t.c karadenİz teknİk Ünİversİtesİ · i t.c. karadenİz teknİk Ünİversİtesİ mühendislik...

48
I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ HALİT EREM 196143 Danışman PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ Mayıs 2012 TRABZON

Upload: others

Post on 18-Jan-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

I

T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

HALİT EREM 196143

Danışman

PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ

Mayıs 2012

TRABZON

Page 2: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

I

Page 3: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

I

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

HALİT EREM 196143

Danışman

PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ

Mayıs 2012

TRABZON

Page 4: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

II

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

196143 numaralı HALİT EREM tarafından PROF. DR. İ. H. ALTAŞ yönetiminde

hazırlanan “PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ” başlıklı lisans bitirme projesi

tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi

olarak kabul edilmiştir.

Danışman : Unvanı Adı ve SOYADI PROF.DR. ISMAİL HAKKI ALTAŞ

Jüri Üyesi 1 : Unvanı Adı ve SOYADI PROF.DR. ADEM SEFA AKPINAR

Jüri Üyesi 2 : Unvanı Adı ve SOYADI Yrd. Doç. Dr. H. İBRAHİM OKUMUŞ

Bölüm Başkanı : Unvanı Adı ve SOYADI PROF.DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ

Page 5: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

III

Page 6: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

IV

ÖNSÖZ

Tüm eğitim hayatım boyunca bana olan desteğini bir gün bile esirgemeyen ve kuşkusuz bu

üniversitenin bu bölümünden mezun olmamda yegane insan olan canım annem FATMA

EREM‟e sonsuz teşekkür ve hürmetlerimi sunarım. Onunda her zaman söylediği gibi,

alacağım mezuniyet diplomasının yarısı benimse yarısı da onundur.

Ayrıca bu bitirme projesini aldığım sayın Prof. Dr. İsmail Hakkı ALTAŞ‟a verdiği destek

ve emekler için teşekkür etmeyi bir borç bilirim.

HALİT EREM

2012

TRABZON

Page 7: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

V

Page 8: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

VI

İÇİNDEKİLER

Sayfa No

ÖNSÖZ ………………………………………………………………………………… V

İÇİNDEKİLER .................................................................................................................. VII

ÖZET .................................................................................................................................... IX

ŞEKİLLER DİZİNİ ................................................................................................................ X

TABLOLAR DİZİNİ ……………………………………………………………………... XI

SEMBOLLER DİZİNİ ........................................................................................................ XI

1. GİRİŞ ................................................................................................................................ 1

2. TEORİK ALTYAPI .......................................................................................................... 3

2.1. PIC 16F877 MİKRODENETLEYİCİSİ ………………………………………….. 3

2.1.1. Mikrodenetleyici Programlamak İçin Gereken İşlemler ……………………... 4

2.1.1.1. Bilgisayar ………………………………………………………………... 4

2.1.1.2. Uygun Derleyici Program ……………………………………………….. 4

2.1.1.3. Uygun Programlama Cihazı ……………………………………………... 4

2.1.2. Programın PIC‟e Yazdırılması …………………………………………………. 5

2.1.3. Osilatör Konfigürasyonları …………………………………………………….. 5

2.1.4. Sıfırlama (Reset) Devresi ……………………………………………………… 6

2.2. LCD LM016L HAKKINDA GENEL BİLGİLER ………………………………… 7

2.3. DİSPLAY …………………………………………………………………………... 9

2.4. EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read Only Memory ) …………. 10

2.4.1. 24CXX Seri EEPROM ……………………………………………………….. 11

2.5. ENCODER ( SİNYAL ÜRETİCİLER ) …………………………………………… 12

2.5.1. Encoder Kullanım Alanları …………………………………………………... 13

2.6. 4511 ENTEGRESİ ………………………………………………………………… 13

2.7. 7805 ENTEGRESİ ………………………………………………………………… 14

3. DEVRE SİMULASYONLARI …………………………………………………………. 15

4. TASARIM ……………………………………………………………………………….. 18

4.1. YAZILIM ………………………………………………………………………….. 18

Page 9: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

VII

4.1.1. PIC Kodları …………………………………………………………………… 18

4.1.2. Akış Diyagramı ……………………………………………………………….. 20

4.2. OTOMATİK KONTROL SİSTEMİ ……………………………………………….. 20

4.3. ALGILAYICILAR (SENSÖRLER) ………………………………………………. 21

4.3.1. Algılayıcıların Sınıflandırılması ……………………………………………… 21

4.3.1.1. Giriş Büyüklüklerine Göre Sınıflandırma ……………………………… 22

4.3.1.2. Çıkış Büyüklüklerine Göre Sınıflandırma ……………………………… 22

4.3.1.3. Pasif Algılayıcılar ………………………………………………………. 23

4.3.1.4. Aktif Algılayıcılar ……………………………………………………… 23

4.3.2. Yer Değişimi ve Hareket Algılayıcıları ………………………………………. 23

4.3.2.1. Kızılötesi Sensör ( Kızılötesi Engel Algılayıcı ) ………………... 24

4.3.2.2. Kızılötesi Sensör Özellikleri …………………………………….. 24

4.4. DEVRENİN KURULMASI ………………………………………………… 25

4.5. UYGULAMA ALANLARI ………………………………………………….. 27

5. SONUÇLAR ………………………………………………………………………. 28

6. KAYNAKLAR ……………………………………………………………………

7. EK-A STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU ……………………………...

8. ÖZGEÇMİŞ………………………………………………………………………..

Page 10: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

VIII

ÖZET

Hazırlanan bu tezdeki amaç; fiziksel bir algının elektriksel bir devreyi nasıl ve hangi

şartlarda harekete geçirdiğini incelemek ve bu olayı dijital bir gösterge üzerinde izlemektir.

Bu sistemi geliştirirken bize fayda sağlayan en önemli husus, fiziksel algıyı elektriksel sinyale

dönüştürecek olan kızılötesi sensör sisteminin kullanımıdır. Ayrıca yazılım entegresi olarak

MicroChip firmasının 16x ailesinden PIC16F877A denetleyicisi tercih edilmiştir. Gösterge

olarak da WinStar firmasının 2x16 LM016 LCD konsol ekranı kullanılmıştır. Bu tez

içerisinde, kullanılan malzemeler ve bu malzemelerin birbirleriyle ilişkisi senkron bir şekilde

anlatılmıştır.

Page 11: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

IX

Page 12: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

X

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa No

Şekil 2.1 ISIS osilasyon devresi …………………………………………………... 6

Şekil 2.2 ISIS sıfırlama devresi …………………………………………………... 6

Şekil 2.3 ISIS programında LM016L gösterimi …………………………………... 8

Şekil 2.4 Bir EEPROM devresi …………………………………………………… 12

Şekil 2.5 4511 entegresi ve segment display ……………………………………… 13

Şekil 2.6 4511 entegresi fonksiyon diyagramı …………………………………….. 14

Şekil 3.1 LCD çıkışlı nesne sayım sistemi ISIS çizimi …………………………… 15

Şekil 3.2 7 segment çıkışlı nesne sayım sistemi ISIS çizimi ……………………... 16

Şekil 3.3 7 segment çıkışlı nesne sayım sistemi ARES çizimi …………………… 17

Şekil 4.1 Program akış diyagramı …………………………………………………. 20

Şekil 4.2 Otomatik kontrol sistemi ……………………………………………….. 20

Şekil 4.3 Sensörlerin konum algılama durumuna göre aracın hareketi ………….... 21

Şekil 4.4 Dijital çıkışlı kızılötesi sensör …………………………………………… 25

Şekil 4.5 Kurulan devrenin genel bir görünümü …………………………………... 26

Şekil 4.6 Kurulan devrenin son hali …………………………………………......... 26

Page 13: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

XI

TABLOLAR DİZİNİ

Sayfa No

Tablo 1.1 Bitirme çalışması takvimi …………………………………………….... 2

Tablo 2.1 PIC16F877 temel ve çevresel özellikler ……………………………….. 3

Tablo 2.2 16F ailesinden 4 farklı PIC entegresinin genel karşılaştırması ………... 7

Tablo 2.3 LM016L için çeşitli çalışma analizleri ………………………………… 8

Tablo 2.4 Gönderilen veriler ve display üzerinde görülecek sayılar ……………... 9

Tablo 2.5 7805 entegresi ve özellikleri …………………………………………... 14

Tablo 4.1 Seri iletişim protokollerinin karşılaştırılması …………………………. 22

Tablo 4.2 Sensör kabloları kullanım tablosu ……………………………………... 24

Page 14: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

XII

SEMBOLLER DİZİNİ

EPROM : Elektrikle programlanabilir rastgele okunur bellek

EEPROM : Elektrikle silinebilir programlanabilir rastgele okunur bellek

PIC : Çevresel arayüz denetleyici

BCD : ikili kodlama sistemi

Page 15: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

XIII

Page 16: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

1

1. GİRİŞ

Hızla gelişmekte olan ve her gün yeni bir ürünün hizmete sunulduğu teknoloji dünyasına

insanların ayak uydurması gerekmektedir. Çünkü insanlar da sorumluluklarını yerine

getirmek ve hayatlarını kolaylaştırmak adına gelişen teknolojiyle birlikte kendilerini

yenilemek zorundadırlar. Bu doğrultuda ortaya konulan her yeni ürünün de insanların

ihtiyaçlarını karşılamaya yönelik olduğu söylenebilir. Bu projede ele alınacak ve uygulaması

yapılacak olan sistem de insanların yaşadığı bir takım zorlukları gidermeye yöneliktir.

Projemizin adı “ PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ “ olup genel olarak belli bir noktadan

geçen nesne sayısını ölçmeyi ve bu ölçümü LCD üzerinde göstermeyi amaçlamaktadır.

Devrenin asıl amacı sayıların ve miktarın önemli olduğu bir iş için ( bir üretim merkezi,

fabrika yada bir alışveriş merkezi ) otomatik ve olabildiğince teknolojik bir sistem tasarlayıp

her an için kişi/cisim/adet sayısını bir ekran üzerinden aktarmaktır. Böylece bu devre ile

sayılar display ekranına yazdırılarak olası sorunlar giderilir. Artırma ve azaltma butonlarına

basarak 0-9999 arasında sayılar yazdırılabilir. Display‟lere veriler mikrodenetleyici yani PIC

entegresi ile gönderilmektedir. Bu entegre kullanılarak yapılan EEPROM bellekli bu sistem

sinyal üreticiler (encoder) vasıtasıyla, bağlı olduğu mekanizmanın (cisim algılayan dijital

çıkışlı sensör) hareketine bağlı olarak sayısal (dijital) bir elektrik sinyali üretir. Üretilen bu

elektrik sinyali PIC üzerinden LCD ye yada 7 li segment displaye görüntü olarak aktarılır ve

hareketin derecesini ve sayısını algılayan elektromekanik bir sistem tamamlanmış olur.

Bu projede sistemin temel yapıtaşları sistem girişinde bulunan ve belirli bir menzilden

geçen cisimlerin sayısı kadar çıkış ucundan PIC portunu besleyen ve bu sayede çıkışta

artırma-azaltma işlemini başlatan dijital sensörlerdir. Herhangi bir cisim bu sensör önünden

geçtiğinde ekrandaki değer sistematik ve programlı olarak değişecektir. Bu işlem sistemde

bulunan harici bir sıfırlama (reset) butonuna basana kadar devam edecektir. Ayrıca bu

projemizde giriş-çıkış ilişkisinin daha iyi anlaşılabilmesi için basit bir Micro C programına da

yer verilecektir.

Herşeyden önce bu konunun seçilmesindeki amaç elektrik mühendisliğinin temel

konularından biri olan otomatik kontrol sistemlerinin yine önemli bir programlama dili olan

PIC ile desteklenmesi ve ortaya çıkan ürünün daha büyük çaplı çalışmalara örnek teşkil

etmesidir. Bu çalışma ile belirtilen aktivitelerin verimliliğini artırmak ve daha interaktif bir

ortam oluşturmak istenmektedir. Sistemimizi kurarken mevcut benzer uygulamaların dışına

Page 17: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

2

çıkılacak ve mümkün olduğunca tasarıma önem verilecektir. Tasarımı yapılıp uygulamaya

konulan devremizi daha iyi analiz edebilmek için proteus programı ISIS ile devre çizimi ve

simülasyonu da yapılacak ve yeterli zaman bulunursa ARES ile baskı devresi yapılarak daha

sorunsuz bir çalışma modülü oluşturulacaktır. Gerekli açıklamalar bu işlemlere müteakip

yapılacaktır.

Bitirme projesi boyunca uyulan takvim Tablo 1.1 de verilmiştir. Bu tabloyu oluşturmak

hem zaman tasarrufu hem de projeyi tamamlama bakımından çok büyük fayda sağlamıştır.

Özellikle doküman bulma ve bu kaynakların incelenmesi esnasında büyük uğraş verilmiş ve

projenin ana hatları şekillendirilmiştir.

Tablo 1.1 Bitirme çalışması takvimi

Page 18: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

3

2. TEORİK ALTYAPI

2.1. PIC 16F877 MİKRODENETLEYİCİSİ

PIC 16F877 genel itibariyle PIC16CXX ailesinin özelliklerini taşır. Harvard mimarisi

kullanılmıştır ve içerdiği 40 pinin 33‟ü I/O ( giriş-çıkış ) pinidir. 5 adet giriş-çıkış portuna

sahiptir ( Port A,B,C,D,E ). Bunlardan A portu 6 bit; B,C,D portları 8 bit ve E portu 3 bittir.[2]

Bunlara ek olarak Flash ROM, RAM, EEPROM olmak üzere üç adet bellek bloğu vardır. Veri

belleğine erişmek için kullanılan veri yolu ( data bus ) 8 bit genişliğinde, program belleğine

erişmek için kullanılan adres yolu ( program bus / adress bus ) ise 14 bit genişliğindedir. 14

bitlik komut koduna ( opcode ) sahiptir ve her bir komut kodu 14 bitlik program belleğinin bir

adresine karşılık gelir.[5]

Tablo 2.1 PIC16F877 temel ve çevresel özellikler

Page 19: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

4

2.1.1. Mikrodenetleyici Programlamak İçin Gereken İşlemler

Bir mikrodenetleyicinin programlanabilmesi için üç temel gereksinim vardır.

Bilgisayar

Uygun derleyici program

Uygun programlama cihazı ( KİT )

2.1.1.1. Bilgisayar

PIC programının yazılması, kontrolü ve bunun hex dosyası olarak kaydedilebilmesi için

bilgisayar kullanımı zorunludur.

2.1.1.2. Uygun Derleyici Program

Derleyiciler yazılan programın diline ve kullanım yerine göre farklılık gösterir.

Uygulamada genellikle MPLAB IDE, HI-TECH PICC, C Compiler IDE ve Micro C gibi

program derleyicileri kullanılmaktadır. PIC ile nesne sayım sisteminde Micro C programlama

dili kullanılacaktır. Bu program ilerleyen bölümlerde devre simülasyonları ile birlikte

anlatılacaktır. Aşağıda ise sık kullanılan iki derleyici tanıtılmıştır.

MPLAB Editörü : PIC entegresine yüklenecek program makine kodu ( assembler )

ile yazıldıysa MicroChip firmasının ürettiği bu derleyiciden yararlanılır.

HI-TECH PICC Derleyicisi : Bu derleyici farklı PIC serileri için çeşitli C

derleyicilerine sahiptir. 10x, 12x ve 16x entegre aileleri için PICC derleyicisi

kullanılırken 18x ailesi için PICC-18 derleyicisi vardır.[5]

Kullandığımız Micro C için

altyapı oluşturan bu program çeşitli işletim sistemleri içinde kullanılmaktadır.

2.1.1.3. Uygun Programlama Cihazı

Mikrodenetleyiciler kendi üretici firmaları tarafından üretilen özel programlama cihazları

ile programlanırlar. Bu çalışmada PIC-kit adı verilen programlayıcıdan yararlanılacaktır. Bu

programlayıcının en önemli özelliği birçok PIC entegresini hızlı ve sorunsuz

programlamasıdır.

Page 20: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

5

2.1.2. Programın PIC’e Yazdırılması

Heksadesimal kodlara dönüştürülmüş olan programı PIC‟e yazdırmak için iki şeye daha

ihtiyacımız var. Bunlar:

Bilgisayarın paralel veya seri portuna bağlanan PIC programlama kartı,

.HEX uzantılı dosyadaki program kodlarını PIC programlama setine gönderen PIC

programlayıcı yazılımı.

PIC‟leri programlamak için çok değişik elektronik devreler kullanmak mümkündür. Bu

devrelerin bazıları bilgisayarın seri portuna, bazıları da paralel portuna bağlanmaktadır.[5]

Bu

devrelerden en sık kullanılanı PPK U-1.00 denilen elektronik devrelerdir. Kullanılan

donanıma uygun olarak kullanılabilecek çok çeşitli programlama kartları vardır. Aşağıda

PIC‟e herhangi bir .HEX programının nasıl yazdırılacağı adım adım açıklanmıştır.

PPK U-1.00 programlama kartını bilgisayara bağlamadan önce bilgisayar kapatıldı.

Daha sonra COM1 veya COM2 seri portlarından birisine DB9 konnektörü bağlandı

ve kullanılan PIC16F84A‟ya programlama soketi takıldı.

“File” menüsünden “Open” komutu çalıştırılıp, yüklenecek olan .HEX dosyası

seçilir ( Bizim örneğimizde DENEME.HEX ). “Output message” bölümünde

yüklenilen dosyanın adı görülür.

PIC programlama kartının bilgisayarın seri portuna bağlı olduğundan emin olunur.

( PPK U-1.00 kartı seri porta bağlanmaktadır. )

Programlama işlemi bitince “Output message” bölümünde “Chip Programmed”

mesajı görülür.

2.1.3. Osilatör Konfigürasyonları

Mikrodenetleyici entegresinin çalışması bir saat darbesi ile tetiklenmesine bağlıdır. [4]

Bu

darbe genellikle harici bir kaynaktan temin edilir. Bir frekans osilatörü ve kondansatör grubu

ile oluşturulan osilasyon devresi Şekil 2.1 de gösterilmiştir. Bu tür devreler hassasiyeti düşük

devrelerde kullanılır.

Page 21: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

6

Şekil 2.1 ISIS osilasyon devresi

PIC denetleyicilerinde 5 farklı yoldan saat darbesi üretilebilir.

LP modu: Düşük güç kristali kullanılarak

XT modu: Kristal/rezonatör kullanılarak

HS modu: Yüksek hızlı kristal/rezonatör kullanarak

RC modu: Direnç/kapasitör kullanılarak

İç osilatörü: Sadece bazı PIC‟ lerde üretilir.

2.1.4. Sıfırlama (Reset) Devresi

Entegre devrelerde resetleme işlemi en basit yoluyla iç yapısında bulunan MCLR bacağı

ile yapılır. Şekil 2.2 de bu bacak iki farlı dala ayrılmıştır. Birincisinde bir direnç üzerinden

kaynağa bağlanmıştır. İkincisinde ise basit bir anahtarlama devresi ile topraklanmıştır.

Şekil 2.2 ISIS sıfırlama devresi

Page 22: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

7

Tablo 2.2 16F ailesinden 4 farklı PIC entegresinin genel karşılaştırması

2.2. LCD LM016L HAKKINDA GENEL BİLGİLER

LCD ekran elektronik donanımların genel bir çıkış (output) aracıdır. Harf, sayı ve

sembollerin görüntülenmesine olanak sağlar. Proje için kullanılacak olan LM016L cihazı

2x16 paralel yapılı ve tek renk grafik sıvı kristal ekrana sahip bir LCD dir.[3]

Bu LCD nin

R/W ucu eğer lojik-0 da ise sinyal akış yönü dışardan LCD ye (yazma modu), R/W ucu loJik-

1 de ise sinyal akış yönü LCD den dışarı doğru (okuma modu) dur. +5 V luk güç kaynağı ile

çalışırlar kontrol için harici işlemcilere ihtiyaç duyarlar. 4 bitlik 2 işlem yada 8 bitlik tek işlem

ile data yollanabilir. Böylece hem 4 bitlik hem de 8 bitlik MPU da arayüz olarak

kullanılabilmektedir. Eğer arayüz datası 4 bit uzunluğundaysa, data transferi sadece 4 data

yolu (data buses of DB4 – DB7 ) üzerinden sağlanır.[3]

Dolayısıyla DB0 – DB3 arası

kullanılmaz. Arayüz datası 8 bit ise, data transferi için DB0 – DB7 aralığı kullanılır. 4-bit data

iki kez aktarıldığı zaman MPU ile HD44780 arasındaki data transferi tamamlanır.

Page 23: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

8

Tablo 2.3 LM016L için çeşitli çalışma analizleri

Şekil 2.3 ISIS programında LM016L gösterimi

Page 24: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

9

2.3. DİSPLAY

7 segmentli dijital display tıpkı LCD de olduğu gibi harf, yazı ve benzeri uygulamalarda

sıkça kullanılmaktadır. Genel itibariyle sayısal değerlerin gösterilmesinde kullanılan 7 parça

LED‟den meydana gelmiş gösterge elemanıdır. Display‟ler ortak anot ( Common Anode – CA

) veya ortak katot ( Common Cathode – CC ) olmak üzere iki çeşit üretilmektedir. Bu projede

LCD yerine uygun bağlantılar yapılarak KPS-5161 katot display de kullanılabilmektedir. Uç

bağlantıları iki çeşit display için de aynıdır. Sadece ortak uç olan COM ucu katot

display‟lerde (-), anot display‟lerde (+) beslemeye bağlanmalıdır. Ortak katot display‟de

istenen segmentin yanmasını sağlamak için ortak uç şaseye bağlanır, daha sonra istenen

segment ucuna ( a,b,c,d,e,f,g, nokta segmenti h ) pozitif enerji verilir (ortak anot için tam

tersi). Böylece istenen segment yanar. Verilerin analizi için Tablo 2.4 incelenmelidir.

Tablo 2.4 Gönderilen veriler ve display üzerinde görülecek sayılar

Page 25: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

10

Display‟de istenen bir sayının görülmesi için hangi segmentler yanması gerekiyorsa o

segmentlere aynı anda enerji verilmelidir. Örneğin display‟de 5 rakamını göstermek için,

display‟in a,f,g,c,d segmentlerine lojik-1 (+5 V) verilmesi gerekir. Yukarıdaki tabloda ortak

katot display‟lerde hangi karakter için hangi bilginin display‟e gönderilmesi gerektiği

görülmektedir. Eğer display‟in noktasının da yanması isteniyorsa h segmentine de ortak katot

display için 1 bilgisi, ortak anot display için 0 bilgisi uygulanmalıdır. Tabi bu durumda

heksadesimal display bilgilerinin değişeceği unutulmamalıdır.

2.4. EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read Only Memory )

Birçok mikrokontrolör uygulamasında ve özellikle günümüzde hızla gelişmekte olan

haberleşme alanında kullanılan elemanların dahili hafızaları yüklenen program için yeterli

olmayabilir. Bu durumda veri toplama, depolama ve depolanan bu verileri kullanma imkanı

sağlayan harici hafızalara başvurulur. Bu bölümde “ PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ “

projesinin yazılım verilerini tutan EEPROM belleği incelenecek ve kullanım nedenleri

açıklanacaktır. Ayrıca EEPROM‟un çalışma prensibinin anlaşılması sonraki bölümlerde

bahsedilecek olan sinyal iletimi için önemli bir adımdır.

Elektriksel olarak silinebilen, programlanabilir, yalnızca okunur bellek anlamına

gelmektedir. Genellikle bilgisayar ve benzeri cihazlarda küçük boyutlu verileri saklamak için

kullanılan bir yonga türü olan EEPROM‟lar günümüzde 1.000.000‟dan fazla yazma-silme

işlemini kolayca yapabilmektedir.[2]

Bu belleğin en önemli özelliği olan veri silme işleminde

ultraviyole ( UV ) ışınlardan yararlanılır. EEPROM entegresinin dışarı çıkarılmış RESET

ucuna elektrik akımı uygulanır ve bellek UV ışınına maruz kalırsa kısa bir sürede veri silme

işlemi tamamlanır ve EEPROM entegresi yeniden programlanmaya hazır hale gelir.

EEPROM „lar özellikle günümüz bilgisayarlarının BIOS‟unda sıkça kullanılmaktadır.

Küçük bayt değerlerinden 128 KB‟a kadar olan aralıklarda bu BIOS kodlarını ve sistem

ayarlarını (düzen parametreleri) depolarlar.

EEPROM el ile programlanabilmektedir. Verilerin hafızaya ilk atılması sırasında bellek

programlanmış olur. Artık bu veriler UV ile silinmediği sürece bellekte muhafaza edilir.

Sistemin enerjisi kesilip sonra tekrar enerjilendirildiğinde bu verilerin silinmediği görülür.

Page 26: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

11

EEPROM‟un diğer bellek çeşitlerine göre tercih nedenleri;

EEPROM silme işlemini EPROM‟a göre çok daha hızlı ve pratik yapar. Üstelik

EPROM‟u programlamak veya silmek için EPROM programlayıcı cihaz gerekir.

Elektrikler kesilse bile içeriğindeki veriler diğer PROM örneklerinde olduğu gibi

silinmez ve hafızada tutulur.

Flash bellekler EEPROM‟a göre daha fazla yıpranırlar. Bu nedenle küçük boyutlu

sabit verileri saklamada flash belleklere göre tercih edilirler.

Bütün bu avantajlarından dolayı sistemimizin belleği EEPROM olarak seçilmiştir.

2.4.1. 24CXX Seri EEPROM

24cxx serisi EEPROM‟lar sık kullanılan basit ve düşük maliyetli belleklerdir. Projede

tercih edilen bu belleklerin genel bir incelemesi yapılacaktır. 24 serisi EEPROM‟lar bacak

isimlendirmesi ve görevleri bakımından iki gruba ayrılmaktadır. 24c01‟den 24c16‟ya kadar

olanlar grup1, 24c32 den 24c512‟ye kadar olanlar ise grup2 olarak ifade edilir. [1]

Bellek içerisindeki data/clock yapısını inceleyecek olursak verinin nasıl kullanıldığını daha

iyi görebiliriz. Örneğin veri akışının mikrokontrolör (pic16f877)‟den bellek yönüne doğru

olduğunu varsayalım. Bu durumda seri EEPROM‟a gelen her saat sinyali, veri hattında

okunması gereken bir bilginin var olduğunu haber eder ve EEPROM bu bilgiyi okur.[1]

Saat

(clock) sinyali aktiflenmeden önce okunacak bilginin sıradaki biti veri hattında hazır tutulur.

Sinyal aktiflendikten sonra veri biti belleğe iletilir. İletim için başla komutu, saat sinyali

besleme altındayken ( VCC ) veri hattının 0 Volta çekilmesi ile aktiflenir. İletimi sonlandıracak

olan bitir komutu ise hem saat sinyali hem de veri hattı Vcc iken aktiflenir. Verilerin hat

üzerinde yer değiştirilmesi ise saat sinyali 0 V iken yapılır. Böylece pic16f877 tarafından

üretilen clock (saat) sinyali, belleğin kontrol altında tutulmasını sağlar.[2]

EEPROM da birçok bellek gibi transistörlerden oluşmuştur. Bu transistörler bellek

yüklenmeden önce yada kayıtlı olan data silindikten sonra lojik-1 (iletim) konumundadır.[1]

Data yüklemesi yapılacak olan transistöre çalışma voltajından yüksek bir gerilim uygulanır ve

elektron yağmuruna tutulur. Böylece yüklemesi yapıldıktan sonra transistör lojik-0 (tıkama)

Page 27: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

12

mantıksal değerine sahiptir. EEPROM içeriğini silmek için ise bir bellek siliciden yararlanılır

ve yonga üzerindeki data yüksek frekanslı ultraviyole ışınlarla elektron bombardımanına

tutulur. Bir müddet sonra yükler transistörler üzerinden boşalır ve bellek temizlenmiş olur.

Şekil 2.4 Bir EEPROM devresi

2.5. ENCODER ( SİNYAL ÜRETİCİLER )

Bağlı olduğu mekanizmanın ( motor, şaft ) hareketine bağlı olarak elektrik sinyali üreten

sayısal kodlayıcılardır. Uygulamada yazılım yada donanımsal olarak bulunabilirler. Genel

itibariyle dönel olarak çalışan şaft encoderlar ve doğrusal olarak çalışan lineer encoderlar

olmak üzere iki çeşit encoder vardır ve bunlar dönüş hızı, ivme gibi büyüklükleri ölçmek için

kullanılmaktadır.

Çıkış tiplerine göre sınıflandırmak gerekirse yine ikiye ayrılırlar:

a) Mutlak Tip Encoder : Bu encoderlar, hareketin her anında farklı sayılarda bitlerden farklı

dijital bit dizileri oluştururlar. Böylece ürettikleri çıkış, mekanizmanın pozisyonunu tam

olarak ifade eder. Enerji kesilse bile durumlarını korurlar.

b) Artımsal Tip Encoder : Hareketin her anında benzer çıkış sinyalleri ( genellikle kare

dalga ) üretirler. Bu sinyaller hız ölçümü ( takometre kullanılarak ) ve sayma işlemlerinde

( sayıcı kullanılarak ) kullanılabilir.

Encoderların bir sistemde sağladığı en önemli fayda kuşkusuz bağlı olduğu motorun

kontrolüne yardımcı olmasıdır. Bu kodlayıcılar kullanılarak mekanizmanın pozisyonuna

göre bir feedback alınır ve müteakip işlemler buna göre düzenlenebilir.

Page 28: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

13

2.5.1. Encoder Kullanım Alanları

Endüstriyel kontrol işlemleri

Takım tezgahları

Çiziciler ( plotters ) ve bölücüler ( dividers )

Antenler ve teleskoplar

Baskı ve paketleme makineleri

Vinç ve presleme makineleri

2.6. 4511 ENTEGRESİ

4511 entegresi girişine (A-B-C-D) uygulanan ikili (binary) bilgiyi çıkışlarına bağlanan

(a,b,c,d,e,f,g) ortak katotlu 7 segment display üzerinde onluk sayı sisteminde (decimal)

gösterir. Çıkış segmentleri için 7 segment display ön dirençleri 5 V için 330 Ohm

mertebesinde seçilmelidir. Her bir çıkış için en fazla 25 mA akım alınabilir.

Şekil 2.5 4511 entegresi

4511 entegresi 0-9 arasındaki sayıların onluk sistemdeki karşılığını veren 7 segment

display sürücü bir entegredir. Bundan dolayı BCD (binary coded decimal) entegresi olarak da

isimlendirilir. Şekil 2.5 de 4511 entegresinin genel yapısı gösterilmektedir.

Display test ve blank input girişleri normal kullanım esnasında lojik-1 olmalıdır. Display

test pini lojik-0 olduğunda bütün segmentler çıkış verir. Blank input girişi lojik-0 olduğunda

ise bütün çıkışlar kapanmaktadır. Hafıza (LE) pini normal kullanım durumunda daima “0” dır.

Eğer bu pin “1” yapılırsa girişlerine uygulanan en son BCD ( binary coded decimal ) ikili

Page 29: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

14

bilgiyi display üzerinde gösterir. Girişler değiştirilse bile LE sıfırlanmadıkça display

durumunu korur. Aşağıda entegrenin fonksiyon diyagramı gösterilmiştir.

Şekil 2.6 4511 entegresi fonksiyon diyagramı

2.7. 7805 ENTEGRESİ

Girişine uygulanan belli bir değer aralığındaki gerilime karşılık çıkışında sabit gerilim

veren elektronik devre elemanıdır. Aslında sabit voltaj için tasarlanmış olmasına rağmen

birçok cihazda gerilim ve akım ayarı için de kullanılabilmektedir. Bizim devremizde

regülasyonu sağlayacak olan bu eleman 3 terminalli olup bunlardan 1. bacak yüksek volt

girişi, 2. bacak toprak ( ground ) ve 3. bacak genellikle 5 V sabit çıkış gerilimini temsil eder.

Genellikle 78xx entegrelerin üzerindeki son iki basamak değeri çıkışta sabit tuttuğu ( regüle

ettiği ) değeri gösterir. Örneğin 7805 de çıkış geriliminin 5 V, 7808 de ise 8V olduğu

görülmektedir. Bu elemanlar sıklıkla PIC entegresi ile çıkış devresi ( LCD display, seven

segment ) arasında bir tampon görevi görür. Çalışma menzili 35 V a kadar ulaşmasına rağmen

yüksek değerlerde çok ısınacağından kullanım esnasında harici bir soğutucuya ihtiyaç duyar.

Tablo 2.5 7805 entegresi ve özellikleri

Page 30: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

15

3. DEVRE SİMULASYONLARI

Bu bölümde “PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ” projesi bilgisayar ortamında iki farklı

uygulama ile örneklenip çalışma prensibi üzerinde durulacaktır. Proteus programının ISIS ve

ARES arayüzleri kullanılarak bir kapıdan içeri giren ve çıkan kişi sayısı saptanacak ve bu

sayım ilk önce LCD ekranında daha sonra da bir 7 segment display üzerinde

gözlemlenecektir. ISIS programında devre çizerken programın içerisindeki dahili

kütüphaneden yararlanılacaktır. Gerekli niteliklere sahip uygun malzemeler bu kütüphanede

mevcuttur. ARES ise yazılan programı ISIS çalışmasında PIC‟e yükleyip çalıştığından emin

olduktan sonra baskı devre yapmak için kullanılır. Muhtelif şekiller aşağıda verilmiştir.

Uygulama-1

Şekil 3.1 LCD çıkışlı nesne sayım sistemi ISIS çizimi

Page 31: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

16

Açıklama: Yukarıda devresi verilen uygulama kodları Micro C programı ile yazılmıştır.

Burada amaç herhangi bir noktadan ( burada bir kapı örneği ) geçen nesnelerin geçiş yönlerini

de dikkate alarak sayımını yapmaktır. Burada PIC16F628A entegresinin özelliğinden dolayı

harici bir osilatör devresine ihtiyaç duyulmamıştır. Entegrenin A bacakları giriş olarak B

bacakları çıkış olarak tanımlanmıştır ve temel bir artırma-azaltma programı bu entegrenin

içine yüklenmiştir. ISIS programının sol alt köşesindeki “run” tuşuna basıldığında sistem

enerjilenmiş ve çalışma moduna geçmiştir. Ekranda görülen devrede anahtarlar vasıtasıyla

sayma işlemi yapılmaktadır. Dolayısıyla burada iki anahtar birbirinden bağımsız olarak

çalışmaktadır. Uygulamada bu iki anahtarın yerini cisim algılayan dijital sensörler alacaktır.

ISIS arayüzünde bu tip bir sensör örneği olmadığı için sensörlerin yerine statik anahtarlar

yerleştirilmiştir. Bu anahtarlar kullanılacak olan dijital sensörlerin görevini analog olarak

yerine getirmektedir.

Uygulama-2

Şekil 3.2 7 segment çıkışlı nesne sayım sistemi ISIS çizimi

Page 32: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

17

Şekil 3.3 7 segment çıkışlı nesne sayım sistemi ARES çizimi

Page 33: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

18

4. TASARIM

4.1. YAZILIM

4.1.1. PIC Kodları

Proje için hazırlanan ve PIC entegresinin içerisine yüklenen MicroC programı aşağıda

verilmiştir. Nesnelerin geçiş sırasına ve yönüne bağlı olarak sayım yapılmasını sağlayan bu

program birçok karmaşık yapılı devre içinde temel oluşturmaktadır.

sbit LCD_RS at RB4_bit;

sbit LCD_EN at RB5_bit;

sbit LCD_D4 at RB0_bit;

sbit LCD_D5 at RB1_bit;

sbit LCD_D6 at RB2_bit;

sbit LCD_D7 at RB3_bit;

sbit LCD_RS_Direction at TRISB4_bit;

sbit LCD_EN_Direction at TRISB5_bit;

sbit LCD_D4_Direction at TRISB0_bit;

sbit LCD_D5_Direction at TRISB1_bit;

sbit LCD_D6_Direction at TRISB2_bit;

sbit LCD_D7_Direction at TRISB3_bit;

char txt[7];

char txt[]="mevcut = "

int i=0;

void main() {

TRISA.F0=1; // GİRİŞ //

TRISA.F1=1; // GİRİŞ //

TRISB=0; // ÇIKIŞ //

PORTA.F0=0;

Page 34: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

19

PORTA.F1=0;

PORTB=0;

Lcd_Init();

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);

Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);

while(1) {

if(PORTA.F0==1)

{

if(PORTA.F1==1)

{

i=i++;

delay_ms(1000);

}

}

if(PORTA.F1==1)

{

if(PORTA.F0==1)

{

i=i--;

delay_ms(1000);

}

}

IntToStr(i,txt);

Lcd_Out(1,13,txt);

}

}

Page 35: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

20

4.1.2. Akış Diyagramı

Şekil 4.1 Program akış diyagramı

4.2. OTOMATİK KONTROL SİSTEMİ

Şekil 4.2 Otomatik kontrol sistemi

Page 36: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

21

Şekilde görülen PIC entegresi, yoğunluk, dalgaboyu, polarizasyon gibi etkenlere duyarlı

ultrasonik sensörlerden alınan konum bilgisi ile kontrol edilmektedir. PIC, yukarıda belirtilen

sensör yazılımı sayesinde eş zamanlı olarak çıkışındaki göstergeye mevcut rakamı artırma

yada azaltma komutu basar. Bu bilgi entegrenin programda belirtilen çıkış portlarından

üretilir. Şekil 4.3 de sensörlerin algılama durumuna ilişkin bir yapı mevcuttur.

Şekil 4.3 Sensörlerin konum algılama durumuna göre aracın hareketi

4.3. ALGILAYICILAR ( SENSÖRLER )

Algılayıcılar genel itibariyle dış ortamla ( basınç, sıcaklık gibi herhangi bir fiziksel etki )

endüstriyel cihazlar arasında köprü görevi gören ve bu sayede cihazlara çalışma ortamı

sağlayan elektronik aygıtlardır. Algılayıcılar geniş bir uygulama alanına sahip olup bu projede

görüntüleme işlemi için gerekli sinyal trafiğini sağlayacaktır. Dolayısıyla fiziksel bir dış etkiyi

elektriksel enerjiye dönüştürecektir.

4.3.1. Algılayıcıların Sınıflandırılması

Algılayıcılar, ölçülen giriş ve çıkış büyüklüğüne göre, besleme ihtiyacına göre ve daha

birçok şekilde sınıflandırılabilir.

Page 37: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

22

4.3.1.1. Giriş Büyüklüklerine Göre Sınıflandırma

Algılayıcılarla ölçülen giriş işaretleri bakımından 6 gruba ayrılabilir.

Mekanik algılayıcılar : Uzunluk, alan, miktar, kütlesel akış, kuvvet, tork (moment),

basınç, hız, ivme, pozisyon, ses dalgaboyu ve yoğunluğu gibi etkilere maruz kalınırsa

kullanılır.

Termal algılayıcılar : Sıcaklık ve ısı akısına karşı hassastır.

Elektriksel algılayıcılar : Voltaj, akım, direnç, endüktans, kapasitans, dielektrik

katsayısı, polarizasyon, elektrik alanı ve frekans gibi elektriksel parametrelerin var

olduğu durumda kullanılır.

Manyetik algılayıcılar : Alan yoğunluğu, akı yoğunluğu, manyetik moment ve

manyetik geçirgenlik mevcutsa kullanılır.

Işıma algılayıcıları : Yoğunluk, dalgaboyu, polarizasyon, faz, yansıtma gibi etkilere

duyarlıdır.

4.3.1.2. Çıkış Büyüklüklerine Göre Sınıflandırma

Dijital çıkışlı entegrelerde bilgisayarlarla doğrudan iletişim kurabilirler. Bu bağlantılar

yapılırken bazı protokoller kullanılır. Tablo 4.1 de seri iletişim protokollerinin özelliklerine

kısaca değinilmiştir.

Tablo 4.1 Seri iletişim protokollerinin karşılaştırılması

Page 38: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

23

4.3.1.3. Pasif Algılayıcılar

Herhangi bir harici besleme kaynağına ihtiyaç duymadan çalışabilen algılayıcılardır.

Örneğin termokuplör elemanı dışardan bir enerjiye ihtiyaç duymadan, algıladığı ısıyı

elektriksel sinyale çevirebilir.

4.3.1.4. Aktif Algılayıcılar

Çalışmaları için harici bir besleme kaynağına ihtiyaç duyarlar. Bu algılayıcılar genel olarak

zayıf sinyalleri ölçmek için kullanılırlar. Bu algılayıcılarda en önemli nokta giriş ve

çıkışlardır. Hem dijital hem de analog olarak elektriksel sinyal üretirler. Analog çıkışlarda,

çıkış büyüklüğü akım yada gerilim olabilir. Bu projede PIC entegresine yazılan program

kapsamında gerilim çıkışı 0-5 V kapsamındadır. Dolayısıyla kapı sistemine kurulu sensör

cisim algıladığı zaman entegre çıkışında lojik-1, algılamadığı zaman lojik-0 üretecektir.

Analog çıkışlılarda, çıkış büyüklüğü gerilim ya da akımdır. Bu sistemde standart çalışma

akımı ise 4-20 mA arasında değişmektedir.

4.3.2. Yer Değişimi ve Hareket Algılayıcıları

Endüstriyel uygulamalarda konum algılayıcılar (Position Sensor) yada hareket

transdüserleri (Motion Transducer) sık sık kullanılmaktadır. Bu yerdeğişim algılayıcıları

ölçme teknikleri açısından aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.

Kapasitif

Endüktif

Relüktans

Potansiyometrik

Strain-Gage

Elektro-Optik

Açısal ve Doğrusal Enkoderler

Kızılötesi ( ultrasonik )

Konum Şalterleri

Bu projede kullanılacak olan kızılötesi sensör aşağıda incelenecektir.

Page 39: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

24

4.3.2.1. Kızılötesi Sensör ( Kızılötesi Engel Algılayıcı )

Cisimden yansımalı bu tip sensörlerle günümüzde birçok uygulama yapılabilmektedir.

Özellikle akıllı robot projelerinde sıklıkla kullanılmaktadır. Kızılötesi sensör daha önce de

belirtildiği gibi dijital çıkışlıdır. Algılanacak olan nesne belirtilen menzil içine girdiğinde

sensör çıkışı 0V‟dan 5V‟a yükselir. Çıkış sinyali mikroişlemci devresine ( PIC entegresi )

doğrudan bağlanabilir. Tablo 4.2 de sensör uçlarına göre doğru bağlantı noktaları

belirtilmiştir.

Tablo 4.2 Sensör kabloları kullanım tablosu

4.3.2.2. Kızılötesi Sensör Özellikleri

1 metre menzile sahiptir. Menzil ayarı arkasında yer alan mavi trimpot ile

yapılmaktadır.

Menzili kısarak 5cm‟e kadar yakınlığa düşürebilirsiniz.

5V‟da 10ma akım çekmektedir.

10ms hızlı tepki süresine sahiptir.

IP65 Koruma sınıfına (Yüksek ölçüde toz ve nem koruması) dahildir.

Dahili günışığı koruması mevcuttur.

31mm x 25 mm x 18mm boyutlarındadır.

18 gram ağırlığındadır.

28cm. kablo uzunluğuna sahiptir.

Page 40: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

25

Şekil 4.4 Dijital çıkışlı kızılötesi sensör

4.4. DEVRENİN KURULMASI

Cisim algılayan dijital sensörler üç bacağa sahiptir. Kullanılan iki sensörün siyah bacakları

board üzerinde ortak bir toprak noktası seçilerek birleştirildi. Burada dikkat edilecek husus bu

uçların bir direnç üzerinden topraklanmasıdır. Böylece olası aşırı akımların meydana

getireceği zarar önlenmiş olur. Kırmızı uçları da aynı şekilde ortak bir besleme noktasına

lehimlendi. Sensörlerin sarı uç çıkışları PIC entegresinin yazılan programda tanımlanan giriş

portlarına bağlandı. Halbuki sensör yerine anahtar kullanmış olsaydık, anahtarın besleme

uçları aynı zamanda PIC girişi olarak kullanılacaktı. PIC entegresinin girişinde yapılan diğer

işlem harici bir osilatör devresi kurmaktır. Bunun için 4 MHz değerinde bir frekans osilatörü

ve iki adet 22 mikrofarad değerinde kapasite ile oluşturulan bu devre ve özellikleri daha önce

“osilatör konfigürasyonları” başlığı altında anlatılmıştı. Yazılan programın tanımladığı çıkış

portları ise dijital gösterge ( LCD veya display ) girişine bağlanır. Bu portlar doğrudan

göstergeye bağlanabildiği gibi 4511 veya 7805 gibi gerilim regülatörleri üzerinden de

bağlanabilirler. Bu entegrelerin kullanımı daha güvenli bir çalışma için tercih edilir. Bu

bağlantıları yaparken özellikle PIC entegresinin uçlarına dikkat edilmelidir. Örneğin, bağlantı

sırasında entegrenin zarar görmemesi ( yanmaması ) için PIC başka bir bacak tabakası

üzerinden lehimlenir. Tüm bu devreler ortak bir besleme kaynağından ( pil yada adaptör )

kolayca beslenir.

Page 41: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

26

Şekil 4.5 Kurulan devrenin genel bir görünümü

Şekil 4.6 Kurulan devrenin son hali

Page 42: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

27

4.5. UYGULAMA ALANLARI

Alışveriş merkezleri

Otopark girişleri

Radar sistemleri

İşletmelerde malzeme ve ürün sayımı

Barkot sistemleri

PLC nin kullanıldığı tüm algılama sistemleri

Yukarıda belirtilen birçok yerde tercih PIC ile nesne sayım sistemi özellikle adet yada

miktar sayısının önemli olduğu yerlerde kontrol amaçlı olarak kullanılmaktadır. Proje

sunumunda bu uygulamalardan otopark sisteminin genel bir simülasyonu sunulacak ve giren

her araçtan sonra meydana gelen artış ve çıkan her araçtan sonra meydana gelen azalma

gösterge üzerinde izlenecektir.

Page 43: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

28

5. SONUÇLAR

Bu çalışmada, mikrodenetleyici kontrollü sayım sistemi tasarlanmış ve uygulamaya

geçirilmiştir. Proje sonunda;

PIC entegrelerinin yazılımı, programlanması ve board üzerindeki uygulamaları

öğrenilmiştir.

Dijital cisim algılayıcı sensörlerin özellikleri gözlemlenmiş ve sensörlerin gelişen

teknolojide önemli bir yer tuttuğu bir kez daha ortaya çıkmıştır.

LCD, display segment gibi çıkış göstergelerinin ölçüm ve hesaplama kolaylığı

sağlaması birçok yeni fikir ve uygulamanın önünü açmıştır.

Sensör – PIC – LCD donanımı arasındaki kombinasyon ve uyum sağlandığı zaman

bir giriş sinyalinin hangi safhalarda nasıl oluşturulduğu, nasıl işlendiği ve çıkış sinyali

olarak nasıl atandığı kolayca kavranabilmiştir.

PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ kısaca özetlenecek olursa; dijital cisim algılayan

sensör her nesne algılayışında bir sinyal üretir ve bu sinyal gerekli işlemleri başlatması için

PIC entegre girişini tetikler. Böylece mekanizmanın çalışması başlatılır. Yazılan programın

özelliklerine bağlı olarak PIC çıkışına bağlanan göstergede yapılan sayma işlemi izlenebilir.

Bu sayım işlemi elbette ki artırma-azaltma sensörlerinin durumuna bağlı olarak yapılabilir.

Page 44: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

29

6. KAYNAKLAR

[1] Altınbaşak, Orhan, Mikrodenetleyiciler PIC Programlama, İstanbul, 2008.

[2] Microchip Technology Incorporated., PIC16F87X Data Sheet 28/40-Pin 8-Bit

CMOS FLASH Microcontrollers, USA, 2001.

[3] Winstar Display Co. Ltd., WG12864D 128x64dots, Taiwan, 2011.

[4] AKAR, F. , “ PIC Mikrodenetleyiciler”, Beta Basım Yayım Dağıtım A.Ş. , 253-331, 2006.

[5] AKPOLAT, Ç. , “PIC Programlama”, Pusula Yayıncılık, 121-125, 2006.

Page 45: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

30

7. EK-A STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

Tasarım Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki soruları

cevaplayınız.

1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.

Mevcut bir ürünü geliştirmek ve piyasada kullanılabilir hale getirmek için yapılan

bu projede bir kapı düzeneği yada bir otopark sistemi oluşturulmaya çalışıldı.

2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?

Projede özellikle entegrenin programlanması kısmında büyük sorun yaşandı. Fakat

laboratuvar da aldığımız programlama deneyi ve bu konuda bilgili kişilerin

yönlendirmeleriyle sorun çözüldü.

3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?

Kontrol laboratuvarı PIC deneyi

Analog ve sayısal elektronik dersi

4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?

Teknik araştırma yapıldı ve malzemelerin yapısal özellikleri dikkate alındı.

5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?

a ) Ekonomi :

Dekanlık herhangi bir yardımda bulunmadığı için mümkün olduğu kadar ekonomik

şartlar göz önünde bulundurulmuştur. Bitirme projesinin maliyeti 240 TL civarındadır.

Ayrıca Oğuzhan ÇAKIR ve Cahit ALTAN hocalarımız entegre yardımında

bulunmuştur.

Page 46: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

31

b) Çevre sorunları:

Laboratuvardaki teknisyen daha ilk bitirme çalışmamda laboratuvardan kovduğu için

bölümde çalışma durumum olmadı. Zaten böyle bir imkan da sağlanmadı. Bitirme

projesini barındığım devlet yurdunda imkanlarım el verdiğince bitirmeye çalıştım.

c) Sürdürülebilirlik:

Bitirme projesi esnasında birçok sorunlar yaşandı ve bu sorunlar sadece öğrencinin

sorunlarıymış gibi davranıldığı için o şartlarda sürdürülebilirlik söz konusu değildi.

d) Üretilebilirlik:

Eğer geliştirme imkanı bulunabilirse çok daha yaratıcı ve pratik sistemlere temel

oluşturacak bir devre tasarlanabilirdi fakat ne yazık ki türkiye de üniversite – bölüm –

öğretmen – öğrenci kısır döngüsü içerisinde yeni bir şeylerin bulunması, üretilmesi ve

bunun sürdürülebilirliğinin sağlanması güçtür.

e) Etik:

Proje esnasında mühendislik mesleğini lekeleyecek herhangi bir davranış yada

uygulamada bulunulmadı.

f) Sağlık:

Proje, sağlığa zarar verecek herhangi bir tehlike yada unsura sahip değildir.

g) Güvenlik:

Proje esnasında tüm güvenlik önlemleri alındı.

Page 47: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

32

h) Sosyal ve politik sorunlar:

Proje sosyal hayatta kullanılmaya çok elverişlidir. Fakat herhangi bir siyasi içerik,

reklam ya da propaganda içermemektedir.

Not: Gerek görülmesi halinde bu sayfa istenilen maddeler için genişletilebilir.

Projenin Adı PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

Projedeki Öğrencinin Adı 196143 - HALİT EREM

Tarih ve İmzalar 24.05.2012

Page 48: T.C KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ · I T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü PIC İLE NESNE SAYIM SİSTEMİ

1

8. ÖZGEÇMİŞ

Halit EREM 14.09.1989 tarihinde Kayseri ilinin Develi ilçesinde doğdu. İlk ve orta

öğrenimini sırayla Seyrani İlköğretim Okulu, Merkez İlköğretim Okulu ve 9 Mart

Ortaokulunda, lise öğrenimini ise Serik ve Develi Liselerinde tamamladı. 2007 yılında bu

üniversitenin bu bölümünde okumaya başladı. Yabancı dil bilmemektedir.