.3. Implementación de la Pantalla Táctil.
Un panel táctil resistivo está
compuesto por dos láminas rígidas transparentes, que tienen una capa
resistiva en sus caras internas. La resistencia de estas capas no excede
normalmente de 1Kohm (según las especificaciones del fabricante), los
lados opuestos de las láminas disponen de contactos para acceder a un
cable plano. En la gráfica 6 está la ubicación y la conexión física de los
pines del panel táctil llamados “derecha”, “arriba”, “izquierda” y “abajo”.
El procedimiento para determinar las coordenadas de la posición del panel que ha
sido presionada, puede dividirse en dos pasos.; el primero es la determinación de
la coordenada X y el segundo el de la coordenada Y del punto el cual fue pulsado.
Por esto para determinar la coordenada X, es preciso conectar el pin “izquierdo”
de la superficie X a masa y el pin “derecho” a la fuente de alimentación, esto
permite obtener un divisor de tensión presionando el panel táctil. El valor de la
tensión obtenida en el divisor se puede leer en el pin “abajo” de la superficie Y.
La tensión variará en el rango de 0V a la tensión suministrada por la fuente de
alimentación (en este caso 3.3V) depende de la coordenada X. Si el punto está
próximo al pin “izquierdo” de la superficie X, la tensión estará próxima a 0V.
Gráfica 6 Esquema de funcionamiento de la pantalla táctil
Fuente 1 Datasheet TOUCH
Para conectar este panel táctil al microcontrolador, se usaron los pines RA0, RA1,
RA2 Y RA4 para la conexión de lectura Y, lectura X, drive A y drive B
respectivamente; para el buen funcionamiento es preciso crear un circuito para el
control del panel táctil, gráfica 7. Por medio de este circuito, el microcontrolador
conecta los contactos adecuados del panel táctil a masa y a la tensión de
alimentación (como describimos anteriormente) para determinar las coordenadas
X e Y. El pin “abajo” de la superficie Y, y el pin “izquierdo” de la superficie X están
conectados al conversor A/D del microcontrolador. Las coordenadas X e Y se
determinan midiendo la tensión en los respectivos contactos. Teniendo en cuenta
que la superficie del panel táctil es ligeramente mayor que la del LCD gráfico, en el
caso de querer mayor precisión en la determinación de las coordenadas, es
preciso incluir una rutina de programación de calibración del panel táctil.
Gráfica 7 Conexión de la membrana táctil al microcontrolador
Fuente Datasheet TOUCH
Las señales de conexión del panel táctil se observan en la tabla 6.
Tabla 9 Conexión Del Panel Táctil
EJE X
Derecha
Vdd
Arriba
N.C.
Izquierda
GND
Abajo
Señal Análoga
EJE Y
Derecha
N.C.
Arriba
Vdd
Izquierda
Señal Análoga
Abajo
GND
Fuente Datasheet TOUCH
Para que el microcontrolador pueda reconocer en qué posición ha sido pulsada la
pantalla hay que garantizar que las señales de la tabla 10 se cumplan se usa el
circuito de la gráfica 7, los pines del microcontrolador drive A y drive B (Estos son
salidas de señal lógica del microcontrolador), y los transistores que sirven como
conmutadores de la señal de alimentación de los ejes X y Y. Como se puede ver
en la tabla 7, para que se pueda leer el eje X del panel táctil es necesario que el
pin RA2 del microcontrolador tenca un nivel lógico de 1 y RA3 tenga un nivel
lógico de 0, así mismo para leer el eje Y, debe tener RA2 un valor lógico de 0 y
RA3 de 1.
Tabla 10 Estados de la pantalla táctil y el microcontrolador
Drive A
Drive B
Entrada Panel
Pin RA2
Pin RA3
Derecha
Arriba
Izquierda
Abajo
0
0
N.C.
Vdd
ADC
ADC
0
1
N.C.
Vdd
ADC
GND
1
0
Vdd
N.C.
GND
ADC
1
1
Vdd
N.C.
GND
GND
Fuente Datasheet TOUCH
En las siguientes figuras vamos a ver el funcionamiento individual de cada uno de
los pines del panel de control. En la gráfica 8 se ve el circuito de control del pin 1
es decir el que controla la “derecha” de la superficie X del panel táctil, al ser
enviado un 1 lógico por el pin RA2 del microcontrolador este hace que el transistor
Q3 entre en conducción y así que genere en la entrada del transistor Q2 un nivel
lógico 0 y deje conducir el voltaje +3.3V hacia el panel táctil. En contra posición al
tener un nivel lógico de 0 en el pin RA2 este hará que el transistor Q3 no entre en
conducción y así la señal de +3.3V entre en la base del transistor Q2 y no
conmute la señal de alimentación hacia el panel táctil.
Gráfica 8 circuito de control "derecha" de la pantalla táctil
En la gráfica 9 está el circuito de control de la parte “arriba” de la superficie x del
panel táctil, al generar un nivel lógico 0 por el pin RA2 este hace que el transistor
conmute y entre en conducción asegurándole en la salida el voltaje de +3V3,
cuando el pin del microcontrolador RA2 este con un nivel lógico de 1 este no
conmuta y el pin del panel táctil queda al aire o no conectado.
Gráfica 9 circuito de control "arriba" de la pantalla táctil
Para el control del pin “izquierda” del la superficie Y, está el circuito de la gráfica
10, este circuito sirve para conmutar entre tierra y la salida del variador resistivo,
cuando el pin RA2 está en un nivel lógico de 1 el transistor Q5 entra en
conducción colocando el pin a tierra deshabilitando el ADC, en consecuencia
cuando es aplicado un nivel bajo en el pin RA2 el transistor Q5 no conmuta y
activa el ADC, la resistencia interna del panel táctil hace un divisor de voltaje con
la resistencia R19 para generar la señal que va a entrar al microcontrolador por el
puerto RA1 (puerto para ADC) y así determinar la posición el cual se ha pulsado
en el eje Y. En la figura x esta el control del pin “abajo” del panel táctil el
funcionamiento es igual que el del pin “izquierda”, la única diferencia es el puerto
del microcontrolador que lo activa para esta caso se usa el puerto RA3 y la salida
análoga va ser al puerto RA0.
Gráfica 10 circuito de control "Izquierda" de la pantalla táctil
Gráfica 11 circuito de control "abajo" de la pantalla táctil
4.1.4 Implementación Del Modem GSM. El módem GSM tiene la función de
realizar la comunicación con la red celular, se escogió la tecnología GSM y
SMS por ser fácil de implementar, más económica ya que toda la
infraestructura de la red ya está montada y son las tecnologías básicas de
la telefonía celular.
El módem GSM que usamos en este proyecto es el SIM548C (gráfica 12) de la
empresa SimCom que tiene las siguientes características:
Solución GSM/GPRS/GPS Quad Band (850/900/1800/1900 MHz)
Potencia de Transmisión:
-
Clase 4: (2W a 850/900 MHz)
Clase 1: (1W a 1800/1900 MHz)
Control vía Comandos AT
Voltaje de Alimentación (Parte GSM): 3.4 a 4.5 V
Voltaje de Alimentación (Parte GPS): 3.3 V
Manejo de Voz, Fax, Datos y SMS
2 Puerto Serial RS232 (GSM/GPRS)
2 Puertos Seriales RS232 (GPS)
Interfaz para LCD
Dimensiones: 50 mm x 33 mm x 8.8 mm
Características GPS: Receptor GPS SiRFstar III
Gráfica 12 Modem GSM SIM548C
Fuente 2 Datasheet SIM548_HD_V1.03
El diagrama funcional de este módem se ve en la Gráfica 13, el cual se puede ver
el núcleo GSM y el GPS del módem SIM548C el cual se observa las funciones de
entrada y salida que tiene como es la UART, LCD, SIM, etc. En los bloques del
módem se observa un motor GSM que es un chip encargado de los protocolos
GSP, un chip de radio frecuencia para poder enviar los datos a estación base y la
antena transmisora.
Gráfica 13 Diagrama Funcional del Modem
Fuente Datasheet SIM548_HD_V1.03
Gráfica 14 Comunicación serial del modem
Fuente Datasheet SIM548_HD_V1.03
4.1.4.1.
Configuración Del Parlante
Gráfica 15 Configuración del Parlante
4.1.4.2.
Configuración Del Micrófono
Gráfica 16 Configuración del micrófono
4.1.4.3.
Configuración Del Manos Libres
Gráfica 17 Configuración del Parlante
4.1.4.4.
Configuración Interfaz De Audio
Tabla 11 Configuración del la interfaz de audio
Fuente Datasheet SIM548_HD_V1.03
4.1.5. Configuración del Oscilador: A continuación se muestra el esquema del
módulo del oscilador indicando la fuente utilizada (oscilador primario) y los
valores que toman los distintos bits de estos registros para conseguir, a
partir de un cristal de 16 MHz, una velocidad en el módulo USB de 48 MHz
(USB 2.0).
En la tabla 14 observamos los valores y registros necesarios para conseguir las
frecuencias deseadas para el reloj del sistema y para el reloj del USB, entre estos
es necesario configurar el PLLEN, PLLDIV2:PLLDIV0, CPDIV1:CPDIV0, entre
otros. El módulo USB dispone de un regulador interno de 3,3 V para suministrar
tensión al transceiver interno. Esto se debe a que USB utiliza 3,3 V para las
comunicaciones, por lo tanto, mientras el resto del micro puede utilizar una
alimentación Vdd, el transceiver debe alimentarse de una fuente distinta (Vusb). El
regulador se controla a través del flag VREGEN. Cuando está habilitado el voltaje
es visible en el pin Vusb. Si el regulador está deshabilitado, una tensión de 3,3 V
debe ser suministrada externamente a través de Vusb. Hay que tener en cuenta
que las resistencias de pullup internas únicamente pueden utilizarse si el
transceiver interno está activo.
Como se ha comentado anteriormente, los microcontroladores de la familia 18F
utilizan dos fuentes de reloj. Para el módulo USB se utiliza el oscilador primario,
sin embargo, el resto del micro puede utilizar cualquier otra fuente. Dependiendo
de si utilizamos USB de baja velocidad o de velocidad completa, la señal de reloj
del módulo USB deberá ser de 6 MHz o de 48 MHz, respectivamente.
Pese a la poca velocidad necesaria, nuestro dispositivo trabajará a velocidad
completa, así que el reloj del módulo USB deberá ser de 48 Mhz. Se ha decidido
usar la velocidad completa para tratar al circuito como un dispositivo actual. De
esta manera, si fuera necesario manejar un gran volumen de datos a gran
velocidad, solo sería necesario modificar el código de los programas firmware y
software.
En la siguiente tabla se muestran los modos posibles de funcionamiento del
oscilador del microcontrolador PIC:
Tabla 12 Conexión del oscilador
Modo
Descripción
Tabla 13 Conexión del oscilador
ECPLL
Entrada de reloj externo, el PLL en este caso se puede habilitar o
deshabilitar, CLKO en RA6, la señal de entrada de reloj puede ser
aplicada al pin RA7
EC
Entrada de reloj externo, el PLL siempre esta deshabilitado, CLKO
en RA6, la señal de entrada de reloj puede ser aplicada al pin RA7
HSPLL
Alta velocidad del cristal resonador, PLL siempre está habilitado, el
cristal se conectara entre los pines RA6 y RA7
HS
Alta
velocidad
del
cristal
resonador,
PLL
siempre
esta
deshabilitado, el cristal se conectara entre los pines RA6 y RA7
INTOSCPLL
Oscilador interno, el PLL se puede habilitar o deshabilitar, CLKO
O
en RA6, función en RA7. Puede usar el postscaler.
INTOSCPLL
Oscilador interno, el PLL se puede habilitar o deshabilitar, CLKO
en RA6, función en RA7 y RA6. Puede usar el postscaler.
INTOSCO
Oscilador interno, el PLL siempre esta deshabilitar, CLKO en RA6,
función en RA7. Puede usar el postscaler y la salida del INTOSC.
INTOSC
Oscilador interno, el PLL siempre esta deshabilitar, CLKO en RA6,
función en RA6 y RA7. Puede usar el postscaler y la salida del
INTOSC.
Fuente Datasheet oscilador
De los doce modos de funcionamiento del oscilador, sólo estos ocho pueden
utilizarse para USB y de estos se ha optado por HSPLL, con un cristal de 16 Mhz.
Necesitaremos el PLL para obtener, de los 16MHz del cristal oscilador, los 48MHz
del reloj del sistema. Al utilizar esta frecuencia el módulo USB tendrá un reloj de
48 MHz, utilizando únicamente el oscilador primario.
Según el datasheet del microcontrolador, siguiente tabla, los valores de los
condensadores que acompañan al cristal deben ser de entre 15 y 22 pF. Se
instalaran unos condensadores de 22 pF. Para la configuración correcta en
software de estas funciones se debe ver la Tabla 14.
Tabla 14 Configuración del oscilador
Tipo oscilador
HS
Frecuencia cristal
Valores de Capacitores
C18
C19
4 MHz
33 pF
33 pF
8 MHz
27 pF
27 pF
16 MHz
22 pF
22 pF
20 MHz
15 pF
15 pF
Fuente Datasheet Oscilador
Plano 1 Esquemático conexión del oscilador
Fuente 3 Datasheet Oscilador
4.1.6. Puerto USB: protocolo de comunicación Universal Serial Bus comúnmente
llamado USB es un sistema de conexión que surge como alternativa al
estándar PCI, serial y paralelo que garantiza mayor velocidad de
transferencia de datos.
La conexión por USB son sistemas de mayor
versatilidad y flexibilidad para instalación.
En este proyecto se instalo un puerto USB de 5 pines por el tamaño, este puerto
no se programa dentro del desarrollo del presente proyecto queda disponible para
que futuras aplicaciones. Este puerto es una alternativa de alimentación para el
prototipo que se implemento.
Plano 2 Conexión puerto USB
4.1.7. Micro SD. Es sabido que la memoria del microcontrolador es muy limitada y
no se puede guardar gran tamaño de datos, para la aplicaciones modernas
es necesario una memoria externa para darle mayor robustez al celular,
por eso decidimos incluir una memoria micros, que es conectado al
microcontrolador por medio de una comunicación SPI, esta podrá ser
usada para descargar gran cantidad de datos desde el pc por medio del
puerto usb, guardar datos desde el microcontrolador y en un mayor tamaño
guardar datos de internet que vienen desde el módem conectado a la red
GPRS.
Plano 3 Conexión Micro SD
4.1.8. Diseño de la Fuente de Alimentación del Circuito. La fuente de
alimentación del módulo.
Es la etapa encargada de energizar cada
componente para su correcto funcionamiento, para esto se deben tener en
cuenta las variables de corriente y el voltaje de los diferentes componentes
y del total del circuito, en la siguiente tabla 16 se visualiza el consumo de
corriente máxima provisto por el fabricante en la hoja de especificaciones
de cada uno de los componentes activos del circuito.
Tabla 15 Conexión de la Fuente de Alimentación
Nombre
Ubicación
Valor Corriente
Valor Voltaje
SMLFT0805SRCTR
LED4
20 mA
+1.7 V
MIC29302BU
IC3
37 mA
+5 V
LCD12864_KS0108
IC2
6 mA
+5 V
DS1804U
IC5
400 uA
+2.7V hasta +5.5V
DS1804U
IC6
400 uA
+2.7V hasta +5.5V
MAX1044CSA
IC7
200uA
V+
MAX238CGW
IC8
15 mA
-0.3V hasta +6V
SMLFT0805SRCTR
LED2
20 mA
+1.7 V
MMBT2907
Q2
Max: 600 mA
+60Vce
MMBT2907
Q4
Max: 600 mA
+60Vce
MMBT2222A
Q3
20 mA (Max: 600 Max: +75Vce
mA)
MMBT2222A
Q5
20 mA (Max: 600 Max: +75Vce
mA)
MMBT2222A
Q6
20 mA (Max: 600 Max: +75Vce
mA)
MMBT2222A
Q10
20 mA (Max: 600 Max: +75Vce
mA)
SMLFT0805SRCTR
LED3
20 mA
+1.7 V
microSD
microSD
500 mA
+2.7V hasta +3.6V
SIM548C
U$1
Max: 3ª
-0.3V hasta +3.3V
MMBT2222A
Q7
20 mA (Max: 600 Max: +75Vce
mA)
MMBT2222A
Q8
20 mA (Max: 600 Max: +75Vce
mA)
MMBT2222A
Q9
20 mA (Max: 600 Max: +75Vce
mA)
SMLFT0805SRCTR
LED1
20 mA
+1.7 V
LM4903
U$2
10mA
+6V
SIMCARD
SM1
50uA
+3V
ESDA6V1-5SC6
U$3
1 uA
+3V
PIC18F67J50
IC1
300 mA
+3.6V
Plano 4 Fuente de alimentación
4.2.
DISEÑO DEL SOFTWARE
4.2.1. Configuración microcontrolador.
Los pines E/S de propósito general
pueden considerarse como los periféricos más simples. Permiten que el
PIC monitoree y controle otros dispositivos. Para añadir flexibilidad y
funcionalidad al dispositivo, algunos de los pines de los puertos pueden
cumplir funciones de diferentes periféricos. En general, cuando se habilita
un periférico, ese pin no puede ser utilizado como un pin E/S de propósito
general. El sentido de los datos (entrada o salida) se controla por el registro
TRISx (siendo x el nombre del puerto A, B, C, D, E, F o G). El registro
PORTx es el receptor (latch) de los datos de salida. Cuando se lee un
puerto, el PIC lee los niveles presentes en los pines (no en el latch). Esto
significa que debe ponerse mucha atención a los comandos leer, modificar
y escribir aplicados a los puertos y al cambiar el sentido de circulación en
un pin de entrada a salida. Todas las operaciones de escritura (BSF, BCF)
son de este tipo. Por lo tanto, la escritura en un puerto implica que los pines
son leídos, este valor es modificado, y luego escrito en el latch de datos.
Este tipo de instrucciones se debe emplear con precaución en puertos en
los que se han definido entradas y salidas. Por ejemplo, una operación BSF
(Bit Set f) en el bit5 del puerto A (Puerto donde se ubica un Led indicador
de estado del sistema) ocasionará que los ocho bits de este puerto sean
leídos. Luego se efectúa la operación BSF en el bit5 y los ocho bits se
escriben en el latch de salida. Si otro pin (por ejemplo el pin0
correspondiente al bit0) está definido como entrada en este momento, la
señal de entrada del pin será leída y reenviada al latch de este pin,
sobrescribiendo su contenido previo. Mientras el pin permanece como
entrada, no hay problema. Sin embargo, si el pin0 se cambia para que
opere como salida, el contenido del latch puede ser desconocido.
Un pin configurado como salida y que se encuentre en alto o bajo no debe ser
polarizado externamente al mismo tiempo con el propósito de cambiar su nivel
lógico. Las altas corrientes de salida que resultan pueden dañar el chip. Se
recomienda que al inicializar un puerto, el registro PORTx se inicialice primero, y
luego el registro TRISx, ya que los valores del latch no están definidos al
encendido.
4.2.1.1.
Puerto A y F: El puerto A es un puerto bidireccional de 8 bits que puede
ser programado a través de 5 registros: PORTA (datos de
entrada/salida), TRISA (sentido de circulación de los datos), LATA
(registro datos latch), ADCON0 (configuración de pines análogos y
digitales) y CVRCON (control de la referencia de voltaje). Al programar
un bit de TRISA con un valor de 1 se consigue que el pin
correspondiente del puerto A trabaje como entrada (es decir, coloca el
driver de salida en alta impedancia). Al programar un bit de TRISA con 0
se logra que el pin correspondiente del puerto A opere como salida (es
decir, coloca el contenido del latch de salida en el pin seleccionado). La
lectura del registro PORTA lee el estado de los pines, mientras que una
escritura en él, escribe en el latch del puerto.
Para este circuito se recomienda la siguiente secuencia de inicialización de este
puerto: escribir 0 en el registro PORTA, escribir 0x04 en el registro ADCON0 para
configurar los pines RA<3:0> como E/S digital o como entrada análoga y escribir el
resto en el registro TRISA los bits de sentido de circulación (1=entrada, 0=salida).
Al igual que el puerto A el puerto F tiene los mismos registros de configuraciones
sólo que en este caso usará TRISF, LATF y PORTF.
4.2.1.2.
Puerto B: Este es un puerto bidireccional de 8 bits. El registro de
sentido de datos es TRISB. Al programar un bit de TRISB con un valor
de 1 se consigue que el pin correspondiente del puerto B trabaje como
entrada (es decir, coloca el driver de salida en alta impedancia). Al
programar un bit de TRISB con 0 se logra que el pin correspondiente del
puerto B opere como salida (es decir, coloca el contenido del latch de
salida en el pin seleccionado). Cada pin de este puerto tiene un pull up
interno (200 uA aproximadamente). El bit #RBPU del registro
INTCON2<7> puede activar o desactivar esta función.
Para este
módulo se recomienda no usarlo. Cuando el puerto se configura como
salida las pull ups se desactivan automáticamente y también cada vez
que se enciende el PIC (Power On Reset POR). Este puerto se puede
programar por medio de 4 registros: PORTB, LATB, TRISB, INTCON2
(activar/desactivar las pull ups).
4.2.1.3.
Puertos C, D, E y G: El PIC18F67J50 posee cinco puertos con un
total de 49 pines configurables como entrada o salida, lo que le
brinda a este microcontrolador una gran ventaja con respecto a
otros PICs que tienen un número de pines relativamente reducido.
La configuración de los puertos C, D, E y G se realiza de forma similar, con los
registros PORTx, LATx y TRISx; los registros TRISx tienen todos sus bits en 1
después de cualquier reset y no cambian al despertar por WDT o interrupción, por
lo tanto los puertos A, B, C, D, E y G están configurados como entradas
inicialmente.
4.2.1.4.
Valores máximos absolutos. En la hoja de especificaciones del
fabricante se indican los valores máximos para las intensidades de
corriente de los pines del microcontrolador (tabla 17), los cuales
han sido tomados para tener en cuenta en el diseño del módulo.
Dado que algunos periféricos trabajan a 5V y otros a 3.3V este
microcontrolador es ideal, en las líneas de algunos de los puertos
son capaces de recibir niveles TTL cuando el voltaje de
alimentación aplicado en VDD es de 3.3V, y a su vez son capaces
de enviar señales de voltaje iguales a 3.3V que son ideales para no
dañar los componentes que no manejen TTL.
Tabla 16 Configuración Inicial del Microcontrolador
Pines
Descripción
Valor
Vdd
Voltaje de Vdd con respecto a -0.3V hasta 4V
Vss
ENVREG=1
Vdd
Máxima corriente
250 mA
Vss
Máxima corriente
300 mA
PortB y PortC
Máxima corriente de Salida
25 mA
PortD y PortE
Máxima corriente de Salida
8 mA
PortA, PortF y PortG
Máxima corriente de Salida
2 mA
Todos los puertos
Máxima corriente de entrada
200 mA
Puertos con función Análoga
Voltaje máximo y mínimo
Max:Vdd
y
Min:
0.25Vdd+0.8V
Puertos Digitales
Voltaje máximo y mínimo
Max:5.5V
Min:0.25Vdd+0.8V
y
1.1.2.1 Pines de E/S del módulo celular. En la tabla 18 se relaciona los pines
del microcontrolador con el periférico conectado a este para tener
una idea global de cómo va ser la distribución y configuración que va
tener el módulo. Los pines se escogieron según la tabla 17,
dependiendo del consumo de corriente, también dependiendo del
voltaje que maneje, si es TTL o 3.3V o ADC o por tipo de protocolo de
comunicación (RS232, USB, SPI, etc.), siguiendo esos criterios se
escogieron los siguientes pines.
Tabla 17 Configuración de pines de E/S
Pin
Función
Config. Tris I/O Tipo I/O Descripción
64
RE2
0
O
D
Pin RESET de la GLCD
63
RE3
0
O
D
Pin C/D de la GLCD
62
RE4
0
O
D
Pin R/W de la GLCD
61
RE5
0
O
D
Pin E de la GLCD
60
RE6
0
O
D
Pin CS1 de la GLCD
59
RE7
0
O
D
Pin CS2 de la GLCD
58
RD0
0
O
D
Pin de datos DB0 de la GLCD
55
RD1
0
O
D
Pin de datos DB1 de la GLCD
54
RD2
0
O
D
Pin de datos DB2 de la GLCD
53
RD3
0
O
D
Pin de datos DB3 de la GLCD
52
RD4
0
O
D
Pin de datos DB4 de la GLCD
51
RD5
0
O
D
Pin de datos DB5 de la GLCD
50
RD6
0
O
D
Pin de datos DB6 de la GLCD
49
RD7
0
O
D
Pin de datos DB7 de la GLCD
48
RB0
0
O
D
Pin U/D del potenciómetro digital
47
RB1
0
O
D
Pin INC del potenciómetro digital
46
RB2
0
O
D
Pin CS del potenciómetro digital
45
RB3
0
O
D
Pin U/D del potenciómetro digital
44
RB4
0
O
D
Pin INC del potenciómetro digital
43
RB5
0
O
D
Pin CS del potenciómetro digital
2
RE0
1
I
D
Pin DTR puerto serial DB9
1
RE1
0
O
D
Pin DCD puerto serial DB9
3
RG0
1
I
D
Pin RTS puerto serial DB9
4
RG1/TX2
0
O
D
Pin TXD puerto serial DB9
5
RG2/RX2
1
I
D
Pin RXD puerto serial DB9
6
RG3
0
O
D
Pin CTS puerto serial DB9
8
RG4
0
O
D
Pin RL puerto serial DB9
14
RF4/D+
x
I/O D
Pin datos D+ USB
15
RF3/D-
x
I/O D
Pin datos D- USB
21
RA3
0
O
D
Pin Drive B TouchScreen
22
RA2
0
O
D
Pin Drive A TouchScreen
23
RA1/AN1
1
I
A
Pin Lee X TouchScreen
24
RA0/AN0
1
I
A
Pin Lee Y TouchScreen
34
RC3/SCK1 0
O
D
Pin SCK de la microSD
35
RC4/SDI1
36
I
D
Pin SDI de la microSD
RC5/SDO1 0
O
D
Pin SDO de la microSD
16
RF2
0
O
D
Pin CS de la microSD
13
RF5
1
I
D
Pin SD Detect de la microSD
11
RF7
1
I
D
Pin DTR puerto serial MODEM
12
RF6
0
O
D
Pin DCD puerto serial MODEM
30
RC0
1
I
D
Pin RTS puerto serial MODEM
32
RC7
0
O
D
Pin TXD puerto serial MODEM
31
RC6
1
I
D
Pin RXD puerto serial MODEM
33
RC2
0
O
D
Pin CTS puerto serial MODEM
29
RC1
0
O
D
Pin RL puerto serial MODEM
7
/MCLR
x
x
x
Pin para la programación ICSP - MCLR
42
RB6/PGC
x
x
x
Pin para la programación ICSP - PGC
37
RB7/PGD
x
x
x
Pin para la programación ICSP - PGD
27
RA5
0
O
D
Pin para LED indicador
28
RA4
0
O
D
Pin para POWERKEY Módem
la
tabla
Para
1
18,
se
usa
la
siguiente
[I:Input],[O:Output],[D:Digital],[A:Analogo],[x:No importa].
nomenclatura:
Diagrama 3 Algoritmo del Microcontrolador
En las secciones anteriores se vio el diseño del software que tendrá los diferentes
módulos que se estructurarán en un programa principal para cumplir la función
requerida por el sistema en este caso la realización de poder lograr hacer
llamadas y usar servicios de mensajería SMS, en los módulos de cada
componente usado por el prototipo siempre abra una inicialización, es decir, poner
en estado inicial las variables que sean necesarias, configurar puertos necesarios
según cada dispositivo como entradas o salidas, y todo lo que necesite ser
declarado para el buen funcionamiento del conjunto, como se indica en el
siguiente diagrama el programa principal o main del microcontrolador debe
empezar con estas rutinas; luego de realizar las rutinas de inicialización se
empezará cargando la interfaz con el usuario, imágenes, botones y demás
componentes que ayuden al usuario a explorar las diferentes funciones del
sistema celular; este sistema no es muy diferente al que se ve hoy en día en su
teléfono celular con el cual podemos compara, tendrá un tiempo entre el que usted
prende el equipo y se configurara, luego muestra un menú el cual será la
presentación donde le da al opción de irse al menú o ver contactos o tenga
cualquier pestaña que lo lleve a explorar este.
4.2.1.6. Prototipo Celular: En el prototipo del celular como cualquier celular unos
puertos de entrada y salida de datos, en el cual podemos encontrar puerto serial,
puerto USB y tarjeta de memoria micro SD.
Gráfica 5 Esquema de funcionamiento del sistema en general
es la posibilidad de hacer pruebas al módem GSM SIM548C, por medio de una
computadora provista de un software para la comunicación con otros equipos o
módems, de interfaz RS232 como el Hyperterminal. El conector SUBD-9 no está
conectado físicamente con el módem GSM, si no que se habilita la comunicación
por medio del microcontrolador, en la pantalla, hay una opción para habilitar el
puente de comunicación entre el pc y el módem, para hacer pruebas
manualmente; claro está que no es la única opción que podría tener este puerto,
podría ser programado para interactuar con otras tarjetas electrónicas, como
sistemas de seguridad, sistemas de adquisición de datos, equipos OEM y
cualquier dispositivo que use la interfaz RS232, en el caso de este tesis solo se
usará para pruebas con el Hyperterminal del computador.
En el anexo B se muestra el diagrama esquemático del circuito que se
implemento.
4.2.2. Diseño de Software pantalla gráfica.
Antes de realizar firmware de
microcontrolador primero se debe realizar la respectiva planeación del
diseño de la programación, en la GLCD tenemos dos principales funciones
que debemos implementar a la hora de realizar el diseño final, la primera
es la inicialización de la pantalla GLCD, es decir enviar todos los datos de
configuración a los diferentes registros de la pantalla para su correcto
funcionamiento como se vio en la sección anterior y también se debe
diseñar la rutina que debe visualizar los botones, textos , imágenes y
cualquier objeto que vaya ayudar al usuario a interactuar con la pantalla y
el táctil de la pantalla.
4.2.2.1.
Función “Inicialización GLCD”. Para poder mostrar caracteres o
imágenes en la GLCD es preciso inicializar esta función. Esta rutina lo
que hace es que por medio de registros internos de la pantalla, esta
configurará realizando una subrutina programada en el microcontrolador
como lo explica el siguiente algoritmo. Primero, toda la configuración de
los puertos del microcontrolador asignados a la GLCD, se configurarán
según el caso y función como entrada o salida; luego iniciará el envío de
datos a los registros de la pantalla, para poder tener una correcta
visualización y por último se limpiará todo el estado de la memoria RAM
de la GLCD.
Esta función sólo se va a llamar una vez en todo el programa, cada vez que se
inicie el sistema.
Diagrama 4 Inicialización de la LCD
4.2.2.2. Función “Dibuja Menú”.
Esta función a diferencia de la anterior se
llamará cada vez que sea necesario mostrar diferentes menús, figuras,
imágenes, instrucciones o mensajes que se requiera mostrar al usuario;
esta rutina va hacer un barrido en toda la pantalla con los elementos
insertados para la interfaz del usuario del sistema como por ejemplo
botones. Primero se llamará una función en el cual se dará la posición X y
Y de la figura a dibujar, y luego se configura qué clase de figura se quiere
insertar.
Diagrama 5 Función Dibuja Menú
4.2.3. Comunicación con el computador por medio del puerto serial DB9. El
prototipo va tener la posibilidad de tener un puerto de comunicaciones
serial (interfaz RS232) con un conector D-Sub de 9 pines, el cual podrá ser
conectado a otros dispositivos que usen el mismo protocolo o a un PC, ya
sea para interactuar con el microcontrolador o trabajar con el módem GSM
por medio del microcontrolador.
Para poder probar el módem GSM se puede introducir los comandos AT a través
del software especializado como el hyperterminal. Por ser un intercambio de datos
a 115200 baudios se ha implementado un handshaking para asegurar la correcta
lectura del dato tanto en el receptor como en el transmisor. Este control de errores
consiste en devolver cada byte que se recibe, de tal manera que el emisor puede
comprobar que el dato es leído correctamente y puede proceder al envío del
siguiente.
Se usa el circuito integrado MAX238CGW para regular los niveles de tensión con
estándar en la industria y se emplea como interfaz entre los niveles TTL y RS232 y
requiere únicamente una fuente de +5V para su operación. Para generar los
niveles de +12V y -12V necesita 4 capacitores de 1,0 uF. Dispone de cuatro
entradas TTL, así como cuatro salidas RS232 (gráfica 6).
transferencia de datos a una velocidad máxima de 120 kbps.
Grafica 6Diagrama de Bloques de la comunicación serial con el PC
Puede realizar la
1.1.2.2 Diseño De Programa Para Comunicación Serial. Para usar el puerto serial
se van a usar tres principales funciones UARTx_Init, UARTx_Read y
UARTx_Write. Con la primera función se configura los puertos de entrada y
salida de los puertos en la comunicación serial y a también se configura la
velocidad de intercambio de datos; la segunda función sirve para leer en el
puerto los datos y la última función sirve para enviar los datos al puerto.
En este caso se probó retornando el valor que le entra, es decir cada vez que
recibe un carácter en el buffer del puerto este toma su valor y lo pone en el
registro de transmisión como se ve en el diagrama 7.
Diagrama 6 Algoritmo para la comunicación serial
4.2.4. Diseño de Programación para la Membrana Táctil. La programación
consiste en mostrar los menús en una pantalla LCD gráfica, con las
diferentes funciones del teléfono celular, además conmutar de encendido a
apagado del panel táctil (control del panel táctil) y leer los valores del
conversor A/D que representan realmente las coordenadas X e Y de la
posición. Una vez determinadas las coordenadas, es posible decidir qué es
lo que deseamos que haga al microcontrolador. Para ilustrarlo, podemos
dar un vistazo a la diagrama 8.
Diagrama 7 Algoritmo Para La Membrana Táctil
4.2.5. Diseño y Programación del Modem.
4.2.5.1.
Inicialización Modem: Al encender el sistema se debe inicializar cada
uno de los componentes del sistema entre ellos el módem GSM
(SIM548C). Se configurará los pines según el caso como entrada o
salida para el puerto de comunicación serial con interfaz RS232 para
habilitar la comunicación entre el microcontrolador y el módem, y se
debe inicializar el led testigo que mostrará si hay estado de la red GSM.
Se configurará los periféricos del modem como buzzer, micrófonos,
parlantes tarjeta sim y demás dispositivos que deban inicializarse como
por ejemplo el siguiente comando AT+CPIN?; si se ha reconocido y
habilitado la tarjeta SIM, se le comunicará mediante la leyenda
+CPIN:READY. Si su SIM está bloqueado con password, recibirá un
mensaje indicando si debe ingresar PIN o PUK para habilitarlo (+CPIN:
SIM PIN o +CPIN: SIM PUK). El LED GSM_NET parpadea cerca de una
vez por segundo hasta tanto se registra en la red celular, momento a
partir del cual pasa a parpadear cerca de una vez cada cuatro
segundos. Este puede (y de hecho lo hace) demorar varios segundos,
como cuando se enciende cualquier aparato de telefonía celular. A partir
de este momento, ya puede establecer comunicaciones que se verá en
las siguientes funciones.
Diagrama 8 Inicialización del Modem
4.2.3.2.
Realización de llamadas.
Se diseñó la siguiente función para ser
usada luego de haber inicializado el módem el cual puede ser activado
en cualquier momento, en este caso al hacer clic en un botón, llamará
esta rutina. Se realizará la llamada luego de haber insertado un número
de celular y ser guardada en una variable, dicha variable se ingresará
por medio del
ATD<número>; donde <número> es el número de
teléfono al que usted desea llamar, por ejemplo ATD123456; cuando
termina la comunicación se enviará el comando ATH0 o se esperará que
termine la llamada.
Diagrama 9 Realización de llamadas
4.2.3.3.
Recibir Llamadas de Voz.
Al recibir una llamada entrante, el módem
enviará al microcontrolador la palabra RING, el equipo esperará si el usuario
presionará la tecla de contestar o de rechazar la llamada. Si decide contestar
se le enviará al módem el siguiente comando ATA; si no terminara la rutina,
puede cortar haciendo click en el botón de colgar igualmente.
Diagrama 10 Recepción de Llamadas
4.2.3.4.
Envío De Mensajes.
Para envío de un mensaje a un número
determinado, primero debemos tener una variable el cual tendrá el
número al que enviaremos el mensaje se ingresarán los comandos para
esta
función
en
este
caso
ingresando
el
comando
AT+CMGS="<Numero>", a lo cual recibiremos una respuesta (carácter
'>'), para luego ingresar el mensaje, la respuesta al comando es el ID del
mensaje, terminado con el clásico OK.
Diagrama 11 Envió de Masajes de Texto
4.2.3.5. Recepción
de Mensajes.
Según el estudio realizado anteriormente se puede
determinar el funcionamiento de los módems y así poder diseñar el software, al recibir
un SMS, el módulo lo informa mediante un mensaje:+CMTI: "SM",<indice>, de modo
que para leerlo simplemente debemos ingresar el comando AT+CMGR=<indice>. El
diagrama siguiente muestra la secuencia de recepción del mensaje en el software a
diseñar, al enviar el comando se espera la confirmación del mensaje realizado y se
mostrara los mensajes en la GLCD, de no ser así mostrara un mensaje de error.
Diagrama 12 Recepción de Mensajes de Texto
5.
PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
Para la realización de este proyecto se realizaron pruebas antes y después de la
implementación del PCB final. Las pruebas a priori se realizaron en un módulo
experimental que se construyó para dicho fin.
De dicho módulo se obtuvo información que permitió hacer correcciones a las
etapas de amplificación de la interfaz de audio, al diseño de la fuente, a la forma
en que se debían implementar el modem para que el campo magnético que este
genera no afecte el funcionamiento de los demás dispositivos, en especial al
microcontrolador y al LDC.
De las pruebas realizadas en el módulo experimental se concluyó que el
implementar el microcontrolador PIC 18F67J50 era una decisión acertada, porque
este dispositivo si podía soportar los periféricos, y las operaciones que se
contemplaron para este proyecto.
Gráfica 7 Módulo experimental
Para llevar a cabo la construcción de este proyecto se tiene en cuenta los datos
entregados por el módulo experimental, a partir de esto se realiza el diseño de un
PCB de superficie, compacto y funcional.
En esta etapa se determinó imprimir la baquela de cuatro capas y soldar los
elementos para dar por terminado el proceso necesario para la construcción del
hardware.
Gráfica 8 Vista Anterior del PCB
Gráfica 9 Vista Posterior del PCB
Se realizó el análisis electrónico y pruebas del circuito y la programación del
prototipo para comunicación móvil. El módulo presentó los fallos que se describen
a continuación:
El true hall del PCB en la parte del Buzzer se levantó porque al momento de
implementarlo este se instaló con la polaridad invertida.
En el touch hay problemas de sincronización de las coordenadas porque hay
diferencia en el tamaño de la membrana táctil porque el tamaño que se consiguió
tiene una cobertura del 80% de la superficie de la pantalla LCD. Esto se observa
en la irregularidad que hay en la señal de salida de los puertos A1 y A0 que tienen
pulsos incompletos y con remanentes de voltaje negativo.
Gráfica 10 Señal Cuadrada Pin 1 Puerto A2
Gráfica 11 Señal Cuadrada Pin2 Puerto A3
Gráfica 12 Señal Pin 3 Puerto A1
Gráfica 13 Señal Pin 4 Puerto A0
Hay problemas de conmutación en el transistor Q3 en el puerto A2 y A3 por esto
se cambió al puerto B0 B1 estos problemas eran ocasionados por una
incompatibilidad entre el tiempo de conmutación del transistor y la librería de la
membrana táctil. Estos fallos se ven en al compilar el programa, en la siguientes
gráficas.
Gráfica 14 Error al Depurar Programa
Gráfica 15 Solución en la depuración.
El potenciómetro digital que variaba el contraste de la pantalla LCD se tuvo que
cambiar un trimer, porque el eje de de control del potenciómetro quedaba
inasequible.
6.
CONCLUSIONES
Para los requerimientos técnicos y funcionales necesarios para este prototipo de
comunicación móvil, se diseñó un circuito impreso de cuatro capas con tecnología
de superficie y dimensiones de 9.3 x 7 cm para hacer un sistema compacto de
fácil manipulación.
A este circuito impreso se integró un modem que funciona con tecnología móvil
GSM para frecuencias de 850MHz hasta 1900MHz. Este sistema no es compatible
con intercambio de datos GPRS.
La interfaz que se desarrolló para el usuario tiene una membrana táctil que
permite el ingreso de las instrucciones.
Cuenta con una pantalla LCD
monocromática de 9.3 x 7 cm. La membrana táctil que cubre el 80% del tamaño
de la pantalla gráfica LCD y esto causa problemas de sincronismo de las
coordenadas.
El microcontrolador tiene todos los pines realizando alguna función. Esto indica
que la elección del microcontrolador fue acertada ya que se utilizaron los todos
recursos que ofrecía el dispositivo.
Se diseñaron los algoritmos necesarios para la preparación de los dispositivos y
para la realización de las funciones básicas de una comunicación móvil.
Se logró la elaboración de algoritmos simples que permiten el correcto
funcionamiento del prototipo.
La simplicidad del algoritmo no indica menor
complejidad al programar ya que la lógica de programación varía de acuerdo al
programador y el lenguaje que este decida usar para interactuar con él sistema.
Se implementó un prototipo de comunicaciones móviles que permite realizar
prácticas de programación de las funciones básicas de un teléfono móvil y la
experimentación con los sistemas de pantallas táctiles.
El dispositivo que se obtuvo permite el análisis electrónico de la forma en que se
llevan a cabo las funciones básicas de un teléfono móvil.
Las pruebas que se realizaron al dispositivo dejaron ver fallas en la sincronización
de las coordenadas de la membrana táctil y la pantalla LCD por diferencia de
dimensiones que hay entre ellas.
Se presentaron fallos en la conmutación del transistor Q3 que está conectado al
puerto A2 y A3 lo que condujo al intercambio de funciones con el puerto B0 y B1,
lo que permitió cumplir con la condición de la librería que habilita el funcionamiento
de la membrana táctil, y exige que haya dos líneas análogas y dos digitales.
7.
RECOMENDACIONES
Para futuras prácticas quedan disponibles el puerto USB que aparte de servir
para alimentación permitirá la sincronización de funciones por medio de un
computador, el puerto no permite la interacción directa con otro microcontrolador o
modem por este puerto.
La micro SD no se puede cagar con aplicaciones JAVA o programas ajenos a los
lenguajes de programación, ya que estos no los va a reconocer el
microcontrolador.
La memoria se puede usar para aumentar la capacidad de
almacenamiento del microcontrolador bien sea para aplicaciones que requieran
mayor capacidad.
La librería que habilita la membrana táctil requiere que dos líneas sean análogas y
dos digitales.
Se recomienda el cambio de la membrana táctil por una de
dimensiones iguales a la de la pantalla LCD, para eliminar los problemas de
sincronismo de las coordenadas de la pantalla LCD y la membrana táctil.
8.
BIBLIOGRAFÍA
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Datasheet SIM508
Datasheet SIM 548
Datashee SIM 548c ATC
Datasheet PIC 18F4550
Datasheet TINSHARP
Datasheet Touch
Datasheet Oscilador
PDF IEEE RITA 2007.
ANEXO A
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
PROTOTIPO DE
COMUNICACIONES
MÓVILES
MANUAL DEL USUARIO
Daniel F. Castañeda J. Juan D. Cortes D. Nicolás
Garzón E.
Contenido
1.
PROGRAMACIÓN DE LA LCD ................................................................................................... 106
1.1.
Inicialización de la GLCD ................................................................................................. 106
1.2.
Dibuja Menú......................................................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.
PROGRAMACIÓN DE LA MEMBRANA TÁCTIL ........................................................................ 108
3.
UNIDAD DE CONTROL ............................................................................................................. 109
3.1.
PUERTO A Y F .................................................................................................................. 110
3.2.
. PUERTO B ...................................................................................................................... 111
3.3.
PUERTOS C, D, E Y G ........................................................................................................ 111
3.4.
VALORES MÁXIMOS ABSOLUTOS ................................................................................... 112
3.5.
PINES DE E/S DEL MODULO CELULAR ............................................................................ 113
4.
INICIALIZACIÓN DEL MODEM GSM ........................................................................................ 118
5.
PROGRAMACION DE LAS FUNCIONES BÁSICAS ..................................................................... 118
5.1.
REALIZACIÓN DE LLAMADAS .......................................................................................... 118
5.2.
REALIZACIÓN DE LLAMADAS PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR ............... 120
5.3.
RECEPCIÓN DE LLAMADAS ............................................................................................. 120
5.4.
RECEPCIÓN DE LLAMADAS PROGRAMACIÓN D EL MICROCONTROLADOR.................. 122
5.5.
ENVÍO DE MENSAJES DE TEXTO...................................................................................... 122
5.6.
ENVÍO DE MENSAJES DE TEXTO PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR. ......... 124
5.7.
RECEPCIÓN DE MENSAJES DE TEXTO ............................................................................. 124
5.8.
RECEPCIÓN DE MENSAJES DE TEXTO PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADOR. . 126
MANUAL DEL USUARIO
PROTOTIPO PARA COMUNICACIÓN MÓVIL
El presente prototipo para comunicación móvil es un sistema didáctico que permite
la salida y entrada de llamadas, y mensajes de texto SMS. Tiene una pantalla
LCD que tiene una membrana táctil que en conjunto permiten la visualización y el
ingreso de instrucciones al sistema.
El Diagrama 1 muestra la estructura de funcionamiento para este dispositivo.
Diagrama 13 Estructura del prototipo de comunicación móvil
,
1. PRECACIONES DE USO
Alimentar con 5V DC o por el puerto USB habilitando el
JUMPER
Evitar la cercanía con equipos que emitan campo eléctrico
y/o magnético.
Este es un equipo electrónico que es vulnerable a los
líquidos.
2. PROGRAMACIÓN DE LA LCD
2.1.
Inicialización de la GLCD
Para poder mostrar caracteres o imágenes en la GLCD es preciso inicializar esta
función. esta rutina lo que hace es que por medio de registros internos de la
pantalla esta configurara, realizando una subrutina programada en el
microcontrolador como lo explica el siguiente Diagrama 1; primero toda la
configuración de los puertos del microcontrolador asignados a la GLCD, se
configuraran según el caso y función como entrada o salida; luego iniciara el envió
de datos a los registros de la pantalla, para poder tener una correcta visualización
y por último se limpiara todo el estado de la memoria RAM de la GLCD.
Esta función solo se va a llamar una vez en todo el programa, cada vez que se
inicie el sistema.
Diagrama 14 Inicialización del LCD
2.2.
Dibuja Menú
Esta función a diferencia de la anterior se llamara cada vez que sea necesario
mostrar diferentes menús, figuras, imágenes, instrucciones o mensajes que se
requiera mostrar al usuario; esta rutina va hacer un barrido en toda la pantalla con
los elementos insertados para la interfaz del usuario del sistema como por ejemplo
botones. Primero se llamará una función en el cual se dará la posición X y Y de la
figura a dibujar, y luego se configura que clase de figura se quiere insertar.
3. PROGRAMACIÓN DE LA MEMBRANA TÁCTIL
La programación consiste en mostrar los menús en una pantalla LCD gráfica, con
las diferentes funciones del teléfono celular, además conmutar de encendido a
apagado del panel táctil (control del panel táctil) y leer los valores del conversor
A/D que representan realmente las coordenadas X e Y de la posición. Una vez
determinadas las coordenadas, es posible decidir cuál es la instrucción para el
microcontrolador. El diagrama Para ilustrarlo, podemos dar un vistazo al
diagrama3.
Diagrama 15 Algoritmo Para La Membrana Táctil
4. UNIDAD DE CONTROL
Para la programación del microcontrolador es necesario realizar la configuración
de los puertos como se describe a continuación.
Diagrama 16 Programación del Microcontrolador
4.1.
PUERTO A Y F
El puerto A es un puerto bidireccional de 8 bits que puede ser programado a
través de 5 registros: PORTA (datos de entrada/salida), TRISA (sentido de
circulación de los datos), LATA (registro datos latch), ADCON0 (configuración de
pines análogos y digitales) y CVRCON (control de la referencia de voltaje). Al
programar un bit de TRISA con un valor de 1 se consigue que el pin
correspondiente del puerto A trabaje como entrada (es decir, coloca el driver de
salida en alta impedancia). Al programar un bit de TRISA con 0 se logra que el pin
correspondiente del puerto A opere como salida (es decir, coloca el contenido del
latch de salida en el pin seleccionado). La lectura del registro PORTA lee el estado
de los pines, mientras que una escritura en él, escribe en el latch del puerto.
Para este circuito se recomienda la siguiente secuencia de inicialización de este
puerto: escribir 0 en el registro PORTA, escribir 0x04 en el registro ADCON0 para
configurar los pines RA<3:0> como E/S digital o como entrada análoga y escribir el
resto en el registro TRISA los bits de sentido de circulación (1=entrada, 0=salida).
Al igual que el puerto A el puerto F tiene los mismo registro de configuraciones
solo que en este caso usara TRISF, LATF y PORTF.
4.2.
. PUERTO B
Este es un puerto bidireccional de 8 bits. El registro de sentido de datos es TRISB.
Al programar un bit de TRISB con un valor de 1 se consigue que el pin
correspondiente del puerto B trabaje como entrada (es decir, coloca el driver de
salida en alta impedancia). Al programar un bit de TRISB con 0 se logra que el pin
correspondiente del puerto B opere como salida (es decir, coloca el contenido del
latch de salida en el pin seleccionado). Cada pin de este puerto tiene un pull up
interno (200 uA aproximadamente). El bit #RBPU del registro INTCON2<7> puede
activar o desactivar esta función. Para este modulo se recomienda no usarlo.
Cuando el puerto se configura como salida las pull ups se desactivan
automáticamente y también cada vez que se enciende el PIC (Power On Reset
POR). Este puerto se puede programar por medio de 4 registros: PORTB, LATB,
TRISB, INTCON2 (activar/desactivar las pull ups).
4.3.
PUERTOS C, D, E Y G
El PIC18F67J50 posee cinco puertos con un total de 49 pines configurables como
entrada o salida, lo que le brinda a este microcontrolador una gran ventaja con
respecto a otros PICs que tienen un número de pines relativamente reducido.
La configuración de los puertos C, D, E y G se realiza de forma similar, con los
registros PORTx, LATx y TRISx; los registros TRISx tienen todos sus bits en 1
después de cualquier reset y no cambian al despertar por WDT o interrupción, por
lo tanto los puertos A, B, C, D, E y G están configurados como entradas
inicialmente.
4.4.
VALORES MÁXIMOS ABSOLUTOS
En la hoja de especificaciones del fabricante se indican los valores máximos para
las intensidades de corriente de los pines del microcontrolador (tabla 1), los cuales
a sido tomados para tener en cuenta en el diseño del modulo. Ya que algunos
periféricos trabajan a 5V y otros a 3.3V este microcontrolador es ideal, en las
líneas de algunos de los puertos son capaces de recibir niveles TTL cuando el
voltaje de alimentación aplicado en VDD es de 3.3V, y a su vez son capaces de
enviar señales de voltaje iguales a 3.3V que son ideales para no dañar los
componentes que no manejen TTL.
Tabla 1 Configuración Inicial del Microcontrolador
Pines
Descripción
Valor
Vdd
Voltaje de Vdd con respecto a -0.3V hasta 4V
Vss
ENVREG=1
Vdd
Máxima corriente
250 mA
Vss
Máxima corriente
300 mA
PortB y PortC
Máxima corriente de Salida
25 mA
PortD y PortE
Máxima corriente de Salida
8 mA
PortA, PortF y PortG
Máxima corriente de Salida
2 mA
Todos los puertos
Máxima corriente de entrada
200 mA
Puertos con funcion Analoga
Voltaje máximo y mínimo
Max:Vdd y Min:
0.25Vdd+0.8V
Puertos Digitales
Voltaje máximo y mínimo
Max:5.5V y
Min:0.25Vdd+0.8V
4.5.
PINES DE E/S DEL MODULO CELULAR
En la siguiente tabla, se relacionan los pines del microcontrolador con el periférico
conectado ha este para tener una idea global de como va ser la distribución y
configuración que va tener el modulo. Los pines se escogieron según la tabla 2,
dependiendo del consumo de corriente, también dependiendo del voltaje que
maneje, si es TTL o 3.3V o ADC o por tipo de protocolo de comunicación (RS232,
USB, SPI, etc.), siguiendo esos criterios se escogieron los siguientes pines.
Tabla 2 Configuración de pines de E/S
Pin
Función
Config. Tris I/O Tipo I/O Descripción
64
RE2
0
O
D
Pin RESET de la GLCD
63
RE3
0
O
D
Pin C/D de la GLCD
62
RE4
0
O
D
Pin R/W de la GLCD
61
RE5
0
O
D
Pin E de la GLCD
60
RE6
0
O
D
Pin CS1 de la GLCD
59
RE7
0
O
D
Pin CS2 de la GLCD
58
RD0
0
O
D
Pin de datos DB0 de la GLCD
55
RD1
0
O
D
Pin de datos DB1 de la GLCD
54
RD2
0
O
D
Pin de datos DB2 de la GLCD
53
RD3
0
O
D
Pin de datos DB3 de la GLCD
52
RD4
0
O
D
Pin de datos DB4 de la GLCD
51
RD5
0
O
D
Pin de datos DB5 de la GLCD
50
RD6
0
O
D
Pin de datos DB6 de la GLCD
49
RD7
0
O
D
Pin de datos DB7 de la GLCD
48
RB0
0
O
D
Pin U/D del potenciometro digital
47
RB1
0
O
D
Pin INC del potenciometro digital
46
RB2
0
O
D
Pin CS del potenciometro digital
45
RB3
0
O
D
Pin U/D del potenciometro digital
44
RB4
0
O
D
Pin INC del potenciometro digital
43
RB5
0
O
D
Pin CS del potenciometro digital
2
RE0
1
I
D
Pin DTR puerto serial DB9
1
RE1
0
O
D
Pin DCD puerto serial DB9
3
RG0
1
I
D
Pin RTS puerto serial DB9
4
RG1/TX2
0
O
D
Pin TXD puerto serial DB9
5
RG2/RX2
1
I
D
Pin RXD puerto serial DB9
6
RG3
0
O
D
Pin CTS puerto serial DB9
8
RG4
0
O
D
Pin RL puerto serial DB9
14
RF4/D+
x
I/O D
Pin datos D+ USB
15
RF3/D-
x
I/O D
Pin datos D- USB
21
RA3
0
O
D
Pin Drive B TouchScreen
22
RA2
0
O
D
Pin Drive A TouchScreen
23
RA1/AN1
1
I
A
Pin Lee X TouchScreen
24
RA0/AN0
1
I
A
Pin Lee Y TouchScreen
34
RC3/SCK1 0
O
D
Pin SCK de la microSD
35
RC4/SDI1
I
D
Pin SDI de la microSD
36
RC5/SDO1 0
O
D
Pin SDO de la microSD
16
RF2
0
O
D
Pin CS de la microSD
13
RF5
1
I
D
Pin SD Detect de la microSD
1
11
RF7
1
I
D
Pin DTR puerto serial MODEM
12
RF6
0
O
D
Pin DCD puerto serial MODEM
30
RC0
1
I
D
Pin RTS puerto serial MODEM
32
RC7
0
O
D
Pin TXD puerto serial MODEM
31
RC6
1
I
D
Pin RXD puerto serial MODEM
33
RC2
0
O
D
Pin CTS puerto serial MODEM
29
RC1
0
O
D
Pin RL puerto serial MODEM
7
/MCLR
x
x
x
Pin para la programación ICSP MCLR
42
RB6/PGC
x
x
x
Pin para la programación ICSP PGC
37
RB7/PGD
x
x
x
Pin para la programación ICSP PGD
27
RA5
0
O
D
Pin para LED indicador
28
RA4
0
O
D
Pin para POWERKEY Módem
Para la anterior tabla (tabla x), se usa la siguiente nomenclatura:
[I:Input],[O:Output],[D:Digital],[A:Analogo],[x:No importa].
Diagrama 17 Algoritmo del Microcontrolador
5. INICIALIZACIÓN DEL MODEM GSM
El siguiente diagrama muestra la forma en que se debe inicializar el modem
Diagrama 18 Inicialización del Modem
6. PROGRAMACION DE LAS FUNCIONES BÁSICAS
6.1. REALIZACIÓN DE LLAMADAS
Diagrama 19 Llamadas con Comandos AT
6.2.
REALIZACIÓN DE LLAMADAS PROGRAMACIÓN DEL
MICROCONTROLADOR
INICIALIZA SISTEMAS
TOUCH
MICRO
MODEM
DETECT
SUB1
NÚMER
LLAMA
O
R
6.3.
A
TX
PUERTO
PUERTO
A
C
RECEPCIÓN DE LLAMADAS
Al recibir una llamada entrante, el módem enviara al microcontrolador la palabra
RING, el equipo esperara si el usuario presionara la tecla de contestar o de
rechazar la llamada. Si decide contestar se le enviara al módem el siguiente
comando ATA; si no terminara la rutina, puede cortar haciendo clic en el botón de
colgar igualmente.
Diagrama 20 Recepción de Llamadas
6.4.
RECEPCIÓN DE LLAMADAS PROGRAMACIÓN D EL
MICROCONTROLADOR
INICIALIZA SISTEMAS
ACEPTA
6.5.
TOUCH
MICRO
MODEM
SUB2
DETECT
RX
A
PUERTO
CANCEL
PUERTO
C
A
A
ENVÍO DE MENSAJES DE TEXTO
Para envió un mensaje a un número determinado, primero debemos tener una
variable el cual tendrá el numero al que enviaremos el mensaje se ingresara los
comandos para esta función en este casa ingresando el comando
AT+CMGS="<Numero>", a lo cual recibiremos una respuesta (caracter '>'), para
luego ingresar el mensaje, la respuesta al comando es el ID del mensaje,
terminado con el clásico OK.
Diagrama 21 Envió de Masajes de Texto
6.6.
ENVÍO DE MENSAJES DE TEXTO PROGRAMACIÓN DEL
MICROCONTROLADOR.
INICIALIZA SISTEMAS
TOUCH
MICRO
MODEM
SUB3
DETECT
TX
A
PUERTO
PUERTO
C
IN TXT
A
NÚMERO
ENVIO
6.7.
RECEPCIÓN DE MENSAJES DE TEXTO
Según el estudio realizado anteriormente se puede determinar el funcionamiento de los
módems y así poder diseñar el software, al recibir un SMS, el módulo lo informa mediante
un mensaje:+CMTI: "SM",<indice>, de modo que para leerlo simplemente debemos
ingresar el comando AT+CMGR=<indice>. El diagrama siguiente muestra la secuencia de
recepción del mensaje en el software a diseñar, al enviar el comando se espera la
confirmación del mensaje realizado y se mostrara los mensajes en la GLCD, de no ser así
mostrara un mensaje de error.
Diagrama 22 Recepción de Mensajes de Texto
6.8.
RECEPCIÓN DE MENSAJES DE TEXTO PROGRAMACION DEL
MICROCONTROLADOR.
INICIALIZA SISTEMAS
TOUCH
DETECT
TX
A
PUERTO
PUERTO
C
A
SUB4
DETECT
RX
VER
A
PUERTO
BUSON
PUERTO
C
LEER
TXT
A
ANEXO B