UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRONICA Y COMUNICACIONES

Tema:

Sistema Electrónico de asignación de estacionamientos para el Centro Comercial Popular “El Salto”

Trabajo de Graduación. Modalidad: TEMI. Trabajo Estructurado de Manera Independiente, presentado previo la obtención del título de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones.

Sublínea: Tecnologías de Comunicación

AUTOR: Paola Belén Segovia Toscano TUTOR: Ing. Julio Cuji

Ambato - Ecuador Abril/2015

ii

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación sobre el tema: “Sistema Electrónico de asignación de estacionamientos para el Centro Comercial Popular “El Salto””, de la señorita Paola Belén Segovia Toscano, estudiante de la Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones de la Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial, de la Universidad Técnica de Ambato, considero que el informe investigativo reúne los requisitos suficientes para que continúe con los trámites y consiguiente aprobación de conformidad con el Art. 16 del Capítulo II, del Reglamento de Graduación para obtener el título terminal de tercer nivel de la Universidad Técnica de Ambato.

Ambato Abril, 2015

EL TUTOR

iii AUTORÍA

El presente trabajo de investigación titulado: “Sistema Electrónico de asignación de estacionamientos para el Centro Comercial Popular “El Salto””. Es absolutamente original, auténtico y personal, en tal virtud, el contenido, efectos legales y académicos que se desprenden del mismo son de exclusiva responsabilidad del autor.

Ambato Abril, 2015

Paola Belén Segovia Toscano CC: 050292482-2

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APROBACIÓN DE LA COMISIÓN CALIFICADORA

La Comisión Calificadora del presente trabajo conformada por los señores docentes Ing. Marco Jurado M.Sc. e Ing. Geovanni Brito M. Sc., revisó y aprobó el Informe Final del trabajo de graduación titulado “Sistema Electrónico de asignación de estacionamientos para el Centro Comercial Popular “El Salto””, presentado por la señorita Paola Belén Segovia Toscano de acuerdo al Art. 17 del Reglamento de Graduación para obtener el título Terminal de tercer nivel de la Universidad Técnica de Ambato.

--- Ing. Vicente Morales L., Mg. PRESIDENTE DEL TRIBUNAL

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Ing. Marco Jurado M.Sc Ing. Geovanni Brito M.Sc. DOCENTE CALIFICADOR DOCENTE CALIFICADOR

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DEDICATORIA

El presente trabajo se lo dedico a mi Padre que día a día me apoyado incondicionalmente sobre toda adversidad, a mi Madre por haberme cuidado con amor, sabiduría y dedicación, llenándome de valores y llevándome por el camino de Dios, a mis hermanas Verito por ser mi mejor ejemplo a seguir, Mely por llenar de ternura mi vida con su amor incondicional y especialmente a mi esposo que es el pilar fundamental de mi vida,

el motor que mueve mis sueños y mis ganas de superarme.

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AGRADECIMIENTO

Primero quiero agradecer a Dios por permitirme cumplir mis sueño, al Ing. Julio Cuji que tuvo la acertada dirección en mi proyecto siendo mi guía y consejero ayudándome a conseguir mi objetivo. A la Universidad Técnica de Ambato por abrirme sus puertas para adquirir sólidos conocimientos y permitirme conocer grandes personas que en su momento estuvieron a mi lado.

vii Índice

APROBACIÓN DEL TUTOR ... ii

AUTORÍA ... iii

APROBACIÓN DE LA COMISIÓN CALIFICADORA ... iv

DEDICATORIA... v

AGRADECIMIENTO ... vi

Índice de Tablas... x

Índice de Figuras ... xi

Resumen Ejecutivo... xiii

Palabras clave ... xiii

Sumary ... xiv Keywords ... xiv Introducción ... xv CAPÍTULO I ... 1 EL PROBLEMA ... 1 1.1. Tema ... 1

1.2. Planteamiento del problema ... 1

1.3. Delimitación del Problema ... 2

1.4. Justificación... 2 1.5. Objetivos ... 4 1.5.1. Objetivo General: ... 4 1.5.2. Objetivos Específicos: ... 4 CAPÍTULO II... 5 MARCO TEÓRICO ... 5 2.1. Antecedentes ... 5 2.2. Marco Teórico ... 7 2.2.1. Tráfico Vehicular ... 7 2.2.2. Automatización ... 7 2.2.3. Tipos de Automatización... 8 2.2.4. Objetivos de la automatización ... 9 2.2.5. Sistema Electrónico ... 9 2.2.6. Medios de transmisión ... 10

2.2.7. Medios de transmisión guiados ... 11

viii

2.2.9. Análisis de Tecnologías Inalámbricas ... 12

2.2.10. Módulos Xbee ... 16

2.2.11. Tipos de Módulos Xbee ... 16

2.2.12. Tipos de Dispositivo. ... 20 2.2.13. Topologías Zigbee... 20 2.2.14. Microcontrolador... 22 2.3. Propuesta de Solución ... 33 CAPÍTULO III ... 34 METODOLOGÍA ... 34 3.1. Modalidad de la investigación ... 34 3.2. Recolección de Información ... 35

3.3. Procesamiento y análisis de datos... 35

3.4. Desarrollo del Proyecto ... 35

CAPÍTULO IV ... 37

LA PROPUESTA... 37

4.1. Antecedentes ... 37

4.2. Reco lección d e la In fo rmación ... 38

4.3. Factib ilid ad ... 43

4.4. Situ ación Actual ... 44

4.5. Requerim ien tos ... 48

4.6. Dis eño Fís ico ... 48

4.7. Comparación d e Tecno lo gía ... 49

4.8. Tecno lo gías Inalámb ricas ... 51

4.9. Tarjetas Xbee ... 52

4.10. Sensores ... 53

4.10.1. Detectores de ultrasonidos ... 54

4.11. Leguajes de Programación ... 54

4.12. Dis eño d el Proto tipo ... 57

4.13. C ircu ito d el p rototipo Imp lem entado ... 59

4.14. Programación del prototipo ... 67

4.14.1. Código de Programación ... 69

4.15. Topología Implementada ... 78

ix

4.16. Características técn icas de los elemen tos. ... 82

4.16.1. Módu los Xb ee ... 83

4.16.2. Módulo Arduino ... 84

4.16.3. Senso res ... 85

4.16.4. Micro contro lado r... 86

4.17. Anális is Económ ico ... 86

4.17.1. Costo de los Equipos... 87

4.18. Financiamiento de la Inversión ... 90

4.19. Evaluación Financiera ... 91

4.19.1. Indicadores de Rentabilidad y Viabilidad ... 92

4.20. Pru ebas d e Funcionam iento ... 93

CAPÍTULO V ... 98 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 98 5.1. Conclus iones ... 98 5.2. Recom endacion es ... 99 Bibliografía ... 100 Anexos ... 103

x

Índice de Tablas

Tabla 2. 1 Tabla comparativa de Tecnología Inalámbricas ... 15

Tabla 2. 2 Diferencia entre módulos Xbee ... 18

Tabla 4.1 Número de Vehículos que ingresan... 40

Tabla 4. 2 Tiempo de estacionamiento ... 41

Tabla 4. 3 Promedio de vehículos que ingresan en un mes alto... 42

Tabla 4. 4 Promedio de vehículos que ingresan en un mes bajo ... 43

Tabla 4. 5 Comparación de Tecnologías Alámbrica e Inalámbrica ... 50

Tabla 4. 6 Comparación Tecnologías Inalámbricas ... 51

Tabla 4. 7 Comparación de Tarjetas Xbee... 53

Tabla 4. 8 Características Técnicas Modulo Xbee ... 83

Tabla 4. 9 Características Modulo Arduino Uno ... 84

Tabla 4. 10 Características técnicas Sensor ... 85

Tabla 4. 11 Características de microcontrolador ... 86

Tabla 4. 12 Equipos existentes ... 87

Tabla 4. 13 Costo de Equipos ... 88

Tabla 4. 14 Consto de elementos electrónicos ... 89

Tabla 4. 15 Costo de instalación – Personal ... 90

Tabla 4. 16 Pago del Personal ... 91

xi

Índice de Figuras

Figura 2. 1 Sistema Electrónico ... 10

Figura 2. 2 Módu lo Xb ee regu lar ... 17

Figura 2. 3 Módu los Xb ee-Pro ... 17

Figura 2. 4 Topología Malla ... 21

Figura 2. 5 Topología Estrella ... 21

Figura 2. 6 Topología en Árbol ... 22

Figura 2. 7 Componentes del microcontrolador ... 23

Figura 4. 1 Ingreso al parqueadero ... 44

Figura 4. 2 Delimitación de los estacionamientos ... 45

Figura 4. 3 Señalización en la entrada ... 46

Figura 4. 4 Señalización en la salida ... 46

Figura 4. 5 Señalización en el interior del parqueadero ... 47

Figura 4. 6 Diagrama secuencial para la solución del problema ... 49

Figura 4. 7 Etiquetas en la Interfaz Gráfica ... 55

Figura 4. 8 Imagen en la Interfaz Gráfica ... 56

Figura 4. 9 Frame en la Interfaz Gráfica... 56

Figura 4. 10 Diseño del prototipo... 57

Figura 4. 11 Escudo de sensores de fotoceldas ... 59

Figura 4. 12 Escudo de Sensores Ultrasónicos... 59

Figura 4. 13 Escudo de Fotoceldas implementada ... 60

Figura 4. 14 Circuito implementado del escudo de sensores ultrasónicos ... 61

Figura 4. 15 Amplificador operacional (comparador) ... 62

Figura 4. 16 Circuito implementado del amplificador operacional. ... 63

Figura 4. 17 Módulo Arduino... 64

Figura 4. 18 Circuito implementado del Módulo Arduino ... 64

Figura 4. 19 Regulador de Voltaje ... 65

Figura 4. 20 Circuito final implementado... 66

Figura 4. 21 Circuito final ... 67

Figura 4. 22 Diagrama de Flujo... 68

Figura 4. 23 Topología Estrella ... 79

Figura 4. 24 Conexión del Primer Piso ... 80

Figura 4. 25 Conexión Segundo Piso ... 81

Figura 4. 26 Conexiones Tercer Piso ... 82

Figura 4. 27 Prueba de Funcionamiento 1 ... 93

Figura 4. 28 Prueba de Funcionamiento 2 ... 94

Figura 4. 29 Prueba de Funcionamiento 3 ... 95

Figura 4. 30 Prueba de Funcionamiento 4 ... 95

Figura 4. 31 Prueba de Funcionamiento 5 ... 96

Figura 4. 32 Prueba de Funcionamiento 6 ... 97

Figura 4. 33 Prueba de Funcionamiento 7 ... 97

Figura A. 1 Pantalla de bienvenida ... 103

Figura A. 2 Acuerdos de Licencia... 104

xii

Figura A. 4 Pantalla inicial de X-CTU ... 106

Figura A. 5 Modulo Xbee PRO ... 107

Figura A. 6 Configuración del Puerto ... 108

Figura A. 7 Selección del dispositivo ... 108

Figura A. 8 Comando ingresados en X-CTU ... 110

Figura A. 9 Simulación en Proteus de la placa del trasmisor ... 111

Figura A. 10 Placa impresa del trasmisor ... 112

Figura A. 11 Visión en 360 de la placa impresa ... 113

Figura A. 12 Simulación de la entrada de sensores ... 114

Figura A. 13 Placa impresa del trasmisor ... 115

Figura A. 14 Placa sensores ultrasónicos ... 115

Figura A. 15 Visión en 360 de la placa impresa de sensores ... 116

Figura A. 16 Tarjeta recibida en el ingreso ... 117

Figura A. 17 Dispositivo que lee el circuito integrado de la tarjeta... 117

Figura A. 18 Pantalla de cobro del sistema actual. ... 118

Figura A. 19 Regreso de la tarjeta al lector ... 118

xiii

Resumen Ejecutivo

El objetivo de este docum ento es p res entar un p roto tipo d e s is tem a de as ign ación d e p arqueadero au tomático d el C entro Com ercial Popu lar “El Salto”, permitiendo al usuario saber cuál es el lugar óptimo donde debe ub icarse , m ejo rando de una m anera s ign ificativa el servicio p ara estar a la van guard ia de la tecno lo gía . El p rototipo pres entado ut iliza una tarjeta Ardu ino UNO con un m icro contro lado r, qu e p rocesa la in fo rmación pro ven iente d el pu ls ador de in greso y comp arando el valo r con los sen sores u ltrasón icos de cad a lu gar de parqueo , en tiempo real, p ara luego d ireccion ar la in fo rmación u tilizando módu los de comun icación encapsu lados con tecno lo gía Zig Bee y pres entar al usuario la ru ta y el número d e estaciona m ien to as ign ado en una in terfaz gráfica d esarro llad a en Visual Bas ic.

Adem ás s e p resen ta el p resupuesto real d e la imp lementación d el s istema con valo res cotizados du ran te el tiempo que duró la in vestigación .

Palabras clave

Parqueadero au tomático , con tro l, vehícu los , p rocesos au tomático s, Ardu ino.

xiv

Sumary

Th is docum ent pres ents a pro totyp e sys tem for au tomatic allo cation of Peop le Mall parkin g "El Salto ” is p resen ted , allowin g th e u ser to know the b est p lace to s ettle, sign ificantly imp ro vin g the service to be cuttin g ed ge o f techno lo gy . The p ro totype pres ented us es an Ardu ino UNO board with a m icro contro ller, wh ich p rocess es info rm ation from the pu sh- in come and comp arin g the value with u ltrason ic senso rs in each p arkin g p lace in real tim e, and th en route th e in form ation throu gh commun ication modu les encapsu lated ZigBee techno lo gy and p res ent the us er with th e route and th e number ass igned parkin g in a graph ical in terface d eveloped in Visu al Basic.

In the actu al bud get fo r imp lem entin g th e system traded du rin g the time th at values hard research is p resen ted .

Keywords

xv

Introducción

El p resen te trab ajo d e in vestigación cuyo tema es , Sistema Electrón ico de as ignación de es tacion am ientos p ara el C entro Com ercial Popu lar “El Salto”, se ha realizado basándose en el desarrollo de las nuevas tecno lo gías; utilizando pro toco lo Zigbee p ara con figu rar un a red in alámb rica y con senso res u ltrasón icos para el mon ito reo d el estado de lo s estacionam ien tos en tiempo real, el do cumento con sta d e cin co capítu los qu e se detallan a continuación :

Capítulo I denominado “EL PROBLEMA”, se identifica el probl ema de la in ves tigación ; la d eficiente adm in is tración d e estacionam iento s en el parqueadero del Centro Comercial Popular “El Salto” , la justificación resp ectiva d e la in vestigación y el p lanteam ien to de lo s objetivos a cump lir tras la cu lm in ación d el trabajo d e in vestigación. Capítulo II contiene el “MARCO TEÓRICO”, en donde se establece el conjunto de cono cim ientos en los cu ales se sustenta la in vestigación , adem ás d e p resen tar in vestigaciones p revias que s irven d e sopo rte a la in vestigación y se estab lece la p ropues ta de so lu ción del p rob lem a eligiendo a Zigb ee como la tecno lo gía más idón ea para esta ap licación .

Capítulo III comprende la “METODOLOGÍA”, en la cual se especifica la metodo lo gía de in ves tigación utilizad a, el p ro ceso d e reco lección d e la in form ación d el parquead ero del C entro Comercial Popu lar “El Salto”, el procesamiento y análisis de la información recabada y se defin ió las etap as pa ra el desarro llo d el p royecto .

Capítulo IV consta del “ DESARROLLO DE LA PROPUESTA”, que detalla la s itu ación actual del p arqu ead ero, los requerim ien tos , diagram a de flu jo, cód igo d e pro gramación , estud io d e elem ento qu e ayudan al desarro llo de la ap licación y el d iseño e imp lemen tación del prototipo de as ignación d e estacionam ien tos .

xvi

Capítu lo V Con clus ion es y Recomend aciones , en este cap ítu lo s e detalla las conclus ion es a las qu e llegó el in ves tigado r y las recomend aciones qu e s e d efin ieron en el transcu rso del d es arro llo del Pro totipo .

Y por ú ltimo s e en cuen tran lo s an exos correspond ientes al trabajo d e in vestigación .

1

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

1.1.

Sistema Electrón ico d e as ign ación de es tacion am ientos para el C entro Comercial Popu lar “El Salto”

1.2.

Durante los ú ltimos año s, se vive un a gran expan s ión del uso tecno ló gico para la automatización d e varios p ro cesos en todo el mundo, no obstante para la imp lem entación de esta s e neces ita d e un cons id erab le recu rso económ ico y físico.

El Ecuado r está in cu rsion ando en la autom atización de todos los procesos qu e s e llevan d e m anera manu a l p ara b rind ar un m ejo r servicio , con m ayor eficiencia, rap idez y comod idad . Mayo res beneficios y segu rid ad comb in adas con un m enor con sumo energético só lo pu eden s er m ejo radas con contro l inteli gente y la sup ervis ión d e todos los resu ltados y p rocesos in vo lu crados .

El acelerado crecim iento del p arqu e automo tor en la ciud ad d e Latacun ga genera m ás ex igencias en el servicio de estacionam ien to en toda la ciud ad con sid erando que, p ara salvagu ard ar la in tegridad d e lo s automó viles much as institu ciones pos een parqu ead ero s de med ian a

2

y gran capacid ad, entre estas in stituciones se encu entra el C entro Comercial Popu lar “El Salto”, el cu al po r encon trars e en el cen tro d e la ciudad p retend e b rind ar un s ervic io de ex celen cia, a l s er un a ed ificación nueva no posee n in gún tipo de au tomatización que o frezca las garantías necesarias d e s egu rid ad y confo rt p ara los clientes .

En el C entro Com ercial Popu lar “El Salto” se cons id era que los usuarios no tienen un a in fo rmación al in greso d el p arqu ead ero para el uso de es te, lo qu e p ro voca qu e lo s m ismos ten gan una in adecuad a movilid ad en su interio r , ten iendo como resu ltado : con gestión veh icu lar y la po ca s atisfacción d e los clientes.

Al no ten er una buen a adm in istración d el p arqu ead ero, esto induce una mo vilid ad que no sería neces aria t en iendo la info rm ación adecuad a, p ro vocado la generación de C O2 innecesario , lo cu al es maligno para el m ed io amb iente apo rtando al calen tam iento glob al.

1.3.

 De con ten idos:

Área Académ ica: Comun icacion es

Lín ea de In vestigación : Tecno lo gías de Comun icación Sub lín ea de In vestigación : Comun icacion es Inalámb ricas

 Delim itación Espacial: Pro vincia Cotop ax i, ciudad Latacunga, parroqu ia La Matriz entre las calles Av. Am azonas y Ju an Abel Ech everría, en el cen tro d e la ciud ad .

 Delim itación Tempo ral: el p resen te proy ecto in vestigativo se realizó desde el 18 d e d iciemb re d el 2013 al 08 de enero del 2015.

1.4.

Al realizar esta in vestigación se lo gró tener un a m ejo r eficiencia en el servicio y po r ende s atisfacción en lo s usuario s d el parqu ead ero del

3

Centro Comercial Popular “El Salto” considerando que ellos son los prin cip ales ben eficiario s, es decir todos los ciud adanos que requ ieren de este servicio .

El p royecto fu e impo rtante para el in vestigado r ya qu e és te le p erm iti ó cimen tar los conocim ien tos teóricos recib idos , p erm itiéndo le llevar a la p ráctica los conceptos adqu iridos, e in iciar una in vestigación en beneficio p ersonal y d e la so ciedad , s ie ndo el p ionero en la imp lem entación de este tipo de servicio en la ciud ad d e Latacun ga, pudiendo s er adaptado en los o tro s servicios d e estacionam ien to de la ciudad .

El usu ario al in greso d el parqu ead ero d el C entro Comercial Popu lar “El Salto”, es notificado con el número de estacionamiento más cercano qu e s e en cuen tre d ispon ib le, lo cu al reduc e el tiempo d e parqu eo.

Con una tran sm is ión d e info rm ación entre d ispo s itivos electrón icos in alámb ricos s e en vía y visu aliza la info rm ación en tiempo real dism inuyendo así el consumo de gaso lin a y la em is ión d e C O2.

Cons iderando que s e cuenta con el apoyo d el p ersonal adm in is trativo del parqu ead ero, s e pudo acceder a toda la info rm ación d e in terés requ erid a, ad emás p ara la realización d e es te proy ecto se utilizó lib ros, revistas cien tíficas d e au tomatización y comun icacion es in alámb ricas , ten iendo en cuen ta que cad a equ ipo pos ee su hoja d e datos e in fo rmación técn ica .

Otro asp ecto importan te es la in vers ión económ ica, el p royecto no neces ita d e una elevad a in versión económ ica po r lo cu al es comp letam ente ap licab le, ya qu e utiliza un a tecno lo gía qu e se adap t a a las necesid ades y no requ iere gran in versión .

4

1.5.

1.5.1.

Dis eñar un Sistema Electrón ico de as ign ación de estacionam iento s para el C entro Comerc ial Popu lar “ El Salto”

1.5.2.

 Analizar la situ ación actu al de la as ign ación d e estacionam iento s en el Cen tro Com ercial Popu lar “El Salto” .

 Determ in ar los requerim ien tos p ara la au tomatización d e la as ign ación de estacionam ien tos en el Cen tro Comercial Popu lar “El Salto”.

 Imp lementar un p rototipo de asign ación d e estacion am ientos en el Cen tro Com ercial Popu lar “El Salto ”

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CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1.

En la Bib lio teca d e la Facu ltad d e Eléctrica y Electrón ica d e la Un ivers idad San Francisco de Qu ito se ha en contrado el s igu iente proyecto d e in vestigación d e graduación titu lado “Dis eño Electrón ico e Imp lementación a es cala d e un parquead ero au tomatizado con monitoreo SC ADA”, pub licado en el año 2013 del au tor Ju an Carlos Tite Carrera y en una de sus conclusiones detalla “El parqueadero automatizado es capaz d e estacion ar 5 vehícu los en dond e normalm ente cab en 3, esto qu iere decir qu e este mod elo a escala optim iza un esp acio del 40% y po r lo tanto es un p roy ecto factib le qu e se pued e ap licar en la realid ad. Hay que ten er en cu enta que tan to la estructu ra mecán ica como la electrón ica, deb en estar p erfectam ente configuradas p ara que no ex is ta n in gún con trati empo posterio rmen te y así manten er alin ead as y con tro lad as cada una de las p lataform as , y a sea en sus moto res o en lo s d iferentes sen sores qu e contien en cada un a de ellas”. [1]

En la Bib lioteca d e la Facu ltad de C arrera d e In gen iería Electrón ica y Telecomun icacion es d e la Escu ela Po litécn ica d el Ejército sed e San go lqu i se ha en contrado un p roy ecto d e in ves tigación d e gradu ación cuyo títu lo es “Diseño e imp lemen tación d e un sis tem a d e monitoreo y contro l de acceso al p arqu ead ero d e la Escu ela Po litécn ica d el Ejército Sed e Latacun ga ” desarro llada en el año 2008

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cuyos au to res son : Galarza Edd ie, Med ina Hécto r y Sis alema Javier, teniendo como conclusión “El proyecto puede ser la soluc ión para otros estacionam ien tos, garajes , ed ificios , un ivers idad es , pud iendo s er 100% personalizado de acuerdo a la necesidad del cliente”.[2]

En la Bib lio teca de la Facu ltad d e C arrera d e In gen iería Electrón ica e Instrum entación d e la Escu ela Po litécn ica del Ejército sed e Latacun ga se ha encon trado un proy ecto de in ves tigación de gradu ación de títu lo “Diseño y construcción de un prototipo de sistema de control para monitorear e in crem entar la segu rid ad en el acceso veh icu lar al parqu ead ero de la ESPE -L, utilizando pro cesam iento d igital d e im ágen es ” d e año 2012. Ten iendo como au to res a Mendoza Ch ipantas i, Darío José y Rom ero Med ina, W endy Yajaira, con la conclusión más sobresaliente que dice “Es posible supervisar la ejecu ción del s istema d e recono cim iento de p lacas den tro d e un a red cread a esp ecíficam ente p ara este mo tivo , p ero como fu e expues to anteriorm ente, redu cirá aún m ás el tiempo de reacción, h aciéndo lo más lento”[3]

Finalmen te en la Bib lioteca de la Facu ltad d e In gen iería en Sis tem as , Electrón ica e Indus trial d e la Un ivers idad Técn ica d e Ambato d e h a encontrado un p royecto de in vestigación de títu lo “Reconocim ien to d e placas veh icu lares med ian te p roces am ien to de im ágen es para optimizar el acceso a los parqueaderos de la UTA, Campus Huachi” de año 2014. Ten iendo como auto r a Pérez Villalb a Javier Edu ardo , con la conclus ión m ás relevante “ Usando el so ftware d is eñado y el módu lo de contro l de las barreras de paso , se realizaron p ru ebas del funcionam iento del Sistema d e R econo cim ien to de Placas Veh icu lar es en la entrad a/salida; obten iendo como resu ltado lectu ras po s itivas d e las p lacas d e lo s veh ícu los nu evas o legib les, lo grando tiempos d e apertu ra d e la barrera m ás ráp idos que con el p roced im iento de la lectu ra de tarjetas de p rox im id ad o la obtención d e tickets.” [4]

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2.2.

2.2.1.

El tráns ito veh icu lar (tamb ién llam ado tráfico veh icu lar) es el fenóm eno cau sado por el flujo de veh ícu los en un a vía, calle o autop is ta. Se p res enta tamb ién con mu chas s im ilitud es en otros fenóm enos como el flu jo d e partícu las (líqu idos , gases o só lidos ) y el de p eatones .

En las grand es u rbes, el tráfico veh icu lar s e encu entra p resen te en cas i todas las es feras de la actividad d iaria de la gente, y o cas iona núm eros o fenóm enos en tre lo s que destacan esp ecialmen te los conges tionam ien tos . [ 5]

El tráfico veh icu lar con stituye el p rob lema d e tráns ito más vis ib le; esto ocu rre cu ando el tránsito no es flu ido y a qu e la cantid ad d e vehícu los es sup erio r a la que pued e aco ger una calle. Al produ cirs e una con gestión, los vehícu los no pu eden circu lar con no rmalid ad y deben redu cir su velo cid ad o in clu so d etener su march a.

2.2.2.

La autom atización es la facu ltad que poseen algunos p rocesos fís icos para d es arro llar las activid ad es d e op eración y fun cion am iento en fo rma au tónoma, es decir, por cuenta prop ia.

La au tomatización h a traído consigo grand es apo rtes científicos y económ icos; el des arro llo d e la automatización lib era al homb re de los trabajos más rutin arios y le p erm iten ded icar m ayor tiempo al ocio.

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2.2.3.

Los tipo s d e autom atización son : 1. Automatización fija

Las características m ás relevantes d e la autom atización fija son :  Fuerte in versión in icial para equ ipo de in gen iería

 Altos índ ices de p roducción

 Relativamen te in flex ib le en ad aptarse a camb io s en el p roducto

2. Automatización prog ramable

Las características m ás relevantes d e la autom atización p ro gram ab le son :

 Fuerte in versión en equ ipo general.

 Índ ices b ajos de p roducción para la autom atización fija .

 Flex ib ilidad para lid iar con camb io s en la con figu ración del producto.

 Conven iente p ara la p rodu cción en m asa.

3. Automatización flex ible

Las características m ás relevantes d e la autom atización flex ib le son :  Fuerte in versión p ara equ ipo d e in gen iería

 Produ cción continu a de mezclas variab les d e produ ctos  Índ ices d e p rodu cción m ed ia

 Flex ib ilidad p ara lid iar con las variacion es en d iseño del producto

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2.2.4.

Los objetivos d e la automatización son :

 “Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costos de la p roducción y m ejo rando la calidad de la m ism a.

 Mejorar las cond iciones de trab ajo d el p ersonal, suprim iendo lo s trab ajos penoso s e incrementando la s egu rid ad.

 Realizar las operaciones imposib les d e contro lar in telectu al o manualm ente.

 Mejorar la d ispon ib ilidad d e los p roductos, pud iendo p ro veer las cantidad es necesarias en el momento p reciso .

 Simp lificar el manten im ien to d e fo rma que el op erario no requ iera grandes cono cim ientos p ara la m an ipu lación del proceso produ ctivo.

 Integrar la gestión y p roducción .” [6]

2.2.5.

Sistema Electrón ico es un con junto de d ispos itivos que s e ub ica d entro del campo de la in gen iería y la física y que s e encarga de la ap licación de los circu ito s electrón icos cuyo fun cion am iento d epend e del flujo d e electron es para generar, recib ir, tran sm itir y almacen ar in form ación.

En gen eral, todos los s istemas electrón icos cons tan d e tres b loqu es funcionales claram ent e d iferenciado s como s e pu ede obs ervar en la figu ra 2.1: b loqu e d e en trada, b loqu e d e pro ceso y b loqu e de s alid a . Un b loque d e en trad a es aquel a través del cu al se in troduce la ord en o señal, b ien a través d e un elemento accion ador (in terrupto r, pu lsado r, pedal, etc.) o b ien a través d e sen sores (fin ales d e carrera, célu las foto eléctricas, boyas , etc.).

10

Un b loque d e p roceso es aquel que se ocup a d e tran sfo rm ar la señ al d e entrad a en otra capaz d e accionar el módu lo de salid a , s iendo este el que in tercomun ica el b loque de entrad a con el d e salida como s e aprecia en la figu ra 2.1 .

Los elemen tos y d ispo sitivos d el b loqu e d e p roceso son los qu e decid en la acción qu e se va a realizar en el p ro ceso .

Un b loqu e de s alid a se en carga de realizar la acción co rrespond iente para la qu e s e d iseñ a, recib iendo la s eñal de s alida del b loque d e proceso para actuar (moto res , lámparas, timb res , altavoces , etc.). [7]

Figura 2. 1 Sistema Electrónico

Fuente: http://blog.educastur.es/tecnoaller/files/2011/02/apuntes-e-analogica.pdf

2.2.6.

El med io de transm is ión constituy e el sopo rte fís ico a través del cual em iso r y recepto r pued en comun icarse en un s istema d e tran sm is ión d e datos . Se d istin gu e dos tipos d e m ed ios :

 gu iados  no gu iados.

En cu alqu iera de los dos caso s la tran sm is ión se realiza po r ond as electrom agnéticas enviad as po r el med io d e trasm is ión d e cad a uno d e ello s, los m ismos qu e serán d etallados en sus literales correspond ientes.

11

2.2.7.

Los m ed ios d e trasm is ión gu iados son aquellos qu e u tilizan componentes fís icos y só lidos para la transm is ión de d atos . Están constitu idos po r un cab le condu cto r de un d ispos itivo al otro .

Las principales características d e los med io s gu iados son el tipo d e conducto r u tilizado , la velo cid ad m áx im a de transm is ión, las distancias máx imas que pued e o frecer entre rep etido res , la inmun id ad fren te a interferen cias electromagn éticas , la facilidad de in stalación y la capacid ad d e sopo rtar d iferentes tecno lo gías de n ivel de en lace. La velocidad d e transm isión dep ende d irectamen te de la d is tan cia entre los term in ales, y d e si el m ed io se utiliza p ara realizar un en lace punto a punto o un en lace mu ltipunto . Deb ido a esto los d iferentes med ios de tran sm is ión tend rán d iferentes velo cid ad es d e conex ión qu e se ad aptarán a utilizacion es d isp ares.

Dentro d e los m ed io s de transm isión gu iados , los m ás u tilizados en el campo de las comun icaciones son :

 Par tren zado  Cab le UTP  Cab le Mu ltip ar  Cab le coax ial  Fib ra óptica

2.2.8.

Los med io s d e tran sm is ión no gu iados no transm iten las s eñ ales med ian te n in gún tipo cab le si no que se p rop agan libremen te a través del med io este pued e ser el aire o el vacío .

12

Tan to la transm is ión como la recepción d e in fo rmación s e llevan a cabo med iante antenas. A la ho ra d e transm itir, la an ten a irrad ia energía electrom agnética en el m ed io y en el momen to d e la recepción la an ten a capta las ondas electromagn éticas d el med io que la rod ea. La con figu ración p ara las transm is iones no gu iad as pued e s er direccion al y omn id ireccional.

Las transm is iones no gu iadas se pued en clas ificar en tres :  Microond as

 Rad io Frecu encia  In frarro jos

2.2.9.

Se ind ica a continuación el an ális is de las tecno lo gías in alámbricas .  La Radiof recuencia

La R ad io frecuen cia hace referencia a la co rrien te altern a (AC ), qu e al s er alim entada a un a anten a genera un campo electrom agnético el mismo que s irve p ara la tran sm is ión de info rm ación de m anera in alámb rica. Es te tipo de frecu en cias cubren un ran go d el espectro electrom agnético qu e van d esde los 9 KHz h asta los m iles d e Gigah ertz (GHz). Según se vay a incremen tando la frecu encia d e las ondas electrom agnéticas po r fu era d el esp ectro d e R F, su energía tom a la fo rma d e ondas infrarro jas (IR ), vis ib les, u ltravio letas (UV), rayos X y rayos gama.

Muchos d ispos itivo s in alámbrico s emp lean lo s campos d e la R F, tales como : teléfonos , celu lares , rad ios , televis ion es , intercomun icado res o servicios de rad io con comun icación b id ireccional, etc. Med iante las tecno lo gías de rad io frecuen cia se crean re d es inalámb ricas para transm itir in form ación qu e se requ iera y d e es ta fo rm a elim inar el

13

exceso de cab les , con virtiendo a la rad io frecuen cia en un a m anera segura, ren tab le, acces ib le de transm itir in form ación. [ 8]

 Bluetooth

Bluetoo th es una tecno lo gía de comun icacion es in alámbricas d efin id a bajo el estándar IEEE 802.15.1 utilizad a para la transm is ión de voz y datos en tre d iferentes d ispos itivos que adm iten este estánd ar m ed iante rad iofrecu encia en la band a ISM d e los 2,4 a 2,48 GHz con la pos ib ilidad de transm itir en Fu ll Dup lex a una d is tan cia d e 10 metros (in cluso atraves ando objetos o paredes ) de fo rma segu ra.

Esta tecno lo gía es muy co tizad a y p rácticamen te hoy en día s e ha con vertido en un estándar ob ligado en d ispos itivos d e telecomun icaciones p ersonal como son : PDA, teléfonos mó viles , computado ras po rtátiles , imp reso ras o cám aras d igitales .

Entre las p rincipales características con las qu e cu enta Blu etoo th son las s igu ien tes :

o Facilita la comunicación entre equipos móviles y fi jos. o Eliminar cables.

o Creación de pequeñas redes inalámbricas y facilitar la s incron ización de d atos entre equ ipos person ales .

o Trabaja con un sin número de aplicaciones bajo este estándar como ap licacion es de contro l remo to.

o En consolas de juegos como Sony PlayStation 3 y Nintendo Wii in corpo ran Blu etooth , que les p erm ite utilizar m andos in alámb ricos.

Despu és d e analizar los tipos d e tecno lo gías inalámb ricas más utilizadas en el m ercado, se pued e ap reciar que la tecno lo gía que más se ad apta a es a ap licación es la tecno lo gía ZigBee po r sus mú ltip les ventajas sobre las o tras tecno lo gías.

14  Zigbee

Zigb ee es un es tánd ar d efin ido po r la IEEE 802.15.4 cuya s ventajas superan eno rmem ente a tecno lo gías como Blu etooth , trab aja en la banda lib re 2.4 GHz, posee seguridad en sus módu los y en la transm is ión d e in fo rmación , el alcan ce de transm is ión m ed iante Zigb ee varía en tre los 100 mts a los 1500 mts.

Esta tecno lo gía p erm ite crear red es con un a gran can tidad d e nodos distribu ido s en d is tinto s lu gares y con varias top o lo gías : punto a punto, árbo l y malla.

Zigb ee está s iendo utilizada en su m ayoría en d ispos itivos electrón icos dom ésticos e indus triales p ara su autom atización , d eb ido a qu e rep res enta un a tecno lo gía d e largo alcance con un bajo consumo de energía y largo tiempo de vid a útil d e sus baterías .

En la tab la 2.1, s e realiza la comparación d e las tecno lo gías in alámb ricas d es critas p reviam ente para p resen tar su s ventajas , des ven tajas y así posterio rmen te esco ger cu al d e ellas es la m ás idón ea. [9]

15

Tabla 2. 1 Tabla comparativa de Tecnología Inalámbricas

TECNOLOGÍA VENTAJAS DESVENTAJAS

BLUETOOTH

 No requiere línea de vista.  Los dispositivos pueden

estar en movimiento al momento de comunicarse.  Realizar el registro y descubrimiento de los servicios disponibles en la red.

 Mayor uso de batería en modo visible.

 Navegación por internet lenta.  Seguridad. INFRARROJO  Utilizada en la mayoría de dispositivos electrónicos.  Alta seguridad.

 Requiere línea de vista.  Las frecuencias de la

banda del infrarrojo no permiten la penetración a través de paredes u obstáculos.

 Alcance de transmisión.

ZIGBEE

 No requiere línea de vista  Largo alcance especialmente

en sus módulos Xbee PRO 1500mts.

 Bajo consumo de Energía  Larga vida útil.

 Seguridad.

 Un gran número de nodos dentro de sus redes  65.000 nodos.  Escalabilidad de red.  Económicos.  Tasa de transferencia es baja.  Solo manipula información corta.  No es compatible con Bluetooth debidos a su baja tasa de trasmisión.

16

2.2.10.

Los módu lo s Xbee son módu los d e rad io frecu encia d is eñado s para operar b ajo el p rotoco lo Zigbee, cuando s e requ iera una comun icación segura entre d ispos itivos remotos con un bajo consumo d e ene rgía, son utilizados en su m ayo ría en ap licaciones d e au tom atización d e ed ificacion es (domótica), sis tem as d e s eguridad , mon ito reo d e s istemas remo tos , aparatos domésticos , alarmas contra incend io , etc. Éstos módu los operan d entro de la b anda ISM8 (Indu strial, C ientífico y Méd ico ) utilizando la frecu encia d e 2.4 GHz.

Los módu los Xbee pued en ser con figu rados d esd e cu alqu ier computado r utilizando el so ftware X -C TU o tamb ién d esde el p rop io microcon tro lado r. La potencia de transm is ión de los módu los Xbee puede ser de 2mW para 100 mts o 60mW para h asta 1500 mts.

Ex is ten dos s eries den tro de los módu los Xbee qu e son Serie 1 y la Serie 2 o tamb ién llam ad a 2.5, los módu los Serie 1 y Serie 2 tienen el mismo p in d e s alida ub icado en la po s ición núm ero 10, s in embargo , no son comp atib les entre ellos po rque utilizan d istintos ch ips et y trabajan con p roto co los d iferentes .

Los módu los Xbee serie 1 están b as ados en el ch ipset11 d e Frees cale12 p ara s er utilizado en redes pun to a punto y punto a multipunto , m ien tr as qu e los módu los d e la s erie 2 están b as ados en el ch ips et de Emb er13 d iseñ ados p ara s er u tilizados en ap licacion es que requ ieren rep etido res o una red Mesh. Tan to los módu los Serie 1 como Serie 2 pu eden utilizar lo s modos AT y API. [ 13]

2.2.11.

Ex is ten 2 tipos d e módu los Xb ee , los m ismos qu e se d etallan a continu ación.

17  Módulo Xbee regular

El módu lo Xb ee regu lar tienen un alcance en interio res de has ta 30m ts y en ex terio res el alcan ce llega h asta 100mts , en la figu ra 2. 2 s e pued e apreciar los módu los Xbee regu lares con d iferentes an ten as como la anten a d ipo lo , an ten a conecto r de rad io frecu encia y un módu lo con u n circu ito in tegrado qu e cump le la fin alid ad de an ten a.

Figura 2. 2 Módulo Xb ee regu lar

Fuen te: h ttp://www.d ecelectron ics. com /htm l/XBEE/X BEE.h tm  Módulos Xbee Pro

Los módu los Xb ee Pro tien en un alcan ce en interiores d e h asta 100mts y en exterio res el alcan ce d e ap rox im adam ente 1500mts s in línea de vis ta , con d iferentes an ten as como s e obs erva en la figu ra 2.3.

Figura 2. 3 Módu los Xb ee- Pro

18

Los módu los tanto Xbee regu lar como Xb ee PRO h an s ido pres entados en Series 1 y 2, su s características principales se visu aliza en la tab la 2.2.

Tabla 2. 2 Diferencia entre módulos Xbee

Xbee Series 1 Xbee Series 2

Alcance 100 ft. (30m) 133 ft. (40m) Potencia de salida 1 mW (0dbm) 2 mW (+3dbm) Transmisión 250 Kbps 250 Kbps Voltaje de Alimentación 2.8 - 3.4 V 2.8 - 3.6 V

Consumo Rx 45mA 40mA

Consumo Tx 50mA 40mA

Frecuencia ISM 2.4 GHz ISM 2.4 GHz

Dimensiones 0.0960" x 1.087" 0.0960" x 1.087" Temperatura de

Funcionamiento

-40 to 85 C -40 to 85 C

Tipos de Antena Chip, Integrated Whip, U.FL

Chip, Integrated Whip, U.FL RPSMA

Topologías Punto a punto, estrella Punto a punto, malla y Estrella

Fuen te: h ttp://www.d ecelectron ics. com /htm l/XBEE/X BEE.h tm  Seguridad en los Módulos Xbee

Los módu lo s Xb ee pro veen un cifrado AES15 de 128 b its , ésta clave es as ign ad a m anualm ente y no es posib le leerla, so lo in gresarla. Adem ás de cifrar la clave, cifra todo lo que se transm ite y setea la bandera co rrespond ien te a las tram as de esta m anera se tran sm ite

19

tramas segu ras . La clave d ebe ser la m ism a para todo s los d ispos itivos de la red que in terven gan en la comun icación.

Los parámetro s que m anejan la segu rid ad son EE (Encryption Enab le) y la clave es alm acen ada en el campo KY.

Los módu los Zigbee imp lemen tan seguridad de la s igu ien te man era:  No poseen un man ejo de claves d entro d e las ap licaciones.  Poseen un a clave d e en lace ún ica qu e se d efin e p reviam ente en

el parámetro KY.

 La clave d e red ún ica es en viada a todos los componentes d e la red desd e su Coo rd in ador, esta clave no pu ede contener el valo r 0 y s i fu era el caso se asignara aleato riamen te.

 El Coord inado r está en la cap acid ad d e configurar el p arámetro de s egu ridad EO (En cryption Op tions ) con el b it 1, hacien do que la clave de red s e actu alice p eriód icam ente y s ea entregad a por el C entro d e s egu rid ad al momento que algún d ispos itivo s e una a la red . [14]

 XBee Explorer

Los Xb ee Exp lorer se utilizan p ara con ectarlos a un computado r e in stalar el firm ware. Tamb ién son útiles p ara camb iar la configuración , ad emás perm ite en viar y recib ir in fo rmación en la computado ra. Hay una versión m icro USB y o tra p ara con ectar directam ente al pu erto USB.

 Xbee Shield

El Xbee Sh iel es una tarjeta, la m ism a que es ideal p ara inclu ir un módulo Ardu ino en con junto con un módu lo XBee . Tiene un regu lado r de 3.3 V. inclu ido . La versión actu al posee un switch qu e p erm ite conectar el XBee a los p in es UAR T d el Ardu ino , o a otro d iferente.

20

2.2.12.

Los tipos de d ispos itivos se pued en d eterm inar tomando en cu enta la configuración qu e se realice en la tarjeta Xbee, lo s m ismos qu e cump len d iferentes funcion es en la red; estos tipos de d ispos itivos son :

 Coordinador ZigBee . El módu lo Xbee configurado como coord inado r, es el m ás comp leto d e los d ispos itivos y pued e ex is tir ún icamen te uno po r red . La fun ción es encargars e d e contro lar la red y lo s cam inos qu e d ebe s egu ir lo s d ispos itivos para con ectars e entre ellos.

 Router Zigbee. El módu lo Xb ee configurado como rou ter tien e la fun cion alidad de in terconectar lo s d ispos itivos s eparados en la topo lo gía d e la red . Este tipo d e d ispos itivo no es tá p res ente en todas las topo lo gías y su ex is ten cia d epend e de la ap licación que s e es tá realizando .

 Dispositiv o Final . Si un módu lo Xb ee es con figu rado como dispos itivo fin al trasm ite la info rm ación d irectamen te al router (en caso d e ex istir) o al Coo rd in ado r, pero no pued e in tercomun icars e con los otros d ispos itivos finales .

2.2.13.

La tecno lo gía Zigbee soporta tres topo lo gías , las que s e d etallad an a continu ación :

 Topología en M alla

La topo lo gía en m alla tiene la característica de dep ender más de un dispos itivo p ara la gestión d e la red , ten iendo un a ventaja d e fiab ilidad sobre las o tras topo lo gías , adem ás tien e varias rutas para la trasm is ión d e datos .

21

En la topo lo gía en Malla todos los d ispos itivos están in tercomun icados como lo muestra la figu ra 2.4

Figura 2. 4 Topología Malla

Fuente: http://www.gta.ufrj.br/grad/10_1/zigbee/topologias.html  Topología en Estrella

La topo lo gía en estrella tiene la caracterís tica p rin cipal d e qu e todos lo s d ispo s itivos estén conectados al coo rd in ado r; es te es el d ispos itivo con más jerarquía; no requ iere d e un a m anera ob ligatoria otro dispos itivo que realice el en rutam iento (rou ter) y a que los d ispos itivos se comun ican por una ún ica ruta s iendo el coo rd in ador el qu e cump le la fun ción d el rou ter tal como s e pu ede apreciar en la figu ra 2. 5.

Figura 2. 5 Topología Estrella

22  Topología en Árbol

En la topo lo gía tipo árbo l los d ispos itivos d e la red pos een jerarquías , va encabezada po r el coord inado r segu ida d el router y u ltimando s e encu entra el d ispos itivo fin al.

El coo rd in ador y el router son los encargados d el en rutam iento d e los datos y tien en la cap acidad d e añ ad ir nuevo s d ispos itivo s a la red, los mismos qu e pued en ser routers o d ispos itivo s finales ; vale recalcar que ex is te un ún ico coord inado r po r red .

La configuración de esta topo lo gía se pued e ap reciar en la figura 2. 6.

Figura 2. 6 Topología en Árbol

Fuente: http://www.gta.ufrj.br/grad/10_1/zigbee/topologias.html

2.2.14.

Un m icrocon tro lado r es un circu ito integrado pro gramab le, capaz d e ejecutar las ó rden es grabad as en su memo ria. Está compu est o d e varios b loqu es fun cion ales, los cuales cump len un a tarea esp ecífica. Un m icro contro lado r in cluye en su interio r las tres p rin cip ales unid ades funcion ales d e una computado ra: un id ad central d e proces am ien to, m emoria y periférico s d e en trada/salid a.

23

El m icrocontro lado r es llam ado tamb ién PICm icro (Peripheral Interface Cont ro ller), p ero comúnmente se lo cono ce como PIC . Su prim er anteceso r fu e creado en 1975 por la comp añía General Instrum ents .

Este circu ito in tegrado fu e d is eñado p ara p ropós itos comp letam ente diferentes . Diez años m ás tarde, al añ ad ir una memo ria EEPROM, este circu ito s e con virtió en un verdad ero m icro contro lador PIC ; en la figu ra 2.7 s e pu ede ap reciar la estructu ra interna de un microcon tro lado r. Hace unos pocos años la comp añía Microch ip Techno lo gy fab ricó la 5 b illonésim a mu estra. [15]

Figura 2. 7 Componentes del microcontrolador

Fuente: http://www.mikroe.com/chapters/view/81/capitulo-3-microcontrolador-pic16f887/ a. Arquitectura del microcontrolador

In icialm ente todos los m icro contro ladores adoptaron la arqu itectura clás ica de von Neum ann, en la actualid ad se impone la arqu itectura Harvard .

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A continuación s e detalla los elem entos qu e con fo rman el microcon tro lado r, los m ismos que s e visu alizan en la figu ra 2.7.

 El procesador o CPU

El p ro ces ado r o CPU es el elemen to más impo rtante del microcon tro lado r y d eterm ina su s principales características , tanto a nivel h ard ware como software.

Se encarga de d ireccionar la memo ria qu e contiene las instruccion es , recib ir el cód igo de la instru cción en cu rso , su decod ificación y la ejecu ción de la operación qu e imp lica la instrucción , así como la búsqueda de lo s op erandos y el alm acenam ien to d el re su ltado.

Ex is ten tres o rientaciones en cu anto a la arqu itectu ra y fun cion alid ad de los pro cesado res actuales .

CISC : Un gran número de p rocesado res usados en los microcon tro lado res están basados en la filoso fía C ISC (Computado res de Juego d e In struccion es Comp lejo ). Disponen d e más d e 80 in struccion es máqu in a en su rep erto rio , algun as de las cuales son muy sofisticad as y poten tes, requ iriendo mucho s ciclos p ara su ejecución . Un a ven taja d e los p rocesado res C ISC es que o frecen al pro gramado r in struccion es comp lejas que actúan como macros .

RISC : Tan to la industria d e los computado res com erciales como la d e lo s m icro contro ladores están en fo cándos e hacia la filo sofía RISC (Computadores d e Ju ego de Ins tru cciones Redu cido ). En es tos proces adores el repertorio de in s truccion es máqu in a es muy redu cido y las ins truccion es son simp les y, generalmen te, se ejecu tan en un ciclo. La s en cillez y rap idez de las instru cciones p erm iten optim izar el hard ware y el so ftware d el p rocesado r.

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SISC : En lo s m icrocon tro lado res d es tinad o s a ap licaciones muy concretas, el juego d e instru cciones, adem ás d e ser reducido , es "esp ecífico", o s ea, las instru ccion es se adaptan a las n eces id ad es d e la ap licación prevista. Esta filoso fía s e h a b autizado con el nomb re d e SISC (Computado res d e Juego de Instru cciones Específico ) . [16]

 Memoria

En lo s m icrocontro lado res la m emoria d e instru ccion es y datos está in tegrada en el prop io circu ito integrado . Un a p arte deb e s er no vo látil, tipo R OM, y se d es tina a contener el pro grama d e in struccion es que gob iern a la ap licación. Otra parte de memo ria será tipo RAM, vo látil, y se destin a a guard ar las variab les y los d atos . La m emo ria de d ato s (RAM) en es tos d ispos itivos es d e poca cap acidad pues só lo deb e conten er las variab les y lo s camb ios d e in fo rmación que se p rodu zcan en el trans curso del p ro gram a. Po r otra parte, como só lo ex is te un p rograma activo , no s e requ iere guard ar un a cop ia d el m ismo en la R AM pues s e ejecuta d irectam ente desd e la memoria de p ro gram a (R OM).

Según el tipo d e memo ria d e p rograma qu e d ispon gan los microcon tro lado res, la ap licación y u tilización d e los m ismos es diferente. Se describ en las cin co vers ion es d e m emo ria no vo látil qu e se pu eden encon trar en los m icrocontro lado res d el mercado :

1. ROM con más cara

La m emoria R OM con mas cara es un a memo ria de só lo lectu ra cuyo conten ido es grabado du rante la fab ric ación del circu ito integrado . Tiene un costo elevado por tal motivo s e aconseja su uso ún icam ente cuando se p recisan cantidad es superio res a varios m iles de un id ades.

26 2. OTP (prog ramable una sola v ez)

El m icrocon tro lado r contien e una m emoria no vo látil d e só lo lectura "pro gramab le una so la vez" por el usuario. Es el usuario qu ien pued e escrib ir el p ro gram a en el c ircu ito integrado med iante un sen cillo grab ado r contro lado po r un p ro gram a d esde un PC . La vers ión OTP es recomend ab le cu ando es muy co rto el ci clo d e d iseño d el p roducto , o bien , en la constru cción d e p ro totipos y s eries muy pequ eñas .

Tan to en este tipo de m emo ria como en la EPROM, s e suele us ar la encrip tación med ian te fusib les p ara pro teger el cód igo conten ido .

3. EPROM (memorias de s ólo lectura, programables y borrables eléctricamente)

La m emoria EPR OM pued e bo rrarse y grab arse mu chas veces , la grab ación en éste tipo de m emoria se realiza de igual fo rma qu e en las m emorias OTP. Las cápsu las d e es te tipo d e memo rias son d e material cerám ico y son más co stosos que los Microcon tro lado res con m emoria OTP qu e es tán fab ricados con p lástico .

4. EEPROM (memorias de s ólo lectura, programables y borrables eléctricamente)

Las m emorias EEPR OM tanto la p rogramación como el borrado, s e realizan eléctricam ente desde el p rop io grabado r y b ajo el con tro l pro gramado d e un PC . Es muy cómoda y ráp id a la operación d e grab ado y la de bo rrado . No d ispon en de ventana d e cristal en la superficie.

Los m icro contro lado res do tados d e m emo ria EEPR OM un a vez in stalado s en el circu ito , pued en grabars e y bo rrars e cu antas veces s e quiera sin ser retirado s d e d icho circu ito. Para ello se usan "grabado res en circu ito " que con fieren una gran flex ib ilidad y rap idez a la ho ra de realizar mod ificaciones en el p ro gram a d e trab ajo .

27

El núm ero d e veces qu e pued e grab arse y bo rrars e un a memo ria EEPROM es fin ito, po r lo que no es recom end ab le una rep ro gram ación continu a. Hoy d ía están siendo sustitu id as po r memo rias de tipo Flash . Se va ex tend iendo en los fabricantes la tend encia d e in clu ir un a pequeñ a zona de memo ria EEPR OM en los circu ito s p ro gram ab les para guard ar y mod ificar cómod amen te un a serie d e parámetros qu e adecuan el d ispos itivo a las cond iciones d el ento rno.

Este tipo d e m emoria es relativam ente len ta. 5. Memori a Flas h

La memo ria flash se trata d e una memo ria no vo látil, de b ajo consumo , que se pued e escrib ir y bo rrar. Fun ciona como una R OM y un a RAM pero consume menos y es m ás pequ eña.

A d iferencia d e la R OM, la m emoria F lash es pro gramab le en el circu ito . Es m ás ráp id a y d e m ayo r d ens id ad qu e la EEPR OM.

La alternativa m emoria Flash está recom endad a fren te a la EEPROM cuando s e precis a gran can tidad d e memo ria d e pro grama no vo látil. Es más veloz y to lera más ciclos d e es critu ra/bo rrado . Son idóneas para la ens eñan za y la In gen iería de d iseño .

Las memo rias EEPROM y F lash son muy útiles al perm itir qu e los microcon tro lado res qu e las in co rporan pu edan s er rep ro gram ados "en circu ito ", es decir, s in ten er qu e sacar el circu ito integrado de la tarjeta. Así, un d ispositivo con este tipo d e m emo ria inco rpo rado al contro l d el moto r d e un au tomó vil p erm ite qu e pued a mod ificars e el pro grama du ran te la rutina de man ten im iento p eriód ico , compens ando lo s d es gastes y otros facto res tales como la comp res ión , la instalación de nuevas p iezas , etc. La repro gramación del m icrocontro lado r pued e convertirse en una labo r ru tin aria d entro d e la pu esta a punto .

28  Puertos de Entrada y Salida

Los puertos de entrad a y salid a del m icro contro lado r son los qu e comun ican al computador interno con los periférico s externos destin ados a propo rcion ar soporte a las s eñales de entrad a, salid a y con tro l.

Estos puertos d e E/S perm iten leer datos del ex terior o es crib ir en ello s d esde el in terior del m icrocon tro lado r s iendo el des tino h ab itual de estas líneas d ispos itivo s s imp les como relés , LED , etc.

 Reloj Principal

El R elo j principal es un circu ito oscilado r en cargado de generar un a onda cu adrada de alta frecuen cia, la cu al con figu ra los impu lsos d e reloj us ados en la s incron ización de tod as las tareas d el s istema, éste circu ito de reloj está inco rpo rado en el m icro contro lado r.

El aumento o d ism inución de la frecuen cia d e éste relo j h ace variar el tiempo en el cual se ejecu tan las in struccion es , m ien tras m ás alta sea la frecu encias mayo r rap id ez en la ejecu ción s in o lvid arse que es to con lleva a un mayo r con sumo d e energía.

 Temporizadores o " Timers".

Los tempo rizado res son emp leados p ara contro lar p eriodos d e tiempo (tempo rizado res ) y llevar la cu enta d e acontecim ientos qu e suced en en el exterio r (contadores ).

 Perro guardián o "Watchdog ".

El Perro gu ard ián no es más que un tempo rizado r qu e, cu ando s e desbord a y p asa po r 0, p ro voca un reset automáticam ente en el sistema, és te tempo rizado r deb e ser con tro lado po r un p ro gram a

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el cu al refresque e in icialice el W atchdo g an tes d e qu e p rovoqu e el reset.

 Conversor A/D (Aná logo/Digit al)

El con versor A/D con vierte una señ al analó gica en d igital , es tos converso res d isponen d e un mu ltip lexo r qu e p erm ite ap licar a la entrad a d el C AD varias s eñales analó gicas d irectamen te d esde el circu ito in tegrado .

 Conversor D/A (Dig ital/Análog o)

Este converso r transfo rm a los d ato s d igitales que s e obtien e del proces am ien to del compu tado r en su co rrespond ien te s eñal an aló gica la cu al s ale po r una de las líneas de E/S del circu ito integrado .

 Puertas de E/S digitales

Todo m icro contro lado r tien e lín eas d ed icad as a s er E/S d igitales , generalmen te es tas líneas se agrup an d e o cho en o cho fo rmando Pu ertos y estos son con figu rados como En trad a o como Salida, cargando un 1 o un 0 en el b it co rrespond iente.

 Puertas de comunicación

Ayudan a comun icarse con otros d ispos itivos externos, m ed iante distin tas no rmas y p roto co los. En tre los más d estacados están :

 UART (Un iversal Asyn ch ronous Receiver Transm itter), adaptado r d e comun icación s erie as íncrona.

 USART (Un iversal Syn ch ronous Asyn ch ronou s Receiver Transm itter), ad aptador de comun icación serie síncrona y asín cron a.

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 USB (Un iversal Serial Bu s), qu e es un mod erno bus serie para los Computadores .

 CAN (Contro ller Area Network)[17]

b. Sensores

Los s enso res son d ispositivos capaces de d etectar m agn itudes fís icas o quím icas para trans form arlas en variab les eléctricas que s e pued an cuantificar y m an ipu lar.

Los s enso res s e clas ifican según el parám etro fís ico que m iden : temperatu ra, p res ión , pos ición, lon gitud , n ivel etc. En concreto , el senso r d e pres encia, es un tipo d e s enso r que activa o des activa automáticam ente el m ecan ismo eléctrico al que está con ectado , cu ando detecta o no, la p res encia d e un ob jeto d entro de un rad io d e acción determ inado .

Esta d etección pued e h acerse con o s in contacto con el ob jeto. En el prim er caso , s e trata siempre d e un in terrupto r, ab ierto o cerrado , depend iendo d e la ap licación qu e se qu iera hacer, y s egundo caso s e utilizan d iferen tes p rin cip ios fís icos para d etectar la p res encia, d ando lu gar a los d iferentes tipos d e sen sores .

 Tipos de Sensores

A continu ación se d etallan los tipos de sen sores o Detector de Ultrasonidos

Los d etecto res de u ltrason idos resuelven los p rob lemas de detección de objeto s qu e realizan cu alqu ier tipo de mo vim iento . Hab itu alm ente se u san para contro l d e p resen cia/aus encia, d is tan cia o ras treo .

o Interruptores Básicos

Se in cluy en in terrupto res de tamaño estándar, m in iatura, sub -min iatura, sellados y d e alta temp eratu ra. Este mecan ismo de p recis ión

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ofrece al u suario una amp lia variedad de actu adores y características operativas .

o Sensores Infrarrojos

Los s enso res in frarrojos son la in tegración de los p rin cip ios óp tico s y la electrón ica de sem iconducto res . Esto s componentes opto -electrón icos son senso res fiab les y económ icos , se in cluy en d iodos em iso res d e in frarrojos, senso res y mon tajes .

o Sensores de Corriente

Los senso res d e co rrien te m id en corrien te continua o altern a in cluy en senso res de corriente lin eales ajustab les , de balan ce nu lo , d igitales y lineales . Lo s senso res de corrien te d igitales pued en hacer son ar un a alarm a, arrancar un moto r, ab rir una válvu la o d escon ectar una b omba. La s eñal lin eal dup lica la fo rma d e la ond a de la co rriente captada, y puede ser utilizada como un elemen to d e respu esta p ara con tro lar un motor o regu lar la cantidad de trabajo qu e realiza un a m áqu in a.

o Sensores de Humedad

Los s enso res d e humed ad están con figu rados con circu itos in tegrados que p roporcion an una señ al acond icion ada, estos s ensores contien en un elemen to s ens ib le cap acitivo en bas e d e po límeros qu e interaccion a con electrodo s d e p latino .

o Sensores de Presión y Fuerza

Los senso res d e p resión y fuerza son p equeños , fiab les y de bajo costo , o frecen un a ex celen te rep etitividad y una alta p recis ión y fiab ilidad bajo cond iciones amb ientales variab les , p res entan un as caracterís ticas operativas constantes en todas las un id ad es y un a in tercamb iab ilid ad sin recalib ración .

32 o Sensores de temperatura

Los senso res d e temperatura cons isten en una fina pelícu la d e res is ten cia variab le con la temp eratura (R TD) y están calibrados po r lás er para un a m ayor precis ión e in tercamb iab ilid ad. Las salid as lineales son es tab les y ráp id as.

o Sensores magnéticos

Los s enso res magn éticos se basan en la tecno lo gía magn eto res is tiva SSEC la m isma qu e o frece un a alta sens ib ilidad entre las ap licacion es se in cluyen b rúju las, contro l remo to de veh ícu los , d etección d e vehícu los , realidad virtual, s ensores d e pos ición, s is tem as d e seguridad e instrum entación m éd ica.

o Fotocelda

Un a fotoceld a es un a res isten cia, cuyo valor en ohm io s varía ante las variacion es de la luz.

Estas res is ten cias están cons tru idas con un material sens ib le a la luz, de tal m anera qu e cu ando la lu z incide sob re su sup erficie, el m aterial sufre una reacción qu ím ica, alter ando su res is ten cia eléctrica. [18]

c. Vis ual B as ic

Visu al Bas ic está d is eñado para la creación d e ap licaciones d e m anera productiva con segu rid ad de tipos y orien tado a ob jetos. Visu al Bas ic perm ite a los d es arro llado res centrar el d iseño en W indows, la web y dispos itivos móviles . Como o curre con todos los len gu ajes des tin ados a Microso ft .NET Framework, los p ro gramas es critos en Visu al Bas ic se b en efician de la s eguridad y la interop erab ilid ad de los len guajes. Esta generación d e Visu al Basic continúa la trad ición de o frecerle un a manera ráp id a y fácil de crear ap licaciones basad as en .NET Framework.

33  Herramientas de Visual Básic.

Las h erram ientas que se u tilizan pad a d es arro llar p ro gram as en Visual Bas ic Visu al Bas ic son :

o PictureBox: Caja de imágenes o Label: Etiqueta

o TextBox: Caja de texto o Frame: Marco

o CommandButton: Botón de comando o CheckBox: Casilla de verificación o OptionButton: Botón de opción o ComboBox: Lista desplegable o ListBox: Lista

o HScrollBar: Barra de desplazamiento horizontal o VScrollBar: Barra de desplazamiento vertical o Timer: Temporizador

o DriveListBox: Lista de unidades de disco o DirListBox: Lista de directorios

o FileListBox: Lista de archivos o Shape: Figura

o Line: Línea o Image: Imagen

o Data: Conexión a origen de datos

2.3.

Con la imp lem entación del p roto tipo s e op tim izará el tiempo qu e requ iere un clien te p ara estacionar su vehícu lo , evitando el consumo inn eces ario de combustib le, ten iendo as í un a mayo r satis facción po r parte de los usu arios y una adm in istración eficiente d e estacionamientos en el Parqueadero del Centro Comercial Popular “El Salto”.