7/17/2019 ReporteRS 232

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Instituto Politecnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniera Mecanica yElectrica

Instrumentacion II

Circuito Emulador DeProtocolo RS-232

Alumnos:

Ulisses Hernandez B.U. Alejandro Velazquez B.

Profesor

Adan Eleazar.

14 de julio de 2015

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Desarrollo El proposito de esta practica es simular con circuitera el pro-

ceso que se debe llevar para realizar la comunicacion RS-232, se explicara elproceso que se llevo acabo para esta tarea, teniendo en cuenta, que la finali-dad de este circuito fue realizar una comunicacion serial del tipo RS-232.

La primer etapa consta de un amplificador 0P07 el cual tiene a la entradauna senal senoidal de frecuencia alta (audio) pero pequena, del orden de losmilivolts. como se muestra en la figura uno.

Figura 1: Amplificador OP07

Como podemos notar en el circuito, tiene dos senales a las entradas in-versora y no inversora del amplificador, esto fue hecho con el prop osito detener una variedad mas amplia de voltajes, para que el convertidor analogicoa digital tuviera mas variaciones en sus bits de muestreo.Lo siguiete que se conformo fue la velocidad de muestreo que esta dado porun timer en modo astable, el cual genera un rango de valores debido a unpotenciometro entre las terminales 6 y 7, la configuracion de este es mostradoen la figura dos.

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Figura 2: Timer en Modo Astable

Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma deonda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el disenadordel circuito. El esquema de conexion es el que se muestra. La senal de salidatiene un nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2. Laduracion de estos tiempos depende de los valores de R1, R2 y C, segun lasformulas siguientes:

t1= ln(2)(R1+ R2)Ct1= 0,693(R1+R2)C (1)

yt1= ln(2)R2Ct1= 0,693R2C (2)

La frecuencia con que la senal de salida oscila esta dada por la formula

f= 1

0,693C(R1+ 2R2) (3)

Como se coloco un potenciometro se puede obtener un rango de frecuencias,sustituyendo valores en las ecuaciones anteriores, para un valor en potencio-metro minimo, la frecuencia sera:

fmin= 144,3Hz (4)

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y maximo

fmax= 13,118kHz (5)

De esta forma podemos obtener muestras con mayor prescion en la toma dedatos en el convertidor analogco a digital. En la figura 3 se ve el diagramade conexion un ADC0804 tpico.

Figura 3: Convertidor ADC0804

Como podemos observar, el capacitor de 150pFy el resistor de 10k for-man una red RC la cual genera una frecuencia, independiente de la que entra

en la terminal 3 que es del multivibrador astable, esta red sirve para que elADC0804 empiece a sincronizarse para poder realizar las muestras, esta essolo una frecuencia de referencia.En la terminal 6 se conecta el voltaje de una onda sinusoidal sumanda conotroa a diferente frecuencia proveniente de amplificador OP07.As si la velo-cidad de muestreo debe ser superior a la frecuencia de la senal amplificadapor el OP07, esto para que se cumpla el criterio de Nyquist.El valor de un voltaje en determinado tiempo es tomado por el ADC0804 y esrepresentado por 8 bits a la salida de este. En la siguiente figura se muestracomo los 8 bits del ADC0804 llegan a un registro de corrimiento 74LS165 encascada.

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Figura 4: Registros de Corrimiento en Cascada

El primer IC recibe en paralelo lso 8 bits provenientes del ADC0804 elregistro al ser activado con en la terminal 1 (supongamos de momento por unpush-button) este recorre de uno a uno los datos que tiene en sus terminalesparalelas y los envia a la terminal Q, esa salida de datos son 8 bits los cualesentran a la terminals DS del segundo registro de corrimiento, este los mandacomo los recibe a la salida, pero se usaron 4 bits extras, un bit de inicio, dosde paro y uno de paridad, estos se colocaron inmediatamente despues de latrama ya que los bits de paridad y paro estan uno enseguida del otro de elde incio.Una vez que se tiene la trama completa con los respectivos bits de incio,

paro y paridad, se obtiene una forma de senal digital como la mostrada enla figura 5.

Figura 5: Trama de Interfaz RS-232

Claro que los bits dentro de la trama, est an en funcioon de la velocidadde muestreo, siempre sera el mismo patron si no se varia la frecuencia demuestreo.Otro detalle es la logica inversa en la imagen anterior, Pero una vezotenida esa forma de senal digital, se aplico un inversor, este fue realizadocon un transistor de alta conmutacion, se eligio el 2N2222, que tiene unafrecuencia de 20MHzla ultima etapa fue un amplificar com ocomparador, el cual se ralizo con un741, como se puede apreciar en la figura se conecto de la forma siguiente.

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Figura 6: Amplificador como Comparador

Esto fue por para adecuar la senal a los niveles de voltaje especificadospor el protocolo, que el mas comun es de 15v+15. Acontinuacion se muestrael analsis para la ganacia de esta configuracion. Si V = V+ considerandoque:

Vout=Av(V

V+) (6)

Resolviendo la malla tenemos que:

Vout=IRR1Vin=IRR2 (7)

IgualandoVout

R1=Vin

R2(8)

Vout

Vin=R1

R2= Av (9)

donde R1 = 1k y R2 = 1k a continuacion se muestra imagenes delequematico hecho en proteus y una serie de imagenes sobre el experiemento.

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Figura 7: Simulador Protocolo RS-232

(a) Cirucito Electronico RS-232 (b) Formas de Onda

Figura 8: Elaboracion de Experimento

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(a) Circuito Fsico RS-232 (b) Formas de Onda Entrada y Salida

Figura 9: Elaboracion de Experimento

Figura 10: Generador de Funciones y Senales de Entrada y Salida

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