Control electrónico de una puerta mediante un microprocesador embebido en una FPGA

El presente Trabajo de Fin de Máster se centra en el desarrollo de las guías prácticas 3, 4 y 5 para la asignatura de Sistemas Electrónicos Digitales del Máster de Ingeniería Industrial impartido en la ETSEIB. Estas guías proporcionan instrucciones detalladas y paso a paso para abordar diferentes aspectos relacionados con el diseño y desarrollo de sistemas electrónicos digitales. La Práctica 3 se enfoca en el control básico de la apertura y cierre de la puerta de una maqueta de laboratorio utilizando un solenoide para inmovilizarla. La Práctica 4 se centra en la lectura de las entradas de un teclado matricial. Se incluye una descripción exhaustiva del teclado matricial y se define su funcionamiento. La Práctica 5 consiste en la integración del control desarrollado en la Práctica 3 y la lectura del teclado matricial de la Práctica 4, con el objetivo de introducir un código secreto y liberar la puerta si dicho código es correcto. Todas las prácticas han sido desarrolladas utilizando la placa de desarrollo DE0 de Altera/Terasic, el software Quartus II 13.1 y NIOS II. Se ha puesto especial énfasis en la descripción detallada de la maqueta, la definición del hardware, la compilación del código y la creación del software correspondiente. Además, se han incluido instrucciones precisas para cargar los programas en la FPGA y verificar el sistema en cada una de las prácticasEl present Treball de Fi de Màster se centra en el desenvolupament de les guies pràctiques 3, 4 i 5 per a l'assignatura de Sistemes Electrònics Digitals del Màster d’Enginyeria Industrial impartir en l’ETSIB. Aquestes guies proporcionen instruccions detallades i pas a pas per a abordar diferents aspectes relacionats amb el disseny i desenvolupament de sistemes electrònics digitals. La Pràctica 3 s'enfoca en el control bàsic de l'obertura i tancament de la porta d’una maqueta de laboratori utilitzant un solenoide per a immobilitzar-la. La Pràctica 4 se centra en la lectura de les entrades d'un teclat matricial. S'inclou una descripció exhaustiva del teclat matricial i es defineix el seu funcionament. La Pràctica 5 consisteix en la integració del control desenvolupat en la Pràctica 3 i la lectura del teclat matricial de la Pràctica 4, amb l'objectiu d'introduir un codi secret i alliberar la porta si aquest codi és correcte. Totes les pràctiques han estat desenvolupades utilitzant la placa de desenvolupament DE0 d’Altera/Terasic, el programari Quartus II 13.1 i NIOS II. S'ha posat especial èmfasi en la descripció detallada de la maqueta, la definició del maquinari, la compilació del codi i la creació del programari corresponent. A més, s'han inclòs instruccions precises per a carregar els programes en la FPGA i verificar el sistema en cadascuna de les pràctiquesThe present Master’s Thesis focuses on the development of practical guides 3, 4, and 5 for the subject of Digital Electronic Systems taught in the Master of Industrial Engineering by the ETSEIB. These guides provide detailed, step-by-step instructions for addressing different aspects related to the design and development of digital electronic systems. Practice 3 focuses on controlling the basic opening and closing of a model door, which will be immobilized using a solenoid. Practice 4 focuses on reading the inputs of a matrix keyboard. A thorough description of the matrix keyboard has been provided, and its operation has been defined. Practice 5 consists of integrating the control developed in Practice 3 and the matrix keyboard reading from Practice 4, with the aim of entering a secret code and releasing the door if the code is correct. All practices have been developed using the development board DE0 by Altera/Terasic, Quartus II 13.1 and NIOS II software. Special emphasis has been placed on the detailed description of the model, the definition of the hardware, code compilation, and the creation of the corresponding software. Additionally, precise instructions have been included for loading the programs into the FPGA and verifying the system in each of the practice

Sistema embebido para la detección del ángulo cifotico y lumbar por medio de visión artificial

Diseñar un sistema embebido basado en técnicas de visión artificial para la identificación del ángulo cifótico y lumbar en la columna vertebral para la evaluación y el diagnóstico de la Hiper o Hipo cifosis y lumbar en pacientes del Centro de Fisioterapia de la Clínica MediFisio.En el presente proyecto está enfocado en la realización de un sistema embebido capaz de medir el ángulo cifolumbar en la región de la columna vertebral para la evaluación de fisioterapia, el cual estará desarrollado mediante visión artificial el cual nos permite la manipulación de imágenes o videos en tiempo real, es así como por medio de algoritmos podemos reconocer puntos de interés en la persona formando un esquema en 2D para su procesamiento. De tal manera el sistema con los algoritmos previamente desarrollados puede detectar los marcadores colocados por el fisioterapeuta en la región de la espalda, permitiendo a este evaluar los diferentes curvaturas y distancias en el plano sagital, obteniendo así una lectura clara de los ángulos y distancias en tiempo real, al mismo tiempo establecer un registro medico en digital el cual permite guardar la información tanto del paciente como de su respectiva evaluación en una base de datos local. Con lo referente a las pruebas de funcionamiento del sistema se realizaron bajo la supervisión de un experto en el área de fisioterapia, logrando de esta manera determinar la valides y funcionamiento del sistema, las pruebas en si fueron realizados en el Centro de Fisioterapia de la Clínica MediFisio, contando con la participación de 10 pacientes la mayoría personas adultas del sector de diferente edad, estatura y patología. Los resultados que se obtuvieron a través de las pruebas han demostrado que son valores de datos coherentes permitiendo en si al valides y confiabilidad del sistema en un 91%, el cual para su obtención se comparó tanto las mediciones manuales realizadas como las del sistema permitiendo llegar a ese resultado, de tal manera que el sistema ayuda al fisioterapeuta a llevar un registro detallado de cada paciente para su evaluación de esta manera permitiendo realizar un diagnóstico más detallado y tratamiento adecuado.Ingenierí

Aplicación de sistemas embebidos en la construcción de robots móviles. El caso del club de robótica de la Universidad Técnica de Cotopaxi.

This project shows the design, construction and validation of a micro-controlled application in mobile robotics called "BRICK". It aims to program a robot through an IDE (integrated development environment) by using free software and operated by a computer. In this research confirmation, the importance of the use of electronics in embedded systems is exposed. It revealed that this type of systems are flexible and can be adapted to a general or specific proposal based on the use of a methodology in mechatronic projects. They are ran by signals controlled in a touch screen or other different methods such as infrared rays or bluetooth, commanded from a Smartphone and giving orders according to the needs of the user. These patterns activate the operation of the devices that were integrated in the robot programming based on algorithms communication through wireless signals.El presente proyecto muestra el diseño, construcción y validación de una aplicación micro controlada en robótica móvil denominada “BRICK”, el mismo que tiene como objetivo la programación de un robot a través de un IDE (entorno de desarrollo integrado) con la utilización de software libre y operado por un computador. En la comprobación de esta investigación se expone la importancia de la utilización de electrónica en sistemas embebidos, lo cual evidenció que este tipo de sistemas son flexibles y se pueden adaptar a un propositivo general o específico en base a la utilización de una metodología en proyectos mecatrónicos que son operadas por señales generadas mediante una pantalla táctil o diversos medios como, infrarrojos, bluetooth, comandado desde un celular inteligente, emitiendo órdenes de acuerdo con las necesidades del usuario. Estas actividades accionan el funcionamiento de los actuadores que fueron integrados en la programación en base a algoritmos de comunicación a través de señales inalámbricas

Diseño de un prototipo embebido para la gestión del padrón electrónico del T.S.E.

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Electrónica). Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Ingeniería Electrónica, 2011.El presente documento describe los detalles del diseño e implementación de un prototipo embebido para ser empleado como alternativa de búsqueda en el padrón electoral durante los comicios en Costa Rica. El kit de desarrollo utilizado es el BeagleBoard-xM, el cual cuenta con un microprocesador de 1GHz ARM® Cortex™- A8, 512 MB de memoria RAM y dispone de puertos de expansión, USB, Ethernet, HDMI, RS232, audio y video para paneles LCD. El sistema trabaja bajo el sistema operativo Ångström, y las aplicaciones fueron desarrolladas mediante el ambiente Qt 4.7 C++, el cual cuenta con un cross-compilador que permite crear aplicaciones cuyo código es ejecutable en una arquitectura diferente a la plataforma en la que él se ejecuta. Cuenta además con una pantalla táctil LCD de colores de 7’’, una impresora de matriz de puntos, teclado externo, y lector de cédulas en formato PDF417. Se diseñó e implementó una aplicación de forma tal que al encender el equipo, el sistema realiza una auto-verificación de hardware y software para garantizar su integridad. Posteriormente, se autentica a los miembros de mesa presentes mediante la lectura del código de barras de la cédula de identidad, e imprime un acta de apertura. Una vez iniciado el periodo de votación permite la búsqueda de electores en el padrón de la Junta Receptora de Votos, indicando si dicha persona ha sufragado o no. De no haber emito el voto, el miembro de mesa confirma que dicha persona va a emitir el voto en la urna. Al finalizar el periodo electoral, el sistema imprime un acta de cierre y se apaga automáticamente. A pesar de haberse completado los requerimientos funcionales especificados por el Tribunal, se concluye que este sistema no es técnicamente viable para darle continuidad al Proyecto Voto Electrónico debido a las limitaciones del sistema operativo. ______________________________________________________________________ Abstract: This document describes de details about the design and deployment of an embedded prototype to be used as an alternative to search in the electoral roll for elections in Costa Rica. The utilized development kit is the BeagleBoard-xM, which features a 1GHz ARM® Cortex™-A8 microprocessor, 512 RAM memory, an expansion port, USB, Ethernet, HDMI, RS232, audio and video for LCD panels. The system works under the operating system Ångström Distribution, and the applications where deployed trough de development environment Qt 4.7 C++, who has crosscompiler that allows to create applications that are executable under a different architecture to the one it is being executed. To be able to interact with de user, the system has a 7’’ LCD color display with touchscreen, a dot matrix printer, an external keyboard, and an ID Card with PDF417 format reader. At power up, the system starts the main application that performs a hardware and software self-test to ensure its integrity. Later, the system authenticates the authenticates de electoral board members by reading the bar code identification card, and prints a record of the opening. Once started the voting period, it allows the search of electors in the polling station, indicating whether the person has voted or not. By not issuing the vote, the board member confirms that this person will cast the vote in the ballot box. At the end of the election period, the system prints a closing act on and shutdowns automatically. Despite the functional requirements have been completed, it is concluded that this system is not viable to also be used in subsequent projects of the Electronic Vote Project due to the operating system limitations

Tracking de puntos para un sistema de control visual embebido en FPGA

Los sistemas de control visual obtienen la información de control a partir de una cámara. La imagen proporciona la referencia de control que permite guiar a un robot manipulador desde cualquier posición hasta una posición deseada en su entorno. El objetivo de este proyecto consiste en la detección de un patrón de cuatro puntos característicos que posibilite el tracking o seguimiento mientras permanezcan en el campo de visión de la cámara para facilitar el control visual aplicado sobre un robot. Para la captura de imágenes se ha empleado una cámara que se conecta a una Field Programmable Gate Array (FPGA) (1). La ventaja que se consigue al utilizar la FPGA frente a un procesador de propósito general secuencial es realizar un procesamiento en paralelo, lo que permite reducir los tiempos de respuesta con la información visual en el instante de capturar la imagen y realizar las operaciones necesarias en el control visual. La implementación software se ha desarrollado mediante el lenguaje de descripción VHDL y la herramienta ISE Design 14.7, permitiendo la portabilidad a cualquier FPGA. Se ha tenido en cuenta optimizar el consumo de recursos trabajando a la máxima frecuencia de reloj posible. El hardware empleado para el proyecto es la placa KC705 Eval Board que contiene una FPGA Kintex7 de Xilinx [7] y la cámara MV-D752-CL CMOS CameraLink de Photonfocus. El resultado de este tracking permitirá desarrollar aplicaciones de control visual embebido en FPGA

Medidor de temperatura y saturación de niveles de oxígeno en sangre para la monitorización de pacientes diagnosticados por Covid-19 y su cerco epidemiológico, mediante el uso de algoritmos de aprendizaje de máquina, con el uso de aplicaciones del IOT

Diseñar un sistema electrónico que mida la temperatura y la saturación de niveles de oxígeno en sangre, mediante el uso de algoritmos de aprendizaje de máquina supervisados, para optimizar el tiempo de respuesta médico-paciente y la monitorización remota de personas diagnosticadas por Covid-19 y su cerco epidemiológico.El presente proyecto describe el desarrollo de un sistema electrónico de detección temprana de anomalías en la salud de pacientes diagnosticados con COVID-19 denominado TEMPOXI-19. El sistema propuesto consiste en un detector de dos estados de salud de pacientes afectados por el SARS COV2 mediante la medición de la temperatura corporal y los niveles de saturación de oxígeno en sangre desarrollado con técnicas aprendizaje supervisado y planteado con el uso de aplicaciones del IoT para la monitorización remota de los mismos a través del protocolo MQTT para el envío de datos. El sistema está formado por un sensor de temperatura y un oxímetro para la recolección de datos haciendo uso de software y hardware libre, además consta de dos sistemas de visualización de resultados: por un lado, se usa la aplicación Blynk con el propósito de apreciar remotamente los datos por parte de la persona encargada del monitoreo, por otro lado, se utiliza la aplicación Cayenne con el fin de que el paciente visualice sus datos mediante el protocolo de comunicación MQTT. En dichas aplicaciones se aprecia el valor de las variables medidas y la condición de salud encontrada. La condición del paciente es detectada por el dispositivo y la realiza a través del algoritmo de clasificación KNN el cual se encuentra configurado en la unidad de procesamiento del sistema formada por el NodeMCU v3. El proyecto está diseñado considerando la metodología cascada. El correcto funcionamiento del sistema TEMPOXI-19 se evalúa mediante pruebas realizadas del prototipo tomando en cuenta varias observaciones y opiniones de diferentes profesionales en la salud que conlleve al éxito del proyecto.Ingenierí

Sistema de geolocalización mediante tecnología lora para la prevención de abigeato en los sectores rurales del cantón Montúfar

Diseñar un sistema de geolocalización para prevenir el abigeato en los sectores rurales del cantón Montúfar utilizando tecnología LoRa.El presente proyecto consiste en el desarrollo de un sistema de geolocalización para prevenir el abigeato en los sectores rurales del cantón Montúfar, además proporcionar una plataforma para la identificación y manejo reproductivo bovino, aportando así un sistema que contribuirá al sector ganadero del cantón. Para alcanzar satisfactoriamente los objetivos planteados, fue necesario identificar la necesidad y el problema, a partir de este buscar y plantear una solución práctica. Se establecieron los objetivos y el diseño metodológico, se realizó la selección de las tecnologías a utilizar, seleccionando diferentes dispositivos que mejor se acoplen a la solución. El sistema se desarrollará mediante el uso de la tecnología Lora para la comunicación entre el nodo móvil que es el encargado de proporcionar la ubicación del bovino, y el Gateway el cual enviará esta información a un servidor IoT para posteriormente ser visualizada a través de una plataforma web y una aplicación móvil. En estas se mostrará la ubicación actual del bovino y se emitirá una alerta al propietario o encargado del ganado en caso de existir posible abigeato, de la misma manera dentro de la plataforma se proporcionará una sección para la identificación y manejo reproductivo bovino con alertas oportunas para lograr eficiencia reproductiva.Ingenierí

Sistema de alerta y monitoreo de presencia de material particulado en el aire, basado en el modelo de gestión de red snmp en una red wsn con tecnología IEEE 802.11 para invernaderos florícolas

Diseñar un sistema embebido de alerta y monitoreo mediante una red de sensores inalámbricos WSN basado en el modelo de gestión de red SNMP, para la recolección, clasificación, análisis y reporte de la información que permita la identificación de los índices de contaminación en el aire.El presente proyecto describe el diseño e implementación de un sistema electrónico de alerta y monitoreo de material particulado producido por el uso de plaguicidas y fungicidas utilizados para el cultivo de rosas, el monitoreo se realiza mediante una red de sensores inalámbricos WSN bajo el protocolo de comunicación IEEE 802.11g. Además, posee un modelo de gestión de red denominado internet el cual permite el monitoreo del estado de los recursos de los nodos, gateway y estación base. El sistema cuenta con tres sensores de la familia MQ que ayudan a medir la concentraciones de CO, propano y NOx y un sensor DHT que permite medir la temperatura y humedad, los datos recolectados por estos sensores son analizados y procesados mediante un algoritmo de clasificación supervisada KNN, el cual proporciona un índice de contaminación (NORMAL, ALERTA y EMERGENCIA) que ayudaran alertar el estado de contaminación que existe en el invernadero, estos datos son adaptados en mensaje GET RESPONSE del protocolo SNMP los mismo que son encapsulado en un datagrama UDP utilizando el puerto UDP 161 y enviados vía inalámbrica a la estación base. Cada sensor, Gateway y estación base cuenta con un agente SNMP que se encarga de proporcionar la información del dispositivo mediante mensajes GET RESPONSE y notificar sobre eventos inesperados que ocurren en los dispositivos mediante TRAPs, todos estos datos son almacenados en la base de datos del software gestión, los cuales se los puede visualizar en forma de histogramas para una mejor comprensión por el usuario. El sistema cuenta con una interfaz gráfica y una aplicación móvil donde el usuario puede observar en tiempo real las concentraciones de material particulado en el invernadero y los estados de los dispositivos de la red, logrando así prevenir el ingreso temprano de los trabajadores, logrando reducir el contacto directo de estas sustancias con los encargados del cultivo de rosas.Ingenierí

Implementación de tarjeta de desarrollo utilizando el módulo Tini Platform para el laboratorio de control en la EIE.

La Tarjeta de Desarrollo de Control (TDDC) se diseño e implementó para simular sistemas propietarios, que utilicen el sistema embebido Tiny InterNet Interface (TINI) para permitir el control y monitorización de forma remota a través de Redes TCP/IP, dotando de un equipo de aprendizaje didáctico de Sistemas Embebidos al Laboratorio de Control de la Escuela de Ingeniería Electrónica de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Para la implementación de la TDDC se utilizó el microcontrolador PIC16F877A como la CPU, un LCD y teclado matricial para la HMI; LEDs, interruptores de dos posiciones, un motor DC y una fotoresistencia, para simular actuadores y sensores digitales y analógicos respectivamente. Siendo el medio de comunicación con el exterior un puerto serial RS232. La TDDC funciona en cuatro modos de Operación que simulan diferentes sistemas embebidos propietarios. Se utilizó la plataforma TINI modelo DS80C400-KIT#, para el diseño y desarrollo de la Guía de Aprendizaje TINI/TDDC, que incluye una serie de aplicaciones Java para explotar las capacidades del Sistema Embebido TINI corroboradas con la TDDC. La unión de la Tarjeta de Desarrollo TDDC y la plataforma TINI son llamadas Laboratorio TINI. Obteniendo un equipo de aprendizaje didáctico de sistemas embebidos conformados por el Laboratorio TINI, y la Guía de Aprendizaje TINI/TDDC, que permitirá a los estudiantes de la Escuela de Ingeniería Electrónica de la ESPOCH conocer, explorar y explotar las capacidades del Sistema Embebido TINI.Control Development Card (TDDC) was designed and implemented to simulate proprietary systems, using the Tiny InterNet Interface embedded system (TINI) to allow remote control and monitoring via TCP/IP networks, giving a didactic learning equipment of Embedded Systems to the Control Laboratory of the School of Electronic Engineering at Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. To implement the TDDC, a microcontroller PIC16F877A was used as the CPU, an LCD and matrix keypad for HMI, LEDs, toggle switches, a DC motor and a photoresist, to simulate digital and analog actuators and sensors respectively. As the communication system with the outside was used a RS232 serial port. The TDDC operates in four modes of operation that simulate different proprietary embedded systems. TINI platform DS80C400-KIT # model was used for the design and development of the TINI/TDDC Learning Guide, which includes a number of Java applications to exploit the capabilities of TINI Embedded System with TDDC to corroborate them. The union of the TDDC Development Card and the TINI platform are called TINI Laboratory. Was obtained an Embedded Systems didactic learning equipment comprised of TINI Laboratory and TINI/TDDC Learning Guide, allowing to know, to explore and to exploit the capabilities of TINI Embedded System, to the students from the School of Electronic Engineering, ESPOCH

Implementación de un Prototipo con Tecnología Arduino y Android, para la Ecoeficiencia en el Uso del Agua Potable en los Predios de Talavera.

El presente trabajo de investigación se realizó en el distrito de Talavera, provincia Andahuaylas, como plan de sustentar y experimentar la distribución de agua potable en los predios instalados. Actualmente el distrito cuenta con distribución de agua potable sectorizada, esto conlleva que la población no tenga agua por varias horas del día dependiendo a la escases que se presente, una de las causa es por la inexistencia en el control de su distribución de manera uniforme por cada uno de los diferentes sectores, como también los predios no cuentan con un sistema de control que permita optimizar el consumo de agua como es en el caso de lava manos, ducha e inodoro, razón por la cual se generan desperdicios innecesario y trae como consecuencia la falta de agua, baja presión, etc. Estés hechos se pudo apreciar en diferentes predios del distrito es por ello que se realizó esta investigación de un sistema con tecnología Arduino y Android, para la ecoeficiencia en el uso del agua potable con el fin de optimizar el uso de este recurso en cada uno de los predios del distrito, también poner en disposición de la población de Talavera y de otros distritos que atraviesan por una situación semejante a la que se inclina el estudio del proyecto. Para la elaboración del sistema y el cumplimiento de los objetivos planteados del proyecto se siguió de manera correcta cada paso, combinado la metodología “V” con cada uno de sus fases de desarrollo; Para el desarrollo del sistema automatizado y aplicación móvil se utilizaron diversas tecnologías como: sensores de infrarrojo, sensor Pir, sensor de efecto hall, servo motor, teclado numérico y válvulas electrónicas en el uso de Software tenemos Android Studio, Arduino y Enagle. El proyecto estuvo enmarcado en el tipo de investigación proyectiva, se emplearon una serie de técnicas e instrumentos de recolección de datos, específicamente el análisis de fuentes documentales, la observación directa y las entrevistas. De esta manera se pudo concluir con la implementación del sistema un mejor control del flujo de agua en cada uno de los puntos de distribución en los predios del distrito de Talavera, optimizando este recurso hídrico con el uso de sensores instaladas en el (lava mano, ducha e inodoro) de esta manera la realización de cada proceso de forma automatizada.Tesi