Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA TARJETA DIDACTrcA DE ADQUISICIÓN DE DATOS JUAN ALBERTO DÍp¿ JOHN ROBERT MARIN LEONARDO VELASCO CO RPO RACIÓN U N IVERSITARIA AUTÓNOIT'IA DE OCCIDENTE DTVISIÓN DE INGENIERIAS PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA SANTIAGO DE CALI 1997

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA TARJETA DIDACTrcA DE

ADQUISICIÓN DE DATOS

JUAN ALBERTO DÍp¿

JOHN ROBERT MARIN

LEONARDO VELASCO

CO RPO RACIÓN U N IVERSITARIA AUTÓNOIT'IA DE OCCIDENTE

DTVISIÓN DE INGENIERIAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SANTIAGO DE CALI

1997

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA TARJETA DIDAcTIcA DE ADQUISIcóN DE

DATOS

JUAN ALBERTo olez

JOHN ROBERT MARIN B.

LEONARDO VETASCO

Proyecto de grado prceentado como requisito para optar al tftulo de lngenieroElectrónico

Director: Ing. Henry Cabra Tamayo

lhlrrnld¡d Au?6nom¡ dc Oodlüstccr0¡r StBLtoTEcA

l9t ",3¿Y.i1&o -nnA -t 1 ')238I ?tÓf

rrlffig¡n rooo17ss

CORPORACIÓN UNÑ/ERSITARü{ AUTÓNOMA DE OCCIDENTE

DMSIÓN DE INGENIERIAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SANTIAGO DE CALI

1997

Page 3: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

Tó// JF

Fr(r/-(,/ NorA DE AcEprRclót¡

Aprobado por el comité de gradocumpliendo con los requisitosexigidos por la CorporaciónUniversitaria Autónoma deOccidenb para optar al títulode ingeniero electrónico.

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Jurado

Cali, Mayo 29 de 1997

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TABLA DE GONTENIDO

O. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCCIÓN A LA TEORÁ DE MUESTREO

1.1 DEFINICIONES

1.2 MUESTREADORES

1.3 RETENEDORES

1.4 TEOREI,IA DEL MUESTREO

1.5 CONVERSORES DIGITAL AMLÓGICO

1.6 CONVERSORES ANALÓGICO DIGITAL

2. HARDWARE DE LA TARJETA DE ADQU¡SICIÓN

DE DATOS

2. 1 CARACTERISTICAS GENERALES

2.1.1 ln|e;rtaz paralelo

2.1.2 Modulo de control

2.1.3 Conversor análogo digital

2.1.4 Conversor digital análogo

2. 2 HARDWARE DE 1A TARJETA

2.2.1 El microcontrolador

PAGINA

1

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2.1.1.1 Descripción de ¡rines del 80C31

2.2.1.2 Configuración del 80C31 para la tarjeta TDAD-800

2.2.2 Memoria de acceso aleatorio (RA¡I)

2.2.3 Memoria de solo lectura (ROM)

2.2.4 Interfaz programable 8255

2.2.4.1 Ut¡lización del 8255 en la tarjeta TDAD-800

2.2.5 Decodificador demultiplexor 74HC I 38

2.2.6 Conversores digital análogo

2.2.6.1 Conversor digital análogo DAC0800

2.2.6.2 Conversor digital análogo DAC0808

2.2.7 Muestreador (MN40668) y retenedor (TL0&4)

2.2-8 Conversor análogo digital

2.2.8.1 Ut¡lización delADC0820 en la tarieta TDA[!.800

2.2.9 Circuito de valor absoluto

2.2.10 CircuÍto detector de signo

2.3 DESCRIPCION DE tA TDAD-8OO

2.3. I Tarjeta TDAD'800-I

2.3.2 Tarjeta TDAD-800-2

2.3.3 Fuente De Alimentación

3. SOFTWARE Y MODOS DE OPERACIÓN

DE LA TDAD.SOO

3.T MODO TOTAL

3.1.1 Submodo encoder (submodo 0)

23

28

29

30

3l

35

36

37

37

41

45

48

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62

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70

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3.1.1 .1 Diagrama de tiempos del submodo encoder

3.1.1.2 Softrare del microcontrolador para el submodo encoder

3.1.2 Submodo Éfaga (submodo 1)

3.1.2.1 Diagrama de tiempos del submodo ráfaga

3.1.2.2 Sofhrare del microcontrolador para elsubrnodo ráfaga

3.1.3 Submodo de conversión análogo digital

3.1.3.1 Diagrama de tiempos del submodo conversir5n A/D

3.'1.3.2 soflware del microcontrolador para el submodo de conversión

A/D

digital

3.1.7.2 Softrare del microcontrolador para elsubmodo siempre

convirtiendo

74

75

78

80

81

u85

87

3.1.4 Submodo entrada digital (submodo 3) 89

3.l.4.lDiagrama de tiempos del submodo entrada digital 90

3.1.4.2 Soft¡are del microcontrolador para elsubmodo entrada digital 92

3.1.5 Submodo salida digital (submodo 4) 93

3.1.5.1 Diagrama de tiempos del submodo salida digital 93

3.1.5.2 sofrnare del microcontrolador pa¡a elsubmodo salida d¡gital gs

3.1.6 Submodo de conversión digitalanáloga 96

3.1.6.1 Diagrama de tiempos delsubmodo salida digital S3.1.6.2 softrare del microcontrolador para el submodo digitralanálogo gg

3.1.7 Submodo de siempre convirtiendo análogo digital gg

3.1.7.1 Diagrama de tiempos delsubmodo siempre conürtiendo análogo

99

101

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3.1.8 Submodo siempre convirtiendo digital análogo (submodo 7) i03

3.1.8.1 Diagrama de tiempos del submodo siempre convirtiendo

análogo digital A/D 1U

3.1.8.2 Softrrare del microcontrolador para elsubmodo siempre

convirtiendo D/A

3.2 MODO PARCIAL

3.2.1 Submodo de operación análogo digital

3.2.1.1 Diagrama de tiempos para el submodo de conversión A/D

en modo parcial

3.2.1.2 softrare del microcontrolador para el submodo de conversión

modo parcial

3.3 SOFTWARE PRINCIPAL DE LA TDAD.8OO

4. SOFTWARE DE i/IANEJO DE I-A TARJETA DE ADQUISICIÓN DE

DATOS TDAD8OO

4.T ENTORNO DE I.A TARJETA

4.2 ENTORNO O VENTAT.IA PR¡NCIPAL

4.2.1 Bana de menús

4.2.1.1 Menú de archivo

4.2.1.2 Menú graficar

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106

107

107

116

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121

121

122

123

123

123

A/D en modo parcial 111

3.2.2 Submodo encoder en modo parcial 112

32.2.1 Diagrama de tiempos del submodo encoder en rnodo parcial I l3

3.2.2.2 Soñmare del microcontrolador para elsubmodo encoderen

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4.2.1.3 Menú modo

4.2.1.4 Menú ráfaga

4.2.1.5 tt/bnú continuo A/D

4.2.1.6 Menú conünuo D/A

4.2.1.7 Menú ayuda

4.2.2 Bana de henamientas

4.3 LIBRENÍN Ó DLL'S

4.3.1 Modo parcial

4.3.1.1 Función ananque (void)

4.3.1 .2 Función convadmt

4.3.f .3 Función entdigmt (void)

4.3.1.4 Función saldigmt (void)

4.3. 1.5 Función convdamt (int,lloat)

4.3.1.6 Función contdamt (int)

4.3.1.7 Función contdavol (float)

4.3.1.8 Función contadmt (int)

4.3.1.9 Función contadvol (vo¡d)

4.3.1.1O Función rafamt (int)

4.3.1.11 Función leerafa (void)

4.3.1.12 Función encomt (int)

4.3.1.13 Función leenco (void)

5. PRUEBAS Y FALTAS

6. CONCLUSIONES

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1U

1U

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BIBLIOGRAFIA

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RESUMEN

El objetivo principal de este trabajo es el diseño y construcción de una tarjeta

didáctica de adquisición de datos, con la ayuda de un software que permita el

desempeño óptimo de la tarjeta. Los objetivos especfficos del mismo son:

conectar la tarjeta de adquisición de datos a un computador mediante el puerto

parafelo, realizar un sistema de adquisición de datos de ocho bits implementado

con un microcontrolador, que la tarjeta funcione con el softrare diseñado en el

proyecto diseño e implementación de un Programa Didáctico para el Control de

Procesos Usando Técnicas Difusas para la manipulación de la variable ffsica.

Debido a que la tarjeta de adquisición de datos es didáctica, V dado que las

convencionales son mucho mas costosas y complejas en su manipulación, se

logra que esta sea mas fácil para maniobrar y tener acceso a ella, por parte de los

estudiantes en el laboratorio de controlde la C.U.A.O.

Con la tarjeta de adquisición de datos se logra hacer control a través del puerto

paratelo, como se demostró en el control de velocidad del motor del laboratorio de

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electrónica de la G.U.A.O, de una forma sencilla y menos compleja que las

tarjetas existentes para talfin.

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O. INTRODUCCóN

Debido a la dificultad, en los laboratorios de contrd de la CorporaOón Autónoma

de Occidente ,para tener acoeso a un cornputador cori una tar¡leta & adquisirión

de datos, y a la complejidad y alto costo de dicfras tarieúas, se lleva a proporier

el diseño e implementación de una tarjeta de fácil manejo, instalacón y @precb, donde el usuario prograrie un a[oritmo que permita el coritrol de un

sistema flsico.

Considerando b anterior, se diseñó y consbuyó una tarieüa didáctica de

adquisicón de datos con su respectivo sofrware, el ct¡al hará posiHe conúrolar y

manipular una variable física.

La tesis tiene con¡o objetivo principal el diseño, consffucción y tr¡eta en

funcionamiento de una tarieta de adquisición de datos, con la ayuda de un

softr¡are que permita el desempeño ó$imo de la tarjeta, aderÉs Conectar la

tarjeta de adquisición de datos a un @mputador mediante pr.erto paralelo, con

velocidad de adquisición mínima de ciento veinte microsegurtrs y reallzar un

sistema de adquisición de datos de ocho tlits imf,errrentado con un

microcontrolador. Diseñar un softrare gue pennitra la adqui$tÍfu de datoe y

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mostrarlos a través de una gráfica en la pantalla del computiador, para su

respectivó análisis .A demás la tarjeta de adquisición de datoa funcionara con

ef softrare diseñado en el proyecto disoño e lmpbmentación de un Progrcma

Didác'tia parc el hntrol de P¡ooesos lJsndo Técnkns Difusas para la

manipulación de la variable física.

r-r

Flgura I Diqrama eequcmáüco dol slrtcma propesto

En el esquema anterior se rcsatta el proyecto que se lleva¡a a cabo.

Inteúae puefto0oralelo

Tarjeá dea@iuisici6n

de dafos

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IJNTRODUCCÉN A LA TEORIA DEL MUESTREO

En la adualidad el uso del computador pana el control de proceeos, tiene un

gran auge debido a que se pueden realizar cálcubs de alta conrplejidad con un

alto grado de ooctitud, además permiten camt¡iar el üpo de contrrol solo

variando el algoritmo en elsoftware delcomputador.

En este capítulo se dará una explicación del muestreo de serlales, pero no se

analizara los diferentes a[oritmoo de control d¡gitel que se puedan utilizar, es de

interés para este doq.lmento solo la manigrlacion de las señales. A conünuación

se muestra una buda típica de control digitral.

O sumador

Figura 2. Brcla tfpica de controldigital

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La introducción de un computador digital en un sistema de conbol exige el uso

de conversores digital analfuico y analfuico digital. La conversión de una señat

analóglca en la corespondiente señal digital es una aproximación, ya que la

señal analógica puede tomar infinita cantidad de valores, mientras la variedad

de distinte números que pueden furmarse con un juego finito de dígitos, es

limitada. Este proceso de aproximación se denomina cuanüfrcacion. En general

el funcionamiento de sistemas de control digital invoh¡cra ct¡antiñcación tanto en

amplitud corno en üempo.

1.7 DEFINICIONES

A continuación se presentan h definicir5rr de diversos términos que serán de uso

común en eltranso¡rso de este documento :

Tnnúuclor. Es un dispositivo que convierte una señal de entrada de una

variabb física en una señal de salida que puede ser eléc*rica o mecánica ( En

general la señal de salida depende de la historia previa de la enhada).

T¡anúuctor analúgia. Es un transductor en el cual las s€ñal€s de enhada y

salida son funciones conünuas del tiempo. Las amplitudes de estas señabs

pueden ser cualquier valor dentro de las limitaciones fisicas del sistema.

Muestrcador. Es un transductor en el cr¡al las señales de entnada y salitfa solo

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se ploducen en instantes discretos de tiempo (g€nefralÍlente periódicos), pero

las amplitudes de la señal, como en el caso del transductor analfuico, no están

cuantificadas.

T¡ansductor digital. Es un transductor en el ct¡al las señales de entrada y salida

solamente se producen en instantes discretos de tiempo y las amplitudes de las

señal están cuantifidas; es decir, solo pueden tornar niveles discretos

determinados.

Tranúuctor analógico a digital. ( Convertidor A/D ). Es un transductor en el cual

la señal de entrada es una función conünua del tiempo y la señal de salida es

una señal cuantificada que solo puede tomar ciertos niveles discretos.

Tnnsduc'tor digital a analógin ( Convertidor D/A ). Es un transdr¡ctor en el cual

la señal de entrada es una señal cr¡antificada y la señalde salkJa es una función

continua deltiempo.

I.2 TUESTREADORES

El elemento eendal de un sistema e !*po discreto es el muestrador. En un

muestrador convencional una llave se ciena para admitir una sۖal de entrada

cada T segundos. En la practica, la duracón del muestreo es muy breve en

comparación con la onstante de tiempo más significativa de la planta. El

muestreador convierte la señal continua en un tren de pulsos en los instantes de

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muestreo, o, 2T, .... donde T es el periodo de muestrco. En la figuna 3 se

muestna una señal analógica antes y desputás de pasar por el muestreador.

X(T) IIAI

Figura 3. (a) Señalcontinua; (b) Señal muestreada

I.3 RETENEDORES.

El retenedor convierte la señal muesúreada en una señalcontinua que reproduce

aproximadamente la señal aplicada al muestreador. El d¡spositivo de retención

más simple convierte la señal muesüeada en una señal corstante entre dos

instantes de tiempo consecr¡tivo, a este tipo de retenedor se le denomina

retenedor de orden cero. La función de transfererrcia Gh de un dispositivo de

retención de orden cero es:

l- eGs- EC. 1.

Cuando se muestrea la señal de entrada X(t) en instrantes discretos, la señal

muest¡eada pasa a través del dispositivo de reterrcirin. Este dispoaitivo, que es

(a)

-Ts

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en s¡ un filtlo pasa ba¡o, alisa la señal muestreada X*(t) prodrlciendo la señal

Xh(t) que es constante desde el úttimo valor muestreado hasta disponer del

próximo valor de muestreo. Es decin

X¡=(Kf +r)= X(Kf) Para0<t<tf Ec.2.

X(l(T+T )=X(KT)

Esencialmente un disposiüvo de retención de orden cero integra la señal X*(t)

entre dos instantes de muestreo consecutivos. Se obesrva que la

integral de una función impulso eg una constante, se ve que la entrada a un

dispositivo de retencion de orden oero es un tren de furrciqres impulso.

It/ü¡estreador

(a) (b)

Figura 4. (a) señal antes del mr.¡esfeadoq (b) señal a la salkta clel r*ore{¡

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Al aplicar un musstreador se puede presentar un probfema llamado aliaeing el

cual consiste en que si se muestrea F(T) con un periodo de muestreo T

inadecuado se obtiene una secuencia F(K), la cr¡alals€r re@nstruida mediante

algún tipo de retenedor puede dar como resultado una señal F(T) de menor

fecuencia que FCD, Esta situación se muestra en la fgura S.

F(T)

Figura 5. Solaparniento o aliasirg

I.4 TEORETA DEL TUESTREO

El teorema de muestreo de shanon ee importante para el diseño de sistemas

discretos en el tiempo, pues da la mínima frecuencia de mueetreo necesaria

para reconstruir la señal original a partir de una señal mu€str€ada.

Si una señal conünua X(t) tiene una transfunnada de fuurierxM, cumpliendo

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X(w)=g si lWl>Wo entonces dicha señal estará completiarnente determinada por

la secuencia X(k) obtenida por el muesheo de la misma con una Ws >= 2Wo es

dec¡r;

= 2Wo además Ec.3

donde Ts es el periodo de muestreo

ftecuencia de la señalcontínua.

y 2Wo coresponde al especfro de

I.5 CONVERSORES DIGITAL ANALÓGrcO

La tarea de un conversor digitral andfuico (D/A) es la de transfurrnar una

entrada digital en una salkta analógica . La figura 6 ilusha la funcion de un

@nversor D/A. Un núrnero binario se introduce por las entradas de la izquierda

obteniéndose la conespondiente tensión de salida a la derecfia.

2flTs

r"> nWo

llnhcrsldad Autónom¿ de Occid¡rttl

stccloN BlBLlol tuA

Figura 6. Diagrrama básico de un conrrersor D/A

Page 21: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

l0

El conversor D/A constia de dos partes funcionabs. La frgura 7 muestna un

diagrama de bloques del conversor D/A .El conversor etá dividirio en una red

de resistencias y un amplificador sumador. La red de resistores asigna

adecuadamente valores a las entradas del 1, 2, 4, g, y el amplificador sumador

escala (grdúa) la tensión de salida de acuerdo con la tabla de verdad del

@nversor.

tensión de salida análogo

Conversor D/A

Figura 7. Secciones funcionales de rm conversor D/A

Existen dos tipos de conversores d[ital análogo , el básico y el tipo escalera, la

dibrencia Msica es que el conversor tipo escalera uüliza una red de

resistencias üpo R-2R en el cual solo se utilizan dos valorcs resistivos mientras

que en el Msico se utilizan valores dibrente para todas las resistencias .

En los conversores D/A el valor del voltaje de referencia es muy importante

poque la precisión del @nversor deperde de la fuente de tensión. Por esta

Page 22: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

ll

raz6n los fabricantes disponen de rebrencias especiabs de vdtajes de

precisión tralcomo el caso del LM336 que entregn 5.0v de precisión .

I.5 CONVERSORES ANÁLOGICO DIGITAL

El conversor analfuico digital (conversor A/D) invierte el proceso de{ conversor

D/A Una tensión analfuica desconocida se conecia al conrrersor A/D

produciendo una salida binaria que es proporcional a la entrada analógba. El

diagrama de bl¡ques de un @nversorA/D se muestra en la frgura B.

Sel¡da binsia

Figura 8. Diagrarna Msico de un conversorA/f)

La resolución del @nven¡or A/D depende del número & bits de este. Existen

dibrentes tipos de conversores A/D uno de los cuale es el conversor üpo

rampa, que es el más usado en los circuitos integrados conversores A/D. Este

tipo de conversor se muestm en la figura 9.

Page 23: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

t2

Selidas Binsiag

8 4 21

Figura 9. Diagrama lógico de un conversorA/D tipo contador de ranpa de 4 bits.

En la figura 9 se muestra un comparador de tensión este se usa para compara

la tensión de entrada con la de la salida del conversor D/A, si ambas son

diferentes, entonces, a ¡a salirJa del comparador hay un 1, por lo cual la entrada

de reloj esta habilitada. El contador sigue incrementárdose hastra qrc la entrada

de reloj perrnanezca en oero, y el conversor D/A torna el valor de h salida del

contador y lo convierte a una salida análoga, esta salida es una de las entnadjs

del compardor, cuando el valor de la tensión desconoc¡da es igual (o

aproximadarnente igual) al de la salida del conversor D/A, la salida de este 7coloca en cefn, esto hace que la entrada del contador se co@ue en oero y por

lo tanto se detiene. La salida del contador es a la vez la salida dd converggr

A/D.

Tensión de rampa (realimentación)

Comparadorde tensión

A>B=1B>A=O

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l3

Existen diferentes tipos de @nversores A/D tales como ef llash, aproximaciones

sucesivas, rampa , etc. Pero aquí se explica el circr.¡ito de mayor aceptración y

aplicación comercial.

Esta es la teoría Msica para entender el desanollo del diseño que se llevo a

cabo, sin embargo la erplicación de todos le circuitos qu€ se implenentarcn

para el diseño se eplicará en el siguiente capitulo.

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2. HARDWARE DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS

Para el diseño de la tarjeta se tuvo en q¡enta le difurentes t¡pos de familias

logicas existentes en la fabricación de circt¡itoe integrados, tak como la TTL ó

cMos, además de las subcategorías tales como Hc, LS, c, Lc. La erección

que se torno para realizar este diseño fue trabaiar con circr.¡itos de tecnología

HCMOS, ya que tienen como características principales una alta vdocidad y

muy buena inmunidad al ruido.

2.I CARACTERÍST¡CAS GENERALES

Las carac{erístbas generales de la trarjda de adquis¡<irln de datos son:

* Dos canales de entnada análogos divididos así, un canal bi@ar de -2.5 Voltios

D.C a 2.5 Voltios D.C y un canal unipolar de 0 Vottioe a 5 Vottios D.C.

* Dos canales de salida anábgos dividkJos así: Un canal bspolar de -5 Voltbs

D.C a 5 Voltios D.G y un canal unipdar de 0 a 5 Voltios D.C.

* Un canal de entrada digital, por el cual el usuario podrá introducir datos (en

brma de unos'1'(5v) y ceros'0'(Ov)) alcomp¡tador.

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l5

* Un canal de salida digitial, a través del cual el usuario, con el softrrare de

manejo de la tarjeta, podrá enviar datos digitales en una palabra de ocfro bits a

la salida de la tarieta. A continuación se muestra en h fgura l0 un diágrama de

bloques de la tarjetra y la planta a conhdar.

I eunbsde acceso det usuarb

1. lnterface puerto paralelo2. lúodulo de control3. Enhada digitral

1..qgl¡98 digital

i.......: Sistema a realizar en este proyecto

Figura 10. Diagrama gernralde la tafilta de adquisición de datoo

2.1.1 INTERFACE PUERTO PARALELO

La interface paralelo es realizada por el proyecto disño e imphmentación de un

prWnma didádi@ pan el nntrol de prwsos usando fécnicas diñrsas, y es la

encargnda de convertir las cinco líneas de control usadas para la impresora en

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l6

líneas de entrada de datos al computador, además de tomar las señales de

control del computador y convertirlas en un bnnato determinado para controlar

los dibrentes modos de la tarjeta. Las señales de @ntrol, inbrmación y datos

entre la interface del puerto parablo y la tarjetra de adquisición de datos se

muestran en la figura 11.

Hacia la tar¡eta

Sdecctón del wpll &enún¡b

Büs de enf¿lúa

Inicio de conversión

Fin de conversión

S cÉn d @nal des¡ljdr

Bus de salida

Ca$ura h.s

Salide delcompubdor

Figura 11. Di4rama de la serlales del harómre de la tarjeta

El protocolo a seguir pana leer y sacar datos con la tarieta diseñada en et

prcyecto antes menc¡onado es elsiguiente :

Salida de datos de la tarjeta interface pr.rerto paralelo.

1. Se selecciona elcanalde salida (0 o 1)

2. Se coloca eldato en el bus de satida

Interface pu€rtoparalelo

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t7

3. Se envía el pulso para capturar el bus de salida

Entrada de datos a la tarjeta.

1. Se selecciona el canalde enhada (0 o i)

2. Inicio de conversión

3. cuando termina conversión se coloca señalfin de conversion

4. S€ captura el dato de enfada

2.1.2 IIODULO DE CONTROL

Lo que se considera rnodulo de control en la fgura 12, es todo lo rcñrente al

microcsrtrolador y los dispositivos como por eiemplo RoM y RAM, que sirven

para la manipulación de la inbrmación en la tadeta , la configunación de h

misma y el control de los conversors d¡gital análogo y análogo digitral.

En la figura 12 se muestra un diagrama de bbques mas ffiallado de la tarjeta

de adquisición de datos con el modulo de contrcl.

2.1.3 CONVERSOR ANÁLOGO DIGITAL

El tipo de conversor A/D que se utilizado para este proyecto es el ADCO820, Icual presenta corno ca¡acterísticas prirrcipales, ser un conversor a ocfro bit9,

tiene una velocidad de conversión de 100 microsegundos y presentra una af

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l8

inmunidad al ruido. Las erplicaciones genenales de este 69nversor se

desanollamn más adelante en este capítulo.

Otra característica importante es su fácilconsecr¡ción en el mercado local,

además su costo no es tan elevado para la velocidad de conversión que

presenta, lo cual lo hace óptimo para eldesanollo de este proydo.

Page 30: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

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fDcaIt,o-ooa

m

do.o)o.oo5'oilI

\0,

@cqtCLooldCLo

¡

¡)Ctro

m3-ts

oo-oDc¡t E<='

(nDo-oo

DC<¡¡ 3.<tr

@orh CL<oo9: cr

Page 31: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

2.1.4 CONVERSOR DIGITAL ANALOGO

Los conven¡ores D/A ut¡l¡zados para este proyecio fueron el DACO808 para el

canal unipolar de salida porque entrega un rango de 0 a 5 Voltios, y el DAC0800

para el canal bipolar de salida poque entrega un rango de -5 vottios a 5 voltios

. Los conveftiores presentan características similares otxno son:la facilidad de

manejo, buena inmunidad al ruido y d€ fácil consecución en el mercado

nacional .Detalles rnás específicos de estos circuitos y su uso en este proyecto

son explicadas en este capifulo mas adelante.

Estas son las características generales del harürare de la tarjeta, a

continuacón se entraÉ en detralb sobre d diseño y consfucción de la tarreta.

2.2 HARDWARE DE LA TARJETA

En esta parte del capitulo se mostrara detalladarnente los circr¡itos y montajes

realizados para el desanollo de la tarjeta de adquisición de datos TDAD€og

(Tarjeta Didáctica de Adquisición de Datos).

2,2,1 EL ilIICROCONTROI.ADOR

Para el d¡sefio y construcción de este proyecÍo se escogió el microconúdador

80C31, grrcias a la gran inbrmación que sobre el se dispone en manuales y

libros, asl corno @er contar con el sofinnarc necesario para programarlo y

Page 32: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

2l

simularlo (Microrin )- Las características generales de este microcontrolador

son ; posee una buena vdocidad, 12 MegaherE, puertos | / 0lo e.ral permite el

ac@so directo y fácil a periÉricos adernás de la flexibilidad para manipular

memoria extema. Adicionalmente el 80C31 posee drivers para el manejo de

puertos en el bus de operaciones, dos ümer/contador, un puoto serial , un

sistema de intem¡pciones y un pin para el reset. En el desanollo de este

proyecto se trabajo con una memoria RAM extema de 32 Kbytes donde se

almacenan los datos de conversión , una ROM trambién extema con el prograrna

de manejo de la tarjeta, este sofiuare se explicara en elsigubrte capltulo.

Un diagnama de bloques del microcontrolador se mustra en la figuna 13, donde

ACG es el acumulador de registroo, TMP son registros temporale , la ALU es la

unidad lfuica aritmética donde se realizan operaciones tiales como suma, resta,

adición, etc. PSW es un registro donde se ubica la palabra stafus para la

configuración del mbrocontrolador, DPTR es el puntero de datm y es usado

como registro en el cual se almacena una direcci&r de 16 bits , la unidad de

tiempo y control es la encargada de manipular las señab de control e

inbnnación dentro del microcontrclador. En la figura 13 también se muestra el

bloque de registro de instrucciones a las cuates üene acceso el usuarb para

manipular las dibrentes infurmaciones procesadas en el microcont¡olador. Se

muestra también el oscilador intenp el cr¡al tiene como func¡ón principal el

garantizar una adecuada señal de reloj para qu€ el microcontrolff pueda

realizar sus dibrentes funciones. T.

Page 33: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

22

L¡tcülPuerto 1

l-etcflPuerto 3

Figura 13. Arquitectura del80C31

Page 34: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

23

En la figura 14 se muestra el 80C31 con la configuración d€ los pines

P1.0Pl.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRxt)TxDINTOINTl91{T1WRADXTALlXTGND

vccADOAD1AD2AD3ATXAD5AD6AD7EAALEPSENAt5

^14At3A.12All410A9A8

Figura 14. Oescripción de pines d€lgOC31

2.2.1.T DESGRIPCION DE PINES DEL 8OC3I

La función de los pines del 80C31 en gerierales la seuiente.

ALE/PROG Habilitar el latch del bus de direccionee cori un pülso de salida

para engancfiar la parte baja del bus de direcciones durante el acceso a

memoria o<tema. La señal ALE se emite con una rata constlante igual a l/G de

la fiecuencia del oscilador, sin embargo la señal ALE es s.rsperdida durante el

ac@so a memoria extema. Este pin se puede usar en el 80C51 para prograrnar

la EPROM intema.

1

234567II1011

121314151617l81920

¡f03938373635u33323130292827%2524232221

Page 35: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

24

PSEN : (Program Store Enable) Se habilita para gtrardar el programa intemo

cuando se esta ejecutando un programa extemo de memoria. PSEN es ac͡vada

dos veces por cada cido de máquina excepto cr¡ando se d a mernoria

extema de datos.

EA/Vpp: Cuando el EA es puesto en alto la CPU ejecutra el programa intemo

de la memoria (solo en el 80C5i). Guando EA esta en bafi, la CpU ejeerta el

programa extemo de memoria, éste es elcaso para elB0C3l.

XTALI, XTAUT: XTAL1 es la entrada inversa del amplificador oscilador y

XTAI2 es la salida desde el amplifidor oscilador inversor.

Puerto 0. Es un puerto bidireccional de octro bits , se usa en la TDAD€OO

para mulüplexar la parte baja del bus de direcciorres y el de bus de datos

durante el acceso a memoria extema. Este puerto emite códlgos de bytes

durante la verificación del programa.

Puerto l. Es un puerto bidireccional de entrada / salkla . Todas las salidas del

puerto 1 están normalmentre en bajo mientras no se este utilizando.

Puerto 2. Es un puerto ffiireccional de entnada / salida . El puerto 2 emite ta

parte alta del bus de direcciones durante elacceso a memoria extema .

Page 36: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

25

Puerto 3. Es un puerto bidireccional de 8 bits y demás sirrre para funciones

diversas en el 80c31 como se describe a continuación :

Pln

P3.0

P3.1

P3.2

P3.3

P3.4

P3.5

P3.6

P3.7

Función atbrne

RxD(Enfada de puerto serial)

TxD(Salida de pr¡erto serial)

lNT0( Interupción externa 0)

INT 1(lnterupci<ln erúerna l)

TQEntrada externa psa timer0)

Tl(Enbada extema pana ümer 1)

Wr(Escritura en memoria elderna)

RD(Lectura €n rilemoria extema)

En la figuna 15 y 16 se muestra los cidoe para la mernoria de programa extemo

y para la memoria de datoo extema.

XTAL2

ALE

PSEN

PO

P1

Figura 15. C¡do para mernoria eúerna de prograrnas

Page 37: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

26

ALE

RD

PO

DPH or P2 SFR Out

Figura 16. Ciclo para lectura de memoria e)derna de datos

Los ciclos de escritura y de operac¡ón del puerto se muestran en las figuras 17,

v 18.

XTAL2

ALE

DPH or P2 SFR OUTP2

Figura 17. Ciclo cb escritr¡ra en rn€rntria extema

Page 38: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

27

PO,Pl

.-P2,P3,RST

u'Pl --] r-P2,R},RST

-+I

Mov PuertoOld Date Nsrr Deta

Puerto serial

Modo 0

Figura 18. Operrc¡ón d€l g¡erto

Para eiecutar un programa en la meriloria de programas el S0C3i utiliza la

siguiente configuración en la tarjda TDA[I,800.

Figurb 19. 80C31 ejecutanclo una rneryKria de prograrnas exbrna.

Page 39: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

28

Esta configuración fue la misrna que se uso para desanollar este proyecfo. Pana

una inbrmación mas detallada del 80C31 el usuario se @É remiür al manual

de Philips semiconducÍors capitulo 2 aquitectura de la familia g0csl.

2.2,1.2 GONFIGURACION DEL 8OC3I PARA I-A TARJETA TDAD.

80o(TARJETA D|DÁCTrcA DE ADQUtSrcóN DE DATOS).

Para el desanollo de esta tarjetra se utilizó el 80G31 de la s(¡uiente brma :

P1.0, Pl.1, Pl.2 LecÍuna de modo

P1.3 Avisa al microcontrolador en que modo esta trabajando (Modo totral pi.3

=1 o modo parcial P1.3=0).

P1.4 Inicio de conversión ( Iniconv ).

P1.5 Canalde entrada ( Canalentra)

P1.6 Salida de canal ( Outcanal )

P1.7 Fin de conversión (finconv)

Rst Reset de la unidad

RxD / P3.0 CanalA trabaja con el encoder

TxD / p3.1 Canal B trabaja con el encoder

IntO / P3.2 lntem¡pc¡ón para cambiar de submodo (o a 4 en modo total

lntl / P3.2 Avisa al microcont¡olador cuando estra listo el dato en el @nversor

A/D.TO I P3.4 señal para disparar el muestreador y el retenedor.

T1 / P3.5 señal pera detecÍar el signo en ta enhada anabgica bipolar.

WF/P3.6 Escritura a nemoria o a periÉricos.

Page 40: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

29

RD/P3.7 Lectura de memoria o periféricos.

Xtall Xtal2 Cristal-

P2 + A&A15 Parte alta del bus de direcciones.

Psen Lectura de la rom

ALE/PROG Se encarga de enganchar la parte baja del bus de direcciones.

Ea / Vpp (Ea=O) lndica que la direccirin inkial de la RoM es extema.

PO.74AD7 Se usa para manejar la parte baja def bus de direcciones y bus de

datos

2.2.2 MEmORn DE AGCESO ALEATORTO ( RAr)

Las memorias semiconductoras se dasifican en votátiles y no volátiles. Una

memoria volátil es la que pierde los datos ct¡ando se descorncfa h

alimentación. La RAM es una memoria semiconducfora volátil muy usada en las

computadoras para almacenar temporalmente datos y prograrnas. La |¡¡M

también se denomina memoria de lectura/escritura , almacenar datos en la RAM

se denomina operación de escribir, detectar o rrolver a llamar datos de la RAM

se denomina operación de leer. Cuando el dato e leído de la memoria, los

contenidos de la RAIvI no se destruyen.

En el d¡seño de la TDATI'SOO (Tarjeta Didáctica de AdquisirJrfr de Datos) se

utifizo una RAM de 8 bits (02256) con una capacidad de 32 Kbytes y es la

encargada de almacenar los datos cuando se trabaja en d submodo ráfwa.

La configuración de pines de la RAI$ se muestra en la figura 20.

ü¡lwAidad Attiónom:r ¡" r t:cidont¡

SECCt0N tsitsLr0ii'A

Page 41: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

30

A14 VCCA.12 WEA7 A13A5 A8A5 A9M AllA3 OEFC AlOA.I CSA0 w7u00 u06u01 U05UV2 U04vss u03

Figura 2O. Diagrarna de pines de la RAM 6?2fF

Los ¡ires marcadas con A0 hast¡a A7 son las entradas del bus de direcc¡ones ,

de A8 hasta A14 son las entnadas del bus de datos, los pines marcados on l/00

hasta l/07 son la salida de datos, CS se utiliza para la seleccinn de la pastilla y

junto con WE se habilita para la escrituna o lectura (WE=1 lectura, WE=o

Escrituna), OE es la habilitación de las salidas.

2.2,3 ilEmORtA DE SOLO LECTURA (RO¡t)

El microcontrddor d€be almacenar inbrmación permanente en brma de un

programa del sistema , en una memoria se so|r¡ lectura (RoM). Las RoM son

disposiüvos no voláüles porque no pierden sus datos cuardo se desconecta ta

alimentación.

En el diseño de la TDAD.800 Oarjeta D¡dáctica de Adquisición de Datos)

escogió usar una RoM zru gue posee una capacidad de g kbytes

282782524232221201918't71615

1

234567I91011

121314

se

de

Page 42: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

3l

almacenamiento que sori suficientes para el progrema monito¡ de la tarjeta

TDAD€OO. La confuuración de pines se muesfa en la figu¡a 21. Los prnes

marcados con A0 hasta A12 se utilizan para direaionamiento, Loe pinee

marcados con O0 hasta 07 son las salidas de datos, OE es b habilitación de las

salidas, CE es la seleccón de la pastilla, PGM se utiliza en la prognamacitln de

la ROM.

Figura 2l.Diagrama de pines de la ROM 27Bl

2.2.1 INTERFACE PROGRATABLE 82C55

Los disposiüvos de apoyo como la interfaz periÉrica progranraHe (PPl), ofrecen

al sistema gran flexibilidad con un pquete muy pequeño de instrucciones. En la

figura 22 8e muestra el diagrama de bloques do la interfaz periÉrica

programabl€ 8255.

2827fr252473221nl918171615

1

234567II1011

121314

VPPA12A7A5A5MA3A2A1AOo0o102VSS

vccPGMNCA8A9AltOE410CE0706o50403

Page 43: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

FUE¡¡TES L.*DE FoDER

t n"o

BUSBIDIRECCIONAT

DI,DO

RD

WR

A1

AORST

Figura 22. Di4rarna d€ bbquos de l€ ¡nterface SASS

La nsnenclatura de la figura 23 es la siguiente :

D7-D0 Bus de datos 40,41 Direccón del puerto

Reset Disposic¡ón de la entrada pA7-pAO Bits n¡erto A

cs

RD

Selección delcircr¡ito

Lectura de la enfacla

PB7-PBO Bits puerto B

PC7,PC0 Bits puerto C

32

t/oPA7+AO

toPiCTPOIBts

INTERNODE DATOS

DE8BITS

LOGICADE

CONTROLLECTURA

YESCRITURA

Page 44: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

33

WR Escritura de la entrada Vcc +5v

El 8255 puede tener una interfia@ con oraQuier dispositivo de entnada/salida

compatible con TTL para el microprocesador. El 8255 se selecciona con $¡

terminal CS para programarla , pare leer ó para escribir sobre un pr¡erto. [a

selección de los registros se logna por medio de las terminales Al y A0, que

seleccionan un rcgistno intemo para programación u operación . El 8255 es fácil

de prognamar porque sólo cqrtiene dos posibles cornandoe Msklos. Como se

muestra en la fuuna 23 se ve que el bit en h posbión 7 seleocinna conrandos

del grupo A o del grupo B. El comando A programa ra furrción del grupo A y B ,

mientras que elcomando B ac*iva (1) bit o desacfiva (0) bits dd grerto C, solo si

el 8255 se prograrna en el modo 1 o el rnodo 2.

Los terminales del grupo B (puerto B y parte inbrior del grerto C) se prograrnan

corllo terminales de entrda salida. El puerto B puede furrct¡nar d rnodo I o en

el modo 0 . El rnodo 0 es el modo Ms'lco de entracfa sal¡da (E S) que permite

programar a las terminales del grupo B como conexiones simpbs de enbada

salkJa con retención El modo 1 es el furrcionamiento con soñabs de

habilitación esúroboscópica en algunoo bits del grupo B cr¡arÉo se tnansfieren

datos por el puerto B y G suministra señales de reconocimiento. Los terriinales

del grupo A (puerto A y parte superior del pr¡erto C) también se prograrnan corlp

terminales de entra<la/ salida , la dibrencia es que el grupo A puede furrcionar

en fos npdo 0,1 y 2. El funck¡namiento en el rnodo 2 es un furrcftrnamiento

bidireócional para el puerto A.

Page 45: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

34

76 5 4 3 2101

t_ ¡ucrbC(FCilaFC0)l= E¡ffi}'Salú

l¡crb Bl= E¡üada¡-SC&

l¡lo&ilF f¡bdo0Dt- l¡lodo t

h¡erbC(FCTaFOl)I' Erúad¡F Ss¡dr

q¡crbAl- Erúradatss&

f¡bdoO(ts llodo 00l- llodo IlX. l¡lodo 2

Figura 23. El byte de cornando para el regisfo de cofifol dd 8ASS

Báskramente el funcionambnto en mdo O permite gue et 8255 du€ como

regisho de entnada o como dispos¡üvo de salida con un r€gistro barsparente. El

funcionamiento en rpdo I hece que el puerto A o el B funcir¡nen @rilo registros

de entrada solamente, o cotno r€g¡stros de salida sc¡lanente, El puerto C se

ut¡liza en modo I para seft¡ales de reconocimiento que hren furcionar el puerto

A o el puerto B. El funcionam¡ento en rnodo 2 sob se permite para el grupo A y

hace que este trabaje de manera bidireccional, to cr¡al perrtite fanvnitir y

recibir datos en los m¡smas ocho terminales.

Page 46: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

35

2.2.4.l UTILIZACION DEL 8255 EN I.A TARJETA TDAD{üI

En el desanollo de la TDAD"S0O (tarjeta D¡dáctica de Adquisición de tlatos) se

utilizó el 8255 de la siguiente bnna :

Puerto A

Puerto B

PC7-PC4

PCo-PC1

Salida de datos hacia la interface del puerto paralelo

Entrada digital de I hits accesible directamente por el

usuario desde el puerto CON I de la TDAD-800.

Cuatro entrdas para configuración deltiempo de muestreo

solo en elsubmodo ráfags .

Salidas para maneiar los conversores D/A en rlodo total.

La palabra de ontrol configuna el puerto A y el puerto C (parte ba¡r¡) @rno salida

en modo 0 y el puerto B y la parte alta del puerto C en el rnodo 1. La conexiffr

del 8255 con el microcontrclador para que trleda leer o escritir d g2SS debe

tener un 0 lógico en la ent¡:ada CS, y la dirección conec*a de E/S se debe

aplicar en las terminales Al y A0.Las terminales restantes de direccion de

puerto no importan y se decodifrcan en eleferior del g2SS.

En fa figura 24 * muestra la brma corno se conecto el 8255 en h trarieta TDAIL

800 trabajando de manera que funcione wno prerto de E/S de I bib. Todas

las terminales están conec*adas direciamente al microconholdor , excepto la

terminalGS, la cualse decodifica y s€bcc¡ona con un decodificador 74HCi3g .

Page 47: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

36

t-ilDtrD7 ( i

LN

A1A2RESET

F¡gura 24. El @55 en interface con el bmco bap dol microcontrolador

tá entrada de reset del 8255 lo inicializa sirunpre que se ananca el

microcontrolador . Una entrada reset hace que se inicialknn todos los puertos

colTlo entrada en el modo de funcionamiento 0, con esto se erriüan daños cuarudo

se aflica coniente por primera vez al sisterna.

2.2.5 DECOD¡FICADOR DEMULTIPLEXOR 74}rcI 38

Es un circr.¡ito que po6ee ct¡atro entradas y ocho salktas, se usa en la TDAI>BOO

(Tarjeta Didádica de Adquisicion de Datos) para habilit¡ar uno de los integrados

que se vayan a utilizar. Sus salidas se utilizan de la siguiente brma :

1

23

615

132Ia{t393E37

IEt9m21z27321á11t5f617131211f0

DO PAOD1 PAIÚ2 PNzD3 PA3[X PMD5 PAsD8 PA8D7 PA7

RD PAOWR P8IAO PPAI Pg}RESET PUCS PBs

P8CPB7

PrOoPC1PC2PCi¡¡FelPC5FO6rcl

t511l3l21lt097

Page 48: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

37

Salida Dirccción Circuito que habllita

O OOOOH.OFFFH ROM

1 10)fiH puerto A d€t g25s

14X)fi Pr¡erto B det g25s

18X)(H Pr¡erto C d€l 82Ss

lC)Ofi Conhd

2 zOOfi ADC B¡potar (ADC0B0S)

3 g)OüH ADC Unipotar (ADTCOS{D)

Siempre que una salida este habilitada las demás no lo estarán, de este manera

se logra la cornunicac¡ón eúecfiva enúe toda h tarjetra.

2.2.6 CONVERSORES DIGITAL ANALOGO

Se utilizaron en el diseño dos tipos de conversores D/A, el DACO8OO para el

canal tipolar y el DAc08o8 para el unipolar los crrel€s se eplban a

continuacíón.

2.2.6.1 CONVERSOR DIG]TAL ANALOGO DAC(FOO

El conversor DAC0800 es un integrado de I bits con afta rolocftJad en conbrte

de salida, dicfra velocidad está en l00ns de oonvensifor. También pocee salida

de coniente cornplementaria pana permitir unos vdtajes de salida dibrencial de

Page 49: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

38

20 milivoltios piepico con una simple resistencia en los pines 2 y 4. La

rebrerrcia a full escala estra alrededor de tlLSB , etiminarxlo la neces¡dad de

usar saturadores de full escah, (en aplicaciones no lineabs nrejores está

alrededor del t 0.19o). Posee alta inmunidad al ruido en las entradas, acepta

niveles TTL .

Cambiando el nivelde alirnentación se puede lograr una interface con las demás

familias lógicas . La escala de la fuente de alimentacir5n puede rrariar desde r"4.s

voltios hasta n18 vc*tic, la potencia de disipación es de 33 miliwatbs cql unas

fuentes de alimentación de *5 voltios y es independiente de bs effioe de las

ent¡:adas lóg¡cas. Las caracterísücas genenales del DACO800 se r€suñsl en la

tabla L

En la f€una 25 el pin de control (r) se utiliza @rilo ssial de conhd para que s€a

o rio compaüble con TfL ( se envía este pin a tiena). El fln de ompensación

(16) se encarga de que el circuito sea estaHe para las variaciqles de la fuente

de alimentación . El pin de lout (2) es dorÉe se utica la r€ftr€ncia de coniente

para que el c¡rqlito rcalice la conversbn de manera adecuada, en la ttarieta

TDAD€OO estra reftrencia se logra con un potenciomeüro qr¡c enbega en dictro

pin una coniente de refulenciade2 miliamperbs .

Page 50: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

39

Cambio de la coniente de salidaEnor a fullescalaNo linealidad por encima de la temperaturaFull escala coniente d¡rectaSal¡da alta obtenidaConiente de salida complementrariaInterface directa con TTL, CMOS, PMOS y otrosRango de la fuente de alimentraciónConsumo de potenciaTemperatura máxima de trabajoConiente de rebrenciaBajo costo

l00nstlLSB*,o.1 %t 10 ppm/ C-10v pana +l8v

t4.5v a *18v33nnv para t5v70clmaoZma

Tabla 1. Características del DAC0800

Eldiagrama de pines delcircuito se muestra en la fuura 25

Confollout-VloutB18283v

Vr€(,Vre(+)+V888786B5

Figura 25. Diagrrama de prnes del DAC0800

Los pines 3 y 13 son voltajes de alimentación . Los ptnes 14 y {5 son las salidas

complementarias. Del pin 5 al pin 12 son las entradas digitales donde el pin 5 es

el bit mas significativo y el 12 es el bit menos significativo. El rnontaje usado en

la tarjeta TDAD€OO se muestna en la figura 26.

l¡hfrld¡d Autónorn¡ da OcdrhbsEcctoil 8t8U0rEC

1

234567I

16151413121',|

109

Page 51: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

40

2

1

11

15

Figura 26. ifontaie del DAC0S0O en ta tarjeta TDAD€OO

La tabla 2 muestna el comportamiento circt¡ital del DAcogm @n h

configuración de la fgura 26. Estos valores son a la vez el nargo de salida del

canal bipolar, En la tarjeta TDAD€OO la salida del canal bipobr esta a havée de

un bufbr, dicho buftr lo conbrma el circr¡ito TL0&4 como se muestla en la

ñgura27.

Page 52: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

Escala efl oen)

Escala en caro -LSB

Negativo tull escala +LSB

Negativo tull escala

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

o

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

,l

0

0

0

1

1

0

0.00

+O.080

+4.92

+5.0O

+o.080

0.0m

4.U

4.92

4l

Tabla2. Op€ración Msica de¡ DAC080O en la tarjeb TDAD€0O

Estos valores son a la vez el rango de salida dd canal bi@ar, En la tarjeta

TDA[>'800 la salida del canal bipolar esta a havés de un h¡ftf,, dicfp br¡ffer lo

conbrma el circuito TL084 como se muestra en la figura 27.

S¡h fÉt4dd DAco800

Sal¡dacanelbipolar

Figura 27.Salida canal lipolar en la tarieta TDADS

2.2.6.2 CONVERSOR DIGITAL ANALOGO DAGÍISOS

Se escogió para el canal unipolar el DACOSOS deb¡do a que el rargo de satida

de este integrado se presta a las necosidad€s planteadas en el diseño, como

son las de tener un canal de salida unipolar con un rango de salirJa de cero (0)

Page 53: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

42

a c¡nco (5) voltios. Las caracÍerísticas generales de esúe circuito integnado es

poseer una velocidad de conversión de f 50 ns con una disipación de potencia

de 33 miliwatios parE¡ una fuente de alimentrcion de t5 volüos , presenta un

eror a full escala de t I lsb o de 255 + l(ref)/256, eq¡ación con la cr¡al se

calct¡la el enor de salida.

Posee una alta linealidd siempre y orando el nivelcero de h coniente de salida

este por debajo de 4 ¡rA y la coniente de rebrerrcia sea mayor o igual a dos mili

amperios (lref > 2mA). Las fuentes de alimenteión son indeperÉientes del

código de bits y deben estar por encima del rango de salida del circuito. El

DAC0808 Podría conecfarse directamente a las familias TTL, DTL, O niveles

lógicos cMos @rilo por ejernpb en la tarjeta TDAD-goo. El narEo & las

fuentes de alimentación pueden variar entre t4.5 voltios y t 18 voltios , además

puede detectar variaciones en la enúada de 8 mA / por micro segundo (BmA/us )

con lo cual se puede tener una alüa fiabilidad en el canalde salirta unipolar.

Las canacterísticas genenales de este integrado se mueehan a conünuación en

la tabla 3.

F# li',1{,, .,i ;1,1,,, l-.-.---;-i ;E!iilii:f;l"#iltl 'i

Cambio de la coniente de salidaEnor a full escalaNo linealidad por encima de la tempenatunaFull escala coniente directaSalida alta obtenidaInterface direcia con TTL, CMOS, PMOS y otrosRango de la ftrcnte de alimentacónConsumo de potenciaTemperatura máxima de tnabajoConiente de reÉrerrciaBaio costo

150nstl LSBr 0.19 oÁ

t l0 pprn/ C-10v pana +18v

*4.5v a tlSv33mw para tSv75C> 2ma

Tabla 3. Caraderísticas del DACS0B

Page 54: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

43

El diagrama de pines delcircr¡ito se muestra en la figuna 28.

NCGND-vlor¡tA1MA3A4

Vref(-)Vr€(+)+VA8A7A6A5

(MSB)

Figura 28. Diagrarna de pines del DAC$OS

La explicación del funcionamiento de cada pin es igual que en el DACO8OO

ebctuado anteriormente. Para el diseño en la tafleta TDAt}.g(X) Oarjeta

Didáctica de Adquisición de Datos) se utilizo el montaje rnoshacb en la figura

29.

11621531441351261171089

Page 55: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

44

Bus de datosDO.D7

14

l5

4

16

TLOS/i(2lr

5v de precisión

-T- -rou+

Figura 29. Ut¡lizac¡ón d€t DACOB0O en ta tarjeta TDAD€OO

En el montraje mostrado en la figuna, el DAcOgog entrega un rango de 0 a S

voltios porque tenemos una reúerencia de cinco vcütios de precisir5n, si variarnos

dicha referencia se puede obtener un mallor rango en la salida. La ecurción que

determina la salida del DAC08@ es la siguiente.

tr ,. , Wef .^ ^-,Al A2 A3 ABYsatitu = ;(tufx7 +7*T*..... .* zi Ec.4

Page 56: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

45

Donde R=5.1 l(O y RreÉ5.1 l(O y el voltaje de rebrencia es iguala 5.(X voltios.

Para el caso del diseño de la trarjetra TDAD€OO se utilizó el amptiñcador TL0&4

como inversor y a la vez como amplificador, con lo cr¡al mefirranrcs los valores

de voltaje en la salida, esto se logra variardo el potenciometno de 2 KO

mostrado en la figura 29. Pana el rnontaie de la figura 29 se conseguío los

valores de salida mostrada en la tabla 4.

F-il., flffi.:li #i'#,ffiriir.t,t lÍ't!r't;.; .

+ii+ifüftr.r:

Positivo full escala

Positivo tull escala {SB

Escala en cero +LSB

Escala €n csro

1

1

0

0

'1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

,1

0

0

1

1

0

0

1

o

1

0

4.98

4.96

0.020

0.00

Tabla 4. Operac¡ón Msica d€t DAC@O en ta tuieta TDAD€OO

Como el cin¡ito TL084 sirve a la vez de bufbr no es necesario colocar otro

buffer @rncl se hizo en el caso de la salirJa unipolar.

2.2.7 TUESTREADOR üN¡tffioB) y RETENEDOR GL0S4)

Antes de pasar a los @nven¡ores arÉlogo digital se erplicará el mr¡estreador y

el rctenedor, éste circuito seÉ ubicado en la entrada de los @nversores

análogo digital. Se diseño el muestreador retsnedor utilizardo el circr¡ito

Page 57: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

46

integrado MN4066B ( swicfr bilateraf), el cual se usó como el muesMor y el

TL084 cofilo retenedor.

La idea es muy sencilla, el circt¡ito posee cuat¡o srr/itch con q¡atno señabs de

control, las señales de control se envían del pin 14 del microconüolador la cr.¡al

actua como señal de control pana el switcfr, ct¡ando la señat de controt está en

uno ( 1) logico el switch es simplemente un puente, pero q¡ando la señal de

control es un cero (0) kógico el switcfr se abre impidiendo que pas€ la señal, esta

situación se muestna en la figura 30.

Sal¡da alrdenedor

Figwa 3O. MuesMr en ta trjeta TDAD€OO

El retenedor s€ usr¡ para que en el rnomento que el swich esüe abierto la señal

no desapaÍez@ o tnate de descargarse hacierdo variar la señal a la entratla del

conversor análogo digitral. El retenedor usado en la tarjeta TDA¡L800 se

muestna en la figuna 31.

ILruL

Page 58: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

0.01 ¡rf

TLO84

, (1)t r

47

Entradadelretenedor

Salida alqlersorADCOB2O

Figura 31. Retenedor en ta tajeb TDAD€OO

El montaje total usdo en la tarjetra TDAD€OO es ¡déntico para ambos canales

se muestra en la figuna 32.

E¡üada cto.tdorabeol¡b 'Este circr.¡ito se etglicara dess¡égy pofque se uso

Salida al pin1 d€l

ADC0e0uni@ar

Salida alpinI del

ATrc(E2Obipolar

S€ttal de coñtoldel microcorúohdor

+Figura 32. iíontaje muestreedor reteredor en |a TDAD$O

Estos componentes están ubicados en la trarjetra TDAD.BOG2 que luego se

elpl¡cara en este capítulo.

IEnFada r¡rhohr

Page 59: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

48

2.2.8 CONVERSOR ANALOGO DIGITAL

Para los dos canales de entrada en la tarjeta TDA[>'800 se utilizo el conversor

ADc0820 , se escogió porque es muy Épido, fácilmente conecfaHe al bus de

datos del microcontrolador. Además se escogkt porque no se pudo conseguir el

ADC0800 que tenia un rango de entrada de menos cinco vdtios (-5v) a cinco

voltios (5v), por lo cual se tuvo que disefur un sisúema qr.¡e pr.diera tener un

rango de menos dos punto cinco (-2.5v) a dos punto cinco (2.s) y un detector

de signo para establecer la polaridad de la señal de entrada, eoto se hizo pana el

caso de la entrada unipolar.

El ADC0820 es un @riversor half-flash (med¡o Épido) que ofrrece un üempo de

conversión de 1.5 ¡rs el cual dis¡pa sdo 75 milirvatins de potencia. [a técnica

half-flash del ADC0820 consiste en 32 comparadores, más un AIIC (Conversor

Análogo digital) para bs cr¡atro bits más s(¡nificativos y otro para los cr¡atro bits

menos significativos.

ElADC0820 ofiece una interface d¡recta para conectarse al microconúolador y

fue diseriado pana trabajar como puerto de enhada salirja por lo cual no necesita

una lógica circuital extema.

Las ca¡:acÍerístirus generales del conversor ADC0820 se rcsumen en la tabla S

que se muestra a continuación.

Page 60: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

49

:l-¡'-i¡".ij:J;-ffiResoluciónTiempo de conversónDetección de las señales de entrada con unavariación de 100 mv/sPotencia disipadaEnor total de ajusteNo necesita reloj extemoFuente de alimentación senciilaFácil operación con miooprocesadoresSalida con latcfr tri-stateNo necesitia ajuste de ceroEntrada análoga entre 0 y Svoltios

8 bits1.5 ps

75 mwaüosEntre t% LSB y tl LSB

+5 volt¡osNo neeeita ¡nterfaz33rnw pera tsv

Tabla 5. Caracferíst¡cas del DAC08AO

En la figura 33 se muestra un diagrama de bloques d€l ADCO82O donde se

mueshan fos conversor€s flash para los cuat¡o bits mas s(¡nificaüvos y para los

cuatro bits menos significativoa.

I

OFLDB7D86DB5D84

DB3DB2DBlDBO

I cncutros o ¡r¡r

---!- l -MODO WR/RD CS io

ttlyrnld¡¿ ¡utonoro ¿rGí.¡¡sEcctoN 8t8Lt0rtc^

Letch desalida yfi-statebufiers

Figura 33. Diagrarna de bloques de|ADCOS2O

Page 61: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

50

El diagrama de pines delADC0820 se muestra en la fgura 34.

MnDBODBlDB2DBIÍ}

WR/RDYMODE

RDINT

GND

7

20191817161514131211l0

VccNCOFLDB7D86D85D84csVrtr (+¡vrd C)

Figura 34. Diagrama de pines detADC0S20

Elfuncionamiento de cada pin es elseuiente

Mn Entrada análoga

DBO Bit 0 de salida (Tri-state)

DB1 Bit I de salida (Tri-state)

DB2 Bit 2 de salida (Tri-state)

DB3 Bit 3 de salida (Tri-state)

WR/RD Modo de escritu¡:a leciura

MODO Modo de selección de enhada (con reÉrencia a tierra o a una fuente de

coniente)

INT lndica que la conversión a finalizado y d resultado se encuentna en los

latch de salida.

Vref(+¡ Voltaje rebrenciado con una resistencia al nivel positivo de la ñ¡ente de

alimentación.

Page 62: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

5l

Vre(-) voltaje reúerenciado on una resistencia ar niverde tiena (GND)

CS Selección del circuito integrdo

DB4 Bit 4 de salida (Tri-state)

DBs Bit 5 de salida Ori-state)

DBO Bit 6 de salida (Iri-state)

DB7 Bit 7 de salida (Iri-state)

OFL Salida desbordada (Overflortr)

2.2.8,1UTILIZACóN DEL ADCOS2O EN LA TARJETA TDAD€OO

ElADC0820 en la tarjeta TDAI>'SOO es contnolado directamente por el programa

del microcontrolador, se utilizó en el modo de escritura-lectura es decir que

convierte y pase la inbrmación al bus d€ datos de la tarjeta, pero mantiene la

inbrmacion en el latch de salida hasta que llega la nueva inbrmación, la

selección del circuito (señal de CS) se realiza a havés del dernultiplexor

74HC138, para la lectura de ta inbrmación en el ADCO820 se debe tener en

cuenta un diagnama de tiempos, en el cual se seleaiona el modo, se verifica si

se termino la conversión y se procede a leer la inbrmacfoln en los latch del

4DC0820, esto se muestra en la figura 35. Para este caso las señales de RD y

Rdy son gtsnenadas a través de la señel RD dd microcont¡olador y la señal de

WR es genenada por la señal WR del microconholador, b q¡al rps ganantiza

que s€ realice adecuadamente ta conversión en el momento qr.re se este

ejecutando.

Page 63: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

52

DBO-DB7

Figura 35. itodo de fabaF dot ADC0820 en ta TDAD$O

En la figuna 36 se muestra la brma en que se conecto elADC0820 en la TDAD-

800. El bus del microcontrolador hace reÉrencia al bus de datos, control y

direcciones.

5.0 Voltioe deprecisión

Figura 36. illontaje y configunación d€l ADc0s20 en la trarptra TDAD€OO

Para ambos canales la disposición de los integnados es igual lo único que varia

es el rango en la entrada, Esto debido a que el ADC0g20 no acepta voftajes

MIcRocoNTRoLADo

Vcc

llode

Vtl

Vn(+)

Vr€'(-)

crd

Page 64: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

53

negat¡vos a la entrada, por b cr¡al se diseño un circr¡ito de valor absoluto y un

detector de signo. El circuito de valor absoluto es el encargado de aplicar la

función valor absoluto a la señal de entrada y entregársela al ADC0820,

mientras gue el detector de signo le indica al microcontrolador cuando la señal

es positiva o negativa. El microcontrolador de estra furma ruede reconstruir la

señal de entrada para enviarla al puerto como se detecto a la entrada de la

tarjeta TDAI>'800.

2.2.9 CIRCUITO DE VALOR ABSOLUTO

Este circr.¡ito fue diseñado por la necesidad que se tenia de terer un canal

analógico de entrada bipolar, (-2.5v a 2.5v) ,además en el mercado nacional no

existen conversores que tengan un rango de trabajo de -V a +V .

La idea general consiste en tener un circuito que realice la función valor

absoluto a la señal de entrada, al misrno tiempo esta tnabajando el circr¡ito de

detecior de signo (se erplicara más adelante) el cr¡al le envía una señal al

microcontrolador indicando si la señal de entnada es positiva o negativa en ese

instante de tiempo. El circuito esta constituirlo básicanente por dG

amplificadores operacionales contenidos dent¡o el circt¡ito integrado TLOS4

ubicado en la tarjeta adicional conecfada a tnavés del conecÍor 526 y un

conjunto de diodos y resistencias como se muestra en la figura 37

Page 65: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

54

10 KO 3.3l(O

t0 Ko

Salidaalmuestreador-reterúr (pin 10dol Mtf4SOB)

Figura 37. Cira¡ito de valor absoh¡to usado en la tarpta TDAD€OO

En el circuito anterior el primer operacional dua como un r€cfificador de media

onda que se asoc¡a corl un sumador brmado por el segurÉo amplifrcador

operacional. S¡ se toma la señal en el punto A puede comprobar3e gue es una

señal de media onda, que se adba al sumador junto con la señal de entrada de

manera que en su salida se obtiene una señal de onda compHa, por ésta razón

a éste circr¡ito también se le @noce con el nombre de recfifidor de onda

completra. Los diodos Df y D2 son de conmutación ráplda y se preetan para

rect¡'ficar la señal de entrda . En la figura 38 se muestra la respr¡esta a una de

las poeibles enhadas.

7

-10v

TLO84(1)t

1

TL08,t(r)t

r

Page 66: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

55

Señal de entrade

Señal en el punto A

Señald€ salida

Figura 38. Sdtales en el cirq¡ito de valor abeoluto

El circuito de valon absoluto funciona también para serlales dibreffies a la

senoso¡dal, el circuito se probó para entracla de serlal ct¡adrada, rampa y

señales compuestas presentando un muy buen comportamiento con dicfras

señales.

Page 67: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

56

2.2.10 CIRCUITO DETECTOR DE SIGNO

Este circuito trabaja conjuntamente con el circuito de valor absduto y es el

encargado de envhr la señal al microcontrolador indicando en que npmento la

señál es positiva o negativa. Pana este diseño se tomo el valon de cero voltios

como una rebrencia positiva, aunque en el r(¡or matemático el cero no tiere

signo. El circr¡ito se realizó utilizando el integnado LM33g gue es un comparador

de voltaie muy popular en el corercio y presenta br¡enas caracferísticas en

cuanto a velocidad de respuesta, rango de las fuentes de alimentrción y buena

detección de la señales de entrada. El circuito usado en la trarieta TDAD8$ se

muestra en la siguiente fqgura.

Entraclacanal

bipolar

Sali<la alpin1(bl

74HC138

Figura 39. Cirq¡ito detecfor & s¡gno en la hjeta TDAI)€OO

El comparador eta reÉrenciado a cero roltios a tnavés del pln 4 dd LMg3g, la

señal de entlada es la señal con la cual se alimenta el canal tipolar, como ta

alimentación del cirq.¡ito es -iOv y +l0y, la salida esta entre 0 y l0 voltios, por

122

LM3Í¡9

3

Page 68: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

57

lo tanto se construyó un circr.¡ito recortador compuesto por el diodo y la

resistencia con lo cual la salida se fija ent¡e 0 y 5 voltios. La salkla será cero si

la señal de entrada es negativa y será I si la señal de entrada es positiva. Esta

situación se muesha en la figura 40.

Sdlalde entrade

Figura 4O. Señales del cirq¡ito de valor Ssoluto

El circr¡ito detector de signo se prob para enhadas genoidales, rampa,

cuadrada y señales compl¡estas ,para todas estas entraclas la respuesta del

circuito fue óptima .

2.3 DESCRIPCION DE LA TDAD{(XI

El diseño de la TDA[!'800 se realizó en dos gnardes @ues, d primero es el

encargado de la manipulación y habajo con la infunnración en paquetes de ocfro

bits, el segundo es el encargado de la conversón análoga digital y digitral

Page 69: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

5t

análoga de las señales de ent¡:ada y salida de la TDAD{O0. La pinrera tarjeta

se denominara TDAD.8OG'I y en ella se enconfaÉ el microconbolador , la

interfaz prognamable (825s) , la memoria RoM y RAM , los conversores

ADC0820 y la lógica circr¡ital que ayuda a la interconexión de todos etos

elementos. La segunda tarjeta se denomina¡a TDAD€OG2 y en ella se

encontra¡:a los circuitos de vabr absoluto, el reten€dor , el muq¡treador y los

@nversores digital anábgo .

Se construyo de manera separada para que se puedan realizar pnrebas y

ajustes de manera separada, además sirve para que el etudiante pueda terer

ac@so a ¡ealizar rnodifrcaciones y observacircnes por separafu sin que ello

implk¡ue un daño total de la tari,eta. Al poseer las tarjetas independientes, se

ganantiza una fácil repanación si se llegase a rpcesitar , o(xno guía pana la

reparaciÓn del harürare se debe tener en cr¡entia toda la inbrmación contenida

en el nurneral 2.2 rJrclncr- se describen los montajes utilizados en la tarieta

TDAD'800 de manera separada, además se mostró loo diagramas de pnes y

las señales que el circr¡ito proporciona en un estado de bu€n funcionambnto. Si

el daño o modificación se debe al sofirrare del micrmntrolador se deberá

remitir al capitulo 3 de eete documento.

Las dos tadetas están interconec*adas a través de un corector de 26 pines y el

diagrama de cada ¡rin y la funcón que realiza para le TtlAD.Soo se muestra en

la tabla 6.

Page 70: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

59

234567II1011

1213141516'|.7

18l9

212223242526

DO bit 0 del canal de s€fkta mipdtr (ntenoosigniñcativo)Dl b¡t 1 delcanal& salida t¡nipolarD2 bit2 delcsplde salida unipolarD3 bit 3 delcanal de selida unipolarDlf bit4 delcanalde salida unipolarDS bit 5 delcanalde salida unipolarDO bit6 delcanalde salkla unipolaD7 bit 7 del srel de selida unipolar (rnas signrificativo)D0 b¡t 0 del canal de salida bipolar (menos eigriñcativo)Dl b¡t 1 delcanalde salida bipolarD2 bit 2 del canal de salida tipohrD3 bit 3 delcanalde salida bipolartX bit 4 del cmal de satida bipotarD5 b¡t 5 del canal de salide bipolarDO bit 6 del canal de sal¡da bipotarD7 b¡t 7 del canal de salida bipoler (rnas signiñcativo)Signo de la señal de enfadaSeñal del 80C31 al mr¡estueador (MN4O66B)Sal¡da del retenodor ffLOS4) al pin 1 det ADC(FAOmipolaSal¡da del rdenedor ffL@4) at ¡rin I ftt ADCOSAObipolar+5vGNDLibreGNDGND

Tabla 6. Dispoeición de pines del conector S26 el cr¡al une las tarptas TDAD€OOI y TDAI¡

8oG2

La unión se realizo con un conector tipo ribon detrido a que es un conector que

ofrece una fácil conexión y desconexion , demás presenta una buena

conducción de la inbrmación sin aÉctarle o inúoducirle ru¡do alsistema.

|lharüd¡t| lutúnoma ¿c Occt¡¡rt¡stcctof¡ EtBLI0TECA

Page 71: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

60

2.3.1 Tarjeta TDAD{0O-í

En la tarjeta TDAD-800-1 se ubico todo el hardware de manejo de la inbrmacón

convertida en bits, es aqul donde se encuentra el mbrocontrohdor, la ppl

(8255), la FI¡AM, la ROM y todos los circuitos del control del h¡s de datos y

direcciones. Los circuitos que controlan el h¡s son los l-atch T4HCgTg y son bs

encargados de aislar el bus de ocho líneas para aquetlos periffiicos que no se

esta utilizando, s€ debió diseñar de esta fufine poque elemenbs como el

DAC0808 o el DAC0800 no tienen la señal de OE (habilitador de sdida) con la

cual se puede aislar el elemento del bus de datos. En esta trar¡da trambién se

encr¡entra la conexión de entrada y salitta de la interfaz ( klentiñcado con

CON2) , además s€ encr¡entna la entrada y salida de serlales digitales

(identificado con CON1).

La tarjeta TDAD€00-1 üene unas dimensione de dkiséis centínet¡os por

catorce punto cinco centírnetros y esta alimentada por mas cinco vcÉtbs y mas

diez voltios. La alimentacón de mas cinco vottios es para toda la circr¡iteria

exceptuando los ADC0820 que se alinentan con rnas diez, esto debrtto a que el

funcionamiento optimo del circuito se encontró para estra ñ¡ente de alimentación

y para una coniente de dos mili amperios. El diagrama esquemático se muesilra

en la figura 41.

Page 72: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

6l

Figura 41. Diqnama esquemático cb la teieta TDAD€0G1

Page 73: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

62

La función de cada conector dentno de la tarjeta se muesfia en la tabla 7.

Ll,L2,L3

L4T1,T2,T3

JP5

JP6F1,F2,F3,F4

F6F5

coNlcoN2cot,|4

Canal 1,Canal 2. Canal 3

S€t'talización de subÍlodo de fabaio de la ta¡Xa fOnU.800DLfnea común p€re ssiblizac¡órlS€l€cc¡ón de rnodo de trabair cte la tarjeüa TDAD4OOT2 Lfnea corrn¡nTlcon T2 rnodo parcialT2 con T3 modo totalSelección de PPIJPSa con JPSb &55JPSb con JPSc &C55Reset de la tarjeta TDAD€OOSelección delperiodo de rn¡es*reoLínea cornrin para la selección de trecr¡enc¡a de mr¡estreoNo conexiónSalida y entradas digitales de la tarjeta TDAD€OOConexión a la interfazConexión a la ta¡'da TDAD€OG2Conexión al encoder

Tabla7. Oescripc¡On ds los conedores L€afu en la TDAD€0G1

La función de da elemento ya fue anar¡zada en e{ nurnefial 2.2.

2.3.2 Tarieta TDAD{00-2

En la tarieta TDAD'80O-2 se ubicó todo el harürare r€ftrente a las entrdas y

salidas anábgas, en eta tarieta está el cirq¡ito de rralor absoluto . el deúedor

de signo, el muestreador, el retenedor y los conven¡orea D/A DAcOgOo y

DAC0808.

Page 74: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

63

La descripción de cada @mponente de la TDAD€@2 se mu€sfra en la tabla B.

U1

U2U3u4U5tc1TRPlTRP2TRP3

Circuito de valor abso[¡to y retenedor de salidaBufier para la sali& y lae enbacbs arÉlograsDetedor de signoConversor digital málogo salida mipolarConversor cligital análogo sal¡da t*¡olaMuesilreadorAjuste para valor absoh¡toAjuste para salkla r¡ripolarAuste para sali<la bipolar

Tabla 8 Ub¡cación <b cornponentes en la TDAD€0G2

En fa figura 42 * muestna el diagrama esquemátbo de la tarieta TDADsm-2

Page 75: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

e4

Figura a2. Di4rarna esquenÉtico de la tarifa TDAD€OG2

Page 76: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

65

2.3.3 Fuenúe de alimentación

La alimentación de la TDAD€@ se realiza a través de una t¡ente o<terna que

entrega +5v,+10v, -10v, -15v y +15v. UCfia ñ¡ente es lineal comFJesta por

reguldores d€ fac¡lconsecrrción en el mercado.

El diagnama esquematico es el nmffio en h figura 43.

Page 77: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

or

I

ozo

c€()oco.EEoT'ogo,[email protected],qEf.9tr

\o

*=r.

o1\s

ry oF

Page 78: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

67

3. SOFTWARE Y TOI}OS DE OPERACóN DE LA TT}AD{X)

Para el deandlo del soñryare de ta tarjetra se utilizo el microrrin, en este se

diseño el programa grabado en la EPROM de la TDAD.SOo orya tunci&t es el

control de los modos y subrnodos de operac¡on de la TDAD€0o. El sofr\mre de

la tarieta rcee un programa principal otya función es confrgurar la tarieta a la

operación que el usuario desee eieortar, para ello el microcont¡oldor &be

"lee/ la inbrmación de los switch del panel de conhd , en los switcñ el usuario

configuna modo de operrción de la tarietra, y velocidd de la f¡ecuencia de

muestreo, además el usuario desde el programa ubicado en el conrputador

puede configurar el submodo de trabaio ( los dibrentes subrrpdos se explicarán

mas adelante ) , elcanal de entrada o de salirJa y si desea leer o sacar un dato a

tnavés de las dibrentes opciones que posee la tarjeta.

El programa pnncipal también muesffia cofir¡ la intemrpci&r cero es laencargada de dar la señal de reset a los dibrentes ebnentos para que esbs se

inicialicen y no pr$€nten problenras en el manejo de h inbnr¡ación debido a un

dato 'basura' que se sricuentre en algún eksnonto. Dkfia s€ñal parte det

microcontrchdor hacia los demás elenrentoe de la tarirta (B2SS, htch 74HC379,

ROM y MM).eldiagrama de flujo dd programa pirrcipal se mr¡estna en la figura

4.

Page 79: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

6t

Le€r pr.€rto rno delmicroconfolador psa ¡<tonüfrcar

submodo de fab۟)(numero(n)=0a7)

no

¡. Si Submodo sbmpeconürtbndo A/D

Modo üal

Figura 4.4. Di4rarna defruir Oet progarq¡ pnrxjpel

Page 80: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

69

Antes de entrar al sofrn¡are se explicara los modos de opcración de la tarirta

TDAD€OO. Básbamente la tarjeta TDAD-800 pG€€ doe nrodoe de operación,

al primer modo la llamarenps rnodo total y al segurdo se llamana modo parcial.

Las señales usadas para configurar bs modos en el desarolb de la TDAD€Oo

se muestnan en la tabla 9.

Tabla 9. Señales usad6 en la TDADfl)O

3.t moDo ToTAt

El modo total es un compendio de las operaciones nrás usadas cql una tarpta

de adquisición de datoe, tales como; leer un valor anábgo o d(¡ital, sacar un

valon análogo o digitral, leer una po.s¡ci<5n con un encoder y ber o sa6ar siempre

un valor análogo o digital , se realizo de esta brma parra que el r¡¡nrio tenga a

su disposirÍón un osciloscopio de baja frecuencia , oolno una ¡¡tirt" de

adquisición de datos fácil de trabaiar. El modo total poeee "qt*os tos

cuales pasaremos a explir:arlos a continurción. ,

t¡lu.ttld¡d Autónortra de Occiint¡sEcclotl BlBLloitc^

Inicio de conversión (lniconv)

Canal de salida (Outcanal)

Fin de conversión (Finconv)

Canal de entrada (Canalentna)

Ananque la conversión en elcanalescogido

Escoger el canal de salida qu€ se va a usar

La TDAD-800 indica al comg^Éador que el dato

esta convertido y lislo para ser leído

Se selecciona elcanaldd o¡alse \ra leer un dato

Page 81: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

70

3.r.r suBMoDo ENGoDER (SUBilODO 0)

Como su nombre lo indica es pam leer la infurmrción entr€gada únbamente por

el encoder que se ericuenfa en el laboratorio de control de la Universidad

Autónoma y que se utiliza para medir la po$ción de una varilla aoodada a un

motor de D.C . Además en este submodo tamt¡ién se prede realizar la

conversión D/A usada para conholar el voltaje del mdor D.C

El encoder pose€ dos canales de salida con los cr¡ales se determine la posic¡ón

y el sentido de g¡ro, esta es la inbrmaci5n que se debe entregar al

microcontrolador. Pa¡a determinar la pooidón se cuenta bs pulsc del en@der,

cada pulso equivale a 0.33 grados , y para saber si es a la derecfra o a la

izquierda los canales del encoder presentran un desfase enhe eltos de noventia

grados si es a la derecha y de cero grdos si es a la i4uierda. En la tarieta

TDAD-800 encontramos la entrada del üpo encoder domarcada corito canal 1 ,

canal 2 y canal 3 . El canal I de la TDAI>.SOO se debe conedar con el canalA

del encoder, el canal 2 se debe conectar con el canal B def encod€r y el canal 3

se debe conectar con la tierra (GND) del encoder. So d€be recordar gue el

encoder posee una alirnentrcion de mas diez vdtbs y merios diez voltios por

aparte de la alimentación de la TDADB@.

La figuna 45 muestna el diagrama de flujo para detenninar la pcición de h

varilla y el sentido de giro usando el encoder.

Page 82: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

7l

Figura 45 Procaso para dEtección cte posición y sigrn ueando h TDAD€Ig y elencoder

En el proeo de deteccón de s(¡no y posición se hace F*nd" a un prooeso

izquierda y a un procsso derecfra ,estoo procesos enÚreq|t el dato posiión con

Page 83: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

72

una referencia de derecha o izquierda dependiendo del s€nt¡do de giro. Estos

procgsos se muestna en la figura 4G.

Sacar el deto porel puerto A dd

8255

Figura 46. Proceso de ¡dentificación izquienla con elencodor

Page 84: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

73

Sacar el dato porel puerto A del

8255

figura 47. Proceso de identificación <lerecña usane el enco<ler

La idea básica es que si esta g¡rando a la derecha so ubique en une posición de

memoria y s¡ 6ta a la izquierda en dra posicón de memoria , de esta brma el

programa monitor (creado en visual basic) @rá identificar si esta a la derecha

o a la izquierda.

Page 85: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

74

3.1,1.I DIAGRAMA DE TIEUPOS DEL SUBTODO ENCODER

El diagrama de tiempos que rige al submodo encoder se muestra en la figura 48.

OUTCANAT Carlal f bipolar

CAt¡AtENTRA

INICONV

STROBE

FINCONV

AUXILIAR

uectuü+oet oato

T¡€rrlpo en sactr el prinnr daúo No se puede leer

Figua 48. Diagrana de tierpc del sr¡bmodo encoder (rrpdo ffiaD

La figura rios muestra qrc primero se debe sebccidpr el submodo con el

siguiente protocolo: outcanal = 0, Canalenha = 0 , Iniconv = 0, arxilier =0,

después de esto se envía el pulso se súobe , cuan& el pr.rlso €sta en el flanco

de bajada elsubmodo qr.eda enganchado.

Para empezar la lec[ura det encoder se deben seguir los s(¡uientes pasos :

a. Se debe colocar el e¡e del motor a cero grados

Page 86: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

75

b. Seleccionar el canal de conversión D/A (si Outcanal=O =canal unipdar y si

Outcanal = I + canal bi@ar)

c. Leer fin de conversión ( si finconv=O :+ vuelva a leer y si finconv=1 + siga al

siguiente paso)

d. Enviar un grlso por iniconv

e. Leer fin de conversión ( si finconv=0 + vuelva a leer y sifinconv=l + sfga al

siguiente paso)

f. Canalentra =1

g. El dato del encoder está listo en el bus de salida de datos (grerto A del 8255)

h. Canalenta=0

i. si se desea sacar un dato por el canal D/A solo se escribe en d bus de

entrada de datos .

3.I.I.2 SOFTWARE DEL TICR@ONTROI¡DOR PARA EL

SUBTODO ENCODER

El softrare sigue las pautias del diagrama de flujo de la figura 45 , tramtién estra

incluido en el sofir¡rare que se mostrará a conünr¡ación el proceso de

identificack5n izquierda y el proceso de idenüficacion derecfra . De la funna aquf

mosbada fue corno el softrrare fue escrito en microwin, por ello aparecen punto

y comas para introducir los comentrarios de cada instn¡ccitln de operrcirh.

Page 87: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

76

mfa0rnru

setb p1.7mov a,plinb acc.4,rnfOdr p1.7tTlov a,pljb acc.4,rnf1mov a,#O1Hmov dptr,#1800Hmou( @dptr,amov 11,#O0Hmov r2,#00Hmov r0,#O0Hmov a,rO

posiciónmov dptr,#1000Hmovx @dptr,a

(ooH)setb p1.7mov a,p3jnb acc.O,vue2

vuel rxlv a,p3jb acc.O,vuelmov r5,#00Hjnb acc.l,izqljmp der

vue2 mov a,p3jnb acc.O,vue2mov 15,#01Hjnb [email protected] ,der

Subnpdo encoder (modo total)

;puede anaricar inkrcnv

;dearfim de conversión

;sacar d/a; ptocdel 8255; escriba lo de a en pto c del 8255; reset regposant (ba¡{l); reset regposant (alta);dato de la posictuln

;r0 es el registuo donde esta el dato de la

; direccion del pto A def 8255; sacar el dato de la posicir5rr por el puertopunto inicial

; puede leer eldato;leer los canales;s¡canala=0 salta vue2; vuelva a leer los canales;siel canal a=l salte vuel; rutinas de rzq y der; sicanal b=0 (desdaamiento a la izquierda); canal b =1 (desplazami€nto ah derecfra)

; si ef canaf a=0 salte avue¡2;rutinas izq y der

mfl

l- rutina de izquierda-izq cjne r2,#03H,sig0

ljmp maysigO mov a,r1

mov r3,acjne r1,#Offrl,siglinc 12

sigl inc r1tTtov a,r1¡b acc.l,novirnov a,r3jb acc.l,novi

del

; si R2 l= I sa!üa

; Fi2 puede s€r meyor a 168H

; en R3 guardo la parte baja delregposacil

; incremente la parte alta 6 regpo€act; incrementar la parte baia del regrcaci

;si canal b=l salte a novi (rpcamOiar e{ datopto(2 grffi)) i'r.;; incrernentar el dato de la qf,*

¡

inc r0

Page 88: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

77

sacadel

esta

'- rut¡na de6dla-der cine r1,#O0H,pros

ljmp meÍrprog mov a,r1

rnov r3,adec r1

ant mov a,r1jb acc.l,nodemov a,r3jb acc.l,node

delrO

a,pl

acc.5,node

p1.7a,r0dptr,#1000H@dpú,ap1.7

r5,#OOH,vuelvue2r2,#O0H,s¡93r1,ffif4H12,ffi3HrO,#OfdHsalir

; lea canalentra (si se prJ€de cambiar el datopto); sicanalentra=1 salte a noü(elcomputadorleyendo); no puede leer el dato; sacarel dato porel pto a del 8255

; puede leer el dato; s¡ r5=0 salte a vuel

; rcset del regpoeact (parte alta); (parte baia); r€s€t del regisüo de dato de b posición

;si la parte baja delregposad l=0 salte a pros

; guarde la parte ba¡a del regpcact; decrementar la parte baja del regposacf

;leer el canal;si canal b=0 salte a rpde (no cambiar eldatopto(2 grdos)); decrementar el dato de la pcición; lea Ganalenfra (sise ruede cambiareldatopto)

; sicanalenha=1 salte a rovi(d cornrutadorleyendo)

; no puede leer el dato; sacar el dato por el pto a dd S25S

; puede leer el dato; si r5=0 salte a vuel

mov a,p1

jb acc.S,novi

dr p1.7mov a,rOmov dptr,#l0ü)Hmovx @dptr,asetb p1.7cjne r5,#00H,vuelljmp vue2cjne 11,#Of4H,mayOmov (2,mHmov rl,#00Hmov r0,#O0Hljmp sacajnc dearljmp sigO

novi

mayclear

mayO

decsalir rnovdel

jbesta

drmovmovmovxsetbineljmpinemovmovrTrovljmp

; cargar con f4 H el regffiIÍ (parte baja); cargar con 03H el regpoil (parte alta); reset del registfo de <tat#f la posicsón

node

Page 89: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

78

sig3 dec 12

mov 11,ffifrtlmov r3,ffiOHlimp antl.-.-fin de lec*ura con el encoder

3.1.?SUBilOOO nÁreon (suBnoDo {)

Se creo este submodo para pod€r rrrr¡lizar un muesüreo a la r¡ebcidad máxirna

del microcontrolador, evitando así los retardos prodlrc¡dc por el pr¡erto paralelo

y por el softrare para la graficación de los datos. Los datc mL€str€ados se

guardan en la RAM de la TDAD.SOO para luego ser enviados al computador. La

RAM tiene una capacidad de 32 Kbytes lo que limita muestrear una seful por un

largo tiempo, la fiecuenc¡a de muesúreo eo variada por el r¡suario entre tas

posibles d¡eciséis ftecr¡encias de muefeo, dicf¡as frecuencire &penden det

canal de muestreo, esto debido a que el programa parra cada canal es dibrente,

lo que hace que exista mas instruccioris para margar ef canal tipohr que para

manejar el canal unipolar. El máximo tiempo de mr.pstreo por d cand bipolar es

de 536 [¡s y pana el canal unipolar es de 518 ¡rs, el mínirno tbmpo de muesheo

delcanal bipolar es de 56 ¡rs y para et canal unipolar es de 38 ps. Corno se \ran

a muestrear la señal hastra que la memoria se llene (32 kbyte) se wede

calct¡lar el tiempo qr¡e se va a dernorar eri una ráfaga, se d¡ca enbrrces que el

máximo tiempo para d canal tipolares de 17.66 segulÉos mientras qr¡e pana el

canal unipolar es de 16.97 segundos . El diagranra de lluF del subrpdo ráfaga

se muestra en la figura 49.

Page 90: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

79

Ctrguo le direccirf¡ de la RAMGreo el dato €n esa d¡rocc¡&l

CaAu€ el ddo en el puerto Adel8245 p€ra que lo lea el

Cag¡¡e h darocdón inicial de la RAMincrernerte la dirección de la RAM

cargueel dato*rd puertoAdel USsSst fincorwleq inicorw

Lectura canal y cargardirección inicialde le RA¡vt

tllrr¡¡ldrd Autó¡om¡ dr OcdlúsEcctoil 8¡BLrorEcA

Figura I f*r"

d€ nuio det er¡bnrcdo ráfaga (rnodo totat)

'#

Page 91: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

80

g.l.2,l DIAGRAmA DE TtEtFos DEL suBtooo nÁrncn

Eldiagrama de tiempos delsubmodo ráfaga se muesüa en ra ñgura 50.

OUTCANAT

CANALENTRA

tNtcolw

STROBE

FINCONV

AUXILIAR

Canall (t¡¡pols)

Canal0 (unipola)

C€ptura latcfr (submodo)

Figura 5O. Diagrarna de tierpos del subrno<b rtragn lnroOotaal)

La erplicación d€l diagnama de tiempos es la siguiente :

1. Se selecciona el modo haciendo o¡tcanal=i, Canalenba=o, Ini:onv=0,

auxiliar=0.

2- S€ envía un pulso por la señal strobe con un ancfro de pr¡bo mínirno de 8 ps,

de esta brma el modo queda engarrchado q¡ando cae el pulso de strobe, a

partir de este momento no importa el valor que tengq putcanal.

3. Se lee fin de conversftSn (finconv). Si fin de cony;pón es igual a 0 entorpes

vuelve a leer la señat de fin de conversión y si nn{g. conversftln es (¡ual a 1

Page 92: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

8l

entonces el programa hacs posible ber el bus de salida del puerto A del 82SS.

Este dato es la configuración de la fieo¡encia de mrcstreo seleccbnada por el

usuario en brma efema. A partir de este momento se ha selecctonee el modo

ráfaga, para leer los valores capturados en la Éfqs se deben seguir los

siguientes pasos.

a. Seleccionar el canal. Si Canalentra = I se ha seleccionado el canal tipdar y

si Canalentra = 0 se ha seleccionado elcanal unipolar.

b. S€ envía el pulso de inicio de converskln (inknnv) con arrcfro de R¡lso mínirno

de 7 ¡rs.

c. Leer fin de conversión. Si fin de conversión = 0 welva a leer y si fin de

conversión =1 siga alsiguiente paso.

d. Leer el bus de salida de datos (pr¡erto A del g2SS)

e. Se envía el pulso de inicb de conversir5n (iniconv) con ancfro de pr¡lso mínimo

de 7 ¡rs.

f- Leer el siguiente dato hasta que se lbna la rnerrloria RAM.

Para leer cualquier otra ráfaga se realizan loo mismos pasc¡ anteriores desde el

punto a, sin que importe la fiecuencia de muesúr€o seleccionada por el usr¡ario.

Sise muesfea con un periodo de muestneo muy rápido la RAM se llena rápirto y

obviarnente sucede lo conhario sise mu€strea con una frecuencia l€nta.

3.1.2.2 SOFTWARE DEL TICROCONTROTADflPARA EL

suBMoDO nÁrnae

Page 93: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

82

El softrare sigue las pautras del diagrama de flujo de la figura 49 ,de la brma

aquí mostrada fue cnmo el sorftr¡are ñ¡e escrito en miswin, este progfama

configura la TDAILSOO para la operación ráfaga que ya fue erplieda en el

numenalanterbr.

lml movMOVX

anlmovmovx

Amov

contradorsetb

11 movjnbclr

sl movjbrnov

modo lm1 (ráfagp)

dptr,#1800Ha,@dptra,#O0Hdptr,#l000H@dph,a

14,a

p1.7a,placc.4,l1p1.7a,p1acc.4,s1dptr,#2000H

12,ffi1Hacc.S,caneldptr,#300OH

t2,ffiOH

13,dpha,r4rafaa,ffi1H14,a

15,#80H16,#OOHp3.4A,r4

; direccfth d€l púo C dd E255;leerel pto c (conf de la rtrega); rnascara para leer onfquración;dirección Éo A del 8255;sacar la configuracih por el ptodel 8255; en el registno 14 queda el

de Éf4a;puede anaricar iniconv

;cbar finconv

; Direccirfr del AD0O820(canal I )bipdar;canall

;dirección dd ADCOS2O(canalO)unipdar;canalO en reg r2 queda(O1canall)(O0 canalO)

;en rW 14 queda el contador deráfag€ (frecuenc¡a de muestreo);direccion inicial;de la Blü,;setb t3Jtol cbre et switcfr;carguú)n a d contador de-aañr¡mGtltmrD

movjbmov

mov

canel movmovjrt¿mov

rafia mov

movmov

volver setbmov

Page 94: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

83

nK)v

fec dirafrecuencia

movel

movdrmovxmovanlmov

sencel mov

jbmou(mov

17,a

r7,frec,

dph,r3

dpl,#00Hp3.4

@dptr,aa,p3a,tt2OHl),a

a,p3acc.3,ce1a,@dptrf1,a

r2,ffi1H,frnm1r0,#20H,9n1

r1,#80H,anallfrnmla,f1b,#80Haba,#00H,sat1finm1r1,#80Hfrnml

r1,#00H,proc1ftnm1r1,#7frl,cortlultnla,flb,#7fr1aba,#O0H,max1ulbrl11,#7fr1a,#80Ha,rl

;cargue en 17 el contador demuestreo

;retardo de simulación dede muestr€o

;cargue h parte alta del dfi concanal (20 canallX3O canaF);parte baja def dptr con 00H;dear s/h (to) ab¡:a d srnitcfl;inkie la conversi&r;para leer el signo;mascara pana leer el sigrn';en rW rO queda el{¡no (20Hpos) (OOH sen neg)

;leer el dato del@nversor;en reg rl queda el dato del@nversor

gnecjne

; subn¡tina cuando la señales positiva

; subrutina cuando la señales negativa

spl cjneljmp

anall movmovdivcineljmp

satl movljmp

snl cjneljmp

procl cineljmp

cortl movmovdivcjneljmp

maxl movultnl mov

add

Page 95: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

84

mov Í1,a ;eldabADG es convertidoentne(O0- tr )finml mov a,f1

mov dph,rS ;cargue dptr con h direcciónpr€sente

mov dpl,r6 ;de la RAMmovx @dptr,a ;grabando en la RAMinc dptrmov rS,dph ;guarde la dirección siguiente demov r6,dpl ;la RAMcjne r5,#00H,volvermov r5,#80H ;dirección inicialdemov r6,#O0H ;la RAM

retor mov dph,rs ;cargue dpf con la direcciónmov dpl,r6 ;de la RAMmovx a,@dptr ; lectura de la RAtl|inc dptrmov rS,dph ;guarde le dir€cc¡ón siguiente demov r6,dpl ;la RAMmov dptr,#1000H ;dirección del pto a del 8255movx @dptr,a ;eldato queda en pto a dd 8255setb p1.7 ; ya termino y n¡ede leer

lect mov a,p1jnb acc.4,lectclr p1.7 ;dearfinconv (rp ruede leer)

lectl mov a,pljb acc.4,lectlcjne r5,#O0H,retorljmp 11

fin de modo ráfaga

De esta furma se realiza la escritura y leciluna en la RAM para de subrnodo

ráfaga en la TDAD€OO

3.1.3 SUBmODO DE CONVERSÉN AXÁIOAO DrcffAL

(suBmoDo 3)

Como su nombre lo indica es convertir una s€rlalanáloga en un cód¡go dagitalde

ocho bits . En este modo se hace la onversión A/D de uno ff los canales

t:

Page 96: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

85

posibles en la TDAD€OO y el resultado se leva al comp¡tedor pana que este

prooese la inbrmación. El diagrama de flujo que mueotra la operación del

submodo conversión A/D se muestra en la siguiente fqura.

Figura 51. Diagnama de fluF en el sr.ümodo de converirlrr A/D

3.1.3.1 DUIGR/Ail/A DE TlEHPos PARA EL suBrcDo

coNvERsóN A/n

El diagrama de tiempos pana el subnrcdo de convers¡ón A/D s€ nn¡estna en la

figura 52.

Page 97: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

86

OUTCANAT

CAMLENTRA

rNrcolw

STROBE

FINCONV

AUXILLAR

Canal0 (unipolar)

Canal f (bipolr)

Captura latctr (submodo)

Figr.rra 52. Diagrana de üernpoe del sr¡bnrodo rtraga (rnodo ffial)

Los pasos que se siguen para sdecc¡onar €ste submodo son b6 siguientes:

(estos pasos hacen parte del programa del microcontroldor uticado en la

ROM)

1. Selección del submodo

a. Señal Outcanal =0

b. SeñalCanalentra =1

c. Señal iniconv =0

d. Señal auxiliar =0

esto s(¡nifica que la señal iniconv rio sB inüerte a la entrala del selecc¡onador

de rnodo, es decir que iniconv entra al seleccionador de modo tal como llego.

Page 98: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

t7

2. Ss envía un pulso por h línea de strobe_Ka ) con un ancño de pulso

mínimo de 8 ¡rs , de etia brma el submodo qrcda engancñado, por lo cr.¡al no

importa que valor tenga la señal de Outcanal a partir de este rnomento.

3. Estando ya en el submodo de conversión A/D se puede haer la conversión

de cualquiera de los dos canales cr¡antas veces el usuario quiera. Esta

operación continua hasta q¡ando se cambie de submodo, es decir llegue al

microcontrolador la intemrpción cero . Para realizar la qrversión se realiza los

siguientes pasos :

3.a Selección delcanalde entrada.

3.b Leer la señal de fin de conversión. (si Finconv =0 wefue a leer, si Finconv

=l siga alsiguiente paso).

3.c Se envía un pulso de iniconv con un ancfio de pulso mínimo de 7 ps.

3.d Leer la s€ñal de fin de conversión. (si Finconv =0 vuelve a leer, si Finconv

=l siga alsiguiente paso).

3.e El dato convertido ya esta listo en el puerto A del 8255.

Si desea convertir otra vez se debqr realizar los mismoe pasos desd€ el punto

l.

3.1.3.2 SOFTWARE DEL MrcROCONTROLADOR PARA EL

SUBTODO CONVERSóN A/D

El softmrc srgue las pautras del diagrama de frujo de la ligura S ,de la brma

aquí moshada fue como el softr¡are fue escrito en nemónicas, por tanto

Page 99: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

88

aparecen punto y comas para introducir los comentarios d€ cada insh¡cción de

operac¡on.

setbmovjnbclrsetbmovjbmov

mm0m0

s0

;n¡ede inkiar iniconv

;dear finconv;setb s/tt(to) dene elsrich

; dirección del ADC0820(canal 1

bipolar);canall

; dirección del ADc0820(canal0unipolar);canalO en el registro 12 queda(0fcanallX0O canal0);dear s/h (t0) abrird stvitcfl; inicie h conversfttn(canal I2000H)(canal0 30o0H)

;en r0 queü el slgno (sen pos20H)(sen neg 00H)

;lee el dato del conversor;en regbtro r1 qrcda d dato del@nvefsor

mov

caneO drmovx

ceO movjbmovxmov

cine

spo

anal0

movjbmov

fTlovanlmov

cjne r0,#20H,sn0;rutina cuando la señales poeitiva

cineljmpmovmovdivcjneümpmov

modo conversión a/

p1.7a,placc.4,m0p1.7p3.4a,p1acc.4,s0dptr,#2000H

12,[email protected],cane0dptr,#3000H

12,mH

p3.4

@dptr,a

a,p3a,#2OHr0,a

a,p3acc.3,ceOa,@dpür1,a

f2,m1H,finm0

rl,#80H,anal0ünm0a,f1b,#g0Haba,#00H,sat0finm0rl,#80Hsat0

Page 100: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

89

ljmp ftnmO

;rutina cuando la señales rregativa

snO cineljmp

proc0 cjneljmp

cort0 movmovdivcjneljmp

maxO movultn0 mov

addmov

fnmO movmovmov)(setblimp

r1,#00H,procf)finm0r1,#7ftl,cortOultn0A,r1b,#7ft1aba,#00H,maxOultnO11,#7ft1a,#80Ha,f1f1,aa,f1dptr,#1000H@dpf,ap1.7m0

fin conversión A/ft)

El submodo 2 (submodo de conversión A/D) tiene una pequeña variación para

convertirse en el submodo de siempre convirtierdo A/D, simplemente se hace

un ddo infinito pana que siempre este conv¡rtiendo un canalde enhada análogo.

3.1.+SUBHODO ENTRADA DIG|TAL (SUBHODO 3)

Se diseño este submodo para que el usuario,pueda tener acceso a introducir al

computador un dato digital de ocño bits, de esta brma el usuario puede

conectar t¡n bus d¡gital de ocho tlits ,de un diseño proptesto , usando la TDAD-

|llürtld¡d Autonoma dc 0ccii¡bsEccloN SlBL|oTtc^

800- S¡ se desea se puede usar una sola entraf indeperdiente haciemb una

Page 101: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

90

adaptación al sorftnnre rnonitor ubicado en el computador. En la figura 53 se

muestna el diagrama de flujo de este sr¡bmodo.

Figura 53. Diagrama <le flui<r en el sr.ómodo cte enfacla diftel

3.I.4.I DIAGRATA DE TIEHFOS DEL SUBNODO EI{TRADA

DIGITAL

El diagrama de tbmpos para el submodo entrada d¡gitel se muestra en la figuna

u.

Escribirlo en e¡l puerto A del @55

Page 102: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

9l

OUTCAI.¡AI

CAIVALENTRA

rNtcotw

STROBE

F¡NCOTW

AUXILIAR

No importa de aq¡len adelante

Tiempo m¡srfas so Dato lido enCaptura latcfr (submodo) saca el dato por el el pr.lerto A

(bl&55

Figura 54. Diagrama de tiempos <bl sr.ünodo enfada digitrat (rnodo total)

Los pasm que se siguen para seleccionar este submodo son los sfidentes:

(estos pasos hacen parte del programa del microconfolador ubicado en la

ROM)

1. Selección del submodo haciendo Outcanal=1, Canalenha=1, Inir:onv=O

pauxiliar0

2. se envía un pulso por la señal shobe para que el subnpdo qrcde

enganchado, esto sucede cuando el pulso de shobe está en el flanco de baiada.

Para leer un dato digitral se siguen los siguientes pasos :

a. El dato e l€er debe estar listo en el pr¡erto de enha{ Jgital?i{,:

Page 103: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

92

b. Se lee fin de conversón. Si finconv =0 vuelve a leer y si finconv=l siga al

siguiente paso.

c. Se envía un pulso por Iniconv, cql ancfro de pulso mínimo de 7 ps

d. Se lee fin de conversón. Si finconv =0 vuelve a leer y si finconv=f s{¡a al

siguiente paso.

e. El dato esta listo en el bus de salkla de datos(puerto A del 8255) para ser

enviados al computador.

3.1.4.2 SOFTWARE DEL TICR@ONTROLADOR PARA EL

SUBMODO ENTRADA DIG]TAL

El softr,rlare sigue las pautas dd diagrama de ffujo de la figura s3 ,de ta brma

aquí mostrada fue como el sofirrare fue escrito en nemónkrcs, por tanto

aparecen punto y comas para introducir los conentarios d€ da insür¡cclln de

operacft5n.

lm3l3

setbmovjnbdrmovjbmovmovxmovmou(setbljmp

; puede inkiar la conversión

; clear finconv

; dirección del So B dol 8255;lea el pto B (dato digibl); direccón del pto a del8255; escriba el dato d¡gital en el pto A;setb finconv

submodo entnada d¡gitalp1.7a,placc.4,13p1.7a,p1acc.4,s3dptr,#í400Ha,@dptrdptr,#1000H@dpt,ap1.7l3

fin de entrada

Page 104: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

93

3.r.5 SUBMODO SALTDA DtctTAL (SUBTODO 4)

Se diseño este submodo para que el usuario pueda controlar un prooeso o un

sistema con una palabra digital de ocho bits, la salida digital se encr.¡entra a

disposición del usuario en el puerto CoNi de la TDAD€0O. En la figura 5s se

muestra eldiagrama de flujo para elsubmodo salida d¡gihl.

Figura 55. Diagnama d€ flr$o en el sr.ümodo de salkta digitral

3.I.5.I DIAGRAIIA DE TIEIIPOS DEL SUBrcDO SALIDA

DIGITAL

El diagrama de tiempos para el submodo salida digital se muestna en la figuna

56.

@nera elpuso de captra pra loeldü de salida

Page 105: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

%

OUTCANAT

CAIVALENTR/A

rNrcolw

STROBE

FINCONV

Captura latcfr (srbrno<lo)Tiempo mienbas el tlab listo en-

dato esta listo d p¡erto Bd€l 8255

AUXILIAR

Figura 56. Diagrama de tiempoe del sr¡brnodo salida d¡gital (rrbdo tdaD

Los pasos que se s¡guen para s€leccionar este submodo son los sigrubntes:

(estos pasos hacen parte del programa del mbro@nhddor ubicado en la

ROM)

1. Selección d€l submodo haciendo Outcanal=0, Canabntra=o, Iniconv=o

auxiliarl

2. se envla un pulso por la señal strobe pafa gue el submodo quede

enganchado, esto sucede cr.¡ando el pulso de strobe esta en d flanco de bajada.

Para sacar un dato digital se siguen los siguierües pasos :

a. El dato e leer debe estar listo en el bus de entrada de datos

b. Se lee fin de conversión. Si finconv =0 vuelve a leer y si finco{v=l siga al

siguiente paso.

Page 106: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

95

c. Se envía un pulso por In¡conv, con ancho de pulso mínirno de 7 ps

d. Se lee fin de conversón. Si finconv =0 vuelve a leer y si finconwl siga al

siguiente paso.

e. el dato esta listo en el bus de salkla digitral (CON 1) para d¡sposición del

usuario.

3.I.5.2 SOFTWARE DEL MrcROCONTROLADOR PARA EL

SUBIIODO SALIDA DIGITAL

El software s¡gue las pautas deldiagrrama de flujo de la fuura 55.

subrnodo salida digitral

frn4 setb p1.714 mov a,p1

jb aw.4,l4dr p1.7

s4 mov a,p1jnb acc.4,g4mov a,ffi2H

; puede iniciar el proceso

; clear finconv

; suba el pulso (sd)mov dptr,#1800H ; dirección del p{o c delS2SSmou( @dptr,a

8255mov a,#00Hmou( @dptr,as€tb p1.7ljmp A

;escriba b de a en el pto C del

;ba¡e el pubo (sd);escriba lo de a en el pto C (8255); setb finconv

fin de salida d¡gital

Page 107: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

96

9.r.6 suBmoDo DE coNvERsóN DrcltAL mnloeoEste submodo fue d¡señado para que el usuarir¡ pueda sacar un vdtaje análogo

simplemente colocando el valor que el desea a la salida en el prognarna npnitor

ubicado en el computador. El usuario dispone de dos canales de sal¡da, el canal

unipolar tbne una salida de 0 vottbs a 5 voftios , y el canal bipolar tiene una

salida de -5 voltios a 5 voltios. En la figura 57 se muesba bs paeos que se

siguen para ejecutar este submodo.

Figura 57. Diagrama de flu¡o en el er.bmodo conversión d¡gibl anábgo

3.I.6.IDIAGRATA DE TIEHPOS SUBHODO DIG]TAL ENNIOCO

El diagrarna de üempos para el subrnodo salkta dbital se muestra en la figura

58.

Leer el canal ( 0 cana bipolar y 1

pera el canalunipolar)

Page 108: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

n

OUTCAt.¡AT

CANALENTRA

rNrcorw

STROBE

FINCONV

ICaflura latcft (subnodo)

Canalbipolar

Canalunipolar

¿t'

Tr€mpo mierilras el sesaca el ddo por el

corversor D/A

AUXILIAR

Figura 58. Diagrana <b tiernpo.s del sr¡bmodo enüatla dbital (modo tdal)

Los pasos que se siguen para seleeioriar este submodo son los siguientes:

(estos pasos hacen parte del programa &l microconfolador ubicado en la

ROM)

1. Selección del submodo haciendo Or¡tcanal=1, Canabntna=o, Iniconv=o

auxiliarl

2. se envía un pulso por la señal shobe pana gue el subrnodo quede

enganchado, egto sucede cuando el pulsode strobe esta en d lanco de bajada.

Para hacer el proceso de convenión di¡itral análogo se hacen los s[uientes

pasos:

a. El dato a ser mvertido debe estar listo en el h.¡s de entrada de datos

Page 109: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

98

b. Se selecciona el canal. Si Outcanal=O se selecciona canal unipolar y

Outcanal=1 se selecciona elcanal bipolar.

c. Leer fin de conversión. Si finconv=O vuelve a leer y si finconv=l sign

siguiente paso.

d. Enviar el pulso de inicio de conversión, con ancho mínimo de 7 ps.

e. Leer fin de conversión. Si finconv=0 vuelve a leer y si finconv=l ya se realizo

la conversión.

al

3.1.6.2 SOFTWARF, DEL

SUBMODO CONVERSóN

TICROCONTROI.AT}OR PARA EL

DtctrAL enÁloeo

El sofiware sigue las pautas del diagnama de flujo de la fuuna 57.

t

lm5l5

8255

setbmovjbclrmovjnbmovlTtovmovx

movmovx

setbljmp

modo conversión d/a

p1.7a,p1acc.4,15p1.7a,p1acc.4,s5a,#OlHdprtr,#1800H

@dptr,a

a,#O0H

@dptr,a

p1.7t5

ss

; pude inkiar la converekrn

; dear finconv

; suba el g.rlso (pnlso d/a); direccilln del prto C &l S255;escriba lo de a en el flo C del

;baie el pubo (pulso d/a);escriba lo de A en el pto C del

; sgf firrconv

8255

Page 110: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

99

3.1.7 SUBTODO SIETPRE GONVIRTIENDO NXÁIOEO UGITAL

Se diseño este submodo para poder tener una imagen de la señal que se esta

muestreando continuamente , es decir el usuario tiene un osciloecop¡o de baia

ftecuencia pero de fácil manipulación de las señales. En la figura 59 se muesba

el diagrama de flujo usado para realizar este submodo.

Carger el dato en el 8255

Set fin de conversión

Figura 59. Diagrama de fl$) en el sr¡bnrodo de siempre convirtiendo análoge - d¡gitral

La salida de este proceso es por la intemrpcion generada desd€ el programa

monitor (lNT 0).

3.t.6.1 D|AGRAmA DE TtEtpOS DEf SUB*|ODO StEtpRE

drrrld¡d Autónoma tte Octid¡rüsECCtoN BlBLlorf.cA

Leerelstalde enüada

GONVIRTIENDO AilÁLOGO DIGITAL

Page 111: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

100

El diagrama de tiempos para el submodo conversión anábgo digital se mu€sffa

en la fuuna 60.

OUTCAI{AL

CAI.¡ALENTRA

tNtcot¡v

STROBE

FtNCOtS/

ICaptura latcfr (u.ürnodo)

<|---J

Tiernpo de siempreconvirtiendoA/D

AUx|LIAR

Figura 6O. Diagrama de tiernpos delsr.ümodo siernpre conürtbndoA/t)

Los pasos que se s¡guen para seleccionar esb submodo son los s(¡ulentes:

(estos pasos hacen parte del programa del m¡crooont¡ddor ubi:ado en la

ROM)

1. Selección delsubmodo con Outcanaf=O, Canalentna=í, Iniconv=0 auiliarl2. se envía un pulso por la señal strobe para que er submodo qr.ede

enganchado, esto sucede cuando el pulso de strobe estra en elflanco de baiada.

Para sacar un dato digital se siguen bs sBuientes pasos :

a. seleccionar el canal de entrada. Si Canalentna=l se selecc¡ono el canal

bipolar y si Canalentra =0 se seleccionod p"nal unipolar.I]T

Page 112: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

l0l

b. Se lee fin de conversión. Si finconv =0 vuelve a leer y si finconv=1 sign al

siguiente paso.

c. Se envía un pulso por Iniconv, con ancfio de pulso míninp de 4 ps

d. S€ lee fin de conversión.'S¡ finconv =l vuelve a leer y si firrconv=O siga al

siguiente paso.

e. Hacer Outcanal =1

f . El dato convertido esta listo en el puerto A del 8255.

g. Hacer Outcanal =0

i. Para realizar de nuevo la conversión se regresa al punto a.

3.I.6.2 SOFTWARE DEL TICROCONTRO1áDOR PARA EL

SUBMODO SIEHPRE CONVIRTIENDO ENAIOCO DG]TAL

El softu¡arc s¡gue las pautas deldiagnama de llujo & la frguna 59.

t modo sbmpre conürtiendo a/

fm6 setb p1.7 ;puede iniciar iniconv16 mov a,pl

jb acc.4,l6setb p1.7 ;setb finconvsetb p3.4 ;setb s/h(to) ciene el $nitcfl

sO mov a,pljnb acc.4,s6mov dptr,#2000H ;direccón delADCOg2O(canall

bipolar)mov r2,ffi1H ;canalljb acc.5,cane6mov dptr,#3000H ;dirección del ADcOs20(canalO

unipolar)

Page 113: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

102

cane6 movregre mov

clrmovx

ce6 movjbmovxmov

mov a,p3anf a,#2AHmov rO,a

13,dphdph,13p3.4

@dptr,a

a,p3acc.3,ce6a,@dptr11,a

f2,ffi1H,ftnm6rO,#20H,sno

gfiecjne

mov rz,mH ;canal0 en elrWistro r2 queda(O1canall)((X) canal0)

;clear s/h (t0) abir el swihfl;inicie la conversiór (canall2000H)(canal0 3mOH)

;en r0 queda elsigno (sen pos2OH)(sen neg 00H)

;lee eldato dd convercor;en reg r1 queda eldato dd@nveñ¡or

;sioutcanal=1 sdte a finm6;setb finwrv (no ruede leer el

sp6 cjneljmp

anal6 movmovdiv

;rutina cr.¡ando la señales positiva

r1,#80H,anal6finmGg,r1

b,#goHab

cjne a,#00H,sat6ljmp fnrn6

sat6 rnov r1,#80Hljmp frnm6

;rutina cuando señales negativasn6 cjne rl,#O0H,proc6

ljmp ftnmoproc6 cjne

ljmpcort6 mov

movdivljmp

max6 movultn6 mov

addmov

frnm6 movjbsetb

dato)

r1,#7frl,cort6ultn6a,¡1b,#7fr1abultn611,#7ft1a,#80Ha,Í1f1,aa,p1acc.6,frnm6p1.7

mov a,r1

Page 114: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

103

mov dptr,#1000H ;dirección del püo a del8255movx @dptr,adr p1.7 ;dear firrconv (r¡¡ pu€de leer el

dato del 8255)setb p3.4 ;seüb s/tr (to)ciene el switcflljmp regre

fin de siempre convirtiend

3.1.8 SUBÍU|ODO StEmpRE CONVTRTTENDO DtctrAL ANÁIOCO

(suBmoDo 7)

Este modo fu€ d¡señado para que el usuario pueda tener un pequeño generador

de señales o pueda tener la pibilklad de crear una señal a su gusto pana

alimentar un sistema. En este submodo siempre se esta realizando una

conversión d¡gital análoga por oralquiaa de los dos canales de salida

disponibles, canal unipolar de 0 vottic a 5 voltios y d canal tipolar de -5 voltios

a Svoftios. En la figura 61 se muest¡ra el diagrama de flujo ut¡lizado para realizar

este subnpdo.

Page 115: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

104

Set F¡lso al conrrssor D/A

Figura 61. Diagrarna de flujo en el sLürnodo siempre convirtierÉo dbitel aná5gg

La salida de este proceso es por la intemrpcitfr gpnerada des& el programa

monitor (lNT 0).

3.I.8.I DIAGRATA DE TIETPOS DEL SUBrcDO SIEHPRE

CONVIRTIENDO DIG]TAL ANÁLOGO

El diagrama de tiempos para el subnpdo siempre convirtiendo digitral anábgCI

digital slpuestna en la fuuna 62.

Page 116: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

105

OUTCAI.|AT

CAI{ALENTRA

lNtcol.¡v

STROBE

FtNCOi.¡V

AUXILIAR

Figura 62. Diagrama de tiempos del subrnodo siernpre corwÍtien<b D/A

Los pasos que se siguen para sdeccioriar este subrrpdo son los siguiente :

(estos pasos hacen parte del programa del microcontrclador ut¡Écado en la

ROM)

1. Selección del submodo haciendo Outcanal=í, Canabnba=l, lnbonv=0

euxiliapl

2. se envía un pulso por la señal strobe para que el submodo quede

enganchado, esto sucede cuando el pulso de shobe esta en elllanco de baiada.

Pana sacar un dato digital se siguen los s(¡uientes pasos :

a. El dato ha ser convertido debe estiar listo en el bus de entrda de datos.

b. Seleccionar el canal. Si Outcan$p se seleccionó el canal unipolar y si

tle aquf en adelante rp irÉeresa

tle aquf m adelsrte no inter€Ga

¿Captura latctr (suimodo)

Outcanal=1 se seleccionó elcanal

Page 117: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

106

c. Se lee fin de conversión. S¡ finconv =0 vuelve a leer y si firrconv=1 siga al

siguiente paso.

d. Se envía un pulso por lniconv, oon ancho de pulso mlnimo de 4 ps

e. para una nueva conversión se cobca el nuevo dato en el h¡s de enhada &date y se repite desde el paso a.

3.1.8.2 SOFTWARE DEL HICROCONTROLADOR PARA EL

SU BTIODO S I EMPRE CONVIRTIENDO DIG ]TAL AMALOGO

El soft'nnre sigue las pautras del diagnama de fluio de la figura 6f , la brma aquí

mostrada fue como el sorftrare fue escrito en nemónicos, por tranto apareoen

punto y comas para introducir los comentarbs de cada instn¡ccftfr de operacion.

modo siempre conversión d/at

lm717

setbmovjbdrrTK)v

movmovrTtovx

setbfjmp da7

p1.7a,plae-4,17p',.7a,p1a,ffi1Hdpú,#l800H@dptr,a

p1.7

s7

; puede iniciar b conversitln

; dear finconv

; suba el ¡rlso (n¡lso d/a); diruion del pto C del 8255;escriba lo de a en el pto G del

; setb finconv8255

da7fin de conversión d/

Básicamente lo qrre se ^? Bs repetir fo q¡¡e ya esta escrito pana el subrnodo

cin@, esto siempre oorre has¡a que se presente la intemrpción cero (que se

expl icará posteriormente).

Page 118: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

107

3.2 iIODO PARCIAL

En ef modo parcial la tarieta opera con el sorftrmre cr€do en et pro¡@o disprfro

e implementación de un pt9grama dttffifrn pan el qrrtd de prooesos usndo

técnicas drlt¡sas, a.rya función principal es controlar un proceso.

Para este modo existen suhnodos de operxiiin que rueden ser usados por los

diseñadores del proyecto diseño e implementación de un programa didáctio

para el control de procesos usando técnicas difusas.

3.2.1 SUBHODO DE OPERACIÓN CONVERSOR ANÁLOGO

DIG]TAL

Este submodo configura la tarjetra para convertir una señal análoga eri un cod¡W

de ocho bils , se pueden seleccionar el canal de enhada uni@ar (0v a 5v) o el

canal de entrads bipolar (+2.5v a -2.5v). La idea de este submodo es la de

poder tener un sonsor de posición que envíe h inbrmackin en los nangos de

entrada de la tafeta para que el prognama ubeue la pq¡rtjer de la tarpta y

pueda enviar la señal de control, tamUén sirrre pana onüohr dibrentes

proclsos que tengan sensores que brinden el rango de enbada de la tarjeta,

como por ejemplo un control de velocidad. El usuarb de la TDADSOO

selecciona este submodo desde el programa pnncipal y colocando el bit mas

alto de n recueri de ráfagn , estia situación se muestra en la figura 63.

Page 119: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

l0t

Figura 63. Diagrama general ptra escoger enfe subrnodo enco&r y sl.ümodo corn€rsión A/t)

Al mismo tiempo que se efucfúa una conversión A/D el prognama envía una

señal de control hacia d elemento a cont¡olar. El programa d¡scñádo en el

proyecto'di.sl9,ño e implementación de un Ho{lrama didádi@ pa¡B et antrot de

procesos usndo t&nicas drñ¡sas" mareia h tarjeta de bl brma que ella

convierta el dato solo cuando el prognema se b pida, para esto el programa

sigue los siguientes pasos :

r. se cdoca eldato a convertir D/A en el bus de conversión D/A

2. Se escoge el canal (unipolar o bipolar)

3. Se envía el pulso de inicio & conversión

4. Se r€coge eldato leído y se procesa

En la figura O4 se muestra el diagrama de flujo usado pana realizar el sr.lbmodo

de conversión Afr q el modo parcial.vr

Page 120: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

l(D

Cargar el dato en el pr¡erto A del SAS5

Figwa 84. Diagrama cle flup en el sr¡bnodo conr¡ersi{tn análoge frital (rnodo p*cial)

3.2.1.1 DhGRAü|A DE TIEHPOS SUB¡|ODO DE CO}ÍVERSil5N

A'D EN TIODO PARGIAL

El diagrama de üempos para el submodo converskln análogro d¡gital para rnodo

parcial se muestra en la figuna 65.

l¡lrrrdd¡<l Artúnom¡ dc Occlt¡rtrsEccroN 8l8Lr0TECA

Page 121: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

ll0

Canalbipolar

OUTCAI.¡AT

CATTIATENTRA

tNrcotw

STROBE

FINCONV

AUXILIAR

CandmipolarCanalbipolarCstalunipolar

Figura 65. Diagnama de tiempos c|el sr¡bmodo conversktn A/t) rnodo padd

Para realizar el proceso de conversirin A/D se realizan loo siguientes p€s6 :

1. Seleccionar el canal A/D de entrada

2. Enviar el pulso de inicir¡ de conversión con un ancfio de rulso mlnirno de 7 ps

3. Leer fin de conversión. Si finconv=0 vuelve a leer y si finconv=i siga al

siguiente paso

4. Eldato leído se encuentna listo en el bus de salida de datos.

Para enviar la señal de control se realizan los siguientes pasos :

a. Colocar el dato a convertir en el h¡s de entrada de datoe.

b. S€leccionar el I de conversión D/A de salkta que se usara

Page 122: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

lll

c. Enviar un pulso por la señal strobe con un ancfio de ¡rlso mínimo de

nanos€gundos

d. El dato esta a la salida del conversor D/A

3.2.1.2 SOFTWARE DEL MTROCONTROIADOR PAIVI EL

SUBTIODO DE CONVERSóil A/D EN EL rcDO PARCIAL

El softrare sigue las pautas del diagrama de llujo de la figura 64 ,de la furma

aquí moshada fue como el software fue escrito en microurin por ello aparccen

punto y corn4¡ para introducir los comentarios de cada instn¡cción de @eración.

;puede iniciar inbonv

;dear finconv;setb s/tr(to) c¡ere el swkfl

modo parcialsubmodo conversión ald -mmO setb p1.7

m0 mov a,pljnb acc.4,mOclr p1.Tsetb p3.4

s0 mov a,pijb acc.4,sO

rnov r2,ffiOH

caneO dr pg.4movx @dpilr,a

mov a,p3anl a,f2oHmov rO,a

ceO mov a,p3jb acc.3,ceo

mov dptr,#2000H ;dirección delADcog2O(canall

mov r2,ffi1Hbipolar);canalljb acc.S,cane0

mov dptr,#3000H ;direccitfr del ADcog20(canalOunipolar)

;canalO en regisúo 12 queda(O1canall)(O0 canal0);clear s/h (t0) abrir el switch; inicb la conversk5n(canal I2000H)(canal0 3000H)

;en r0 queda elsigno (sen pos20H)(sen neg 00H)

Page 123: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

tt2

a,@dptrÍ1,a

t2,ffi1H,finm0rO,#20H,snO

;rutina cuando la señales positiva

;lee eldato del cor¡versor;efl registro r1 queda eldato delconversor

MOVX

mov

cjnecjne

;rutina cuando señales negativa

spO cjneljmp

analO movmovdivcjneljmp

satO rnovljmp

snO cineljmp

proc0 cineljmp

cortO mov

frnm0

movdivcineljmpmovmovaddmovmovmov

rl,#80H,analOftnm0a,f1b,#80Haba,#O0H,sat0ftnm0r1,#80Hfrnm0

maxOultn0

r1,ffiOH,prcc0finm0r1,#7ftl,cort0ultnOa,r1b,#7fl{aba,#00H,max0ultnO¡1,#7ft1a,ffiOHa,f111,aa,11dptr,#f 000H@dptr,ap1.7m0

movxsetbljmp

l#n submodo conversión A/D rpdo oarcia4

3.2.2 SUBTODO ENCODER EN TODO PARCIAL

Básicamente estT submodo es igual al submodo encoder en rnodo tdal, laI

diferencia es qu{ se puede hacer conversión D/A al mismo tiempo, esto pana

Page 124: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

ll3

facilitar el control del sistema. El diagrama de flujo es prffir:arnente el mismo

solo varia cuando se habilita la entrada de un dato digital para s€r @rivertido por

el canal de salida. Eldiagrrama de flup se muesüa en ra figura 66.

3.2.2.1 DIAGRAXIA DE TIEHFOS DEL SUBTODO ENCODER EN

TIODO PARCIAL

El diagrama de tiempos se muestra en ta fEura 67. Para la prinera bctura se

realizan los siguientes pasos :

1. Enviar el pulso de inkio de conversión con un ancho de p,rlso mínimo de 7

ps

2' Leer fin de conversión. Si finconv=O vuelva a leer y si finconv=i s{¡a al

siguiente paso.

Page 125: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

l14

Enviar el dato al conversor D/a

Figrura 66. Subnrodo encod€r para el modo parcial

Page 126: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

115

3. Hacer Canalentra=1

4. El dato esta listo en el bus de salida de datos (puerto A der g2s5)

5. Hrer Canalentra =0

Cand bipc¡lrOUTCANAL

CAMLENTRA

Cstalmipolar

tNrcorw

STROBE

FINCONV

AUXILIAR

Se pl¡e<le leer( al rl'+n t

Captr.ra l€tch delfl/A calecninnarln

Figura 67. Diagrama de tiempos clel s¡.ffio connersión A/f) fnodo psdd

Para realizar una conversir5n D/A la TDAD€@ realiza los sig¡ubntes pasc¡ :

a. Se coloca el dato a convertir en el bus de entra<ta de datos

b. S€lecc¡onar el canal de salida D/A

c. Enviar el pulso de strobe con un ancho de pulso mínirno de nanooegundos ,

con elflanco de bajada queda ergarrcfra{o eldato en ef latch.

Page 127: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

116

3.2.2.2 SOFTWARE DEL MGROCONTROLADOR PARA EL

SUBTODO ENCODER EN EL il|ODO PARCIAL

El softmare sigue las pautas deldiagrama de lluio de h figum 66.

mfaO setbm0 mov

jnbclr

mfl movjbmov

dato

rTtov

movxmovmovmovmov

;puede anancar ir$conv

;dear fin de conversl&l

;sacar d/a; pto c del 8255; escriba lo de a en pto c del 8255; reset regpooant (ba¡a);(alta);dato de la pc¡¡dór";r0 es el registro dord€ esta elde la posición

; direccirlri del Éo A del 8255; secar el dato de la pq¡¡ción por

puerto (OOH) punto inicial; puede leereldato;leer los canales;sicanala=0 salta vue2; vuelva a leer los canales;si el canal a=l salte vuel; rutinas de izq y der;sicanal b=O (desplazamiento aizquierda); canal b =1 (desphzamiento a laderecha)

; si el canala=0 salte a vue2;rutinas izqubrda y derecfra

movmou(

elsetbIT¡OV

jnbvuel mov

jbmovjnb

laljmp

vue2 movjnbmovjnb

Submodo encoderen modo parcia#

pl.7a,p1acc.4,mOp1.7a,p1acc.4,mf1a,#01Hdptr,#1800H@dptr,arl,#00H12,ffiOHrO,#00Ha,l)

dptr,#l000H@dptr,a

p1.7a,p3acc.0,vue2a,p3acc.0,welr5,#00Hacc.l,izq

der

a,p3acc.0,vue2r5,#01Hacc.l,der

i- rutina de izquierd

r

Page 128: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

lt7

izq cjneljmp

slgO movmov

cjneinc

'- ¡rJtina derecha-

;si R2 != I salta;R2 puede ser rnayor a 168H

;en R3 guardo la parte baja delregpcad

;incremente h parte alta delr€gpostrt

;incrementrar la parte baja delregposact

;si canal ts1 salte a noü (nocambiar el dato del pto(2

;incrementar d dato de la

;lea Canalentra (si se puedecambiar eldato del pto);sicanalentra=l salte a novi(e{computador esta leyendo);no puede leer el dato;sacar el dato por el pto a del

; puede leer el dato; si r5=0 salte a vuel

;reset del rogposact (parte afta);(parte baj€¡)

;reset del regisho de dato do laposición

;si la parte baja dd regposact t=0saf,te a pros

;guarde la parte baia del

;decrementar la parte baja delregposact

sigl inc

movjbmovjb

grados))inc

posiciónsaca mov

jb

drmov

8255

12,#03H,sigOmaya,f113,a

r1,#0ffil,sig112

r1

a,r1acc.l,novia,13acc.l,noú

r0

a,p1

acc.S,novi

p1.7a,ro

dptr,#l000H@dptr,ap1.7r5,#00H,vue1vue2r1,#0f4H,mayO12,ffiOH11,#00Hr0,#O0H

rl,#00H,prcs

a,r113,a

r1

a,ri

novl

mayclear

ljmp sacamayO jnc clear

ljmp sigO

movmovxsetbcjneljmpcjnemovITIOV

mov

der cine

pros movmov

regposactdec

Page 129: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

ll8

jbmovjb

decposiciónsalir mov

jb

clrmov

8255movmovxsetb

node cjneljmp

men cjnemov

(partemov

(partemov

ljmpsig3 dec

movmovljmp

acc.l,nodea,f3acc.l,node

t)

a,p1

acc.5,node

p1.7a,r0

dptr,#í000H@dptr,ap1.7

r5,#O0H,vue1vue2r2,#O0H,sig3rl,#Of4H

r2,#O3H

r0,#OfdH

;leer el canal;si canal F0 salte a rrcde (nocambiar el dato del ptd2 gnados)); decrementar eldato de la

;lea Ganalenüa (si se ru€d€cambiar el dato dd pto);si canalentra=l salte a rnvi(elcomputador esta leyendo);no puede leer eldato;sacar el dato por el pto a del

;puede leer el dato;si r5=0 salte a vuel

;cargar con f4 H el regposactbaia)

;cargar con 03H el regposdalta);reset del registro de dato de laposkión

salir12

r1,#0ffr113,#00Hant'- fin de lectura con elen

3.3 SOFTWARE PRINGIPAL

El sofluare principal hace rebrencia al llamambnto inidal del softrrare del

microcont¡oldor, la selección de rnodc y la interrupdón cero (generada por el

usuario), todo para configurar adect¡adanpnte d hardrvare para las furrciones

que debe realizar. A continuación se muesha la parte principal del programa

ubicado en la ROM.

Page 130: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

119

orgma¡n ljmp

orgljmp

0000Hconf0003Hint

org 0030Hp1.7r0,sp

@rO,#O0Hr0

@rO,#50H

rutina de interupción int0

int drmov

pointermovdecmovreti

;todavía rxl arangue iniconv;cargar el m.¡mulador con el stack

;deshabilitar todas las intem¡pciones;conf del 8255 (pto a,c0-c3 son salida)b.ú+,7 son de enhada); dirección de cor¡bol del8255; escriba la palabra de contrc¡l en el

;dear de finconv;setb s/h (c*ere d $/tcñ del 4(F6);intem¡pción porflarrco de bajada;prioridad de intem¡pción normal;habilito sdo la intemrpción O(¡nto);reset de:;sd (salkJa d¡g¡tal);pulso d/a(pulso del conv d/a);lee el pto p1 del80c31;modo Parcial;mascara para ber d rrpdo;ráfaga

;conv a/d

;entnada digital

;salida dbital

;conv d/a

;siempre convirtbndo

n de rutina

inicialización y seleccion de

conf

(pto

8255

contl

cont2

cont3

movmovx

modo movmov

ie,#O0Ha,#8aH

dptr,#1c00H@dptr,a

p1.7p3.4tcon,ffilHip,ffiOHie,#81Ha,#O0Hdptr,#18(DH@dpf,aa,[email protected],mmca,ffi7Ha,ffilH,contllmla,ffi2H,cp¡nl2mm0a,#03H,cont3lm3a,fllrmnt4

efffl,6s¡f$Ü-j¡¡-

|.DH,contOÚ

movmov

clrsetbmovmovmov

movxmovjnbanlcjneljmpcjneljmpcineljmpineljmp

cont4ljmp

cont5

ll:¿cjne

lm5cjne

lffid¡tl A¡túrprm d! Ocdtms[cctor{ 8t8LtoTEc¡

Page 131: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

r20

ljmp lm6cont0 cjne a,#0OH,cont7 ;encoder

ljmp mfaOcontT cjne a,#07H,modo

[mp lm7

fin de inicializacif¡

De aquí en adelante se ubican y llaman las dibrentes subrutinas npotradas

anteriormente.

Page 132: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

121

4. SOFTWARE DE HA]{E.'O DE I.A TARJETADE ADQUISrcóN DE DATOS TDAD - 8(XI

Como complemento al trabajo especifrco para to cr¡al se d¡seño la tarieta de

adquisición de datos, se desanollo una aplicación gráfica Épida y sencilh,

@pe de man$ar todas las funciones que tiene ditfra tarida. Es pgr esto que

este capitulo describe y erplica el manejo de la ¡nterfaz gráfrca para que de

esta brma se aproveche al máxirno todas las bondades que brinda el harü¡r¡are

diseñado. Cabe adarar que corno el prograrna esta diseñdo bap amtriente

\Mndous , el acceso a todas hs ordenes se hace por medb de un d¡c del

Mouse.

4.1 Entorno de desamollo del softwarc

El sofinare provee al usuario varias henamientas pana faslitar el maneio de

todas las funciones de la tarjetra @rno son: despliegue grdco de loe datos

adquiridos, ct¡ñ¡or, base de tiempo (representa la escda de la gráfica ), ecf.

Cuando se arranca el programa se puede rrer lo s(¡uiente :

Page 133: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

t2l

Figura 68: Ventana inicial

En esta interfiaz se disünguen dos ventanas principales :

o Ventana & presentacián. Visualiza el nombre del programa como también

los nombres de los creadores y además dos botones cuyas conespondientes

ordenes son :

Page 134: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

122

Visualizar información general sobre el programa.

c Ventarn prirrcipl. Msualiza todas las heramientas

aprovechar las funciones de la tarjeta.

neceaanas para

4.2 Entorno o ventana principal

Como se dijo, esta es la interfaz gráfica del programa desde la cual se accede a

cada una de las funciones de la tarjeta.

Page 135: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

123

En esta interhz se distinguen los elementos siguientes :

4.2.1 furra de menÚs, Visualiza las ordenes gue el usuario utiliza para

ejecutar las distintas funciones de la tarjeta.

Figura 70 : Barra de Menús y Herramientas

En esta bana de menús podemos ver :

4.2.1.1. Menú archivo. Visualiza las ordenes básicas para la configuración

de la dirección del puerto paralelo al cual esta conectado la tari¡ta TDAD800, ast

como la orden de salir.

Puerto: Permite configurar la dirección del puerto paralelo en el cual es6

conectado la tarjeta de adquisición de datos.

Salir : Permite salir de la aplicación y regresar a Windows.

4.2.1.2. Menú Grallcar,' Este menú visualiza las ordenes parfl el manejo

de la gráfica de los datos adquiridos por la tarjeta.

Page 136: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

124

Gráficar: Al seleccionar esta opción los datos adquiridos son graficados, de

forma continua o por "pantallas", en el osciloscopio virtual .

Detener : Detiene el despliegue gráfico de los datos.

4.2.1.3. Menu Modo,' Este menú visualiza los distintos modos de operación

de la tarjeta, los cuales son :

Encoder: En este modo se puede hacer la lectuna del encoder de la posición

en que se encuentra el eje del motor. El programa brinda la posibilidad de hacer

una lectura paso - paso o de forma continua. La ventana de este modo es :

Figura 71 : Ventana para lectura del Encoder

Conv AID: Como su nombre lo indica, hace referencia a la conversión

análoga digital. En este modo se puede escoger el canal análogo que se desee

(Canal 0 -unipolar o Canal 1 - bipolar) y leer el datq Sue se encuentra en el. El

Page 137: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

125

programa brinda la posibilidad de hacer una lectura pa$o a paso o de forma

continua. La ventana de este modo es :

Figura 72 :Ventana para lectura análoga

Conv D/A: Como su nombre lo indica, hace referencia a la conversión digital -

análoga. En este modo se puede sacar un voltaje por el canal 0 ( 0 a 5 volt )

con incrementos de 20 mvolt, o por el canal f ( -5 a 5 volt. ) con incrementos de

40 mvolt. La ventana de este modo es :

Page 138: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

r26

Figura 73 : Ventana para sacar un rrcltaje

Entrada digital : En este modo se tiene la oportunidad de leer, por medio de la

tarjeta , un dato digital de 8 bits. El programa brinda la posibilidad de hacer una

lectura en formato decimal (0 a 2s5 ), hexadecimal (00 a FF) u octal (0 a

37n. La ventana de este modo es :

Figura 74 : Ventana para lectura digital

Page 139: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

salida digital : En este modo se puede sacar por medio de la tarjeta

digitalde I bits en formato decimal ( 0 a 2ss ), hexadecimal ( 00 a FF )

O a377 ). La ventana de este modo es :

t27

un dato

u octal (

Figura 75 : Ventana para sacar dato digital

La ventana para el modo que seguidamenb se tratara es la mosfiada en la figura

59.

4-2.1-4 Menu Ráfaga. Este modo se creo con la idea de poder obsen¡ar una

señal durante determinado tiempo dependiendo de la frecuencia con que se

este muestreando. La frecuencia de muestreo se establece con el Dip Switch en

la tarjeta de adquisición de datos.

Inicio: cuando se da Ff[p " esta opcion aparece una ventana que da la

posibifidad de escoger et6nat por donde se va hacer la ráfaga.Luego apareceü

Page 140: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

128

otra ventana que indica eltiempo que se debe esperar para que la tarjeta haga el

muestreo.

Esta nueva ventana tiene un pequeño menú llamado Run el cualüene una orden

inicio que da comienzo al muestreo de la señal de entrada. La ventana es :

Figura 76 : Ventana de inicio de Ráfaga

Leer: Da la orden de enüada de datos desde la RAM de la tarieta El usuario

puede leer la cantidad de datos que desee. Después de activar esta orden el

usuario debe establecer los parámefos gráficos, "base de tiempo" y "rango de

voltaje" para que se produzca el despliegue gráfico de los datos en la pantalla

del osciloscopio virtual. Cuando se presiona el botón de "graficaf aparece una

ventana que da la posibilidad de escoger la manera como se quiere hacer la

gráfica, ya sea de forma continua o por pantallas.

Page 141: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

129

4.2.1.5. Menú Continuo ND : En este modo la tarjeta esta haciendo

continuamente conversión análoga - digital, es decir sirve como osciloscopio

virtual para poder ver y analizar señales de enbada de bajo voltaje. Este modo se

activa con la orden ínicio. Cuando se da clic en esta orden aparece la siguiente

ventana :

Figura 77 : Ventana Modo Continuo A / D

Autónom¡ dc OccllnhsEcctoN 8t8UoTEcA

Esta ventana üene un pequeño menú llamado Run,;le da la orden de inicio al

despliegue gráfico de la señal de entrada. J

Page 142: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

130

4.2.1.6. Menu conünuo D/A.En este modo la tarjeta esta haciendo

continuamente conversión digital - análoga, es decir el usuario puede con un

vector cuyos elementos son valores de voltaie generar su propia señal. Este

vector es el generado en el modo ráfaga.

Este modo se activa con la orden lnício.

4.2.1.7 ' Menu awda.Este menú da información general sobre el manejo del

programa.

4.2.2. Barra de henamlent*. Agiliza la ejecución de algunas ordenes

de la barra de menús.

lH# Configura la dirección del puerto paralelo en el cual esta conectada la

tarjeta.

ffil 1"" los datos de la RAM de la tarjeta para el modo de ráfiaga.

;-:¡:li

=# Hace la gráfica de los datos obtenidos en la lectura de ra RAM.

ifft o"o"ne la gráfic:¡ que se esta desplegando en la gantafla delosciloscopio

virtual.

Page 143: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

l3l

ffi Ayuda sobre el programa.

4.3. Librería o DLL's

Debido a que Visual Basic ( lenguaie de programación en el cual se desarrollo la

aplicación ) no tiene la funcionalidad de trabajar con los puertos del computador

y puesto que la tarjeta esta conectada al paralelo, se tuvo que recunir a la ayuda

del lenguaje C++ para crear una librerfa, llamada 'tardidl.l¡b' , con la cual el

usuario puede hacer su propio programa en C++, y una DLL llamada .

tdad800.dll ', necesaria para la aplicación hecha en visual basic, las cuales

agrupan todas las funciones creadas para el maneio de la tarjeta de adquisición

de datos.

4.3.1. Modo Parcial.

como ya sabemos la tarjeta funciona b$o 2 modos generales, et total y e!

parcial. Ahora nos disponemos a explicar las funciones pertenecientes a la DLL,

con las cuales trabaja el mú prcial. Antes cabe recordar que en este modo no

hay necesidad de resetear la tarjeta, solo debe inicializarse ( cargar los

convercores D/A con 0 voltios ) .

La función que inicializa la tarjeta es la siguiente :

Page 144: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

r32

4.3.1.1. Funciún arrcngue ( void ).

Esta función esta declarada como una rutina üpo voW , es decir no devuelve

ningún dato. No recibe ningún parámetro. como se düo, inicializa los

conversores DIA a 0 voltios.

Su sintaxis es : Ej.

arranque ( )

4.3.1.2. Función conyadmt ( int).

Se utiliza en el modo Gonv A/[). Esta función esta declarada como una rutina

tipo float, es decir devuelve un dato que es la medición en voltios del canal

escogido. Recibe oomo parámefo un dato entero ( en nuesüo caso, canal) ,cuyo

valor puede ser:

0 para canal de 0 a 5 volt

I para canal de.2.5 a 2.5 volt.

Su sintaxis es : Ej.

x=convadmt(0)

X tendrá el valor del voltaje que esta entrando por el canal 0.

4.3.1.3. Funciún entdigmt ( void ).

Se utiliza en el modo Entrada Digital. Esta función esta declarada como una

rutina üp int, es deir devuelve un dato entero en fiormato decimal (0 a 25Q,

Page 145: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

133

que es la medición del dato digital de entrada de I bib. No recibe ningrln

parámeüo.

Su sintaxis es : Ej.

x = entdigmt o

X tendrá el vafor decimal equivalente al dato digital de enhada.

4.3.1.4. Functón saldigmt ( vctid ).

Se utiliza en el modo Salida Digital. Esta función esta dectarada como una

rutina tipo voíd, es decir no devuelve ningún valor. Recibe como parámeto un

dato en formato decimal ( 0 a 255 ) , que es el valor digital de I bits que se

quiere sacar.

Su sintaxis es : Ej.

saldigmt ( 265 I

El dato que saldrá será 1 111 1111 en binario.

4.3.1.5. Funclón conv&mt ( i¡rt, fr@t ).

Se utiliza en el modo Gonv D/A. Esta función esta declarada como una rutina

üpo void, es deir no devuelve ningrÍn valor. Recibe como parámetsos un dato

entero ( en nuesho caso, canal) ,cuyo valor puede ser :

0 para canal de 0 a 5 volt

I para canal de -5 a 5 volt

Page 146: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

t34

y un dato que es la medicion en voltios de lo que quiero sacar.

Su sintaxis es : Ej.

convdamt(0,3.51

Saca por el canal 0 un valor de 3.5 volüos.

4,3.1.6. Funcian contdamt ( int).

Se utiliza en el modo Cont D/A. Antes de habajar €n este modo se debe

inicializar la tarieta con esta función la cual esta declarada como una rutina üpo

void, es decir no devuelve ningún valor. Recibe como parámeüo un dato entero (

en nuesüo caso, canal) ,cuyo valor puede ser :

0 para canal de 0 a 5 volt

1 para canal de -5 a 5 volt

Su sinhxis es : Ej.

contdamt ( 0 )

4,3.1.7. Funclon contdavol ( float )

Como la anterior también se utiliza en el modo Cont tUA Esta función esta

declarada como una rutina tipo void, es decir no devuelve ningún valor. Recibe

como parámüo un dato real que representa el valor en voltios que se desea

sacar por el canal D/A seleccionado con la rutina anterior.

Su sintaxis es : Ej.

Page 147: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

135

contdavol( 1.2 )

4.3.1.8. Función conúadmt ( int).

Se utiliza en el modo GontA/D. Esta función esta declarada como una rutina üpo

void, es decir no devuefire ningrfn valor. Recibe como parámerüo un dato entero (

en nuestso caso, canal), sirve para iniciar la conversión continua de datos.

Su sintaxis es : Ej.

contadmt ( 0 )

4.3.1.9. Función conúaútol (vold ).

Como la anteriortambién se utiliza en el modo Gontinuo AtD. Esta función esta

declarada como una rutina tipo floef, es decir devuelve un valor real, en nuestro

caso voltaje. No recibe ningún parámeüo. Se utiliza para leer el ultimo dato que

entrega el conversor análogo - digital.

Su sintaxis es : Ej.

x = contadvol( )

4.3.1.10. Función rafamt ( int ).

Se utiliza en el modo Ráfaga. Esta función esta declarada oomo una rutina üpo

ínt, es decir, devuelve un valor entero que representa el valor, en formato

decimal, de la configuración seleccionada. Recibe como parámeüo un dato

entero ( en nuestro caso, canal), por el cual se quiere hacer la ráfaga.

Page 148: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

l3ó

Da inicio al muestreo ( ráfaga ) de la señalentrante.

Su sintaxis es : Ej.

x=rafamt(01

4.3.1.11. Función leenata ( void ).

Como la anterior también se utiliza en el modo ráfaga. Esta declarada como una

rutina tipo float, es decir dewelve un valor real que representa un voltaje. No

recibe ningún parámeho. Sirve para leer loo dabs almacenados en la RAM.

Su sintaxis es : Ej.

x= leerafa ( )

4.3.1.12. Funclón encomt ( tnt ).

Se utiliza en el modo Encoder. Antes de üabaiar en este modo se debe as€gurar

que la posición del eje del motor es de 0 grados debido a que esta rutina asume

el punto actual donde esta el eje como 0 grados. Esúa función esta decfarada

como una rutina tip float, es decir devuelve un valor real ( de cero grados ).

Recibe como parámebo un dato entero ( en nuesüo caso, canal) .

Su sintaxis es : Ej.

x=encomt(0)

X tendrá el valor actual del eje. (cero grados)

Page 149: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

t37

4.3.1.13. Función leenco ( void ).

Como la anterior, también se utiliza en el modo Encoder. Esta dechrada como

una rutina ttp float, es decir devuelve un valor real que representa, en grados,

el ángulo de la posición del eje. No recibe ningrln parámetro.

Su sintaxis es : Ej.

x= leenco ( I

Page 150: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

138

5. PRUEBAS Y FALLAS

Después de haber conduklo la etiapa de diseño y construcci&t, la ¡arpha de

adquisición de datos ñrc puesta a dos pn¡ebas definitivas :

l. Se utilizó para realizar el control de velocidd de un motor, ubicado en el

laboratorio de Control de la C.U.A.O, con la ayuda del sorfturare hecho en la

tesis de grado 'Diseño e implernentación de un pr9grcma did&tn pa'¿ et

antrclde prcoesos usndo téclrlicrls difuns", dernostrándose que a pesar de

que el puerto paralelo agrupa un núnero r€ducido de señabs, se puede

construir a través de el, todo un sistema de control para procesog fisicos. El

comportamiento de la tarjeta como interfase entre la danta y el computador

fue bueno, no presentándose ningún problema, obteniéndose un cont¡ol

ópümo de velocidad.

2. El segundo paso fue probar, con la ayuda del prognama auxiliar de la TDAD-

800 diseñado bajo windows, todas hs furrciones que tiene h tarleúa y

principafmente su trabajo en el modo ráfaga y como oscfloscopar viftual, Dg¡ra

apreciar señale de bajo voltaje. Se encontró que para señales de alta

frecuencia, d tiempo de muetreo (tiempo que tarda la conversirtn análoga -

digital de los ADC) es criüco,

Page 151: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

139

produciéndose el ftnómeno de ALIASING o SOLAPA|ilENTO. Las demás

furrciones o modos, @mo : crinwsbn A/D, anw¡sión D/A, w¡tinuo AlD,

antinuo D/A, enader, salkla digital y entnda di¡ilalfuncionaron sin ningún

problema.

La comparación de la TDAtl800 con las demás tarjetras de aOquisición de datos

ubicadas en los laboratorios de la Gorporacirln Universitaria A¡tónorna de

Occidente se muestra en la siguiente tabla.

TDAD€OO NI.DAQ DA$16mResoluciónUbicación

Tiempo muestreocanales anáogos

I bitsExtemacomputador40 psegElos

12 bitsal Slot

4 psegDoc

Canales d(¡itale OcfroReparación

Costo BajoObjetivo (controlar Se lograríalos dibrentesprooesoseistentes en loslaboratorios de la

OchoFácil consecución en Gonel mercado nacional proveedor

12 bitsSlot

1.4 ¡rcegI dibrerrciales ó16 sencillossebccionable porswkfrUno

el Con el proveedor

AltoSe omple

AltoSe cumple

l¡¡¡i|!¡drd Autónom¡ rrc @itrhsEcctot{ E|BUoTECá

Tabla 10. Rápie comparación entre ta TDAt)€0o, ta DAS-160o y la Ni-Daq

Page 152: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

140

6. CONCLUSTONES.

1. El diseño y puesta en funcionamiento de la t¡arieta de @uisic¡ón de datos

cumplió con los otjetivos plopuestos en la teis.

2. Al diseñarse la tarieta de adquisición de datos con fines d¡dácti@s, se logna

hacer mas fácil el acceso y manipulación de estia, por parte de los estudiantes

en el laboratorio de controlde la C.U.A.O.

3. Gon la tarieta de adquisición de datoe se logrra hacer conffi a havés del

puerto paralelo, @mo se demostró en el conhd de velocidad del motor del

laboratorio, de una forma sencilla y menos compleja que las tarjetras

existentes para talfin.

4. La aplicación diseñada bajo ambiente \Mndorc permite visualizar y demostrar

cada una de las funciones que tiene la tarjeta de adquisición de datc.

5. Se comprcbó que los circuitos de la serie 74HC)ü utilizados en el diseño de

la trarjetra tirsnen una alta inmunidad al ruido, por b ct¡altienen un m$or

funcionamiento que las series que normalmente se emplean.

Page 153: Diseño y construcción de una tarjeta didactica de ...

I4I

Bibliográfia

Data Acquisition linear devices Databook, National semkpnductor,Edición igSg

80C51 8 bit microcontrollers. Databook, Philips

Microcontroller, Databook, National semiconductor, santa dara, calibm¡a

Microlab5l, Microdiseño ltda, Medellín i990

Data acquisition, Databook ,Santa dana , Califomia

CEBALLOS, Fnancisco Jose. Encido@ia de Msual Basic 3.0. Ed.1. Editorial

McGRAW HILL . 1994