Trabalho 8051

Nilton Monteiro da Fonseca 002200700532

Carlos Daniel Gutierrez de Camargo 002200700537

Willians Douglas Cantalice Almeida 002200700655

Charles Patutta 002200100815

8° semestre

MESA COORDENADA PARA TORNO

MICROCONTROLADOR 8051

Itatiba

2010

SUMÁRIO

1 – INTRODUÇÃO.................................................................................................. 03

1.1 – A Máquina Ferrramenta.............................................................................. 03

1.2 – Servomotores.............................................................................................. 03

1.3 – Microcontroladores...................................................................................... 04

1.4 – A Família MCS-51....................................................................................... 05

1.5 – Pinagem e Temporização........................................................................... 06

1,6 – Assembler e Simulador............................................................................... 07

1.6.1 – Conceitos do Avmac51 e do Avlink.......................................................... 07

2 – O PROJETO..................................................................................................... 09

2.1 – O diagrama sinótico.................................................................................... 09

2.2 – Descrições técnica...................................................................................... 09

2.3 – Materiais utilizados na automação.............................................................. 10

2.4 – O Diagrama elétrico.................................................................................... 10

2.5 – O Fluxograma.............................................................................................. 11

2.6 – Programa Assembly.................................................................................... 12

3 – CONCLUSÃO.................................................................................................... 15

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................ 16

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1 - INTRODUÇÃO

Com o avanço da tecnologia e a utilização da eletrônica digital por

grande parte das empresas, o emprego de microcontroladores vêm sendo

muito requisitado para um melhor desenvolvimento da produção, diminuindo os

custos e trazendo benefícios para as empresas que utilizam esse sistema. É

importante salientar que, considerando a relação custo/benefício, os

microcontroladores podem não só ser usados em empresas de médio/grande

porte, como pode também ser utilizado em vários projetos de eletrônica, na

substituição de vários componentes digitais, obtendo-se assim no final do

projeto um melhor acabamento – pois um microcontrolador ocuparia um menor

espaço físico - e uma maior eficiência e praticidade, uma vez que todos os

comandos seriam executados via software.

Este trabalho tem o objetivo a elaboração de um projeto de

automatização de um torno mecânico que será usado para furação de quatro

diferentes tipos de peças, usando para isso um servomotor.

1.1 - A MÁQUINA FERRAMENTA

Este referido torno se trata de um modelo manual antigo que será usado

para realização das seguintes furações: diâmetro 10 mm que não varia para os

comprimentos 10, 12, 17 e 25 mm, é um processo realizado freqüentemente e

que gasta muito tempo na execução de cada lote de peças, daí vem a

necessidade de uma automatização deste sistema.

1.2 - SERVOMOTORES

Um servomotor é muito empregado como recurso na otimização de

máquinas e equipamentos. A constante busca por melhoria trouxe a

necessidade de controle de processo, esse foi possível através de atuadores

com realimentação e como monitoramento de posição, velocidade e torque.

Uma das principais vantagens do servomotor é a possibilidade de ser possível

controlar o torque no eixo, de forma constante e em larga faixa de rotação. Os

servomotores podem ser classificamos como AC Síncrono, o qual depende da

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realimentação a partir de um resolver, o AC Assíncrono que se assemelha a

um motor trifásico gaiola de esquilo convencional, dependendo da

realimentação obtida por um encoder e o Servomotor DC, esse bastante

semelhante a um motor DC comum.

1.3 - MICROCONTROLADORES

A rápida evolução da eletrônica, particularmente na segunda metade do

século XX, provocou uma mudança profunda no homem moderno. Os países

ficam cada vez mais próximos, graças inicialmente ao radio, depois à televisão

e hoje em dia, com os satélites, pode-se instantaneamente ver qualquer lugar

do planeta. Pudemos ver o homem pisando pela primeira vez na Lua e também

imagens recém enviadas de Marte, Júpiter, Saturno e Plutão. Além dos meios

de comunicação, recordemos os avanços da medicina, meteorologia,

transportes, ciência pura e aplicada, prospecção de petróleo e também o

controle e melhoria do meio ambiente.

Pelo lado da eletrônica, afirma-se que um grande agente deste

progresso foi o computador, que provocou uma realimentação positiva nas

pesquisas. O computador permitiu pesquisas mais rápidas e precisas; com isto

muitas ciências se beneficiaram inclusive a tecnologia eletrônica, que passou a

fabricar circuitos mais rápidos e eficientes. Com isso pode-se construir

computadores mais eficientes, que por sua vez melhoraram ainda mais a

eletrônica e assim sucessivamente. Com o barateamento dos CIs e o

surgimento de microprocessadores (CPUs) mais poderosos, começou-se a

usar as CPUs mais simples para implementar tarefas dedicadas, tais como

controle de impressora, plotter, reguladores de velocidade, acionadores de

motores de passo, controladores de elevadores, etc.

Os microcontroladores apresentam uma série de recursos incorporados dentro

de um único integrado. Estes recursos aumentam com a evolução da

eletrônica. Isto permite o desenvolvimento de projetos cada vez mais simples.

Os microcontroladores são específicos para controle, não tem grande

capacidade de processamento e por isso nunca haverá um computador

pessoal cuja CPU seja um microcontrolador.

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Eles podem estar presentes em um PC, mas apenas para controlar periféricos.

Usa-se o nome de Microcontrolador para designar dispositivos de uso genérico,

mas existem vários microcontroladores que têm aplicações específicas, como

por exemplo o controlador de teclado 80C51SL-BG e o controlador de

comunicações universal 82C152.

Há diversos fabricantes de microcontroladores. Os mais conhecidos são:

• INTEL → 8048, 8049, 8051, 8052, 8096.

• ZILOG → Z8.

• MOTOROLA → 6801, 6804, 6805, 68HC11.

• NATIONAL → COP400, COP800, NS8050.

1.4 -A FAMÍLIA MCS-51

O 8051, da Intel, é, sem dúvida, o microcontrolador mais popular

atualmente. O dispositivo em si é um microcontrolador de 8 bits relativamente

simples, mas com ampla aplicação. Porém, o mais importante é que não existe

somente o CI 8051, mais sim uma família de microcontroladores baseada no

mesmo. Entende-se família como sendo um conjunto de dispositivos que

compartilha os mesmos elementos básicos, tendo também um mesmo conjunto

básico de instruções.

A família MCS-51 é tão antiga e limitada como a MCS-48 nem tão cara

como a MCS-96. Por isso mesmo é atualmente a família de controladores de

maior emprego. É adequada para a grande maioria de aplicações a nível

universitário.

A família MCS-51 originou-se a partir da MCS-48, daí o motivo de seu

estudo neste curso. Esta foi a primeira família de controladores lançada no

mercado pela INTEL. As limitações tecnológicas da época (1976) impuseram

uma série de restrições, mas, para a época, foi um grande produto. Uma

de suas maiores aplicações foram os teclados dos computadores de 16 bits,

IBM PC (lançados em 1981).

A descrição da pinagem do 8051 no encapsulamento DIP40 (HMOS) → 8051

AH, segue logo abaixo da figura 1 que se refere o 8051 da ATMEL.

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Figura 1 – Pinagem do 8051.

1.5 - PINAGEM E TEMPORIZAÇÃO

(40) Vcc → Alimentação de +5V. Consumo: Icc = 125 ma, com todas as saídas

desconectadas.

(20) Vss → Terra.

(32-39) P0 → Porta 0 (AD0...AD7). Além de porta paralela, está multiplexada

com o byte menos significativo (LSB) dos endereços e dos dados. Admite 8

cargas LS TTL.

(21-28) P2 → Porta 2 (A8...A15). Além de porta paralela, está multiplexada com

o byte mais significativo (MSB) dos endereços. Admite 4 cargas LS TTL.

(1-8) P1 → Porta 1. Admite 4 cargas LS TTL.

(10-17) P3 → Porta 3. Compartilhada com uma série de recursos Admite 4

cargas LS TTL.

P3.0 → RXD, entrada serial

P3.1 → TXD, saída serial

P3.2 → *INT0, interrupção externa 0

P3.3 → *INT1, interrupção externa 1

P3.4 → T0, entrada para o timer 0 (contador neste caso)

P3.5 → T1, entrada para o timer 1 (contador neste caso)

P3.6 → *WR, escrita na memória de dados externa

P3.7 → *RD, leitura na memória de dados externa

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(9) RST → Reset. Com o oscilador funcionando, deve ser mantido um nível alto

durante 24 períodos.

(30) ALE/PROG → Address Latch Enable. Pulso para acionar o latch que

captura o LSB do endereço (com sua borda ascendente). Ele é emitido à razão

de 1/6 da freqüência do oscilador e pode ser usado para acionar entradas

externas. Um ALE é omitido durante o acesso à Memória de Dados Externa.

Também é usada na gravação da ROM interna.

(29) *PSEN → Program Store Enable. Pulso de leitura para a Memória de

Programa Externa. Quando o programa está sendo executado na memória de

programa externa ele aparece como 1/6 da freqüência de clock. Quando há

acesso à memória de dados externa, 2 PSEN são perdidos.

(31) *EA/VPP → External Access Enable. Informa à CPU se o programa está

na Memória de

Programa Externa ou na ROM Interna. Também usado para gravação da ROM

Interna.

*EA = 1 (Vcc) → (0000H - 0FFFH) ROM Interna

→ (1000H - FFFFH) Memória de Programa Externa

*EA = 0 (Vss) → (0000H - FFFFH) Memória de Programa Externa

(19) XTAL1 → Entrada do amplificador inversor do oscilador interno. Deve ser

conectado à terra se

for usado um clock externo (HMOS) ou ao clock externo (CHMOS).

(20) XTAL2 → Saída do amplificador inversor do oscilador interno. Se for usado

clock externo, serve como entrada para o mesmo (HMOS) ou não é conectado

(CHMOS).

1.6 - ASSEMBLER E SIMULADOR

1.6.1 - CONCEITOS DO AVMAC51 E DO AVLINK

O AVMAC 8051 é um assembler (realocável), com recursos de macros

para a família do MCS-51. O AVMAC51 recebe como entrada um arquivo com

instruções em assembly e procede da seguinte forma:

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• Envia o arquivo a um pré-processador para validar as macros e as

diretivas para assemblagem condicional.

• O pré-processador produz um segundo arquivo que é enviado ao

assembler propriamente dito.

• O assembler produz um arquivo objeto e um arquivo com a listagem do

código-fonte.

• O objeto produzido pelo assembler é enviado (pelo usuário) ao linker, o

qual produz um arquivo absoluto em formato HEX.

Fluxograma para utilização do assembler e linker.

ARQ.ASM PRÉ-PROCESADOR ARQ.MXP ASSEMBLER

ARQ.PRN / ARQ.OBJ LINKER ARQ.HEX

Para ativar o assembler usa-se o comando que está ilustrado abaixo:

AVMAC51 ARQUIVO OPÇÕES

Nome do arquivo a ser “assemblado”. Primeiro procura o ARQUIVO e se

não o encontra, busca o ARQUIVO. ASM

Opções da linha de comando.

Linha de comando para a ativação do linker.

O linker é usado da forma ilustrada abaixo:

AVLINK ARQ = ARQ1 ARQ2

ARQ3...

ARQ Nome do arquivo que recebe os códigos linkados

ARQ1, ARQ2, ARQ3... Lista de arquivos objeto

Por default, os arquivos absolutos serão feitos em formato INTEL HEX.

Um programa em linguagem assembly consiste de uma seqüência de

"sentenças", cada uma ocupando uma linha do arquivo.

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O arquivo .HEX criado será usado para comunicação com o sistema

SDM 9431, através da porta serial e do comando carregar arquivos disponível

no módulo, tanto operando no modo PC, quanto operando no modo Teclado.

2 - O PROJETO

2.1 – O DIAGRAMA SINÓTICO

A figura 2 esquematiza como fica o torno após a automatização.

Figura 2 – Esquema da montagem

2.2 –DESCRIÇÃO TÉCNICA

Torno Universal MS-205 x 1000, Marca Nardini.

CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS

Diâmetro admissível sobre o barramento 330 mm

Diâmetro admissível sobre o carro transversal 185 mm

Diâmetro admissível na cava 476 mm

Distância entre pontas 1000 mm

Curso do carro transversal 160 mm

Largura do barramento 187 mm

CABEÇOTE

Nariz da árvore Cam-Lock D1-4"

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Gama de velocidades rpm 70-2000

CONTRA PONTO

Diâmetro do mangote 32 mm

Curso do mangote 95 mm

Sede cônica do mangote MT nº 3

ROSCAS

Roscas métrica Pitch 0,45 - 10

MOTORES

Motor principal HP 2

Motor da bomba de refrigeração HP 0,1

Voltagem do equipamento Volts 220

Peso liquido 442 Kg

2.3 – MATERIAIS UTILIZADOS NA AUTOMAÇÃO

Um servomotor com drive;

Um kit microcontrolador 8051;

Sensores, cabos, materiais elétricos

2.4 – O DIAGRAMA ELÉTRICO

É mostrado na figura 3 o diagrama elétrico simplificado do projeto.

Figura 3 – Esquema elétrico

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2.5 - O FLUXOGRAMA

Para o projeto de automatização do torno foi elaborado o seguinte fluxograma

para a elaboração do programa em assembly.

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2.6 - PROGRAMA ASSEMBLY

Foi utilizado o fluxograma acima para elaboração do programa conforme segue:

; ********** MESA COORDENADA PARA TORNO **********

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; ENTRADAS DIGITAIS :

; P1.0 – LIGA MÁQUINA

; P1.1 – DESLIGA MÁQUINA

; P1.2 – SELEÇÃO 30 MM




; P1.6 – MESA RECUADA

; P1.7 – BOTÃO START

; SAÍDAS DIGITAIS :

; P3.0 – LIGA MOTOR DA BROCA

; P3.1 – SERVO MOTOR – A

; P3.2 – SERVO MOTOR – B

; P3.3 – SINALIZAÇÃO FIM DE CICLO

; INÍCIO DO PROGRAMA

SEG CODE

ORG 5000H

BLM EQU 90H ; BOTÃO LIGA MÁQUINA

BDM EQU 91H ; BOTÃO DESLIGA MÁQUINA

CS30 EQU 92H ; CHAVE SELETORA 30 MM




SMR EQU 96H ; SENSOR MESA RECUADA

BST EQU 97H ; BOTÃO START

LMB EQU B0H ; LIGA MOTOR DA BROCA

SMA EQU B1H ; SERVO MOTOR – A

SMB EQU B2H ; SERVO MOTOR – B

SFC EQU B3H ; SINALIZAÇÃO FIM DE CICLO

CLR LMB

CLR SMA

CLR SMB

CLR SFC

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MOV TMOD,#10 ;CONTADOR 1 NO MODO DE 16 BITS COM SINAL

MOV TCON,#0 ;INTERNO, INICIALMENTE DESABILITADO

ST: JNB BLM, ST

CLR SFC

HM1: JB SMR, XX

SETB LMB

SETB SMA

SL1: JNB CS30, SL2

LCALL TLP

LCALL TLP

SETB SMB

SJMP HM2

SL2: JNB CS45, SL3

LCALL TLP

LCALL TLP

LCALL TLP

SETB SMB

SJMP HM2

SL3: JNB CS60, SL4

LCALL TLP

LCALL TLP

LCALL TLP

LCALL TLP

SETB SMB

SJMP HM2

SL4: JNB CS75, SL5

SL5: LCALL TLP

LCALL TLP

LCALL TLP

LCALL TLP

LCALL TLP

SETB SMB

HM2: JNB SMR, HM2

SETB SFC

SJMP ST

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XX: SETB SMB

SJMP HM1 ; TEMPO DE CONFORMAÇÃO = 15 SEG

TLP: MOV R0,#D2H ; D2H = 210D = 15X14 (10SEG)

REP1: MOV TH1,#07H

MOV TL1,#53H

SETB TR1

JNB TF1,$

CLR TF1

DJNZ R0,REP1

CLR TR1

RET

END

3 - CONCLUSÃO

Conclui-se aqui que o trabalho contribuiu muito para a nossa formação acadêmica, pois

possibilitou o entendimento completo da elaboração do projeto, desde a sua concepção até a

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finalização, entendendo a partir da idéia de automatizar confrontar custos, benefícios e

viabilidade.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Microcontrolador 8051 detalhado, Denys E. C. Nicolosi, 6ª Ed. Editora Érica

16

Aplicações práticas do microcontrolador 8051, Silva júnior, Vidal Pereira da, São

Paulo, Ed. Érica, 1994.

Manual de Experiência do Módulo SDM 9431, disponível na biblioteca da USF sob o

Tombo 102861, classif. 621.381.953.5.

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Documents

Trabalho 8051