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
; P1.3 – SELEÇÃO 45 MM
; P1.4 – SELEÇÃO 60 MM
; P1.5 – SELEÇÃO 75 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
CS45 EQU 93H ; CHAVE SELETORA 45 MM
CS60 EQU 94H ; CHAVE SELETORA 60 MM
CS75 EQU 95H ; CHAVE SELETORA 75 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
15
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.
17