MSP430F2274 KABLOSUZ HABERLEŞME KİTİYLE UZAKTAN ISI ÖLÇÜMÜ

Transkript

1 T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü LİSANS BİTİRME PROJESİ MSP430F2274 KABLOSUZ HABERLEŞME KİTİYLE UZAKTAN ISI ÖLÇÜMÜ Yeşim KARA Merve AYDIN Prof. Dr. Ali GANGAL Mayıs 2014 TRABZON

2 T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü LİSANS BİTİRME PROJESİ MSP430F2274 KABLOSUZ HABERLEŞME KİTİYLE UZAKTAN ISI ÖLÇÜMÜ Yeşim KARA Merve AYDIN Prof. Dr. Ali GANGAL Mayıs 2014 TRABZON

3 LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU Yeşim KARA ve Merve AYDIN tarafından Prof. Dr. Ali GANGAL yönetiminde hazırlanan MSP430F2274 KABLOSUZ HABERLEŞME KİTİYLE UZAKTAN ISI ÖLÇÜMÜ başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir. Danışman : Prof. Dr. Ali GANGAL Jüri Üyesi 1 : Jüri Üyesi 2 : Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ iii

4 ÖNSÖZ Bitirme projesi olarak ele alınan MSP430F2274 KABLOSUZ HABERLEŞME KİTİYLE UZAKTAN ISI ÖLÇÜMÜ adlı proje çalışması Karadeniz Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Lisans Programı nda yapılmıştır. Bu proje üzerine yapılan araştırmalar, toplanan bilgiler, teorik ve pratik çalışmalar tez içerisinde yer almaktadır. Bir grup çalışması olan bu proje oluşturulurken yazılı kaynaklar, internet kaynakları ve diğer kaynaklardan yararlanılmıştır. Bu kılavuzun ilk taslaklarının hazırlanmasında başta proje sorumlumuz Prof. Dr. Ali GANGAL olmak üzere Elektrik Mühendisi Hayri AYDIN ve Bilgisayar Yüksek Mühendisi Halil İbrahim AYDIN a teşekkürlerimizi borç biliriz. Ayrıca hayatımız boyunca bizden desteklerini esirgemeyen ailelerimize şükranlarımızı sunuyoruz. Mayıs 2014 Yeşim KARA Merve AYDIN iv

5 İÇİNDEKİLER LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU...III ÖNSÖZ. IV ÖZET...VI ŞEKİLLER DİZİNİ. VII SEMBOLLER VE KISALTMALAR..IX 1. GİRİŞ Niçin Msp Msp430 un Kullanım Alanları ve Günlük Hayattan Örnekler TEORİK ALTYAPI Ez430-rf2500 Geliştirme Kiti ve Özellikleri Kullanılan Haberleşme Sistemi Doğru Akım Motorlu Oyuncak Araba Sürekli Mıknatıslı Doğru Akım Motorları Kullanılan Röleler TASARIM Geliştirme Kitinin Kurulumu Geliştirme Kitinin Programlanması DENEYSEL ÇALIŞMALAR Oyuncak Araba Motorunun Devreye Bağlanış Şeması Test Sonuçları SONUÇLAR YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME..36 KAYNAKLAR.37 EKLER.38 ÖZGEÇMİŞ v

6 ÖZET Sıcaklık hayatımızın her alanında karşımıza çıkan nicelik olmakla beraber en yaygın olarak ölçülen fiziksel bir parametredir. Günümüzde sıcaklık ölçümü farklı yollarla yapılabilmektedir. Bu proje; ısı sensörünün kendi üzerinde bulunduğu bir kablosuz haberleşme kiti olan ez430-rf2500 bir msp430 ailesinden olup, hareketi bilgisayar ile kontrol edilebilen oyuncak arabanın oluşturduğu hareketli bir sistem içermektedir. Kullanıcı bu sistemle insan hayatı için tehlike arz eden yerlere, kablosuz haberleşmeyle bilgisayardan kontrol edebildiği oyuncak arabayı göndererek, bu araç içine yerleştirdiği kit yardımıyla aracın bulunduğu ortamın ısısını ölçebilecek ve bir ısı haritası çıkarabilecektir. Bu projede ısı ölçümü ve oyuncak arabanın hareketinin kontrolü yapılmıştır. vi

7 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1. ez430-rf2500 Geliştirme kiti... 3 Şekil 2. RF genel yapısı ve blok şeması... 5 Şekil 3. Sürekli mıknatıslı doğru akım motoru... 6 Şekil 4. Sürekli mıknatıslı doğru akım motorunun iç yapısı... 6 Şekil 5. Sürekli mıknatıslı doğru akım motorunun yüke uyumu... 7 Şekil 6. Sürekli mıknatıslı da motorunun elektriksel eşdeğer devresi... 8 Şekil 8. IDE yazılım arayüzü Şekil 9. IAR programının kurulum arayüzü Şekil 10. IAR programının kurulum arayüzü Şekil 11. IAR programının kurulumu Şekil 12. IAR programının kurulumu aşaması Şekil 13. IAR yazılımı sözleşmesi Şekil 15. IAR programının kurulum tipi Şekil 16. Hedef programın seçilmesi Şekil 17. Dosyalarıı kopyalamadan önce ayarların gözden geçirilmesi Şekil 18. Yükleme işlemi Şekil 19. Yükleme işlemi sonu Şekil 20. Kablosuz kitin yazılımı Şekil 21. Karşıdan yüklemeler klasörü Şekil 22. Lisans sözleşmesi Şekil 23. Hedef dosya seçimi Şekil 24. İndirilmenin tamamlanması Şekil 25. IAR arayüzünün açılması Şekil 26. Kaynak kodu klasörü seçimi Şekil 27. Access point ve end device kısımlarının programlanması aşaması Şekil 28. Geliştirme kitinin serisinin seçilmesi Şekil 29. Genel bilgilerinin seçilmesi Şekil 30. Genel bilgilerinin seçilmesi Şekil 31. Örnek kaynak kodunun access pointe yüklenmesi Şekil 32. Yükleme işleminin doğruluğunun gösterilmesi vii

8 Şekil 33. End device kısmının programlanması Şekil 34. Sıcaklık ölçümünün takip edildiği ekran Şekil 35. Veri akışı takibi Şekil 36. Geliştirme kiti - end device Şekil 37. Kullanılan röle Şekil 38. Oyuncak araba motorunun devreye bağlanış şeması viii

9 SEMBOLLER VE KISALTMALAR A : Amper C : C dili ADC : Analog Digital Converter DA : Doğru Akım FIFO : First In First Out FM : Frequency Modulation GND : Ground Hz : Hertz PC : Pulse Code RF : Radio Frequency RISC : Reduced Instruction Set Computing RX : Receiver SPI : Serial Peripheral Interface TX : Transmitter UART : Universal Asynchronous Receiver/Transmitter USART : Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter USB : Universal Serial Bus V : Volt Wb : Weber C : Santigrad Derece Ω : Ohm ix

10 1. GİRİŞ Çağımız teknoloji çağı olduğundan elektronik alandaki gelişmeler hayatın her alanında mevcuttur. Bu gelişmeler insan yaşamındaki zorlukları azaltmış yapılan işin verimini artırmıştır. Projenin amacı kablo ile sıcaklık kontrolünün zor ve maliyetli olduğu durumlarda kullanılabilecek RF veri haberleşmesi ile kablosuz çalışan bir uzaktan sıcaklık kontrol sistemi geliştirmektir. Günümüzde ucuz ve küçük ebatlı mikroişlemcilerin üretilmesi, endüstrideki kontrol sistemlerinde kullanılmasında etkili olmuştur. Yapılan çalışmada msp430 ailesinden olan ez430-rf2500 geliştirme kiti programlandırılıp da motorlu oyuncak araba içine yerleştirildikten sonra araba bilgisayardan kontrol edilecektir. ez430 RF2500 kablosuz haberleşme kitiyle röle açma kapama sinyalleri verici modül yardımıyla alıcı birime yollanır. Haberleşme protokolünü üzerinde barındıran bu geliştirme kiti, üzerinde bulunan ısı sensörü sayesinde oyuncak arabanın gönderildiği mekandaki ısı ölçülüp RF alıcı ve verici yardımıyla değerler bilgisayar üzerinden okunmuştur. Bu uygulama sayesinde oyuncak arabayı insanlar için tehlikeli olabilecek ortamlara gitmeden uzaktan kontrol ederek herhangi bir yerin ısısı ölçülebilir. Kablo ile sıcaklık tespitinin güç ve problemli olduğu durumlarda bu sistem iyi bir alternatif oluşturmaktadır. Projenin diğer çalışmalardan farkı sistemi, ısısı ölçülmek istenilen mekana taşıyarak ölçüm yapabilmektir. Isı sensörü harici değil haberleşme kiti üzerindedir. Projede kullanılan ez430-rf2500 kablosuz haberleşme kiti USB kiti ve end device kısımlarından oluşmaktadır. PC ile USB kiti arasında UART haberleşme kullanılmaktadır. End device üzerinde bulunan F2274 serisi işlemci ve RF2500 çipi SPI haberleşmektedir. Projede kullanılacak olan mikroişlemcinin C dilinde basitçe programlanabilmesi, haberleşme protokolünü ve ısı sensörünü üzerinde bulundurması açısından avantajlı olduğundan tercih edilmiştir. RF modülleriyle verici ile alıcı arasındaki haberleşme sağlanırken, oyuncak arabanın ileri ve geri yöndeki hareketi mikroişlemcinin programlanması ile sağlanmıştır. 1

11 1.1. Niçin MSP430 Günümüzde mikroişlemcilerin denetim sistemlerinin özünü oluşturması onun üzerinde durulması gereken bir elektronik eleman olduğunu göstermektedir. Bilgi toplumu düzeyine ulaşmış ülkelerde mikroişlemcili sistemler yüksek oranda kullanılmaktadır. Analog sıcaklık algılayıcıların sayısal sistemlerde kullanılabilmesi için analog sıcaklık bilgisinin analog-dijital dönüştürücülerle (ADC) sayısala dönüştürülmesi gerekmektedir. Üretilen bu analog sinyali sayısala dönüştürebilmek için yapısında bir ADC bulunan mikroişlemci kullanmak tercih edilebilmektedir. Mikroişlemciler sayesinde analog çıkışları bilgisayarda dijital olarak okumak mümkün olur [1]. Ultra düşük güçlü bir mikroişlemci olan MSP430 ailesi, özellikle düşük güç uygulamaları için tasarlanmıştır. Düşük güç tüketimi sayesinde temelde pilli uygulamalar için tavsiye edilen bir çözümdür. Msp430 tipik uygulamalarda sensör sistemleri, endüstriyel kontrol uygulamaları ve mobil aletlerde mümkün olan uygulamalarda kullanılır [2]. MSP430F2274 Texas Instrument in ürettiği çok düşük güç tüketimine sahip bir mikrodenetleyicidir. 16-bit RISC mimariye sahip olup içerisinde I2C, SPI, USART, ADC gibi bir çok modül bulunmaktadır. Bu kiti programlamak için IAR Embedded Workbench üzerine kurulu bir derleyici kullanılmıştır MSP430 un Kullanım Alanları ve Günlük Hayattan Örnekler Termometreler Otomatik kontrol cihazları Robot kontrol cihazları Msp430 genel olarak bu gibi alanlarda kullanılırken projede kullanılacak olan ez430- RF2500 geliştirme kiti günümüzde gıda alanında yapılan ithalat ve ihracatta meyve ve sebzelerin nakliyesi sırasında bulundukları tırın ya da deponun ısısını ölçmek için ve meyve ve sebzelere zarar verebilecek bir ısı durumuna maruz kalındığında gerekli önlemler almak için kullanılabilir. 2

12 2. TEORİK ALTYAPI 2.1. ez430-rf2500 Geliştirme Kiti ve Özellikleri Texas Instruments in ürünü olan ez430-rf2500 şekil 1 de görüldüğü gibi bir geliştirme kitidir. Üzerinde F2x serisinden orta seviye MSP430 ve 2.4GHz RF verici modülü bulundurur. Bu RF modül CC2500 işlemcisine ve MSP430F2274 mikrodenetleyicisine sahiptir. Şekil 1. ez430-rf2500 Geliştirme kiti 3

13 Resimde görüldüğü üzere programlayıcı ile beraber olan kısım Acces Point (erişim noktası), pille çalışan kısım ise End Device kısmıdır. Modüller G serisi gibi Spy-Bi-Wire üzerinden programlanır. MSP430F2274 ün bazı pinlerine modüldeki çıkış pinlerinden ulaşılabilir. CC2500 ün hemen altındaki kristal ise 26MHz olup CC2500 için önemli bir parçadır. 32 KHz ile 16 MHz arası bir değerdeki kristal, XT2IN ve XT2OUT uçlarına bağlanabilir. Sol tarafta yer alan kısım programlayıcı kısım olup çıkış tarafında GND, Vcc, Tx, Rx ve iki adet de programlama pini olmak üzere toplam 6 pin bulundurur [3]. ez430-rf2500 kablosuz haberleşme kiti access device ve end device olmak üzere iki kısımdan oluşur. Toplamda 21 tane mevcut geliştirme pini içerir. Ultra düşük güçlü uygulamalar için tasarlanmış olup yüksek performansa sahiptir. Üzerinde sistemin çalışıp çalışmadığını gösteren kırmızı ve yeşil olmak üzere iki adet led bulunur. F2274 serisi aileden olup CC2500 işlemci ve 2.4 GHz alıcı ve vericiden oluşur. IAR üzerinden denetlenebilir, yapılan işlem adımları ve hatalar buradan görülebilir. Haberleşme protokolünü kendi üzerinde barındırır. Sıcaklık sensörü kendi üzerindedir ayrıca üzerinde bulunan analog girişler sayesinde harici sensörler de ilave edilebilir. Geliştirme kitinin USB kısmı ile bilgisayar UART haberleşmekte, CC2500 işlemcisinin bulunduğu kısım ise MSP430 tarafı ile SPI haberleşmektedir. CC2500 RF alıcı ve verici arasında modulasyon formatlarını destekler, verileri toplayıp geçici belleğe yazar. Mikrodenetleyici ile birlikte çalışır. 64 byte Tx/Rx FIFO ya sahiptir. En fazla 500 kbps hızında veri gönderimi yapabilmektedir. Bu hız yazılımla ayarlanıp hız gerektirmeyen uygulamalarda çipin daha az enerji harcamasını sağlamaktadır Kullanılan Haberleşme Sistemi Radyo frekansı (RF) ile haberleşme günümüzde en sık kullanılan kablosuz haberleşme türlerindendir. Radyo frekanslı (RF) tabanlı iletişim projenin temelini oluşturduğundan bu kısımda konuyla ilgili genel bilgi verilecektir. 4

14 Radyo frekanslı sistemler bilgi toplanan yerin değişken ve kontrol işlevi yapan düzenekten uzak olduğu durumlar için idealdir. RF sistemler ile verimlilik artarken çalışanların kontrolü ve projeyi yönetimi son derece kolaylaşır. Tasarlanan projede kablo ile ısı ölçümünün zor olduğu yerlerde, ölçülen ısının bilgisayara aktarılması için RF haberleşme sistemi kullanılmaktadır. Bu sistemde ölçülen sıcaklık verileri bilgisayar ekranından okunabilmekte, aynı zamanda yine kablosuz haberleşme sayesinde arabanın kontrolü ve konum bilgisi bilgisayardan takip edilebilmektedir. Kullanılacak olan kablosuz haberleşme protokolünü üzerinde bulunduran kit RF 2.4 GHz verici modülü içerdiğinden kullanılan kit üzerinde ki anten çok küçüktür. RF haberleşmesini oluşturan temel bileşenler şekil2 de görüldüğü gibi alıcı, verici ve anten kullanılacak olan mikroişlemci üzerindedir. Verici, sinyali daha yüksek frekanslara modüle eden ve antene ileten kısımdır. Alıcı ise elektromanyetik dalgaları antenden alan ve demodülasyon ile modüle edilmiş sinyali ilk haline dönüştüren kısımdır. Arayüz ise verici ve alıcının kontrol edilmesini ve izlenmesini sağlamaktadır [4]. Bilgi işareti İl RF Verici iletim kanalı RF Alıcı Şekil 2. RF genel yapısı ve blok şeması RF frekansı ile çalışmada bilgi kaynağından gelen bilgi işareti verici antenler yardımıyla vericiden gönderilir. Bilgi, iletim kanalından geçtikten sonra alıcı antenler ile alınır ile alınır ve hedefe iletilir. Her RF modülü belirli bir frekansta tasarlanır ve alıcıverici olarak beraber satılır. Devreye bir anten ekleyerek RF modülü kolayca çalıştırılabilir. Bu modüller düşük güç tükettiklerinden taşınabilir sistemlerde avantaj sağlarlar [5]. 5

15 2.3. Doğru Akım Motorlu Oyuncak Araba Doğru akım makinasının uyarma sargılarından geçen akım bir uyarma alanı oluşturur. Ayrıca kolektörün etkisiyle fırçalardan doğru akım geçince endüvide uyarma akısına dik bir alan oluşur. Bu iki alanın etkisiyle doğru akım makinasında motor olarak çalışmada dönüş yönünde, generatör olarak çalışma da ise ters yönde bir moment oluşur Sürekli Mıknatıslı Doğru Akım Motorları Doğal mıknatıslı malzemelerde sağlanan gelişmelerle birlikte sürekli mıknatıslı doğru akım motorları endüstriyel uygulamalarda kendine daha fazla yer edinmiştir. Önceleri bu motorların güçleri oldukça küçükken teknolojinin ilerlemesiyle daha yüksek güçlerde üretilmektedirler. Sürekli mıknatıslı doğru akım motoru şekil 3 te, iç yapısı ise şekil 4 te gösterilmiştir. Şekil 3. Sürekli mıknatıslı doğru akım motoru Şekil 4. Sürekli mıknatıslı doğru akım motorunun iç yapısı 6

16 Sürekli mıknatıslı doğru akım makinaları yapısı itibariyle serbest uyartımlı doğru akım makinalarına benzemektedirler. Ancak bu makinalarda manyetik akı kutuplarda bulunan doğal mıknatıslarla sağlanmaktadır. Bu tip motorların statoru sabit mıknatıslardan oluşmaktadır. Dolayısıyla uyartımı sağlamak için farklı bir kaynağa gerek yoktur ve uyartım ile ilgili kayıplar ortadan kalkmaktadır. Sürekli mıknatıslı doğru akım makinalarında verimin yüksek oluşu, daha küçük boyutlarda olması ve bazı uygulamalarda daha ekonomik oluşu özellikle servo uygulamalarda onu cazip hale getirmektedir. Bahsedilen avantajların yanında sargılarda oluşabilecek aşırı ısınmalarda veya yüksek akım geçmesi durumlarında mıknatıslılığın kaybolma riski, yüksek güçlere çıkamıyor olması ve nominal hız değerinin üzerindeki çalışmalarda manyetik alanın zayıflatmanın imkansız olması gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Bu motorlar otomatik kontrol sistemlerinde, robotikte, oyuncak sanayisinde, bankamatikte, bilgisayarlarda, tıbbi aygıtlarda vb. düşük güçlü uygulamalarda kullanılmaktadır [6]. Yapılan projede sürekli mıknatıslı da motoru oyuncak araba içerisinde bulunmaktadır. Doğru akım makinalarında motorun ürettiği moment ve hız motorun sürmekte olduğu yükün isteklerini karşılayamayabilir. Bu durum yüke uyum olarak adlandırılabilir. Projede yük olarak bir oyuncak araba alındığından, yeterli hız ve moment sağlamak adına dişli takımı kullanmak faydalı olacaktır. Dişli takımlar motorun hızını düşürerek momenti artırır. Bu dişli takımlar, momenti arttırması ya da azaltması bakımından bir çeşit mekanik transformatörlerdir. Şekil 5 te de sürekli mıknatıslı doğru akım motorunun yük ile uyumu gösterilmiştir. MOTOR DİŞLİ TAKIMI OYUNCAK ARABA Şekil 5. Sürekli mıknatıslı doğru akım motorunun yüke uyumu Sürekli mıknatıslı doğru akım makinaları elektronik devrelerle denetlenir. Böylece küçük akımlarla büyük yük akımları kontrol edilebilir ve kutupların oluşturturduğu 7

17 manyetik alan sabit olduğundan hız ve konum kontrolü yapmak kolaydır. Yapılan projede arabanın konumu, bilgisayar üzerinden kontrol edilmiştir. Sürekli mıknatıslı doğru akım motorunun eşdeğer devresi ve matematiksel denklemleri aşağıdaki gibidir. Matematiksel analizi yaparken endüktans sürekli durumda doğru akımda kısa devre olduğu için şekil 6 da ki devrede gösterilmiştir. Şekil 6. Sürekli mıknatıslı da motorunun elektriksel eşdeğer devresi U e : Endüvi devresi gerilimi (V) R a : Endüvi devresi iç direnci (Ω) I a : Endüvi akımı (A) E: Endüvi sargılarında endüklenen gerilim (V) K: Makina sabiti (V.sn/rad) Φ f : Uyartım sargılarından geçen akı (wb) W: rotorun dönme hızı (rad/sn) E = K x W (2.1) M = K x I a (2.2) E = U e (R a x I a ) (2.3) Kullanılan Röleler Röleler çalışma şekline göre, kullanılış maksadına göre, devreye bağlanış şekline göre sınıflandırılabilir. Yapılan projede kullanılan da çalışan mini röle anahtarlama görevi görmektedir ve elektronik sistemlerde sıkça kullanılmaktadır. 8

18 Röledeki bobin uçlarına gerilim verildiği zaman bir manyetik alan oluşur. Oluşan bu manyetik alan sayesinde palet çekilir ve kontakların yeri değişir. Yani normalde açık olan kontak enerjilendiğinde kapanır, normalde kapalı olan kontak ise açılır. Gerçekleştirilen projede mevcut röleler oyuncak arabanın motoru üzerinden akan akım sayesinde kontaklarını açar ya da kapatır. Motordan ileri yönde akım aktığında oyuncak araba ileri gitmekte, ters yönde akım akması durumunda ise geri gitmektedir [7]. 9

19 3. TASARIM Sistemimizi donanım ve yazılım olmak üzere iki kısımda özetlemek mümkündür. Yazılım kısmında MSP430 kitinin üreticisi Texas Instruments in programları kullanılmıştır. Kullanılan başlıca yazılımlar şunlardır: - Integrated Development Environment (IDE) yazılımı IAR Workbench Kickstart - Demo yazılımlar IAR için kaynak kodu ve Sensor Monitor Visualizer - MSP430 Uart Driver Yazılımların yanı sıra sistemde aşağıdaki donanımlar kullanılacaktır: - MSP430F2274 işlemcili ez430-rf2500 geliştirme kiti - Sürekli mıknatıslı da motorlu oyuncak araba - Röle ve buton gibi tasarım esnasında gerekli araç ve gereçler - Laptop (Windows 7) Öncelikle geliştirme kiti yazılımları kurulmuştur. Ardından demo kaynak kodu geliştirme kitine yüklenmiş ve son olarak da sürekli mıknatıslı da motoru ile geliştirme kiti ile bağlanmıştır Geliştirme Kitinin Kurulumu Geliştirme kitinin CD si sürücüye yerleştirilip çalıştırıldıktan sonra şekil 8 de görüldüğü gibi ana sayfa otomatik olarak açıldı. Açılmazsa CD içeriğindeki index.htm dosyası çalıştırılır. 10

20 Şekil 7. IDE yazılım arayüzü IDE Software in altında IAR Workbench Kickstart yüklenmiştir. Şekil 9 da kitin programlanabilmesi için gerekli program karşımıza çıkmıştır. Şekil 10 da ise program ilgili linke tıklanarak Karşıdan Yüklemeler klasörüne kaydedilmiştir. 11

21 Şekil 8. IAR programının kurulum arayüzü Şekil 9. IAR programının kurulum arayüzü Şekil 11 deki gibi FET_R510.exe dosyası çalıştırılır: Şekil 10. IAR programının kurulumu 12

22 Kurulum işlemine şekil 12, şekil 13, şekil 14, şekil 15, şekil 16 ve şekil 17 deki gibi devam edilir: Şekil 11. IAR programının kurulumu aşaması Şekil 12. IAR yazılımı sözleşmesi 13

23 Şekil 13. Hedef programın seçimi Şekil 13. IAR programının kurulum tipi 14

24 Şekil 14. Hedef programın seçilmesi Şekil 15. Dosyalarıı kopyalamadan önce ayarların gözden geçirilmesi 15

25 Yükleme işlemi şekil 18 de başlayıp şekil 19 daki gibi devam ettirilir. Şekil 16. Yükleme işlemi Şekil 17. Yükleme işlemi sonu 16

26 İkinci adım olarak şekil 20 deki gibi Demo Software yüklenmiştir: Şekil 18. Kablosuz kitin yazılımı Kitin rf protokolü üzerinden haberleşebilmesi için Texas Instruments in örnek kodu kullanılmıştır. Ayrıca okunan verileri bilgisayar ekranında görüntüleyebilmek için Sensor Monitor Visualizer kullanılmıştır. Yukardaki ekranda ilgili linklere tıklandığında gerekli dosyalar şekil 21 de karşıdan yüklemeler klasörüne kaydedilmiştir. Şekil 19. Karşıdan yüklemeler klasörü 17

27 Zip dosyası bir klasöre açılır ve Exe dosyası ise normal bir şekilde çalıştırılarak şekil 22 ve şekil 23 ve şekil 24 teki gibi yükleme yapılır: Şekil 20. Lisans sözleşmesi Şekil 21. Hedef dosya seçimi 18

28 Şekil 22. İndirilmenin tamamlanması Son olarak Msp430 kitinin çalışması için gerekli sürücü indirilip yüklenir. [3] IAR Workbench Kickstart aşağıdaki konumdan çalıştırılır. Şekil 25 teki adımlar sırasıylan Windows -> Start -> Tüm Programlar -> IAR Systems -> IAR Embedded Workbench Kickstart şeklindedir. Şekil 23. IAR arayüzünün açılması 19

29 Open existing workspace opsiyonu ile daha önce karşıdan yüklemeler klasöründe açtığımız kaynak kodu şekil 26 daki klasörü seçilir: Şekil 24. Kaynak kodu klasörü seçimi IAR Workbench Kickstart açıldığında sol tarafta dosyalar kısmı iki kategori halinde gösterilir: 1) Access Point 2) End Device Her bir kategoride uygulama başlığı altında ilgili kod bulunabilmektedir. Tezin bitirme projesi aşamasında bu program geliştirilmiştir. Şekil 27, şekil 28, şekil 29, şekil 30 da ise örnek programın kite yüklenmesi gösterilmiştir. 20

30 Şekil 25. Access point ve end device kısımlarının programlanması aşaması Örnek programı kite yükleyebilmek için öncelikle IAR Embedded Workbench ile kit arasındaki bağlantı ayarları yapılması gerekmektedir. Bu ayarlar IAR Embedded Workbench programında Project -> Options kısmından yapılır. Öncelikle program kapatılıp, Access Point olarak çalışacak parça USB debugging interface üzerinden bilgisayara bağlanır ve program tekrar açılmıştır. 21

31 Şekil 26. Geliştirme kitinin serisinin seçilmesi Şekil 27. Genel bilgilerinin seçilmesi 22

32 Şekil 28. Genel bilgilerinin seçilmesi Kite bağlantıdan emin olunduktan kaynak kodu şekil 31 de Access Point e yüklenir: Şekil 29. Örnek kaynak kodunun access pointe yüklenmesi 23

33 Şekil 32 de görüldüğü üzere logaritma verileri kontrol edilir ve derleme işlemi bitirilir: Şekil 30. Yükleme işleminin doğruluğunun gösterilmesi Yükleme işleminin doğruluğu kit üzerinde yanıp sönen ledler aracılığıyla da görülebilir. Aynı işlem End device için de tekrarlanır. Yükleme işlemi öncesi şekil 33 teki gibi end device dosyaları aktif hale getirilir ve yükleme işlemi başlatılır. Yükleme işlemi CTRL+D kısayoluyla da başlatılabilir: 24

34 Şekil 31. End device kısmının programlanması Yükleme işlemleri başarıyla tamamlandıktan sonra ilk sıcaklık ölçümü şekil 34 teki gibi daha önce kurmuş olduğumuz ez430-rf2500 Sensor Monitor program ile yapılabilir: 25

35 Şekil 32. Sıcaklık ölçümünün takip edildiği ekran Ayrıca sensor monitor içerisindeki mevcut konsol ile de veri akışı şekil 35 teki gibi takip edilebilir: 26

36 Şekil 33. Veri akışı takibi Bir sonraki aşamada geliştirme kitinin programlanması ve elektrik motorunun kite programlanabilir portlar üzerinden röle aracılığıyla bağlanması anlatılşmıştır. 27

37 3.2. Geliştirme Kitinin Programlanması ACCESS POİNT msg[0] = 0; msg[1] = 0; msg[2] = 0; if( (P2IN & 0x01) == 1 ) // P2.0 pininde sinyal mevcuttur. { //BSP_TURN_ON_LED2(); msg[1] = 1; // İleri hareket msg[2] = 0; } else { if( (P2IN & 0x04) == 4 ) // P2.2 de sinyal mevcuttur. { //BSP_TURN_ON_LED2(); msg[1] = 0; msg[2] = 1; // Geri hareket } else { //BSP_TURN_OFF_LED2(); msg[1] = 0; // Her iki pinde de sinyal yoksa hareketsizdir. msg[2] = 0; } } if (SMPL_SUCCESS == SMPL_Send(sLID[i], msg, sizeof(msg))) { BSP_TOGGLE_LED2(); } 28

38 } } } } END DEVİCE msg[0] = 0; msg[1] = 0; msg[2] = 0; slid[0] = 1; if (SMPL_Receive(sLID[0], msg, &len) == SMPL_SUCCESS) { if ( msg[1] == 1 ) //İleri komut gelir. { BSP_TURN_ON_LED1(); BSP_TURN_OFF_LED2(); //P2OUT = 0x00; P2OUT = 0x01; // P2.0 aktif } else { if ( msg[2] == 1 ) // Geri komutu gelir. { BSP_TURN_OFF_LED1(); BSP_TURN_ON_LED2(); //P2OUT = 0x00; P2OUT = 0x04; // P2.2 aktif } else // Komut gelmez ya da sıfır gelir. { 29

39 BSP_TURN_OFF_LED1(); BSP_TURN_OFF_LED2(); P2OUT = 0x00; } } } // P2 tamamen sıfırlanır. 30

40 4. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Bu bölümde geliştirme kitinin mevcut demo programından yararlanılarak programlanabilir portları üzerinden motorlu araç harekete geçirilmiştir. Hareket halindeki oyuncak araba şekil 36 daki end device kısmına bağlı olup bulunulan konumdaki sıcaklık değerleri bu end device aracılığıyla access point e gönderilip access point e aktarılan değerler mevcut demo sensör monitor aracılığıyla ekrana taşınmaktadır. Şekil 37 de ise kullanılan röleler gösterilmiştir. Şekil 34. Geliştirme kiti - end device Şekil 35. Kullanılan röle 31

41 4.1. Oyuncak Araba Motorunun Devreye Bağlanış Şeması Access point e bağlı yeşil ve kırmızı renklerde iki buton mevcuttur. Yeşil butona basıldığında oyuncak araba ileri hareket etmekte buton bırakılınca durmaktadır. Kırmızı butona basıldığında ise araç geriye gelmektedir. Access point basılan butona göre End Device a komut göndererek oyuncak arabanın bağlı olduğu portları aktif hale getirir ya da kapatır. Portlarda sinyal olması halinde şekil 38 de gösterildiği gibi röle açmakta ve motor güç kaynağına bağlanmaktadır. Kırmızı butona basıldığında başka bir port aktif hale getirilerek ve ikinci bir röle üzerinden ters akım sağlanarak motorun ters dönmesi sağlanmaktadır. Şekil 36. Oyuncak araba motorunun devreye bağlanış şeması 32

42 Şekil 39. Arabanın donanım kısmının genel görünümü Şekil 40. Oyuncak arabanın bilgisayar ile haberleşmesi ve ısı ölçümünün ekranda görünümü 33

43 4.2. Test Sonuçları Şekil 41 ve şekil 42 de oyuncak arabayı uzaktan kontrol ederek farklı mesafelerde ısı ölçümü yapılıp kaydedilmiştir. Ekranda bilgisayarın ısısı ve arabanın üzerindeki end device kısmında bulunan sensör sayesinde ölçülen ısı ayrı ayrı görülmektedir. Ayrıca araba ve bilgisayarın arasındaki mesafe de ekrandan takip edilebilmektedir. Şekil 41. Yakın mesafedeki sıcaklık ölçüm sonucu Şekil 42. Uzaklık arttıkça ölçülen sıcaklık 34

44 5. SONUÇLAR Bu projede kablosuz haberleşme ile uzaktan ısı ölçümü yapabilen bir sistem geliştirilmiştir. Projeyle birlikte; sıcaklık ölçümü ve buna bağlı olarak sıcaklığın kontrol edilmesi gereken uygulamalarda büyük kolaylıklar sağlanması hedeflenmiştir. Ayrıca canlıların güvenliği için tehlike oluşturabilecek sıcaklığı yüksek yerlerin de ısısı, yapılan bu sistem sayesinde ölçülmektedir. Sistem oluşturulurken Texas Insruments in bir ürünü olan ez430-rf2500 kablosuz haberleşme kiti kullanılmıştır. Bu sistemi yaparken ez430-rf2500 geliştirme kitini kullanmamızın sebebi sıcaklık sensörünün harici değil dahili olmasıdır. Bu geliştirme kitinin end device kısmı; ileri ve geri yönlerde hareket edebilen bir oyuncak araba içine yerleştirilerek sıcaklığı ölçülmek istenen yere gönderilmiş, ölçülen sıcaklık RF haberleşme sayesinde bilgisayar ekranından okunabilmektedir. 35

45 6. YORUMLAR ve DEĞERLENDİRME Yapılan çalışmada oluşturulan sistem önce tasarlanmış sonra gerçekleştirilmiş ve test edilmiştir. Projede düşük maaliyetli ürünler kullanılmaya çalışılmıştır. Geliştirilen sistemin sağlık açısından diğer canlılar için bir tehlike oluşturmamaktadır. Ayrıca sistemin programlanmasında farklı dilleri kullanabilmemiz de bu kiti seçmemizin sebepleri arasındadır. Kullanılan kablosuz haberleşme kiti belli bir alan içinde haberleşebilme ve üzerindeki ısı sensörünün belirli bir sıcaklığa kadar dayanabilmesi gibi dezavantajlara sahiptir. 36

46 KAYNAKLAR [1] N. Topaloğlu, seri Mikroişlemciler ve Assembly Dili, Seçkin Yayıncılık, Ankara, Türkiye, 2006 [2] S. Akbay, K. Çetin, Mikroişlemciler, Birsen Yayınevi, İstanbul, Türkiye, 1995 [3] (2014) Texas Instruments İnternet Sitesi. [Online]. Available: [4] R. Şahinoğlu, Mikrodenetleyicilerle Kablosuz Sıcaklık Kontrolü, Lisans tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Anabilim Dalı Elektrik Mühendisliği, Trabzon, Türkiye, Ocak, 2012 [5] Ö. F. Zengin, RF modül ile ses iletimi Lisans tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Anabilim Dalı Elektrik Mühendisliği, Trabzon, Türkiye, Mayıs, 2013 [6] İ. Şenol, N. Bekiroğlu, O. Aybar, Elektrik Makinaları I, Birsen Yayınevi, İstanbul, Türkiye 2005 [7] A. H. Fırat, Elektrikle Otomatik Kumanda Şemaları, Birsen Yayınevi, İstanbul, Türkiye,

47 EKLER EK-1 Standartlar ve Kısıtlar Formu KaradenizTeknikÜniversitesi MühendislikFakültesi Elektrik-ElektronikMühendisliğiBölümü STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU Tasarım Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki soruları cevaplayınız. 1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız. Proje tasarım aşamasında çeşitli kaynaklardan elde edilen verilerle oluşturulmuştur. Proje oluşturulurken kolay ve pratik olmasına dikkat edilmiş, standartlara uygun bir şekilde tasarlanmıştır. 2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü? Projede karmaşık bir mühendislik problemi bulunmamaktadır. 3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız? Projemizde ağırlıklı olarak mikroişlemciler dersi olmak üzere güç elektroniği, otomatik kontrol sistemleri, ve C++ derslerinde edindiğimiz teorik ve pratik bilgileri kullandık. 4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir? Projemizi tasarlarken, öncelikli olarak ihtiyaca cevap verebilme ilkesinden yola çıktık. Daha sonra ihtiyaca cevap verirken en uygun, en kolay ve maliyet bakımından en ucuz tasarımı gerçekleştirmeye çalıştık. Tüm bunların yanında güvenilir bir proje olmasına da dikkat ettik. 5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir? a) Ekonomi Ekonomiklik projenin tasarım aşaması boyunca dikkat ettiğimiz en önemli kriterlerdendir. 38

48 b) Çevre sorunları: Projemiz çevreye zarar verebilecek nitelikte olmadığından ek bir önlem alma ihtiyacı hissedilmemiştir. c) Sürdürülebilirlik: Projemizin bundan sonra bu alanda yapılacak olan benzer çalışmalara örnek olabileceğini ve katkı sağlayabileceğini düşünüyoruz. d) Üretilebilirlik: Sistem üretilebilir niteliktedir. e) Etik: Projemiz etik bakımından evrensel sayılabilecek standartlara sahiptir. f) Sağlık: Projemizde canlıların sağlığına zarar verebilecek cihaz ya da madde bulunmadığından gerekli önlemler dışında ek bir önlem alma ihtiyacı duyulmamıştır. g) Güvenlik: Projede düşük gerilimlerde çalışacağımız için elektrik çarpmasının yol açabileceği ciddi bir sorun oluşmayacaktır. Diğer güvenlik önlemleri ise dikkate alınarak tasarım gerçekleştirilmiştir. h) Sosyal ve politik sorunlar: Projemizin herhangi bir sosyal ve politik sorunla ilgisi bulunmamaktadır. 39

49 EK-2 Arabanın İleri ve Geri Hareketi İçin Kaynak Kodları ACCESS POİNT msg[0] = 0; msg[1] = 0; msg[2] = 0; if( (P2IN & 0x01) == 1 ) { //BSP_TURN_ON_LED2(); msg[1] = 1; msg[2] = 0; } else { if( (P2IN & 0x04) == 4 ) { //BSP_TURN_ON_LED2(); msg[1] = 0; msg[2] = 1; } else { //BSP_TURN_OFF_LED2(); msg[1] = 0; msg[2] = 0; } } if (SMPL_SUCCESS == SMPL_Send(sLID[i], msg, sizeof(msg))) { BSP_TOGGLE_LED2(); } 40

50 } } } } END DEVİCE msg[0] = 0; msg[1] = 0; msg[2] = 0; slid[0] = 1; if (SMPL_Receive(sLID[0], msg, &len) == SMPL_SUCCESS) { if ( msg[1] == 1 ) { BSP_TURN_ON_LED1(); BSP_TURN_OFF_LED2(); //P2OUT = 0x00; P2OUT = 0x01; } else { if ( msg[2] == 1 ) { BSP_TURN_OFF_LED1(); BSP_TURN_ON_LED2(); //P2OUT = 0x00; P2OUT = 0x04; } else { 41

51 BSP_TURN_OFF_LED1(); BSP_TURN_OFF_LED2(); P2OUT = 0x00; } } } 42

52 EK-3 Maliyet Analizi Birim fiyat Toplam fiyat Malzeme adı Adet Dc motorlu oyuncak araba (motor+araba) 1 15,00 TL 15,00 TL ez430-rf2500 geliştirme kiti 1 122,00 TL 122,00 TL Röle 2 5,00 TL 10,00 TL Buton 2 2,00 TL 4,00 TL TOPLAM 151,00 TL Oyuncak araba üzerinde sürekli mıknatıslı doğru akım bulundurduğu için tercih edilmiştir. Sürekli mıknatıslı doğru akım motorunu araba haricinde almak daha maliyetli olduğundan bu yönteme başvurulmuştur. Sürekli mıknatıslı doğru akım motoru üç voltluk pillerle çalışmaktadır. Hem kite hem de motora enerji sağlamak adına küçük bir anahtarlama yapılmıştır. Bu işlem en fazla 24 voltla çalışan manyetik rölelerle sağlanmıştır. Pillerin gücü röleleri açmak için yeterli olmuştur. Geliştirme kiti ise üzerinde ısı sensörü bulundurduğundan daha ekonomiktir. Ayrıca kitin diğer pinler programlanabilir ve farklı sensörler takılarak geliştirilebilir olması açısından avantajlıdır. 43

53 EK-4 Çalışma Takvimi Yapılması planlanan iş Proje konusunun belirlenmesi ve konu hakkında bilgi edinilmesi Sistemin temel bileşenlerinin belirlenmesi ez430- RF2500 geliştirme kitinin incelenmesi ve arayüz çalışmaları Tasarım raporu yazılması ve teslimi Ekim Kasım Aralık Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs X X X X Kullanılacak malzeme listesinin çıkarılması ve temini Sistemde kullanılan devrenin oluşturulması ve test çalışmaları Projenin maliyetinin hesaplanması ve maliyet raporunun çıkartılması Bitirme tezinin yazılması X X X X 44

54 EK-5 Disiplinler Arası Çalışmalar Bitirme projesinin yapılması aşamasında yapılan çalışmalarda kaynaklar kısmında belirtilen yayınlardan, tezlerden ve internet verilerinden yararlanılmıştır. Ayrıca bölüm hocalarımızın bilgilerine başvurulmuş, bu konuda tecrübe sahibi ve çalışma hayatına atılmış bilgisayar yüksek mühendisinin tecrübesinden yararlanılmıştır. 45

55 EK-6 IEEE Etik Kuralları IEEE Etik Kuralları IEEE Code of Ethics IEEE üyeleri olarak bizler bütün dünya üzerinde teknolojilerimizin hayat standartlarını etkilemesindeki önemin farkındayız. Mesleğimize karşı şahsi sorumluluğumuzu kabul ederek, hizmet ettiğimiz toplumlara ve üyelerine en yüksek etik ve mesleki davranışta bulunmayı söz verdiğimizi ve aşağıdaki etik kuralları kabul ettiğimizi ifade ederiz. 1. Kamu güvenliği, sağlığı ve refahı ile uyumlu kararlar vermenin sorumluluğunu kabul etmek ve kamu veya çevreyi tehdit edebilecek faktörleri derhal açıklamak; 2. Mümkün olabilecek çıkar çatışması, ister gerçekten var olması isterse sadece algı olması, durumlarından kaçınmak. Çıkar çatışması olması durumunda, etkilenen taraflara durumu bildirmek; 3. Mevcut verilere dayalı tahminlerde ve fikir beyan etmelerde gerçekçi ve dürüst olmak; 4. Her türlü rüşveti reddetmek; 5. Mütenasip uygulamalarını ve muhtemel sonuçlarını gözeterek teknoloji anlayışını geliştirmek; 6. Teknik yeterliliklerimizi sürdürmek ve geliştirmek, yeterli eğitim veya tecrübe olması veya işin zorluk sınırları ifade edilmesi durumunda ancak başkaları için teknolojik sorumlulukları üstlenmek; 7. Teknik bir çalışma hakkında yansız bir eleştiri için uğraşmak, eleştiriyi kabul etmek ve eleştiriyi yapmak; hatları kabul etmek ve düzeltmek; diğer katkı sunanların emeklerini ifade etmek; 46

56 8. Bütün kişilere adilane davranmak; ırk, din, cinsiyet, yaş, milliyet, cinsi tercih, cinsiyet kimliği, veya cinsiyet ifadesi üzerinden ayırımcılık yapma durumuna girişmemek; 9. Yanlış veya kötü amaçlı eylemler sonucu kimsenin yaralanması, mülklerinin zarar görmesi, itibarlarının veya istihdamlarının zedelenmesi durumlarının oluşmasından kaçınmak; 10. Meslektaşlara ve yardımcı personele mesleki gelişimlerinde yardımcı olmak ve onları desteklemek. 47

57 EK-7 IEEE Code of Ethics IEEE Code of Ethics We, the members of the IEEE, in recognition of the importance of our technologies in affecting the quality of life throughout the world, and in accepting a personal obligation to our profession, its members and the communities we serve, do hereby commit ourselves to the highest ethical and professional conduct and agree: 1. to accept responsibility in making engineering decisions consistent with the safety, health and welfare of the public, and to disclose promptly factors that might endanger the public or the environment; 2. to avoid real or perceived conflicts of interest whenever possible, and to disclose them to affected parties when they do exist; 3. to be honest and realistic in stating claims or estimates based on available data; 4. to reject bribery in all its forms; 5. to improve the understanding of technology, its appropriate application, and potential consequences; 6. to maintain and improve our technical competence and to undertake technological tasks for others only if qualified by training or experience, or after full disclosure of pertinent limitations; 7. to seek, accept, and offer honest criticism of technical work, to acknowledge and correct errors, and to credit properly the contributions of others; 8. to treat fairly all persons regardless of such factors as race, religion, gender, disability, age, or national origin; 9. to avoid injuring others, their property, reputation, or employment by false or mlicious action; 10. to assist colleagues and co-workers in their professional development and to support them in following this code of ethics. Approved by the IEEE Board of Directors August

58 EK-8 Mühendisler İçin Etik Kuralları Code of Ethicsfor Engineers Etik kuralları ile ilgili faydalı web adresleri IEEE Code of Ethics 8.html NSPE Code of Ethics for Engineers / thi / d /resources/ethics/code ethics American Society of Civil Engineers, UC Berkeley Chapter Engineering Ethics BYDENISENGUYEN ethics 2/ Code of Ethics of Professional Engineers Ontario Bir kitap: What Every Engineer Should Know about Ethics Yazar: Kenneth K. Humphreys CRC Press EMO Elektrik Mühendisleri Odası Etik Kütüphanesi 49

59 ÖZGEÇMİŞLER Merve AYDIN 7 Kasım 1990 Trabzon/Akçaabat doğumluyum. İlköğrenimimi 100. Yıl İlköğretim Okulu nda başlayıp, M. Selami Yardım İlköğretim Okulu nda, ortaöğrenimimi ise Akçaabat Anadolu Lisesi nde tamamladım. Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik- Elektronik Mühendisliği nde lisans eğitimime devam etmekteyim. Bundan önce TRT Trabzon Müdürlüğü ve Trabzon çimento fabrikasında stajyerlik deneyimim bulunmuştur. Yeşim KARA 1 Şubat 1991 Trabzon/Akçaabat doğumluyum. İlköğrenimimi Akçaabat Merkez İlköğretim Okulu nda, ortaöğrenimimi ise Trabzon Anadolu Lisesi nde tamamladım. Karandeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği nde lisans eğitimime devam etmekteyim. Bundan önce TRT Trabzon Müdürlüğü ve Trabzon TEİAŞ ta stajyerlik deneyimim bulunmuştur. 50