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VNC1L
Host USB
Por: Antônio Rogério Messias
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Conectando um Pen-drive a um Microcontrolador (Projeto Estação Pen-drive).
Para uso particular ou educacional.
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Circuito completo para o projeto Estação Pen-drive

       Aqui estão disponíveis todos os esquemas para projetar a Estação Ependrive, como os circuitos do microcontrolador, regulador de tensão, relógio/calendário DS1307, módulo VDIP1, display LCD e sensor de temperatura/umidade SHT75. Todos os módulos devem ser acoplados ao micocontrolador através de uma interface que pode ser: I2c, UART Serial, SPI ou Paralela. Esses módulos são alimentados com tensão de 5v.
       O microcontrolador PIC18F452 foi escolhido para o desenvolvimento deste projeto, por ter uma memória de programa suficiente para comportar o arquivo .HEX, resultante da compilação de todas as bibliotecas de arquivos Fonte, pois cada componente tem sua própria biblioteca de funções para faze-lo funcionar. Além da memória de programa mais que suficiente para a programação do nosso firmware, o PIC18F452 dispõe de 33 pinos de I/O, desses, somente 22 foram usados. Portanto, há 11 pinos e, mais de 40% da memória de programa livre para implementação de novos recursos, como a adição de novos sensores tipo: anemômetro, pluviométrico, barométrico, UV, direção do vento, luminosidade, entre outros.


Segue abaixo os esquemas de todos os circuitos:

Figura 27 - Circuito principal do microcontrolador

       Todos os módulos de circuitos devem ser conectados ao circuito principal do microcontrolador, mostrado na Figura 27 acima. O módulo LCD usa 7 pinos do microcontrolador para se comunicar, sendo os pinos 38, 39 e 40 para controle, e os pinos 27, 28, 29 e 30 para dados. O relógio/calendário DS1307 usa os pinos 9 e 10 para se comunicar via protocolo I2C. O sensor de temperatura/umidade SHT75 usa dois pinos: 19 e 20 para se comunicar via protocolo SPI proprietário. Já o Módulo VDIP1 usa cinco pinos, o 25 e o 26, respectivamente TX e RX da UART Serial, os pinos 15 e o 16 para uso do controle de fluxo via hardware e o pino 17, usado para reinicializar o Módulo VDIP1.
       O pino 18 é usado para o botão de decremento (BOT Dec). O pino 23 para o botão de incremento (BOT Inc). Já o pino 24 é reservado para o botão de mudança de tela (BUT1).
       Os pinos 21 e 22 são usados para o TX e RX de uma interface Serial. Na implementação atual somente o pino 21-TX é usado para enviar os dados colhidos dos sensores, para um PC. Se a Estação Ependrive for instalada num lugar remoto, onde não é viável fazer uma rede via cabos, adicione à Estação um módulo de RF (ZigBee, etc). A configuração de comunicação dessa interface é: velocidade: 9600bps, paridade:N, bits de dados 8 e Stop bits 1.


Figura 28
- Circuito do regulador de tensão

       Na Figura 28 acima vemos o circuito regulador de tensão, ele é baseado no LM1117 IMP-5.0/NOPB, com saída de 5v e corrente máxima de até 800mA, seu encapsulamento é do tipo SOT-223. A tensão de entrada pode ser de uma fonte de alimentação de 12v, como de Baterias, Painel Solar, Eólica, etc.


Figura 29
- Módulo VDIP1 (Circuito para interface com o Pen-drive)

       Na Figura 29 acima temos o Módulo VDIP1 da FTDI/Vinculum. O receptáculo (conector USB) está ligado à Porta 2 do VNC1L. Nesse mesmo módulo é possível usar a Porta 1 (pinos U1P e U1M), para conectar um periférico USB, tipo FT232, FT245, impressora, modem, entre outros, mas neste artigo não explorarei este assunto.
       Observe na figura acima os Jumps, as linhas vermelhas estão ligadas entre os pinos 1 e 2, tanto do Jump J3 como do J4, definindo que o módulo irá se comunicar através de uma interface UART Serial através dos pinos (AD3, AD2, AD0 e AD1), respectivamente chamados de CTS#, RTS#, TXD e RXD. O pino RS# quando em nível baixo (0) ou GND, reinicializa o Módulo.
       Caso não tenha o Módulo VDIP1, confeccione o circuito da Figura 10 / Pág 2, que funcionará da mesma forma.


Obs.:
Lembre-se de atualizar o firmware VDAP no VNC1L, com a versão mais atual disponível no site da Vinculum (www.vinculum.com).


Figura 30
- Circuito do relógio e calendário (DS1307)

       Na Figura 30 acima vemos o circuito do relógio/calendário, baseado no CI DS1307 que gera as horas, minutos, segundos, dia, mês, ano e dia-da-semana. O CI trabalha com interface I2C que deve ser conectado aos pinos 9 e 10 do microcontrolador da Figura 27. O sinal de clock do CI é gerado por um cristal de quatz de 32.768 KHz. Para manter a data e a hora sempre atualizadas, mesmo que a alimentação do circuito cesse, uma bateria de Lithium de 3v deve ser ligada aos pinos 3 e 4 do DS1307.
       O uso desse relógio no projeto é muito importante, pois ele gera a data e a hora corrente, que são usadas na criação e atualização do arquivo DADOS.TXT, como também a data e a hora em que os sensores foram lidos. Além dessas funções importantíssimas, o relógio é usado para controlar o intervalo de tempo em que os dados são gravados no Pen-drive.

Figura 31 - Circuito do display LCD

       Na Figura 31 acima está ilustrado o esquema elétrico do Módulo LCD 16x2, compatível com processador HD44780. Segue uma breve descrição da função de cada pino. O pino 1 (VSS) é ligado ao negativo da fonte de alimentação (0v), e o pino 2 (VDD) ao positivo (+5v). O pino 3 (VO) é usado para ajustar o contraste dos caracteres; é ligado a um Trim-pot de 10k ohm. O pino 4 (RS) é utilizado para avisar ao módulo LCD se o que será enviado posteriormente é uma Instrução (comando de controle), ou um Dado (caracter a ser impresso no display). Já o pino 5 (R/W) é usado para Escrever ou Lê um dado no LCD. O pino 6 (E) é usado para habilitar ou desabilitar o LCD. Deveremos ativá-lo com (E = 1) apenas quando o display for acessado. Os pinos 7..14 (D0...D7) são usados para interfacear o LCD. No nosso caso, iremos usar o LCD no modo 4 bits (pinos 11, 12, 13 e 14 como bus de dados).
       Os pinos 15 e 16 (LED+ e LED-) só estarão disponíveis se o módulo LCD adquirido tiver backlight (luz de fundo). Para controlar a luminosidade, acrescenta-se um Trim-pot de 100 ohm entre esses pinos. O objetivo do backlight é facilitar a leitura das informações pelo usuário mesmo no escuro.

Obs.: Seria interessante implementar um interruptor na alimentação do LCD, para economizar energia quando o mesmo não estivesse em uso.


Figura 32
- Circuito Sensor de Temperatura e umidade (SHT75)

       Na Figura 32 acima temos o sensor dois-em-um, o SHT75. Este é um sensor de temperatura e umidade relativa, de alta precisão fabricado pela Sensirion; tem resolução de saída de 14 bits de dados para a temperatura e umidade relativa. Usa um protocolo SPI proprietário, sendo que o mesmo protocolo pode ser usado para os outros modelos SHT1x e SHT7x.
       - Faixas de leitura da temperatura: -40 à 123 °C.
       - Faixas de leitura da umidade relativa: 0 à 100%.


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