Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa

Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR DE GANDIA “Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa” TRABAJO FINAL DE CARRERA Autor/es: Miguel José Llopis Signes Director/es: D. José Pelegrí Sebastiá GANDIA, 2010 1 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa ÍNDEX 1. INTRODUCCIÓ...............................................................................................................................4 1.1 INTRODUCCIÓ........................................................................................................................4 1.2 OBJECTIUS.............................................................................................................................4 1.3 PLA DE TREBALL..................................................................................................................4 1.4 RESUM DEL PROJECTE.........................................................................................................5 2. SENSORS.........................................................................................................................................6 2.1. INTRODUCCIÓ.......................................................................................................................6 2.2 APLICACIONS DELS SENSORS CAPACITATIUS...............................................................6 2.3 COMPOSICIÓ..........................................................................................................................7 2.4 PRINCIPI DE FUNCIONAMENT DELS SENSORS CAPACITATIUS................................7 2.5 FACTORS DE CORRECCIÓ DE L'OBJECTE PER A SENSORS CAPACITATIUS............8 2.6 TIPUS DE SENSORS CAPACITATIUSS: BLINDATS I NO BLINDATS..............................8 2.7 ESPECIFICACIONS................................................................................................................9 3. ELS MICROCONTROLADORS..................................................................................................11 3.1 CONTROLADORS I MICROCONTROLADORS................................................................11 3.2 APLICACIONS......................................................................................................................11 3.3 RECURSOS COMUNS..........................................................................................................12 3.3.1 Arquitectura bàsica.........................................................................................................12 3.3.2 El Processador.................................................................................................................13 3.3.3 Memòria de programa....................................................................................................13 3.3.4 Portes d’Entrada i Sortida..............................................................................................14 3.3.5 Rellotge principal...........................................................................................................15 3.4 RECURSOS ESPECIALS......................................................................................................15 3.4.1 Temporitzadors o “Timers”............................................................................................15 3.4.2 Gos guardià o “Watchdog”.............................................................................................15 3.4.3 Protecció davant fallides de l’alimentació o “Brownout”..............................................16 3.4.4 Estat de repòs o de baix consum....................................................................................16 3.4.5 Convertidor A/D.............................................................................................................16 3.4.6 Convertidor D/A............................................................................................................16 3.4.7 Comparador analògic.....................................................................................................16 3.4.8 Modulador d’amplada d’impulsos o PWM....................................................................17 3.4.9 Portes de E/S digitals.....................................................................................................17 3.4.10 Portes de comunicació.................................................................................................17 4. MICROCONTROLADORS DE 8 BITS: ELS <<PIC>>..............................................................18 4.1 L’ ELECCIÓ...........................................................................................................................18 4.2 HISTÒRIA DELS PIC............................................................................................................18 4.3 CARACTERÍSTIQUES RELEVANTS.................................................................................18 4.4 LA FAMÍLIA DELS PIC........................................................................................................20 4.4.1 Gamma baixa.................................................................................................................20 4.4.2 Gamma mitjana..............................................................................................................20 4.4.3 Gamma alta....................................................................................................................21 4.5 EL PIC 16F87x.......................................................................................................................21 4.5.1 Processador RISC amb arquitectura Hardvard..............................................................22 4.5.2 Organització de la memòria de programa......................................................................23 4.5.3 Organització de la memòria de dades RAM..................................................................23 4.5.4 Diagrama de connexions.................................................................................................25 4.5.5 Característiques del la família dels PIC16F87x.............................................................25 2 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 5. CONNEXIÓ ENTRE SENSOR I MICROCONTROLADOR......................................................26 5.1 INTRODUCCIÓ.....................................................................................................................26 5.2 CIRCUITS D'ACONDICIONAMENT PER A SENSORS ...................................................26 5.2.1 Ponts d'alterna................................................................................................................26 5.2.2 Linealització analògica de ponts capacitatius ...............................................................27 5.2.3 Amplificadors d'alterna..................................................................................................29 5.2.4 Blindatges electrostàtics. Guardes actives.....................................................................30 5.2.5 Convertidors de senyal alterna-contínua .......................................................................32 5.2.6 Circuits d'interfície directa entre sensor modulador i microcontrolador........................34 5.2.6.1 Introducció..............................................................................................................34 5.2.6.2 Principi de funcionament........................................................................................34 5.2.6.3 Circuits d'interfície per a sensors capacitatius........................................................34 5.6.2 Tècniques de calibratge. Mètode de les tres senyals.................................................36 6. CONNEXIÓ AMB L'ORDINADOR.............................................................................................39 6.1 NORMA RS-232......................................................................................................................39 6.2 CONVERTIDOR DE NIVELL TTL A NORMA RS-232......................................................41 6.3 MÒDUL USART DE COMUNICACIONS...........................................................................42 7. SISTEMA DE MESURA............................................................................................................45 7.1 RESULTATS EXPERIMENTALS AMB CONDENSADORS..............................................48 7.2 RESULTATS EXPERIMENTALS AMB SENSORS..............................................................49 7.2.1 Resultats experimentals amb sensors mesurats amb aparell impedàncies PROMAX....51 7.2.2 Resultats experimentals amb sensors mesurats amb sistema de mesura.........................56 8. CONCLUSIONS I FUTURES lÍNIES DE TREBALL.................................................................59 9. BIBLIOGRAFIA............................................................................................................................60 10. ANNEX........................................................................................................................................61 3 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 1. INTRODUCCIÓ 1.1 INTRODUCCIÓ En l'actualitat, la mesura de paràmetres mitjançant un sistema electrònic, esta present en molts àmbits de la nostra vida diària. Aquests paràmetres, són mesurats per sensors i la principal funció d'aquests, és la de transformar una informació en una senyal elèctrica. Per a convertir la senyal elèctrica que ens dóna el sensor, en un paràmetre, fan falta un serie d'elements. En primer lloc, una volta s'obté la senyal elèctrica analògica del sensor, aquesta ha de ser amplificada, filtrada, linealitzada o demodulada per un circuit d'acondicionament. Més tard, aquesta senyal acondicionada es digitalitza amb un convertidor analògic-digital, i per últim es rebuda pel microcontrolador, que s'encarrega de guardar, processar , controlar o visualitzar el valor digital. El propòsit del present projecte final de carrera, es la realització d'un sistema pera a la mesura de les capacitats d'un sensor mitjançant la connexió directa entre el sensor capacitatiu i el microcontrolador, deixant en des ús, la utilització del circuit d'acondicionament i el convertidor analògic -digital, per obtindre un sistema compacte i de baix cost. 1.2 OBJECTIUS L'objectiu principal d'aquest projecte final de carrera és l'elaboració d'un sistema de mesura de la capacitat dels sensors capacitatius. Dins d'aquest objectiu principal podem emmarcar d'altres secundaris com són: - Estudi de les diferents formes de medir petites capacitats. - Elecció dels components per a la realització del projecte. - Disseny i implementació pràctica. - Obtenció dels resultats experimentals. 1.3 PLA DE TREBALL El pla de treball per a la realització del projecte és el següent: - Recopilació d'informació sobre les diferents formes de mesurar capacitats així com dels diferents components que formen el circuit i del seu funcionament. (Estimació 35 h) - Elecció dels components que s'usaran en el sistema i disseny i/o elecció de la placa electrònica que allotjara a aquests i als diversos components electrònics addicionals necessaris per al correcte funcionament dels anteriors. (Estimació 20 h) - Implementació pràctica i comprovació del correcte funcionament del muntatge. (Estimació 25 h) - Disseny i depuració del programa que executarà el microcontrolador i que serà l'encarregat d'interpretar les dades proporcionades pel sensor capacitatiu. (Estimació 40 h) - Obtenció dels resultats experimentals. (Estimació 30 h) 4 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 1.4 RESUM DEL PROJECTE Aquest document conté el disseny d’un sistema per a la mesura de sensors capacitatius, caracteritzat per estar implementat amb una interfície directa amb el microcontrolador. Inicialment, en el dos primers punts, es realitza una introducció dels principals components que formen el projecte, en el primer punt es realitza una introducció dels sensors, i en el segon una introducció dels microcontroladors. Seguidament es realitza un estudi del diferents tipus de connexió entre els sensors i microcontralodors, fins a explicar en el últim punt la connexió que s'utilitzarà en aquest projecte. A més es realitza un estudi de la connexió entre el microcontralor i el ordinador per a la correcta transferència de dades. A continuació, en el segënt punt es realitza el disseny del sistema complet de mesura i dels components del que està format. En aquest punt, també podem trobar els resultats experimentals medits amb el sistema elaborat en aquest projecte. En el últim punt, trobem les conclusions final i les futures línies de treball. 5 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 2. SENSORS 2.1. INTRODUCCIÓ Un sensor és un aparell capaç de transformar magnituds físiques o químiques, cridades variables d'instrumentació, en magnituds elèctriques. Les variables d'instrumentació depenen del tipus de sensor i poden ser per exemple: temperatura, intensitat lumínica, distància, acceleració, inclinació, desplaçament, pressió, força, torsió, humitat, pH, etc. Una magnitud elèctrica obtinguda pot ser una resistència elèctrica (com en una RTD), una capacitat elèctrica (com en un sensor d'humitat), una tensió elèctrica (com en un termoparell), un corrent elèctric (com un fototransistor), etc. El sensor capacitatiu és bàsicament un condensador. El condensador és un dispositiu format per dos conductors o armadures, generalment en forma de plaques o làmines, separats per un material dielèctric, que sotmesos a una diferència de potencial adquireixen una determinada càrrega elèctrica. A aquesta propietat d'emmagatzematge de càrrega se li denomina capacitat, i en el sistema internacional d'unitats es mesurat en Farads (F), sent un Farad la capacitat d'un condensador en el qual, sotmeses les seves armadures a una diferència de potencial d'1 Volt, aquestes adquireixen una càrrega elèctrica d'1 Coulomb. Es denomina capacitat d'un conductor a la propietat d'adquirir càrrega elèctrica quan és sotmès a un potencial elèctric pel que fa a un altre en estat neutre. La relació entre l'àrea de les plaques i la capacitat ens dóna que a major àrea útil, major serà la capacitat (són directament proporcionals). En tant la relació entre la capacitat i la separació entre dues plaques és inversament proporcional. Finalment, la capacitat depèn del dielèctric, sent que per al buit, la capacitat és C0; per a un aïllant dielèctric K, la capacitat està donada per C0K. on: ε0: constant dielèctrica del buit εr: constant dielèctrica o permitivitat relativa del material dielèctric entre les plaques A: l'àrea efectiva de les plaques d: distància entre les plaques o espessor del dielèctric 2.2 APLICACIONS DELS SENSORS CAPACITATIUS Existeixen distintes aplicacions per a aquests tipus de sensors. Poden detectar materials conductors i no conductors, en estat líquid o sòlid. Es poden utilitzar per al control de nivell en dipòsits, així com per detectar el contingut de contenidors, o en màquines empaquetadores. Altres aplicacions inclouen el control del posicionament de materials en sistemes de transport i emmagatzematge, com poden ser cintes transportadores. Materials típics que poden ser detectats: 6 0r A Cd ε ε = Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa Sòlids: fusta, ceràmica, vidre, apilaments de paper, materials vegetals, plàstic, pedra, goma, gel... Líquids: aigua, oli, adhesiu i pintures. Granulats: granulats plàstics, llavors, aliments i sal. Pols: tintes, pols de sabó, sorra, ciment, fertilitzants, sucre, farina i cafè. 2.3 COMPOSICIÓ Els elements que constitueixen el sensor capacitatiu són: una sonda capacitiva de detecció, un oscil·lador, un detector de nivell de senyal, un dispositiu interruptor de sortida d'estat sòlid i un potenciòmetre d'ajustament. Figura 1. Components d'un sensor capacitatiu •Sonda capacitiva de detecció: la sonda capacitiva irradia un camp electrostàtic que genera un acoblament capacitatiu entre la sonda i l'objecte que entra en el camp. •Oscil·lador: l'oscil·lador subministra energia elèctrica a la sonda capacitiva. •Detector de nivell de sortida: El circuit de dispar detecta canvis en l’amplitud de l’oscil·lació. Els canvis es donen quan un objecte entre o surt del camp electrostàtic irradiat des del sensor. •Dispositiu interruptor de sortida d’estat sòlid: Un cop detectat un canvi suficient al camp electrostàtic, la sortida d’estat sòlid genera una senyal elèctrica que l’ha d’interpretar un dispositiu d’interfície, com pot ser un PLC. Aquesta senyal indica la presència d’un objecte al camp de detecció. •Potenciòmetre d’ajustament: Si el potenciòmetre es gira a la dreta (sentit horari), la sensibilitat augmenta, si es gira a l’esquerra (sentit antihorari), la sensibilitat disminueix. 2.4 PRINCIPI DE FUNCIONAMENT DELS SENSORS CAPACITATIUS Els sensors de proximitat capacitatius treballen generant un camp electrostàtic i detectant canvis en el citat camp, a causa d’un objecte que s’aproxima a la superfície de detecció. 7 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa Els sensors capacitatius detecten objectes metàl·lics, o no metàl·lics, mesurant el canvi en la capacitació, que depèn de la constant dielèctrica del material a detectar, així com de la seva massa, mida i distància fins a la superfície sensible del detector. Quant més gran siga la mida, així com la constant dielèctrica de l’objecte a detectar, més gran serà l’increment de capacitació de la sonda per part de l’objecte. En absència d’objectes, el sensor es troba inactiu. En el moment en què s’aproxima un objecte, aquest fa que augmenta la capacitació de la sonda de detecció. Quan aquesta supera un llindar predeterminat s’activa l’oscil·lador, el qual dispara el circuit de sortida perquè canvi entre “on” (encès) i “off” (apagat). Quan s’aproxima un objecte a la cara activa del detector, l’objecte actua com un condensador. El canvi de la capacitació és significatiu durant una llarga distància. En canvi, si s’aproxima un no conductor, (> 1) el canvi en la constant dielèctrica és molt petit, i l’increment en la seva capacitació és realment petit si es compara amb els materials conductors. Per tant, cal tenir en compte els factors de correcció quan es comparen les diferents distancies de detecció. 2.5 FACTORS DE CORRECCIÓ DE L'OBJECTE PER A SENSORS CAPACITATIUS Els factors de correcció són valors aproximats i la capacitat de sensibilitat per part del sensor ve influenciada per les condicions en què es trobel'objecte a detectar, així com de l'ambient en què es troba situat el sensor. És molt important tenir en compte en el moment de detectar un objecte la influència de la humitat al voltant del detector i a l'objecte. Un grau elevat d'humitat en fusta o paper, per exemple, incrementa la distància de detecció. Aquells materials amb major constant dielèctrica resulten més senzills de detectar que aquells que posseeixen una constant dielèctrica baixa. 2.6 TIPUS DE SENSORS CAPACITATIUSS: BLINDATS I NO BLINDATS Els sensors capacitatius poden ser de disseny blindat o no blindat. −Sensor blindat: Els sensors capacitatius blindats tenen una banda de metall al voltant de la sonda. Això ajuda a dirigir el camp electrostàtic cap endavant del sensor, permetent un camp més concentrat. Figura 11. Sensor capacitatiu blindat El disseny blindat permet encastar el sensor en el material circumdant sense causar falses activacions. 8 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa Figura 12. Sensors blindats encastats Els sensors de capacitat blindats són apropiats per a la detecció de materials de constants dielèctriques baixes(difícils de detectar) degut a que tenen camps electrostàtics molt concertats. Aquest fet els permet detectar objectes que no detecten els sensors no blindats. Sensor no blindat: Els sensors capacitatius no blindats no tenen cap banda metàl·lica al voltant de la sonda, fent que el seu camp electrostàtic es trobemenys concentrat. Figura 4. Sensor capacitatiu no blindat Molts models incorporen una sonda de compensació per proporcionar major estabilitat. La citada sonda permet al sensor ignorar materials com l'aigua polvoritzada, pols, una mica de brutícia i oli polvoritzat o vapor d'aigua condensat al sensor. La sonda de compensació dóna major resistència al sensor respecte a les variacions d'humitat ambiental. Els sensors blindats són, per tant, l'elecció més adequada per a ambients on hi ha pols i llocs humits. Aquests tipus de sensors també són més apropiats que els models blindats per ancoratges per a sensors de plàstic, accessoris dissenyats per a les aplicacions de nivell de líquid. L'ancoratge es col·locava a través d'un forta en un dipòsit a traves de la paret de l'ancoratge del sensor. Els sensors no blindats compten amb un camp electrostàtic menys concentrat que el dels blindats. Aquesta característica converteix als sensors capacitatius no blindats en ideals per a la detecció de materials de constants dielèctriques altes i baixes. Per a determinats objectes, els sensors capacitatius no blindats tenen distàncies de detecció majors que els models blindats. 2.7 ESPECIFICACIONS Cara activa La cara activa és la superfície del sensor capacitatiu de la qual emergeix el camp elèctric. Per assegurar la correcta instal·lació, en els sensors cilíndrics és la cara frontal, mentre que pels rectangulars, generalment, la seva posició ve marcada per una línia o una creu. Accionament L'accionament del sensor es dóna en aproximar el material a detectar davant la cara activa d'aquest, fent canviar l'estat de la sortida. 9 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa les 24 hores. El gos guardià consisteix en un temporitzador que, quan es desborda i passa per 0, provoca un reset automàticament en el sistema. S’ha de dissenyar el programa de treball que controla la feina de forma que refresque o torni a iniciar el Gos guardià avanç de provocar el reset. Si falla el programa o es bloqueja, no es refrescarà el Gos guardià i, al completar el temporitzador, provocarà el reset. 3.4.3 Protecció davant fallides de l’alimentació o “Brownout” Es tracta d’un circuit que resetetja al microcontrolador quan el voltatge de l’alimentació (VPP) és inferior a un voltatge mínim o “brownout”. Mentre el voltatge d’alimentació siga inferior al mínim, el dispositiu es manté resetetjat, començant a funcionar normalment quan es sobrepassa aquest valor. 3.4.4 Estat de repòs o de baix consum Son abundants les situacions reals de treball en què el microcontrolador ha d’esperar, sense fer res, que es produeïx algun esdeveniment extern que el posa novament en funcionament. Per estalviar energia (factor important sobretot en elements portàtils), els microcontroladors disposen d’una instrucció especial (SLEEP en els PIC) que els passa a l’estat de repòs o baix consum, en el qual els requeriments de potència son mínims. En aquest estat es deté el rellotge principal i es “congelen” els seus circuits associats, restant en repòs fins que una interrupció “desperta” al microcontrolador i el retorna al treball. 3.4.5 Convertidor A/D Els microcontroladors que incorporen un convertidor A/D (Analògic/Digital) poden processar senyals analògics, tan abundants en les aplicacions. Solen disposar d’un multiplexor que permet aplicar a l’entrada del convertidor diverses senyals analògiques des de la pota del circuit integrat. 3.4.6 Convertidor D/A Transforma les dades digitals obtingudes del processament del computador en el seu corresponent senyal analògic, que treu a l’exterior per una de les potes de la càpsula. Existeixen molts efectors que treballen amb senyals analògics. 3.4.7 Comparador analògic Alguns models de microcontroladors disposen internament d’un Amplificador Operacional que actua com a comparador entre una senyal fixa de referència i un altre de variable que s’aplica per una de les potes de la càpsula. La sortida del comparador proporciona un nivell lògic 1 o 0 segons un senyal siga major o menor que l’altre. També hi han models de microcontroladors amb un mòdul de tensió de referència que proporciona diverses tensions de referències que es poden aplicar en els comparadors. 16 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 3.4.8 Modulador d’amplada d’impulsos o PWM Son circuits que proporcionen en la seva sortida impulsos d’amplada variable, que s’ofereixen a l’exterior a través de les potes de l’encapsulat. 3.4.9 Portes de E/S digitals Tots els microcontroladors destinen algunes de les seves potes a suportar línies de E/S digitals. Generalment, aquestes línies s’agrupen de vuit en vuit formant Portes. Les línies digitals de les Portes poden configurar-se com Entrada o com Sortida carregat un 1 o un 0 en el bit corresponent en un registre destinat a la seva configuració. 3.4.10 Portes de comunicació Amb l’objectiu de dotar als microcontroladors de la possibilitat de comunicar-se amb altres dispositius externs, altres bussos de microprocessadors, bussos de sistema, bussos de xarxa i poder adaptar-los amb d’altres elements sota unes normes i protocols, alguns models disposen de recursos que els hi ho permeten entre els que destaquen: • UART, adaptador de comunicació sèrie asíncrona. • USART, adaptador de comunicació sèrie síncrona i asíncrona. • Porta paral·lela esclava per poder connectar-se amb els bussos d’altres microcontroladors. • USB (Universal Serial Bus), que és un bus sèrie per als PC. • SSP (Porta Sèrie Síncrona) suporta un interfase sèrie síncron ja siga mitjançant el mòdul SPI o el mòdul I2C. • CAN (Controller Area Network), permet l’adaptació amb xarxes de connexionat multiplexat. 17 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 4. MICROCONTROLADORS DE 8 BITS: ELS <<PIC>> 4.1 L’ ELECCIÓ Per a la realització d’aquest Projecte Final de Carrera, s’ha escollit fer servir, entre tots els microcontroladors existents en el mercat, la família dels PIC, bàsicament per la seva senzillesa a l’hora de fer-los servir, ja que tenen una bona velocitat, un baix consum unit a un ampli rang de voltatges, el seu cost és inferior al d’altres fabricants i existeixen una amplia gamma, la qual cosa ens permet escollir el més idoni en funció a les nostres necessitats de memòria i prestacions. D’altra banda, el software necessari per programar-los no només és fàcil de fer servir sinó que a més és de lliure distribució i finalment que ens permet programar-los moltes vegades. 4.2 HISTÒRIA DELS PIC En 1965, l’empresa GI va crear una divisió de microelectrònica GI Microelectronics Division que va començar fabricant memòries EPROM i EEPROM. A principis dels anys 70 va dissenyar el microprocessador de 16 bits CP1600, que tot i ser bo en general no controlava eficaçment les Entrades i Sortides. Per resoldre aquest problema, el 1975 va dissenyar un xip destinat a controlar E/S: el PIC (Periheral Interface Controller). Es tractava d’un controlador ràpid però limitat i amb poques instruccions ja que estava destinat a treballar conjuntament amb el CP1600. L’arquitectura del PIC inicials era substancialment la mateixa que la dels actuals models PIC16C5X. En aquell moment es fabricava amb tecnologia NMOS i el producte només s’oferia amb memòria ROM i amb un petit però robust microcodi. La dècada dels 80 no va ser bona per la companyia que finalment el 1985 va ser venuda i rebatejada amb l’actual nom d'Arizona Microchip Technology i va orientar el seu negoci als PIC, les memòries EPROM paral·lel i les EEPROM sèrie. Es va començar per redissenyar els PIC, que van passar de fabricar-se amb la tecnologia CMOS, sorgint la família de gamma baixa PIC16C5X, considerats com els “clàssics” dels PIC. Una de les raons de l’èxit dels PIC es basa en la seva utilització. Quan s’aprèn a fer servir un d’ells, coneixent la seva arquitectura i el seu repertori d’instruccions, és fàcil d’emprar un altre model. 4.3 CARACTERÍSTIQUES RELEVANTS 1ª. L’arquitectura del processador segueix el model Hardvard. En aquesta arquitectura, la UCP (unitat central de procés) es connecta de forma independent i amb bussos diferents amb la memòria d’instruccions i amb la de dades. L’arquitectura Harvard permet a la UCP accedir simultàniament a les dues memòries. A més, propicia nombroses avantatges al funcionament del sistema (Figura 6). 18 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa Figura 7. Connexió UCP amb memòria en PIC 2ª. S’aplica la tècnica de segmentació (“pipe-line”) en l’execució de les instruccions. La segmentació (Figura 7b) permet al processador realitzar al mateix temps l’execució d’una instrucció i la recerca del codi de la següent. D’aquesta manera es pot executar cada instrucció en un cicle. Figura 7b. Procés d'execució d'instruccions en UCP Les instruccions de salt ocupen dos cicles ja que no es coneix la direcció de la següent instrucció fins que no s’ha completat la de bifurcació. 3ª. El format de totes les instruccions te la mateixa longitud. Totes les instruccions dels microcontroladors de la gamma baixa tenen una longitud de 12 bits. Les de la gamma mitjana tenen 14 bits i més les de la gamma alta. Aquesta característica és molt avantatjosa en l’optimització de la memòria d’instruccions i facilita enormement la construcció d’ensambladors i compiladors. 4ª. Processador RISC. Els models de la gamma baixa disposen d’un repertori de 33 instruccions, 35 els de gamma mitjana i gairebé 60 els de l’alta. 5ª. Totes les instruccions son ortogonals. Qualsevol instrucció pot fer servir qualsevol element de l’arquitectura com a font o com a destí. 6ª. Arquitectura basada en un “banc de registres”. Això significa que tots els objectes del sistema (portes de E/S, temporitzadors, posicions de memòria, etc.) estan implementades físicament com a registres. 19 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 7ª. Diversitat de models de microcontroladors amb prestacions i recursos diferents. La gran varietat de models de microcontroladors PIC permet que l’usuari puga seleccionar el més convenient per al seu projecte. 8ª. Eines de suport potents i econòmiques. Tant l’empresa Microchip com d’altres que fan servir els PIC posen a disposició dels usuaris nombroses eines per desenvolupar hardware i software. Son molt abundants els programadors, els simuladors software, els emuladors en temps real, Ensambladors, Compiladors C, Intèrprets i Compiladors BASIC, etc. 4.4 LA FAMÍLIA DELS PIC Per resoldre aplicacions senzilles es precisen pocs recursos; en canvi, les aplicacions grans requereixen de nombrosos i potents. Per aquest motiu Microchip agrupa els seus microcontroladors en tres gammes depenent de les seves capacitats. Entre els fabricants hi han dues tendències per resoldre les necessitats dels usuaris: 1ª. microcontroladors d’arquitectura tancada. Cada model es construeix amb una determinada UCP, certa capacitat de memòria de dades, cert tipus i capacitat de memòria d’instruccions, un nombre de E/S i un conjunt de recursos auxiliars molt concrets. El model no admet variacions ni ampliacions. L’aplicació a la qual es destina ha de trobar en la seva estructura tot el que necessita o buscar un altre microcontrolador. 2ª. Microcontroladors d’arquitectura oberta. Aquests microcontroladors es caracteritzen perquè, a més de disposar d’una estructura interna determinada, poden fer servir les seves línies de E/S per treure a l’exterior els bussos de dades, direccions i control, amb la qual cosa es possibilita l’ampliació de la memòria i de les E/S amb circuits integrats externs. 4.4.1 Gamma baixa En aquests PIC la memòria de programa pot contenir 512, 1 k i 2 k de paraules de 12 bits, i ser de tipus ROM o EPROM. També hi han models amb memòria OTP, que només poden ser gravats un sol cop. La memòria de dades sol tenir una capacitat compresa entre 25 i 73 bytes. Només disposen d’un temporitzador (TMR0), un repertori de 33 instruccions i un nombre de potes per suportar les E/S compreses entre 12 i 20. El seu voltatge d’alimentació admet un rang molt flexible comprés entre 2 i 6,25 V, la qual cosa permet el seu funcionament mitjançant la utilització de piles considerant el seu baix consum (menys de 2 mA a 5 V i 4 MHz). 4.4.2 Gamma mitjana En aquesta gamma els seus components afegeixen noves prestacions a les que ja posseïen els de la gamma baixa, fent-los més adequats a les aplicacions complexes. Admeten interrupcions, posseeixen comparadors de magnituds analògiques, convertidors A/D, portes sèrie i diversos temporitzadors, el seu repertori d’instruccions és de 35 de 14 bits cadascuna i compatible amb el de la gamma baixa. Hi han models d’aquesta gamma que disposen d’una memòria d’instruccions tipus EEPROM o FLASH, que, el 20 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa ser esborrables elèctricament, som molt més fàcils de reprogramar que les EPROM. 4.4.3 Gamma alta En aquesta gamma s’arriben a les 58 instruccions de 16 bits en el repertori i els seus models disposen d’un sistema de gestió d’interrupcions vectoritzades molt potent. També inclouen diversos controladors de perifèrics, portes de comunicació sèrie i paral·lel amb elements externs i un multiplicadors de hardware de gran velocitat. La característica més rellevant dels components d’aquesta gamma és que, a diferència dels de gamma baixa o mitjana, disposen d’una arquitectura oberta que possibilita l’ampliació amb elements externs. 4.5 EL PIC 16F87x Sota la denominació de PIC16F87x es fa referència a una subfamília de microcontroladors PIC de gamma mitjana, que s’identifica per tenir una memòria de programa tipus FLASH i una sèrie de recursos semblants als models més potents, com per exemple els PIC16C73/4. Aquesta subfamília es presenta en encapsulats amb 28 potes o amb 40 potes, sent la principal diferència el nombre de línies de E/S disponibles (3 portes amb 22 línies de sortida pels de 28 potes i 5 portes i 33 línies en el cas dels de 40 potes). Els principals recursos dels PIC16F87x son: Recursos fonamentals: • Processador d’arquitectura RISC avançada. • Joc de 35 instruccions amb 14 bits de longitud. • Freqüència de 20 MHz. • Fins a 8 K paraules de 14 bits per a la Memòria de Codi. • Fins a 368 bytes de Memòria de Dades RAM. • Fins a 256 bytes de Memòria de Dades EEPROM. • Fins a 14 fonts d’interrupció internes i externes. • Pila amb 8 nivells. • Modes de direccionament directe, indirecte i relatiu. • Gos guardià (WDT). • Codi de protecció programable. • Mode SLEEP de baix consum. • Programació sèrie en circuit amb dues potes. • Voltatge d’alimentació comprés entre 2 i 5.5 V. • Baix consum (menys de 2 mA a 5 V i 5 MHz). Dispositius perifèrics • Timer0: temporitzador-comptador de 8 bits amb predivisor de 8 bits. • Timer1: temporitzador-comptador de 16 bits amb predivisor. • Timer2: temporitzador-comptador de 8 bits amb predivisor i postdivisor. • Dos mòduls e Captura-Comparació-PWM. • convertidor A/D de 10 bits. • Port Sèrie Síncron (SSP) amb SPI e I2C. • USART. • Porta Paral·lela Esclava (PSP), Només en els encapsulats de 40 potes. 21 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 4.5.1 Processador RISC amb arquitectura Hardvard Com ja s’ha comentat anteriorment, l’arquitectura aplicada per Microchip en els PIC permet la independència entre la memòria de codi i la de dades. Així, tant la capacitat com la mida dels bussos de cada memòria s’adapten estrictament a les necessitats de disseny. La filosofia RISC es fa patent en el reduït nombre d’instruccions que formen el seu repertori. En la Figura 8 es mostra una primera aproximació a l’arquitectura interna dels PIC16F87x. Com es pot observar la memòria de codi està direccionada pel PC (Comptador de Programa) en connexió amb la Pila de 8 nivells. La memòria de dades RAM conté el Banc de Registres Específics i el Banc de Registres de Propòsit General i transfereix informació bidireccional pel bus de dades de 8 línies que interconnecta tots els elements. Finalment, el Camí de Dades està format per una ALU(unitat aritmètica lògica) de 8 bits que treballa conjuntament amb el Registre de Treball W. Figura 8. Arquitectura interna dels PIC16F87x 22 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 4.5.2 Organització de la memòria de programa La memòria FLASH, en la qual es grava el programa d’aplicacions dels PIC16F87x, pot tenir una capacitat de 4 K o 8 K paraules de 14 bits cadascuna. Aquesta memòria està dividida en pàgines de 2 K paraules i està direccionada pel PC, que te una mida de 13 bits. La Pila, que conté 8 nivells de profunditat, és transparent per l’usuari, és a dir, funciona automàticament i no disposa d’instruccions per a guardar o treure informació d’ella. Al posseir la Pila només 8 nivells li correspon al programador preocupar-se dels amidaments en les subrutines per a no sobrepassar aquest valor. El vector de Reset ocupa la direcció 0000h i el vector d’interrupcions la 0004h (Figura 9). Figura 9. Memòria flash dels PIC16F87x 4.5.3 Organització de la memòria de dades RAM La memòria de dades te posicions implementades en RAM i d’altres en EEPROM. En la secció RAM, s’allotgen els registres operatius fonamentals en el funcionament del processador i en la utilització de tots els seus perifèrics, a més de registres que el programador pot fer servir per informació de treball pròpia de l’aplicació. La RAM estàtica consta de 4 bancs amb 128 bytes cadascun. En les posicions inicials de cada banc s’ubiquen els Registres Específics que governen al processador i els seus recursos. Per seleccionar el banc al que es desitja accedir en la RAM es fan servir els bits 6 i 5 del Registre d’Estat, denominats RP1 i RP0 respectivament, segons el codi següent: 23 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa Figura 10. Bancs de la memòria RAM Per manipular adequadament els elements interns dels PIC s’ha de conèixer la missió dels bits dels Registres Específics. Control de la memòria de dades: Per seleccionar la memòria RAM de dades, estructurada en 4 bans de 128 bytes cadascuna, existeixen dos modes diferents: Direccionament directe: els bits RP1 i RP0 del Registre d’Estat, s’encarreguen de seleccionar el banc, mentre que la direcció dins del banc la determinen 7 bits procedents del codi OP de la instrucció. Direccionament indirecte: es fa servir el registre FSR, en el qual els seus 7 bits de menor pes senyalen la direcció, i el banc el determina el bit de major pes de FSR, concatenat amb el bit IRP del registre d’estat (Figura 11). Figura 11. Tipus de direccionament a memòria de dades 24 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 4.5.4 Diagrama de connexions A continuació es mostra el diagrama de distribució i assignació típic dels PIC16F877 utilitzat en aquest projecte. Figura 12. Patillatge del PIC16F877 4.5.5 Característiques del la família dels PIC16F87x 25 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa És a dir, la impedància de la capacitat paràsita i la impedància d'entrada diferencial queden multiplicades per A+1. Per tant, la capacitat paràsita que introduïx el cable queda reduïda en un factor pràcticament igual al guany en llaç obert de l'amplificador operacional, que decreix des de valors superiors a 106 en contínua fins a un valor entre 1 i 10 a la freqüència d'1 MHz. Com més gran siga A, a les freqüències d'interès, tant major serà la reducció de la capacitat paràsita. 5.2.5 Convertidors de senyal alterna-contínua Detecció envolvent En general, per a un sensor capacitatiu, a la sortida de l'amplificador es tindrà un senyal alterna de la mateixa freqüència que la d'excitació modulada per la magnitud a mesurar (x). La informació sobre x es troba en l'amplitud del senyal modulat. Caldrà, per tant, extreure l'envolvent d'aquest senyal. En aquelles aplicacions on la magnitud a mesurar només pren valors positius, per a obtenir una tensió proporcional a l'amplitud del senyal modulat (envolvent) existeixen diverses alternatives. Comentarem aquí l'obtenció del valor de pic i l'obtenció del valor absolut (entès com el valor mig després de rectificar). Figura 24. (a) detector de pic, (b) rectificador amb tensió llindar zero En la figura (a) es mostra un detector de pic. Està basat en l'ús d'un comparador i un element de memòria (condensador). Si VI > VO el condensador es carrega, a traves del díode, fins que VO arriba a VI. El díode permet la càrrega i evita la descàrrega. La resistència facilita un camí de descàrrega lenta per al condensador i, d'aquesta forma, el circuit segueix els increments decreixents de la tensió de pic. En la figura (b) es mostra un dels molts rectificadors possibles amb tensió llindar zero. Aplicant a la sortida d'aquest circuit un filtre pas baix s'obté el valor mig, també proporcional a x. Figura 25. Esquema complet circuit d'acondicionament En la figura 25 es mostra l'esquema complet d'un circuit d'acondicionament per a un sensor de reactància variable amb detecció d'envolvent. Aquest mètode de detecció o desmodulació (el mateix ocorre amb el detector de pic) és aplicable quan el senyal a mesurar no canvia de signe. Aquesta forma de desmodulació no és sensible al signe de x. La tensió obtinguda en la sortida per a -x és la mateixa que s'obté per a x. 32 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa Detecció coherent En els sensors amb alimentació en alterna, la modulació en amplitud sorgeix del producte entre la tensió d'alimentació i la variable a mesurar. Així, per exemple, per a un pont que incorpori un sensor simple capacitatiu en un dels seus braços el senyal de sortida és: on s'ha suposat que la impedància dels quatre braços del pont és la mateixa i que x<<1. Si la tensió d´alimentació del pont es V(t)=VP cos opt i x(t) es armònica pura x(t)=AScos(wSt+φ), s'obté : que correspon a una modulació en amplitud. La detecció o desmodulació ha de ser síncrona o coherent, de no ser així es perdria la informació sobre el signe de x(t). La desmodulació coherent consisteix a multiplicar el senyal modulat VS(t) per una tensió alterna VR(t) en fase amb la portadora, (VR(t)=ARcoswPt), i aplicar un filtre pas baix al resultat. A la sortida del multiplicador s'obté una tensió VM(t), El filtre pas baix elimina la component d'alta freqüència, de manera que a la seva sortida s'obté: El signe de x queda, doncs, preservat en el senyal demodulada. De l'expressió de la sortida final es deduïx que la tensió d'alimentació del pont (VP) i la de referència del multiplicador (AR) han de ser molt estables, doncs en cas contrari les seves fluctuacions s'interpretarien com variacions de x. Per altra banda, l'ample de banda de x(t) ha de ser almenys deu vegades inferior a wP perquè la desmodulació siga senzilla. De no ser així, els filtres pas sota necessaris per a rebutjar les restes de portadora i freqüències harmòniques haurien de ser d'ordre molt elevat. En la figura es mostra gràficament el procés de la desmodulació coherent. Existeixen comercialment circuits monolítics que realitzen les funcions d'amplificació d'alterna i desmodulació síncrona o coherent (inclòs filtre pas baix), a més, integren també l'oscil·lador de referència que pot ser utilitzat per a alimentar el pont. Aquests circuits es denominen genèricament amplificadors de portadora. 33 ( ) ( ) ( ) 4 s x t V t V t = ( ) 1 ( ) ( ) cos( ) (cos[( ) ] cos[( ) ] 4 4 8 S P S P S p s p s V Ax t V t V t V w t w w t w w t φ φ φ = = + = − − + + + ( ) ( ) ( ) (cos[( ) ]) cos[( ) ]) cos 8 P S M S R p s p s R p V A V t V t V t w w t w w t A w t φ φ = = − − + + + = (cos[( ) ]) cos[( ) ] cos[( ) ]) cos[( ) ]) 16 P S R p F s p p s p p s p p s V A A w w w t w w w t w w w t w w w t φ φ φ φ − − − + + − − − − + + + + + + = (cos( ) cos( ) cos[(2 ) ]) 16 P S R s s p s V A A w t w t w w t φ φ φ + + − − − ± ± = 1 (cos( ) cos[(2 ) ]) 16 2 P S R s p s V A A w t w w t φ φ + + ± ± = ( ) cos( ) ( ) 8 8 P S R P R o s V A A V A V t w t x t φ = + = Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 5.2.6 Circuits d'interfície directa entre sensor modulador i microcontrolador Els microcontroladors (μC) poden mesurar directament sensors moduladores clàssics temporitzant el temps de càrrega o descàrrega d'un circuit RC que inclou al sensor. El principi de funcionament d'aquests circuits d'interfície és simple però cal tenir en compte diversos punts per a assolir unes bones prestacions. 5.2.6.1 Introducció Els sensors capacitatius també poden connectar-se directament a un μC. Per a aconseguir una connexió directa entre sensor i μC, el μC ha d'excitar el sensor de tal manera que aquest proporcione un senyal gairebé digital, és a dir, un senyal amb una modulació d'un paràmetre temporal. En aquestes condicions podem dir que el sensor modulador es comporta com un sensor gairebé digital. Hi ha un mètode de mesura bàsic per als circuits d'interfície directa entre sensor modulador i μC: (a) circuits basats en el temps de càrrega o descàrrega d'una xarxa RC, que permeten mesurar sensors capacitatius,en el quals, el μC mesura el temps necessari per a carregar o descarregar una capacitat C a través d'una resistència R, on R o C és modulada pel mesurant. Figura 26. Circuit bàsic d'un interfície directa sensor capacitatiu a microcontrolador 5.2.6.2 Principi de funcionament Els microcontroladors generalment inclouen temporitzadors que poden temporitzar fàcilment la càrrega o descàrrega d'un circuit RC. Aquesta càrrega o descàrrega dóna lloc a un senyal exponencial (amb una constant de temps RC) que és temporitzada fins que arriba a una determinada tensió llindar d'un port d'entrada del μC . En general, el port d'entrada inclou un buffer disparador Schmitt (ST) que té una tensió llindar inferior (VTL) i altra superior (VTH). La tensió de soroll superposada a VTL és menor que la superposada a VTH i, per tant, la mesura del temps de descàrrega hauria de tenir una variabilitat menor que la del temps de càrrega. A més, segons les fulles de característiques dels microcontroladors, el corrent que pot drenar un port d'entrada és normalment superior al que pot lliurar. Per aquestes raons, en aquest punt analitzarem els circuits basats en la mesura del temps de descàrrega. 5.2.6.3 Circuits d'interfície per a sensors capacitatius La mesura de capacitats basada en la temporització del temps de càrrega o descàrrega d'un circuit RC es va proposar abans que existiren els microcontroladors. 34 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa (a) (b) Figura 27. Configuració dels ports del circuit d'interfície de la figura 26 durant la fase de (a) càrrega i (b) descàrrega i mesura de temps. La figura anterior mostra la configuració dels ports 1 i P per a cadascuna d'elles. Durant la fase de càrrega (figura 27.a), ambdós ports es configuren com sortida: el port 1 proporciona un "1" lògic, i el port P proporciona un "0" lògic. D'aquesta forma, Cx es carrega cap a V1 . Durant la fase de descàrrega i mesura de temps (figura 27.b), el port 1 es configura com entrada i el port P no canvia d'estat. Així, Cx es descarrega cap a massa a través de R i el temporitzador intern inicia la mesura. Quan la tensió de descàrrega és igual a VTL, el buffer ST del port 1 s'activa i es deté el temporitzador. La forma d'ona de la tensió en borns de R durant el procés de càrrega i descàrrega és similar a la mostrada en la següent figura. Figura 28. Forma d'ona de la tensió en borns de C en la figura 27 durant el procés de càrrega i descàrrega. En condicions ideals, el voltatge de la resistència durant el procés de descàrrega és: on τ = CxR. El temps necessari per a la descàrrega de R de V1 a VTL és: Si V1,V0,VTL i R són constants, llavors T0 i el número digital del compte del temporitzador del microcontrolador, N, és proporcional a Cx 35 0 1 0 ( ) ( ) t c V t V V V e τ − = + − 1 0 0 0 ln( ) TL V V TV V τ − =− Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa El circuit d'interfície de la figura 27 sol incorporar també un o més condensadors de calibratge connectats a altres ports del μC. Canviant la configuració dels ports, el μC pot mesurar el temps necessari per a descarregar Cx o els condensadors de calibratge a través de R. Actualment, els microcontroladors poden controlar fàcilment la seqüència d'operacions, excitar el sensor capacitatiu i mesurar l'interval de temps resultant, assolint així un circuit d'interfície més econòmic, simple i compacte. A pesar de l'abundància i increment de l'ús de sensors capacitatius, els circuits d'interfície directa entre sensor capacitatiu i μC s'utilitzen poc, potser per desconeixement de les seves possibilitats i limitacions. 5.6.2 Tècniques de calibratge. Mètode de les tres senyals El càlcul de Cx té diversos inconvenients, i en particular la necessitat de conèixer el valor de l'amplitud de la tensió de càrrega i descàrrega (V1,V0), la tensió llindar (VTL) i la resistència (R). Per aquesta raó, el circuit d'interfície mostrat en la figura 27 sol incloure un o més components de calibratge. Aquest es el sistema de connexió que utilitzarem en aquest projecte. Figura 29. Circuit d'interfície directa entre sensor capacitatiu i μC amb un condensador de calibratge El mètode dels tres senyals es pot aplicar directament al circuit de la figura 29 sense afegir cap component. L'objectiu és realitzar un calibratge de dos punts amb un únic component de referència i un circuit obert com segon punt de calibratge. Per a tal fi, el μC ha de realitzar tres mesures: (a) una mesura del sensor (i obtenir Nx), (b) una mesura de la referència (i obtenir Nc) i (c) una mesura de l'error de zero (i obtenir Noff). Per a mesurar el sensor i la referència, els ports 2 i 3 es configuren tal com hem vist anteriorment. Per a mesurar l'error de zero, ambdós ports 2 i 3 es posen en alta impedància, i cap port actua com port P . Una vegada realitzades les tres mesures, s'estima Cx mitjançant En condicions ideals, Noff seria igual a zero. No obstant això, a causa de la capacitat paràsita entre el node 1 i massa, Noff serà diferent de zero. 36 c x N K C = x off x c c off N N C C N N − =− Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa En la següent figura vegem l'aplicació de la teoria al nostre μC, Figura 30. Seqüència completa de càrregues i descàrregues del sistema per a mesurar el valor de la capacitat. La seqüència d'activitats que realitza el microcontrolador és: 1. Descàrrega de tots els condensadors. 2. Càrrega condensador referència (pin RB0/INT a 5 V). 3. Inici de descàrrega del condensador de referència i activació TIMER1 (INTE=1, TMR1=1). 4. Pin RB0/INT a VTL (aprox. 1.8 V). 5. El PIC interpreta una petició d'interrupció. 6. Automàticament INTF =1 i TIMER1=0 (desactiva qualsevol altra possible interrupció). 7. Emmagatzematge dels registres TMR1H i TMR1L en variables. 8. INTF = 0 (permet de nou l'activació d'interrupcions). 9. Càrrega condensador que actua com a sensor (pin RB0/INT a 5 V). 10. Inici de descàrrega del condensador sensor i activació TIMER1 (INTE=1, TMR1=1). 11. Pin RB0/INT a VTL (aprox. 1.8 V). 37 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 12. El PIC interpreta una petició d'interrupció. 13. Automàticament INTF =1 i TIMER1=0 (desactiva qualsevol altra possible interrupció). 14. Emmagatzematge dels registres TMR1H i TMR1L en variables. 15. INTF = 0 (permet de nou l'activació d'interrupcions. 16. Càrrega condensadors paràsits (pin RB0/INT a 5 V). 17. Inici de descàrrega del condensadors paràsits i activació TIMER1 (INTE=1, TMR1=1). 18. Pin RB0/INT a VTL (aprox. 1.8 V). 19. El PIC interpreta una petició d'interrupció. 20. Automàticament INTF =1 i TIMER1=0 (desactiva qualsevol altra possible interrupció). 21. Emmagatzematge dels registres TMR1H i TMR1L en variables. 22. INTF = 0 (permet de nou l'activació d'interrupcions). 23. Finalització del progema. Aquest procés es realitzara 3 voltes en el pic. Els resultats són enviats a l'ordinador, i seran representats per Labview, on es realitzara la mitja dels tres resultats i es vora per pantalla. 38 descarga condensadores TRISB=0X00; PORTB=0X00; no carga condensador referencia TRISB=0X80; PORTB=0X01; START INTEDG=0; GIE=1; TRISC=0x00; TRISD=0x00; T1CON=0X30; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00 descarga condensador referencia INTE=1; TRISB=0X81; PORTB=0X00; TMR1ON=1; TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; p_alta_referencia=TMR1H; p_baixa_referencia=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; si no carga condensador cox TRISB=0X40; PORTB=0X01; descarga condensador cox INTE=1; vatiable=1; TRISB=0X41; PORTB=0X00; TMR1ON=1; TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; p_alta_cox=TMR1H; p_baixa_cox=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; si if (INTF==1) ? if(variable==1? if (INTF==1) ? if(variable==0? carga condensador parasits TRISB=0XC0; PORTB=0X01; descarga condensador parasits INTE=1; vatiable=2; TRISB=0XC1; PORTB=0X00; TMR1ON=1; TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; p_alta_parasits=TMR1H; p_baixa_parasits=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; si if (INTF==1) ? if(variable==2? enviar datos ordenador Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 6. CONNEXIÓ AMB L'ORDINADOR 6.1 NORMA RS-232 El RS232 “Recomended Standard” és especificat a les normes ANSI (American National Standard Institution) com “la interfície entre un equip terminal de dades i un equip de comunicació de dades mitjançant un intercanvi en mode sèrie de dades binàries”. Dins d’aquest estàndard és descriu com es realitza una comunicació entre els dos dispositius. Normalment, els equips que intervenen en una comunicació sèrie són l’Equip Terminal de Dades (ETD), que acostuma ésser un PC, i l’Equip de Comunicació de Dades (ECD), generalment un mòdem. Tot i que aquest estàndard, va començar utilitzant-se per a la comunicació entre un PC i un mòdem, la gran implantació de les computadores ha fet que es revise aquest estàndard fent que siga un estàndard de baix cost per a la connexió entre un PC i un perifèric. L’estàndard ha anat evolucionant i ha patit diverses revisions. La darrera es va anomenar “E”, realitzada l’any 1991. Ara l’estàndard és conegut com EIA/TIA-232-E, on EIA és “Electronic Industries Association” i TIA significa “Telecommunications Industry Association”. Les característiques principals són: • Velocitat màxima de transferència: 20 kbps. Ara bé, existeixen aplicacions que se surten de les especificacions de l’estàndard i que arriben fins 116 kbps. • Capacitat de càrrega màxima: 2500 pF. Això es tradueix en una longitud màxima de cable entre PC i perifèric de 15 a 20 metres. Figura 31. Connectors DB-25 i DB-9 Els ports sèries són accessibles mitjançant dos classe de connectors. La norma els defineix com DB-25 (25 potes) i DB-9 (9 potes), mascles o femelles. Com que la norma, inicialment, es va definir per a connectar un PC amb un mòdem mitjançant el connector DB-25, moltes d’aquestes potes no s’utilitzen per la gran majoria d’aplicacions, i per tant és més comú utilitzar el connector DB-9. Cadascuna de les potes del connector RS-232 té una funció específica. Hi ha terminals pels quals es transmeten i reben dades, i altres que controlen l’establiment, flux i tancament de la comunicació. La definició de cada pin és la següent: 39 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa Figura 32. Seqüència de pins connector DB-9 • Data Carrier Detect (DCD): El DCE commuta a ‘1’ aquesta línia per tal d’indicar al DTE que està rebent una senyal amb una portadora d’informació. • Data Set Ready (DSR): És una senyal que el DCE commuta a ‘1’ per tal d’indicar al DTE que està connectat a la línia • Received Data Line (RxD): Les senyals que es reben per la línia RxD són en forma de transmissió sèrie. • Requested To Send (RTS): Aquesta senyal és posada a ‘1’ pel DTE per tal d’indicar que està preparat per a transmetre dades. Llavors, el DCE ha de preparar-se per a rebre dades. • Transmit Data (TxD): Les senyals es transmetes per aquesta línia en format sèrie, del DTE al DCE. Per a què es puguen transferir dades, les línies DSR, DTR, RTS i CTS han de trobar-se a ‘1’. • Clear To Send (CTS): Aquesta senyal es commutada a ‘1’ pel DCE per tal d’indicar al DTE que està preparat per rebre dades. CTS es commutada a ‘1’ com a resposta a un estat a ‘1’ de les línies RTS, DSR i DTR. • Data Terminal Ready (DTR): Aquesta senyal, conjuntament amb DSR, indica que els equips són operatius. DTR es commutada a ‘1’ pel DTE per tal d’indicar al DCE que és preparat per rebre i transmetre dades. DTR ha d’estar a ‘1’ abans que el DCD puga posar a ‘1’ DSR. Quan DTR es posada a ‘0’, pel DTE, el DCE és desconnectat del canal de comunicacions donat que ja ha estat completada la transmissió d’informació. • Ring Indicator (RI): RI és posada a ‘1’ pel DCE quan s’està rebent una trucada. Aquesta línia ha deixat d’ésser útil ja que l’estàndard sèrie s’utilitza per a intercanviar informació entre un PC i un dispositiu, en lloc d’un mòdem. • Signal Ground (SG): Aquesta línia proporciona la referència a terra. Figura 33. Nivells lògics transmissió serie 40 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa La figura il·lustra, els requisits en quant a nivells lògics que deu complir una transmissió sèrie segons la norma RS-232. Cal destacar: • Les dades es transmeten amb lògica negativa, és a dir, un voltatge positiu en la connexió representa un ‘0’, mentre que un voltatge negatiu representa un ‘1’. • Per tal de garantiré un ‘0’ lògic la línia deu mantenir un voltatge entre +3 i +15 V. • De la mateixa manera, es garanteix un ‘1’ lògic entre –3 i –15 V. • Els voltatges més utilitzats són +12 V pel ‘0’ i 12 pel ‘1’. • Quan un port sèrie no està transmetent, el terminal de transmissió manté a ‘1’ lògic la línia normalment. • La banda morta entre –3 i +3 es coneix com la regió de transició. Dins d’aquesta zona podem interpretar ambiguament un ‘1’ i un ‘0’. La comunicació de dades dins la norma RS232 és asíncrona, i per tant es poden iniciar comunicacions sense temps establert. Les dades arriben en paquets de 8 bits. El protocol estableix que un paquet d’informació es divideix en quatre parts: • Bit d’inici (start): és un pas de ‘1’ a ‘0’. Quan el receptor detecta el bit d’inici se sap que la transmissió ha començat, i partir d’ara, deu llegir les senyals de la línia a distàncies concretes de temps en funció de la velocitat escollida entre l’emissor i el receptor. • Bits de dades: els bits de dades són enviats al receptor després del bit de start. El bit de menys pes LSB és transmès primer i el de major pes MSB l’últim. Un caràcter de dades acostuma a ésser de 7 o 8 bits. • Bit de paritat: Depenent de la configuració de la transmissió un bit de paritat pot ser enviat després dels bits de dades. En aplicacions senzilles no acostuma a utilitzar-se. Amb aquest bit es poden descobrir errors en la transmissió. Es pot donar paritat par o imparell. • Bit de parada: La línia queda a ‘1’ després de l’últim bit enviat. Indica la finalització de la transmissió d’una paraula de dades. El protocol de transmissió de dades permet 1, 1,5 o 2 bits de parada. 6.2 CONVERTIDOR DE NIVELL TTL A NORMA RS-232 És important esmentar, que el microcontrolador treballa amb lògica positiva, mentre que el port RS232 treballa amb lògica negativa. Per tant, necessitarem adaptar els senyals. L’empresa MAXIM comercialitza diferents dispositius que canvien els nivells de senyal de RS232 a TTL i viceversa. Depenent l’aplicació escollirem un o altre tipus. La nostra elecció ha estat l’integrat MAX3380E/MAX3381E que funciona en un rang de tensions d’alimentació de +2,35 fins a +5,5 V, una tassa ràpida de bits, i les potes receptores i transmissors estan protegides contra descàrregues electrostàtiques. La diferencia entre els dos models només resideix en la tassa de bits màxima que poden aconseguir. Mentre que el MAX3380E arriba a tasses de fins a 250 kbps, l’últim arriba fins a taxes de 460kbps. Per tant, a la nostra aplicació ens interessa, per raons de preu, el primer degut que la nostra tassa serà de 9600 bps. Aquesta sèrie de dispositius han estat desenvolupats per a sistemes digitals portàtils, com càmeres digitals o PDA i incorporen un sistema anomenat AutoShutDown Plus que detecta si a les línies d'informació no hi ha hagut cap en 30 segons en les línies d’entrada o sortida, el transceptor s’adorm tot provocant una disminució del corrent consumit fins a 1μΑ. Les tensions a les quals treballa aquest dispositiu (2,35 a 5,5) fan que siga compatible amb les tensions que poden oferir les bateries d’ió de liti. Si el dispositiu treballa a una tensió més gran de 3,1V el dispositiu treballa amb valors reals RS-232, és a dir que les tensions de RS-232 són de . Mentre que si la tensió és inferior a 3,1, però superior a 2,35 treballarà amb valors compatibles. Recordem que la zona d’incertesa de la norma RS-2323 es troba a la regió compresa entre 5,5V±3,7V±3V±.Ho podem observar mirant les gràfiques del fabricant. 41 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 7.1 RESULTATS EXPERIMENTALS AMB CONDENSADORS En la següent taula, tenim les dades que s'han arreplegat en varies mesura amb diferents condensadors a medir, diferents condensadors de referència i amb la mateixa resistència de descarrega (20MΩ). Les capacitats de la primera columna, Capacitat referencia, i de la segon columna, capacitat a medir, han estat mesurades per l'aparell de mesura d'impedàncies del laboratori ZN-705 PROMAX. Figura 42. ZN-705 PROMAX. A continuació vegem la taula, el valor1 i el valor2, són els resultats de les mesures realitzades en el nostre sistema de mesura de la capacitat a medir. Capacitat referencia Capacitat a medir Resistència Valor1 Valor2 57,8 70.66 20k 71,3661 68,0878 57,8 71 20k 72,078 69,8822 57,8 71 20k 71,4524 69,3791 57,8 71 20k 69,225 72,8736 87,87 71 20k 69,4602 71,4602 87,33 71 20k 69,6433 69,2129 87,33 71 20k 68,1117 71,0012 87,33 71 20k 68,9524 67,7411 101,8 103 71 20k 72,495 68,2478 101,8 71 20k 71,3356 69,6949 101,8 71 20k 72,6949 71,2455 101,8 71 20k 73,6331 69,6617 71 57,8 20k 54,1966 59,4597 71 57,8 20k 56,4407 57,5027 71 57,8 20k 59,6957 58,1186 71 57,8 20k 59,4778 58,5473 71 57,8 20k 56,4618 55,9896 100,9 87,33 20k 88,5612 86,0128 100,9 87,33 20k 87,9872 89,253 100,9 87,33 20k 85,912 86,0128 100,9 87,33 20k 86,24 89,48 87,33 100,9 20k 98,87 99,513 87,33 100,9 20k 102,025 97,823 87,33 100,9 20k 101,52 99,513 87,33 100,9 20k 101,023 100,513 48 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 7.2 RESULTATS EXPERIMENTALS AMB SENSORS En aquest punt s'han realitzat proves de mesura de capacitats amb sensors capacitatius d'humitat elaborats per un exalumne de la Universitat politècnica de València en el projecte final de carrera. Aquests sensors estan formats per diferents substrats de materials i forma de la figura del substrat. El substrat pot ser de dos tipus, plata i grafit. En la següent imatge apareixen els sensors a mesurar la seua capacitat, Figura 43. Sensors humitat capacitatius Sensor Model Tipus substrat Valor capacitat % humitat Tº Sensor 1 ST-726-175 grafit 5,66 50,00% 20,5º Sensor 2 C6-360 grafit 8,48 50,00% 20,5º Sensor 3 OD-175 Grafit 5,93 50,00% 20,5º Sensor 4 C6-3460 a plata 93,7 50,00% 20,5º Sensor 5 C6-3460 b plata 82,6 50,00% 20,5º Sensor 6 ST-726-175 plata 57,25 50,00% 20,5º Una volta mesurats els sensors capacitatius a humitat i temperatura ambient, s'elabora un sistema per a modificar la humitat relativa. Aquest sistema consta d'un taper en el qual s'han realitzat sis forats amb una trepants. A traves dels primers cinc , traguem a l'exterior del taper les connexions dels sensors, el sext forat servix per a introduir l'aparell de mesura de la humitat(RS 1336 Humidity), en el qual llegirem la humitat que hi ha dins del taper. Tots els forats son segellats tant per dins com per fora amb plastilina. Figura 44. Taper amb sensors 49 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa La humitat dins del taper es modifica amb una dissolució saturada amb aigua destil·lada i sals. Segon les sals que utilitzem en la dissolució aconseguirem una determinada humitat dins del taper. Les dos següents taules reflexa el tipus de sal i la humitat que aconseguim, a una determinada temperatura ambient. Figura 45. Tipus de sal i humitat que aconseguim a una determinada temperatura ambient 50 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa Figura 46. Sistema complet mesura sensors capacitatius 7.2.1 Resultats experimentals amb sensors mesurats amb aparell impedàncies PROMAX A continuació, vorem els resultats experimentals dels sensors variant la humitat dins del taper mitjançant la dissolució saturada amb les sals esmentades anteriorment. Aquests resultats són mesurats amb l'aparell d'impedàncies PROMAX del laboratori. Els resultats són els següents: 51 humitat % ST-726-175 Od-175 C6 360 1 2 3 4 5 6 7 56,15 pF 75,15 pF 83,5 pF 5,466 pF 8,36 pF 5,66 pF 8 9 10 11 12 13 56,38 pF 76,02 pF 84,8 pF 5,55 pF 8,4 pF 5,66 pF 14 15 16 17 18 19 56,61 pF 77,12 pF 85,91 pF 5,65 pF 8,48 pF 5,66 pF 20 21 22 23 24 25 26 C6-3460 RR C6-3460 RB ST-726-175 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 52 humitat % ST-726-175 Od-175 C6 360 27 56,95 pF 78,81 pF 87,4 pF 5,78 pF 8,48pF 5,66 pF 28 29 30 31 32 33 34 35 57,06 pF 79,5 pF 88,57 pF 5,77 pF 8,48 pF 5,66 pF 36 37 38 39 , 40 89,65 pF 41 89,99 pF 42 57,25 pF 81,6 pF 90,46 pF 43 90,8 pF 44 91,23 pF 45 91,63 pF 46 92,1 pF 47 92,7 pF 48 93,23 pF 49 82,6 pF 93,53 pF 50 57,25 pF 82,6 pF 93,7 pF 5,925 pF 8,48 pF 5,66 pF 51 52 57,25 pF 82,83 pF 53 54 57,39 pF 55 57,05 pF 93,83 pF 56 57,53 pF 82,9 pF 93,9 pF 57 57,54 pF 94 pF 58 57,55 pF 59 57,8 pF 94,12 pF 60 58,13 pF 83,02 pF 61 58,43 pF 62 58,43 pF 94,36 pF 63 58,66 pF 83,38 pF 94,55 pF 64 58,7 pF 94,6 pF 65 58,82 pF 83,38 pF 66 59,12 pF 94,89 pF 67 59,38 pF 83,44 pF 95,06 pF 68 59,6 pF 94,21 pF 69 59,82 pF 83,6 pF 6,01 pF 8,5 pF 5,94 pF 70 60,19 pF 83,66 pF 95,78 pF 71 60,52 pF 96,01 pF 72 60,96 pF 83,9 pF 96,31 pF 73 61,3 pF 96,56 pF 74 61,5 pF 84,11 pF 97 pF 75 61,59 pF 84,3 pF 97,22 pF 76 61,65 pF 84,44 pF 97,32 pF C6-3460 RR C6-3460 RB ST-726-175 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa A continuació vorem les gràfiques de l'evolució de la capacitat dels condensadors mitjançant el canvi d'humitat. 0 20 40 60 80 100 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 Humidity (%) Capacity (pF) ST726175 Figura 47. Gràfica sensor ST-726-175 53 humitat % ST-726-175 Od-175 C6 360 77 62 pF 84,59 pF 97,5 pF 78 62,4 pF 84,86 pF 97,75 pF 79 62,95 pF 85 pF 98,11 pF 80 85,14 pF 98,24 pF 81 63,87 pF 85,3 pF 98,43 pF 82 85,55 pF 98,53 pF 83 64,6 pF 85,8 pF 98,72 pF 84 65,4 pF 85,9 pF 98,9 pF 6,4 pF 8,5 pF 6,2 pF 85 64,93 pF 86,2 pF 99,27 pF 86 65,34 pF 83,4 pF 99,5 pF 87 66,4 pF 86,65 pF 100 pF 88 67,5 pF 86,8 pF 100,5 pF 89 67,81 pF 87,03 pF 101,1 pF 90 68,43 pF 87,23 pF 102,2 pF 91 69 pF 87,5 pF 102,6 pF 92 69,8 pF 87.9 pF 103,01 pF 93 70,6 pF 88,7 pF 103,56 pF 94 72,02 pF 89,4 pF 104 pF 95 73,42 pF 90,5 pF 104,4 pF 96 74,7 pF 92,3 pF 104,7 pF 97 76,21 pF 101,4 pF 105,01 pF 6,7 pF 8.6 pF 6,5 pF 97 76,43 pF 95,5 pF 105,2 pF 97,5 76,7 pF 96,5 pF 105,4 pF 97,7 77 pF 97 pF 105,55 pF 97,8 77,2 pF 98,43 pF 105,55 pF 97,9 77,5 pF 99,19p F 105,7 pF 98 77,8 pF 99,5 pF 105,82 pF 7,2 pF 8,98 pF 6,92 pF 98,2 78,1 pF 99,56 pF 105,95 pF 98,4 78,32 pF 99,86 pF 106,01 pF 98,5 78,5 pF 100 pF 106,15 pF 98,6 78,88 pF 100,5 pF 106,31 pF 98,7 79,08 pF 101,2 pF 106,52 pF 9,19 pF 98,9 79,21 pF 102 pF 106,88 pF 99 79,4 pF 102,3 pF 107,2 pF 7,8 pF 9,9 pF 7,5 pF C6-3460 RR C6-3460 RB ST-726-175 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 0 20 40 60 80 100 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 Humidity (%) Capacity (pF) C63460RR Figura 48. Gràfica C6-3460 RR 0 20 40 60 80 100 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 Humidity (%) Capacity (pF) C63460RB Figura 49. Gràfica sensor C6-3460 RB 0 20 40 60 80 100 6 8 Humidity (%) Capacity (pF) Od175 Figura 50. Gràfica sensor OD-175 54 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 0 20 40 60 80 100 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,2 Humidity (%) Capacity (pF) c6360 Figura 51. Gràfica sensor C-360 0 20 40 60 80 100 6 8 Humidity (%) Capacity (pF) ST726175B Figura 52. Gràfica sensor ST-726-175-b 0 20 40 60 80 100 50 60 70 80 90 100 110 Humidity (%) Capacity (pF) ST726175 C63460RR C63460RB Figura 53. Gràfica amb sensors ST-726-175,C6-3460 RR,C6-3460 RB 55 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 7.2.2 Resultats experimentals amb sensors mesurats amb sistema de mesura A continuació, vorem els resultats experimentals dels sensors variant la humitat dins del taper mitjançant la dissolució saturada amb les sals esmentades anteriorment. Aquests resultats són mesurats amb el sistema de mesura dissenyat en el projecte. Els sensors OD-175, C6-360 i el sensor ST-175-726-175-b de valoes de pocs picofaradis, no han sigut mesurats en el sistema dissenyat perquè l'error de mesura es massa gran.Els resultats són els següents, 56 humitat % ST-726-175 1 2 3 4 5 6 7 8 9,2 53,23 pF 78,09 pF 80,75 pF 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 54,06 pF 80,62 pF 87,23 pF 23 24 25 26 C6-3460 RR C6-3460 RB Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa 57 humitat % ST-726-175 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 , 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 55,86 pF 81,3 pF 91,8 pF 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 56,30 pF 81,29 pF 97,26 pF 65 66 67 68 69 70 71 62,56 pF 86,43 pF 97,92 pF 72 73 74 75 76 C6-3460 RR C6-3460 RB Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa TXIE=1; //bits de PEIE INTCON=0xC0; //GIE=PEIE=1 TXREG=13; //Empieza transmision: retorno carro //PORTD=z; while(1); } void interrupt descarga (void){ if (INTF==1) { if(variable==0){ TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; p_alta_referencia=TMR1H; p_baixa_referencia=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; } if(variable==1){ TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; p_alta_cox=TMR1H; p_baixa_cox=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; } if(variable==2){ TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; p_alta_parasits=TMR1H; p_baixa_parasits=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; } ///////////////////////////////////////////////// if(variable==3){ TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; p_alta_referencia_1=TMR1H; p_baixa_referencia_1=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; } if(variable==4){ TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; p_alta_cox_1=TMR1H; p_baixa_cox_1=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; PORTD=p_baixa_cox_1; //while(1); } if(variable==5){ TMR1ON=0;INTE=0; 64 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa INTF=0; //PORTC=TMR1L; //PORTC=p_baixa_referencia; p_alta_parasits_1=TMR1H; p_baixa_parasits_1=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; } //////////////////////////////////////////////////////// if(variable==6){ TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; p_alta_referencia_2=TMR1H; p_baixa_referencia_2=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; } if(variable==7){ TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; //PORTC=TMR1L; //PORTD=TMR1L; p_alta_cox_2=TMR1H; p_baixa_cox_2=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; } if(variable==8){ TMR1ON=0;INTE=0; INTF=0; //PORTC=TMR1L; //PORTC=p_baixa_referencia; p_alta_parasits_2=TMR1H; p_baixa_parasits_2=TMR1L; TMR1H=0x00; TMR1L=0x00; } } if (TXIF==1) PORTD=p_baixa_parasits; //PORTD=p_baixa_cox; //PORTD=p_baixa_parasits; { switch(dato) { case 0: TXREG=p_baixa_referencia; dato=1; break; case 1: TXREG=p_alta_referencia; dato=2; break; case 2: TXREG=p_baixa_cox; dato=3; break; case 3: TXREG=p_alta_cox; dato=4; break; case 4: TXREG=p_baixa_parasits;dato=5; break; case 5: TXREG=p_alta_parasits; dato=6; break; case 6: TXREG=p_baixa_referencia_1; dato=7; break; case 7: TXREG=p_alta_referencia_1; dato=8; break; case 8: TXREG=p_baixa_cox_1; dato=9; break; case 9: TXREG=p_alta_cox_1; dato=10; break; case 10: TXREG=p_baixa_parasits_1;dato=11; break; 65 Disseny i implementació d'un sistema per a la mesura de sensors capacitius amb interfície directa case 11: TXREG=p_alta_parasits_1; dato=12; break; case 12: TXREG=p_baixa_referencia_2; dato=13; break; case 13: TXREG=p_alta_referencia_2; dato=14; break; case 14: TXREG=p_baixa_cox_2; dato=15; break; case 15: TXREG=p_alta_cox_2; dato=16; break; case 16: TXREG=p_baixa_parasits_2;dato=17; break; case 17: TXREG=p_alta_parasits_2; dato=18; break; case 18: TXREG=13; dato=0; break; } } } 66