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VARQAS Luff ALEJANDRO- 399-y

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(1)

ONIVERSIDAD

AUTONOMA

METROPOLITANA

UNiDAD

IZTAPALAPA

' I

/'

c

\..>

'!

PROYECTO

DE

INGENERIA

ELECTRONICA

I Y

2

--

.

-

ALUMNOS

,

'JORQE

TOLEDANO

E R A ~ M ~

ARTURO

-9

NO

VARQAS

Luff

ALEJANDRO

-

399-y

$-- ,7~

ASESOR:

(2)

I N D I C E :

<

-‘ I

I

r

..

A

I

JUSTlFlCAClON

6

1

INTRODUCCION

C

I

DETALLES IMPORTANTES ACERCA DEL PROYECTO

D

1

DlSTRl6UClON DEL PROYECTO

1

TARJETA DE ADQUISICION Y TRANSYISION SERIAL

1.1-Decripcidn del microprocesador C8031 de INTEL)

1.2-Conver ti dor A/D C AüC 0808)

1.3-Interrupciones,

Tinmrs

y Puerto s e r i a l del 8031

1.4-line drivers

1.5-Diagrama del circuito y programa para manejarlo

2

SISTEMA

PC

2.1-Programa para manejo del puerto s e r i e de l a PC Clenguaje C>

2.2-Programa para tratamiento de los datos Clenguaje C3

(3)

.

3

INTERFAZAMENTO ENTRE

1

Y

2

,.,_

El,

GUlA DEL USUARlO

f I

I

.REQUERIMENTOS

G I

GUlA DE OPERAGION

ti

1

SUGERENCIAS, PROBLEMAS POSIBLES

Y SUS SOLUCIONES

I1

PERSPECTIVAS, U909

Y

APLICACIONES

(4)

..

. .

&

J U S i I FI CACI

ÓN:

Hay 2 razones importantes que nos han nrrtivado a realizar el

proyecto a q d presentado:

a3 E l deseo de plasmar algunos de los conocimientos adquiridos a

l o largo de nuestra carrera en

un

proyecto que nosotros mismos

seamos capaces de plantear y resolver.

b3 Un osciloscopio y un Analizador de Espectros Cfrecuencia3, son

equipos muy &tiles cuando el Ingeniero Electrdnico trabaja en

el laboratorio. Pero sucede que &tos equipos son nuy caros y

por e l l o no cualquier persona que se encuentre iniciandose en

& t e dmbito puede tener acceso a un equipo para aprender a

usarlo y hacer mediciones adecuadas. En realidad e l proyecto

que a q d desarrollarenus presenta ciertas l i d t a c i o n e s , Ciaismas

que pueden ser superadas en un futuro por alguna persona que se

interese en e l l o y en realidad &to 110 es d i f i c i l ) pero apesar

de t a l e s limitaciones es

un

proyecto que puede aplicarse en

muchas dreas.

Es importante que se tenga en cuenta que el costo de e l

material utilizado en el proyecto es tan ecoruinrico que l o hace

bastante atractivo corn para hacerle nmjoras con el f i n de hacerlo

u t i l i z a b l e en una m a p r cantidad de aplicaciones.

(5)

1 .

I NTRODUCCI ó N :

Un osciloscopio es un aparato que nos permite

visualizar formas de onda y realizar mediciones acerca de l a s

variaciones de voltage Crespecto a l tiempo> que presenta

una

senal electr¿nica. C Siempre es importante cuando se trabaja en el

laboratorio conocer l a f o r m de onda presente en ciertos

puntos de los circuitos así corn su frecuencia. &to para

ver s i e l circuito tiene e l coiaporta~niento que s e espera>.

Un analizador de espectros permite visualizar senales en e l

dominio de l a frecuencia

,

para e l l o toma en SU entrada

una

senal

electrica y en su pantalla hace un despliegue de l a s componentes

de frecuencia que componen tal senal y l a s amplitudes de tales

componentes de frecuencia. Esto es &ii porque

si

uno conoce l a s

componentes de frecuencia dximas de l a s senales tiene

una

estimacidn del ancho de banda inherente a t a l senal.

Para lograr u t i l i z a r una computadora tipo PC c o w un sistema de

despliegue de senales ya sea en e l dominio del tieapo

¿

en e l

dominio de l a frecuencia Cosciloscopio

¿

analizador de espectros

respectivamente>. es necesario contar con una tarjeta que nos

sirva para para adquirir l a senal en cuestidn y se l a presente a

l a PC en una forma digital, posteriornente l a PC debe entrar en

una

s e r i e de algoritmos u operaciones para lograr que l a senal

d i g i t a l que se l e ha proporcionado pueda ser desplegada en su

pantalla de modo que pueda representar a l a renal original

(6)

.I,

.,.

.

_.

.

introducida, pero caracterizando su amplitud y el tiempo de su

periodo Cpara el caso osciloscopio> o bien que pueda ser

desplegada de t a l forma que represente a l a amplitud de cada

componente de frecuencia que contenga l a senal original

introducida sujeta a nmdicidn.

E s decir, l a computadora PC nos va a servir funda-ntalniente

para l a s siguientes cosas:

a> graficar l a s senales por nrrdir en e l dominio del tiempo

d en

el

dominio de l a frecuencia.

b> Dada

una

senal Cque ha sido muestreada

por

l a l a t a r j e t a antes

niansionada y ha sido presentada a l a

PC>

hacer un a l g o r i t m

para poder caracterizar

sus

variaciones de aaplitud respocto a l

tiempo Cosciloscopio> y presentar

los

resultados en pantalla,

de l a misma manera desarrollar

un

algoritnm para poder

caracterizar l a s variaciones en amplitud respecto a l a

frecuencia Canalizador de espectro> y tambidn presentar los

(7)

. >

.,.

.

C

- DETALLES

IMPORTANTES

ACERCA DEL PROYECTO

Antes de continuar con l a descripci¿n de nuestro proyecto, es

inportante observar

una

cuestidn:

---En un osciloscopio convencional l a s senales que se quieren

medir s e observan en 'tienpo real', es decir l a parte de l a senal

que estamos viendo en ese mmento es l a que s e l e est& presentando

a1 osciloscopio en ese mísnio momento.

---En un analizador de espectro convencional el espectro de

frecuencias que se observa en l a pantalla es el de

una

senal que

ha sido almacenada en el interior del aparato y

luego

de aplicarle

cierto algoritmo a t a l senal alnocenada, s e nos presenta l a

salida. podemos decir que &te proceso no es en tie- real C n o se

presenta l a salida deseada en el nism nio-nto que s e presenta l a

entrada sino que s e tiene que procesar antes>.

Para l a impienisntaci¿n en éste proyecto, nos vanos a inclinar

a

i a

opción de presentacion de l a senal y presentaci¿n de su espectro

de mdo que no sea en tienpo real es decir, prineiro vams a

almacenar l a senal que nos proporcione l a tarjeta de adquisicidn

antes niencionada y l a almcenarenus en nemria de l a PC, luego l e

aplicaremos algunos algoritmos y posteriornente l a presentaremos

l a pantalla de l a PC.

E l hacer l a s cosas de esta manera conlleva a l o siguiente:

..

(8)

---Podems ver senales que en un osiloscopio convencional no (por

ejemplo podems ver l a salida de un nonostable3

---Podenos ver renales de baja frecuencia Cmenores de 60 h z 3 l o

cud1 en un osciloscopio convencional es iinposible.

---Podenos ver senales no periodicas <coir> voz limitada en banda a

2khz3 con calma l o que en un osciloscopio normal no es tan

adecuado.

Sur limitantes son:

---requerínios M bufferer de cierta capacidad para allrpcenar l a s

senales mientras son procesadas. E l t a u n o de este bicrfer es

proporcional a l a frecuencia

ndxima

que vayams a poder desplegar

en l a PC. Experiniental-nte h e m s encontrado que para ver

una

senal con suficiente aproxiucidn a l a senal de entrada en

el monitor de una PC, requerinos de una frecuencia de muestre0

de unas 8 veces esa frecuencia

dxinm

p e r d t i d a CEsto s e debe

a

que s i tengo un wdninm de B puntos de una senal en el tiempo que

dura un periodo de l a misma y trazo segnantos de recta con el f i n

de

unir

todos esos 8 puntos, l a gráfica asi surgida será

muy

similar a l a grdfica de l a senal continua de entrada. C A s i para

poder ver senales de l k h z necesito muestrear a ésta senal a Bkhz,

s i quisiera ver 1 senal de 1Okhz debo muestrear a 8Okhz3. En

ralidad son dos cosas l a s que s e fectan: l a longitud del buffer y

c

(9)

, f.

- I

-..

.

- -

l a velocidad de muestre0 o adquisicidn: suponga los 2 ejenplos

siguientes:

a3 Para tener 1 segundo de informción de una sena1 de frecuencia

de 10Hz. necesito muestrearla a

una

frecuencia conm hemos

dicho de

8Ohz

es decir debo hacerle 00 muestras en 1 segundo.

requiriendo para e l l o un adquisidor a

una

frecuencia de 80 veces

por segundo y un buffer de 80 localidades.

b3 Para obtener 1 segundo de una sena1 cuya frecuencia es de 1OOhz

debo adquirirla

800

veces requiriendo un buffer de 800

1 ocali dades.

Normalmente en l a práctica ambas cosas Ctainsno del buffer y

velocidad del adquisidor3 tienen un limite. De

l o s

dos e l que d s

limita es l a velocidad del adquisidor, &to porque los

convertidores anaiogico-digital que f o r l r n parte de l a s unidades

adquisidoras tienen un tiempo de *conversión' el c d l puede

disminuir en forma l i n e a l pero su costo puede elevarse en forma

exponencial; un convertidor t i p i c o tarda 1Oops en convertir, es

decir puede lograr velocidades de muestrea de hasta 1Okhz

logrando con e l l o que se puedan desplegar renales deentrada de

hasta 1.25 khz Creruitado que se obtiene de aplicar 1 r e g l a

experimntal antes mncionada3. En &te proyecto utilizaremos un

(10)

..

.

entrada serin necesarianiente menores a

1.25khz

de frecuencia. Si

se u t i l i z a un convertidor UD

d s

ripido C d s caro) se puede

aceptar senales de unas 10 o 1 0 0 veces

d s

frecuencia.

E l hecho de u t i l i z a r un convertidor A A J en l a tarjeta de

adquisición impone que l a s renales de entrada fluctuen entre OV y

5V; e l ruido de cuantificación inherente a los convertidores A/D

de escala lineal Cque no realizan ni ponderación ni compresión 3

se distribuye uniforinsniente en todo el rango dindmico del

convertidor por

ello

renales de entrada p o q f f ~ ~ s e -ran

m s

afectadas que l a s grandes, así s e restringir& que l a s senales de

entrada tengan una amplitud n r p r a 0.5Vpp.

Claro est& que dstas restricciones pueden superarse

si

se tuviera

un sistema de acondicionamiento de l a s renales, t a l sistema

debería detectar l a amplitud de l a fenal de entrada, s i es muy

ddbil deberiamr amplificar l a senal, si es muy grande debiams

atenuarla; todo con el f i n que l a

senal

de entrada a l convertidor

sea sienpre constante de entre cero y 5 volts y con una amplitud

mayor a 0.Svpp. Este sistema debería informar a l a PC l a ganancia

que el amplificador ha dado a l a senal de entrada para que s e

incluyera en l o r cáiculos que dstn haga C ü n razonamiento similar

deberia seguirse s i l a sena1 de entrada tiene

OFF-SET

i , e

una

(11)

&

DI

S R 1 BUCI

ON

DEL

PROYECTO

Hay 3 partes importantes en que vams a d i v i d i r el proyector

a l t a r j e t a de adquiricidn de senales analdgicas y transmisidn

s e r i a l de

sus

correspondientes datos convertidor

* .

* .

..

.

blPrograma para l a recepcidn s e r i a l de

los

datos en l a PC y

programa de tratamiento y despliegue de

los

datos en l a

pantalla de l a PC para rnodos osciloscopio y analizador de

espectro.

A d

conm almacenamiento de senales adquiridas a disco

y tambidn a d l i s i s de senales que ya han sido grabadas en

disco.

ClInterfaz de a y b.

Esta divisidn del proyecto responde a l echo de que debenus

tener una t a r j e t a que l e mande nueztras a l a PC;

la

FC de alguna

manera va a r e c i b i r -tras C n o importa l a via en que se haga l y

l o que si importa es que l a s nuestras se van

a

i r -tiendo en un

buffer.

Entonces debernos de decidir e l -dio de conrniicacidn y l a manera

de comunicacidn entre l a t a r j e t a de adquisicidn y l a PC, y de

(12)

. .

*<

.

..

, . ,

. ..

*..

Hay bssicaniente 2 f o r m s de interfazarce con l a PC: P o r -dio

de un Slot de expancidn

d

por d i o del p u r t o serie.

si

se analiza un poco

ia

apiicacidn que querrlcrs no es en tiempo

real por l o tanto, hay un par da buenas

opciones

para solucionar

e l problenvr

i>

Unirnos

a1 bus de l a PC CSLot> y que e l convertidor A/D cada

nmFnento que tenga una muestra interrunpa a l a PC para guardar

una nueva muestra en un buffer de l a PC. E l l o implica comprar

una tarjeta especial conpatible con el s l o t de l a PC y que sea

l a misma PC l a encargada de nvndar a l convertidor WD 01

protocolo que dste requiere para su funcionamiento.

i i > Tener una tarjeta externa a l a PC q w se c o d q u con A t a

via el puerto s e r i a l . Tal tarjeta debe tener un microprocesador

que mande a1 convertidor el protocolo necesario y a d r d s se

encargue de l a trasmisión s e r i a l de los datos

rumbo

a l a PC.

La tarjeta debe tener

una

cantidad de

rriDria

RAM para que a

l a velocidad dxima del convertidor s e adquieran datos a esa

frecuencia dxima de aueotreo, una vez llena esa RAM de

muestras, es cuando se pueden transmitir via p u r t o s e r i a l Ca

l a velocidad inherente a l pusrto seria13 l a s nrPstras a l a PC.

---Debe notarse que en ambos casos s e ha arastreado a l a misma

velocidad Cla d x i m a permitida por e l convertidorl. En e l caso

(13)

primero l o s datos están en e l buffer en el numento de

adquirirlos; en el segrnsdo caso los datos están en otro buffer Cla

RAM del sistema descrito) en ese inisire> mnmnto de adquirirlos,

pero luego s e copiarán en el buffer de l a

E,

para e l l o se usa e l

puerto serial, el tiempo que se tarde el pu4rto s e r i a l para

transferir los datos de l a RAM antes mencionada a l a PC es l a

&ika

difwrmia:

dicha

tie

atra

mmra

ambas

maneras

tandrdn

en

l a

PC finalmente el misno buffer pero e l primar0 se obtiene luego

luego, el segundo s e obtiene un poquito despds.

Nosotros aqui escogeremxs el segundo &todo

por

i n siguientes

raz¿nesr

---Se usaria M circuito alalbrado en base a l microcontrolador

8031 de INTEL, mis- que ya tenems armado de cursos de

digitales y el cud1 requiere de auy poca lbgica para

i mpl enient ar 1 o que deseame.

---No se requiere destapar a l a PC CLa c d l no

es

nuestra)

---No requiere gastar

en

una tarjeta compatible con el slot de l a

PC

.

---Para esta apiicacirin no es necesario hacer l a r cosas en tiempo

real y eso es i o que escoger

una

u otra apiicaci¿n no aurentaria

el rendimiento.

La interfdz es M par de conectores DB-h) unidos por un cable de

9

hilos

.

Un conector se enchufa a l a PC, el otro a l a tarjeta de

(14)

TARJ ETA

€E CIPa

UISICIóN TRANSMI

SIÓN

S E R I A L

I,I

Daacrlpcldn da1 nicroproca~ador

803

da

latal

# Escojinvs el 8031 de i n t e l para &te pro)rMto dado que l o

dominanos perfectansnte y vems

en

di

un microprocesador

muy

versatil. completo Cincluso tiene

puerto

serie3 y l o f k i l de

programar y conectar.

E l 8031 de Intel es un ‘Microcontrolador‘ l l ~ n o c N p que

está

configurado de l a 11ínera siguiente:

---CPU de 8 b i t s

---W interna para datos de 129 bytes

---4 puertos indeprndientes de Entrada/salidr de 8 b i t s c/u

---2 puertos para interrupciones externas

---1 puerto de E 6 s e r i a l

---2

contadoresfierporizadores

programables

---0scilador integrado para generar sus propias renales de r e l o j .

Es importante observar que e1 8031 requiere de muy pocos

elenientos externos para trabajar y a d e d s tiene incorporados

puertos E 6 , puerto serial, tilors, y pusrtos de interrupciones

que nos serán de mucha utilidad.

#No se

hard

en dste trabajo un a d l i t i s detallado acerca de el

(15)

e l l o se hace en materias relacionadas a sistemas digitales.

L o que podemos nencionar es que a1 armar un sistema dninm en

base a l 8031, queda un puerto C Pi de 8 bits

>

completanimte l i b r e

para aplicaciones y l a s lineas dei puerto

P3

c q u s pueden

ser

configuradas para actuar conm lineas independientes c/u de

entradahalida o b i i n soportar alguna de ellas

d

todas una segunda

opcidn que es l a de soportar

los

2 puertos de interrupciones

externas del 8031,

los

2 tirprs, l a s 2

liners

del puerto s e r i a l y

l a s liners para alguna Ran externa.

1.2

CONVERTIDOR

A

/D

Aocoaoe

E l circuito convertidor

A0D

puede

ser

conectado a l pusrto P i de

e l 8031 el cud1 se ha dicho qus está normalmmte l i b r e . Corn s e

ha niancionado el convertidor es

del

tipo multiplexado pero sólo

usaremos un canal de

dl. Tiene

un tielpo de conversidn do

loops.

E l protocolo que requiere &te convertidor se proporcionar& por

parte de 8031

.

1.3

T

NTERRW

c 1 o N E s . m

XE!mmSERTAL€?Ek8P3a

a>interrupcionesrEs bid, sabido que

el

uso de l a s interrupciones

(16)

sirven para detener l a ejecución de un programa

hasta que ocurra un evento externo. También

permiten que un microprocesador ejecute

virtualmmte varias actividades a l 'nrism

tienpo'. CNosotros l a s usarenms para evitar hacer

un c i c l o de espera igual a lOO#ts q u a es l o que se

tarda el AüC en convertir, a d en e1 niolanto que

el

ADC

active l a renal f i n de conversi¿n, se

promqur una interrupción.

E l 8031 tiene ciertos registros para activar l a s

interrupciones con que cuenta en f o r m global y

a su vez cada una h a b i l i t a r l a y doshabilitarla en

forma particular, hay otros registros que

permiten que l a s interrupciones sean detectadas

por flanco o por nivel.

b3tiniers: E l 8031 cuenta con 2 tinsrs0counter

l o s

cuales tienen

una

interrupción dedicada a cada

uno

do ellos y ofrecen

l a posibilidad de presentar SU salida a l a s p a t i l l a s del

puerto 3 TO y T i .

Los

ti11mrs0counters pueden ser ser

configurados conm contadores de eventos externos o como

timers para generar terporizadores que tionen registros

que s e puMfen cargar con un valor y contar desde el

valor cargadohasta que ocurra un sobreflujo y en ese

(17)

.-

€xi rten varios modos para configurar 1 os

tin*rrs/counters,

pero

nosotros los usarenms en

un

nmdo

especifico: E l de autocarga. el c d l a l terninar de

contar l a cuenta cargada, se -1- a cargar con l a

misma cuenta y así continda. Esto es h i 1 para lograr

establecer l a tenporizacidn que requiere el puerto

s e r i a l y de ésta manera generar diferentes baud-rates de

acuerdo con l a cuenta cargada.

c>puerto serie: Es del tipo F u l l duplex Cpuede transmitir y

recibir a l mis- tiempo). E l puerto s e r i a l tiene

una

interrupcidn dedicada a

di.

Ocupa M par de

lineas del p w r t o 3: TX Ctransmisidn serie3 y

RX

Crscepcidn serie). Tiene registros para escoger

opciones conu longitud de l a palabra por mandar C7

u

8 bits), paridad Cno.si:par.irpar) y escojer el

baud-rate. E l baud rate es tanbidn controlado de

acuerdo con el valor cargado en el timrl en -do

autocarga. La interrupcidn de transrisidn se

activa cuando s e ha terminado de transmitir un

dato para así colocar otro en el registro de

transnisidn. La interrupcidn de recrpcidn se

activa cuando s e ha terminado de r e c i b i r un dato,

s e supone que su

rutina

de atenci¿n debe leer e l

(18)

1.4

LINE

DRIVERS

Por

convensidn RS-232 e l puerto serial de l a PC considera como

cero ldgico apartir de 3V hasta 1 4 volts, y el uno l&gico l o

considera desde -3V hasta -14V. Co- el 8031 considera O ldgico

como OV y 1 ldgico corn

S V

rucesitamm

un8

forma de pasar esos

valores ldgicos a l o s de l a FC y vicevrrsa. Eso es l o que hace

un

l i n e driver, a d e d s que l e s da cierta potencia a l a s senales que

convierte de nivel ldgico de amdo que p d r n tener potencia conm

para que no se atenuen l a s senales atravez del cable que

una

el transmisor con el reeeptor. Son bdsicamnte c o a p u r t r r inversoras

tipo DTL.

En seguida se muestra e l diagram

final

que muestra colo ha

quedado alambrada l a t a r j e t a adquisidora.

. .

.. .

(19)

. .

.. ,

.

1. .

....

I .

1 .

. .

I. ,

-. . L

...

.

... - .

._

r L.. r-

1.5

DIMRAUA

DEL CIRCUITO

Y

PROBRAMA PARA

USARLO

En seguida se n r t t r a una l i s t a que m t r a l a f o r m

en

que se

utilizan l a s patas del puerto P3 del 8031:

PAT1 LLA

P3.0 CRX3

P3.1 CTX3

P3.2

c

INTO>

P3.3 CINTl>

P3.4 CTO3

P3.5 C T l 3

P3.B

c m

P3.7

cm3

U T I L I U C I O N

WE

SE LE DARA

TRA)O(ISiON SERIE

INT EXTERNA DESDE PC

INT EXTERNA DESDE

A0ü

DAR START0ALE AL ADC

DAR OüTPüT ENEAüLE AL ADC

LEER DE RAM

ESCRIBIR EN RAM

A continuacion se nuestra el diagrama final que urrstr8 corn ha

quedado alambrada l a t a r j e t a adquisidora.

También s e presenta el program para 8031 encargado de controlar

l a adquisici¿n, d i g i t a l i u c í d n y transmisi¿n vía p u r t o s e r i a l de

(20)

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLISANAMA

-I

Nombre del programa : ANAOSCIL.ASM

Fecha de creacidn : 5 de abril de

iY94

A u t o r ( o s ) : Luis A Serrano Varqas y Eraomo A Jorge Toledano LenquaJe : Enoamblador del Intel 8031

c

c

:

P

E X P L I C A C I O N :

E S T E PROGRAMA ESTA REALIZADO EN ENSAMBLADOR PARA EL MICROCONTROLADOH

DE ADOUISICION DE SENALES QUE HA SIDO CONSTRUIDO EN BASE A UN MICROPROCECADOR COMO EL MENCIONADO.

EL. PHOCESADOA NORMALMENTE ESTA EN UN CICLO INACTIVO, PERO CUANDO LLEGA UNA INTERAUFCION EXTERNA (into) QUE VIENE DE LA FC, ENTONCES ACTIVAMOS

L A EXTERNA (INT1) QUE PROVIENE DE UN ADC, SE LEE EL ADC Y EL RESULTADO SE GUARDA EN

RAM8

E N SEGUIDA SE LE MANDA OTRO START AL ADC. E6TA LABOR SE REP1"I"E HACTA LLENAR LOS 4K DE RAM Y ENTONCES SE DESHABILITA LA IN'TEURUF'CION EXTERNA 1 (DEL ADC) Y YA NO MANDAMOS START AL CONVERTIDOR.

L.0 OUE SE XACE ES HABILITAR LA INTERRUFCION DEL PUERTO SERIAL PARA TRANCM%"riF;: E L CONTENIDO DE LA RAM HACIA LA FC A 9600 BAUDS.

!xi51 DE INTEL TENIENDO COMO OBJETIVO EL PODER COORDINAR UN SISTEMA DE

L

(21)

I . _ . c . u ".

~ O f X * * L * * X ~ l t m X I $ I ~ * * * * * * * * $ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * $ ~ * $ * $ * * $ * * * * * * * * * ~ * * * * * * * * *

r L X X Y * S X X * * S * * X t $ t X * * * * * * * * * * * $ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * $ * * * * * * * * * ~ ~ * * * * * * * * * * *

INICIALiZACION DE INTERRUPCIONES, BAUD RATE, PILA ETC

ORG 40H

7\1

:I: C I A: MOV SP, XCiI3H ;INICIO DE PILA DE LA RAM INTERNA DEL 8Q31

-_

MUV

IE.#l,0000001H

;HABILITA INTERRUPCION INTO

I S E T H TCON.2 ;INTl (DESDE ADC) FLANCO (BAJADA)

SE.IH TCON.

o

; INTO (DESDE PC) FLANCO (BAJADA)

MLlV TMOD,#OO100000B ;MOüO 2 TIMER 1 Y FREC INTERNA (OSILAUUR)

IVIOV SCON #O iOO000OB ;MODO 1 SERIAL, TX SOLAMENTE

IMOV 'TH1 + #OFDH ;VALOR PARA LA AURTOCARGA (9600 BAUDIOS)

MOV 'Ti 1

,

TH1

&jF'ERA: LJMF' ESPERH ~....

c

c

* X ~ X * ~ ~ * L L * * * * * X ~ ~ X ~ ~ * * * * $ * * $ * * * * * * * * $ * * * * $ * $ * * $ * * $ * * $ * $ * * * * * * * $ * * * ~ * * * * * X *

~ ~ * L $ * * * X I $ $ * ~ ~ X ~ ~ * $ $ * * * * * * * * * * $ * * * * * * * * * * * $ * $ * * ~ $ $ $ * * * * $ $ * * * * * * * * * $ * * * * * * * *

L

;CUHHRUTINA INTEXT PC, PERMITE HABILITAR INT EXT DEL ADC

ORG 12OH

'I+_RMADTJ: CLR PCW.5 ;PONE ALERTA A O PARA PODER ADQUIRIR

4K

DE RAM

c I c L_ c L

MOV DPTR, #CiOOOH

MOV R i i I XBOH gINICIALIZf? REGISTROS PARA LOOP

MUV R1 XZOH

sE-rH I E . : ~ ;HABILITA INT ADC

SETB P3. :3 ;PIN5 ALTO FORSOZO SI INT E X T

$;E'IE< p3. 4 ;START AL ADC CLR p3.4

RE?.

DE 4096(LONG RAM)

;LEER ADC

;SALIR 51 ALERTA SE HA :START ADC

; ALERTA ! HA TERMINADO

PRODUCI DO

EL CONTEO

; P I N FORZOZAMENTE 1 PARA IíNT EX'TE:RNAS

(22)

MUV RC) #8OH 1 I N I C I A L AR REG I STI;:OS CUENTA

MOV R1

,

#2UH

CE'TB I E . 4 ; H A B I L I T A R IN1 S E R I A L

S E T H 'TCUN. b ;PONER SENAL D E MANUAH

MUVX ñ , @ D P T R

RET

MUV GHUF,A ; W A N S M ~ T I R EL PRIMER DATO S E R I A L

OR& 17üH +TANDA: CLR S C O N . l

F

L

P

Zx.r

c

: B A J A L A BANDERA D E I N D I C A C í O N INT S E R I E INC DPTR

ü J N Z R 0 , T R E S DJNZ

R1,UOS

CLR I E . 4 ; S I F I N

Loor

DESHABIL INT SERIAL

CLR ' T O N . ó

GETB P3.2 ;POR S I LAS DUDAS PONER EL P I N YA QUE N E C E S S I INT

.

$ 0

SET'R P3.3 9

R E T

MUV RCi, W F F H

MOVX A,BIDPTH

MOV SHUF,A

EN13 i R E T

(23)

4

X

- t i

a

r,

1

i

1'

c

L

*a

U

i

(24)

...

Se realizd un progran de a l t o nivel en le-je C que

r e a l i z a i o siguiente C p o r l n L i o de í au&:

13 adquirir -tras de entrada via p u r t o s e r i a l

i i 3 adquirir -tras de un archivo desde disco

i i i 3 d a r

nnstrra

rdqrdridas

a disco

iv3 rpdo oscilorcopio

v3 d o a n i l i u d o r de espoctro

vi3 s a l i r a1 Do6

*+*

Para e l rpdo oaciloscopio

no

se roqulere hacer r r h o s

calculoa, e l convertidor UD entrega l a

sonal

i M h g i C a de entrada

en form de

-tras

discrotas C e n voltage y a l a velocidad

d x i r i l de u r t r e o dada

por

el

convertidor), a d qw hay M

relacidn d i r r c t r entre e l voltaje real y

el

cdaigo dado

por

e l

convertidor:

Wh

---ov

-8V

F m

...

Cualquier valor dado

por

el AüC guardar& u~ relrcidn l i n e a l con

&tos valores. A d d s COIL) COIY>CIIDT l a f r r c u n c i a de m t r e o

conoce- e l t i e m quo hay ontre u r t r a y rurrtra y con e l l o

(25)

.

GESTIW DE LA INTERFAZ SERIE

Uno de los potenciales de

las

PC

es la coiminicacibn serial con

otro tipo d e microprocesadores o con otra

PC.

Un dispositivo para que esto pueda sucedrr tiene varios m b r e s a

puerto asimrbnico, adaptador asincrbnico,

puerto de comunicaciones

o

puerto

RS-232-C.

RS-232

y

RS-252-C son la

m i s m a

cosa:

de

echo,

el

nombre "oficial actualmente

es E l A

232D.

RS-232 existe básicamente para que

di-rentes

provrcdores

puedan

ofruer

equipo que s e pueda comunicar entre si.

RS-2J2

es

una

norma rrtablecida por

la asociacibn americana de qabricantes da

aparatos electr6nior

( E I A )

para normalizar el material

y

los

procedimientos

d e

tranuniribn en serie entre

los

ordenador-

y

los

peri+6ricos mediante una r e d de transmisibn.

El CCITT (Cotnit4 Consultatif International

<k

Télaqraphie et

d e

léliphonie), que agrupa

a

fabricantes

y organismos d i c i a l e s íPTT>

de

varis

paises,

relanzb esta nornali~acibn

a

nivel aundial

bajo

el

nombre de

V . 2 4

1

(26)

Esta n o r m determina la conrxi6n entre

:

-

Un

DTE (Data Terminla Equipment): equipo peri+Crico,

o

sea,

un

ordenador o u n terminal.

-

Un

DCE

(Data Communication Equipment)8 el

modem.

En la mayoría d e los

casos,

la conexion de peri-rico

-

impresora

en

-Tie,

tableta gráfica,

terminales,.

I

-

via interfaz

serie

no

requimre un m o d e m ,

ya que un

m o c h m

sólo

es

necesario cuando

la

conexibn

se

extiende

a s

alla del propio ediíicio

o

si la distancia

sobrepasa cierto límite, oficialmente unos quince

metros,

y

en

la

practica

&a.

Sin embargo. se e+ectira una conexi6n respetando la norma

RS-232

construyendo un

modea

ficticio

( o null

m-).

U n modem ficticio es

rencillamente un cruce

de

cables (excepto para el

caso

de empresas que

se

aprovechan del desconocimiento de

105

usuarios).

La

norma

RS-232

determina

el

n ú m r o d e patillas de un conector,

así

como las características eléctricas (de tenai6n) de

las

seKa1es

que pasan por

ellas.

En la práctica solamente se utilizan un oubconjunto de !

&

&

a

l

e

%

,

que desaGortunadrmente w n c a

es

el mismo.

Además,

la norma se ha

interpretado de! diferentes maneras, Por

lo tanto hay que ser de lo

más

cauto frente al anuncio "estándar

RS-232".

(27)

RS-232 es una interCaz d i g i t a l , planrrda para comunicar

a

no nis

da 50

pie% (15.24 nits) y a 20.000 bps, (Todos l a usan para distancias

mayores y velocidades mayores, pero

50/20,ooO

es l a norma). La

coniunicrci6n

se

ei=ectúa mediante 25

o

9 conductores independientes,

cada uno con su propia tarea. RB-232 e8tá definida tanto para

c ~ u n i c a c i b n sincrbnica como asincbnica, así que hay muchas lineas de

l a s 25 qupr nunca se usan e n l a comunicacibn asincrbnica.

La

presencia

de un voltaje superior a +3 volts

se

interpreta como O y un voltaje

inferior a -3 volts se interpreta como

uno.

For cierto, en l a

transmiribn de M a l e s con RS-232,

los

valores entre -3 y +3 se

considera que no son O ni 1.

Hay diez lines arincrbnicas importantes en RS-232, como se

muestra

en

l a Tabla O. E s importante entender que

cada

línea esta

controlada por uno de los dos equipos. Por ejemplo l a línea 2.

representa una entrada para

uo

de los lados y una salida para e l otro.

Si ambos lados l a conrideraran entrada, entonces ambos estarían

tranenitiPndo información que nunca se r e c i b i r í a . A.ique cada línea

(excepto las t i e r r a s que son un punto de reqerencia eldctrico) están

controladas por

un

lado o por e l otro.

(28)

taba1

O.

Lineas

de

RS-ní!

PATA # PATA# CONTRW ABREVIATURA

DESCRI PC I ON (25 PCITAS) ( 9 PCITAS) DESDE

Lineas de datos

Transmitir datos 2 3 DTE

4ec i bi r &tos 3 2 DCE

Liners

indicadoras

de ilinsntacion

rncondida

Juego de &tos l i s t o 6 6 DCE

Terminal

d e

datos l i s t a 20 4 DTE

Lineas

que

anuncian

qum ha

ocurrido un

-to

extorno

D ~ t e c c i 6 n

de

señal 8 1 DCE

portadora

de

datos

Indicador

de

llamada 22 9

DCE

Lirurs

de

listo

prrr e m i r r h e c i b i r

secuoncis

de enlace

Bol i c i t u d p a r r enviar 4 7 DTE

L i b r e para enviar

s

8 DCE

L í n e a s de t i e r r a

T i e r r a de señal 7 5

T i e r r a

de

proteccion 1

TD RD

DSR

DTR DCD R I RTS CTS SG F6

La p a r t e importante de esta interFase PS un c i r c u i t o llamado UCIRT

(Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Este c i r c u i t o transmite

en una .Forma asincronr, l o c u a l s i g n i + i c a que l a velocidad de

transmisión es regulable.

(29)

Los bits que provienen

de

la

linea, uno cada vez, se guardan

temporalmente en e1 registro

de

desplazamiento

de

recepcibn. Cuando se

ha terminado

el

carácter, se tramCiere

al

rPpistro de recepción de

datos y e%tá iisto para ser tramritido a la PC cuando

lo

pida.

Tambibn transmite en f O r M serial un bit por cada ciclo

de

reloj, y añade bits para reconocimiento

de

inicio y

de

Fin de

in+ormaci&n,

de

integridad

de

trasmisión o bit de paridad.

El iuncionamiento del W T re indrpendiente a las operaciones de

la computadora, cuenta con todo

lo

necesario para operar sin

interrumpir

el

+uncionamiento de la computadora e incluso tirne un

reloj independiente.

Dado

que

el

puerto es un dispositivo bidirectional, podemos

usar retroalimentación para que se pruebe a si mismo, Esto signiFica

que poner un conector

d e

algiin tipo en el puerto para permitir que

“escuche

lo

que transmite; puede enviar un mensaje

de

prueba y luego

compararlo con l o que recibe.

(30)

PRoarulMcION

DEL

PüERTO SERIE.

La progranuci6n del puerto de

€18

para la trrnsmisi4n

Hi

serie

asíncrona, que

el

w6

reconoce con íos nombres

de

COIU

y

Coirz,

puede

realizarse de +armas di#erentes

:

-

con las funciones

open,rcad.wrfte

y close

(del lenguaje

" C " ) I

-

con las funciones de la interrupcfon ldgica 0x14,

-

por

la

programaci6n directa de

los

puertos.

La primera técnica

es

la

110s

sencilla.

Consiste en abrir un

"archivo" asociado

a

un perif;lbrico, el

COm

o

el

Co1(2, y

e+ectuar

las

operciones read

o

write

e n 61. Sin embargo, e6tr método

adolece

de un

grave inconveniente:

nada indica a la

PC

que dispone de un carácter

en

el

puerto serie.

Si

en el momento en

q u e

el

que la

PC

e + u t ú a un read hay un

carácter disponible, esta operaci6n no provoca ningún retraso puesto

que

se

e#ect6a inmediatamente.

Por el contrario, si no

hay

ningQn carácter disponible.

el

sistema contimía a la escuha de esta línea serie, excluyendo cualquier

otra actividad.

Si

la espera es sólo de algunas

decenas

de

milisegundos, al usuario

no

se

dará cuenta de nada, pero si

la

espera

se

prolonga, eternizándose si

no hay emisor o si el perifcrico sufre

una averia, al usuario le parecerá que el sistema se ha bloqueado.

(31)

.-

."I.

La gestión de una linea e n s e r i e mediante las funciones de

gesti6n de Cicheros de nivel 1 sólo es aplicable

en

e l caso de

protocolos muy estrictos

en

los que el peri-rico sólo emite por orden

expresa del ordenador y siespre r i t e por l o manes un carácter, aunque

sea el de "no hay ningxín dato disponible", cada vez que l a PC eFPctúa

un rrrd.

e

incluso

en

este caso tampoco

está

axento de dsCectos en l a

linea.

La

interrupción logica

la.

(32)

i n t 14

14

14

14

descr ipc i ó n

i n i c i a l i z a c i ó n del puerto de

conunicacion s e r i e

G u m

O

1

2

I 3

envio de un carácter

recepci6n de un

carácter; espera que haya un

carácter disponiblc

estada de l i n e a y

del

modem5

s i r v e para comprobar s i

hay caracteres disponibles

~ ~~

reg i r t r o r

~

entrada :

AL: parámetros de i n i c i a l i z a c i d n

DX: número d e l puerto O o 1 devue 1 ve :

-ase l a funci6n 3

entrada :

I

Micarácter que

se

manda

DX: número del puerto

si e1

c a r i c t e r no se ha mandado,el b i t 7 de AH v a l e 1

devuelve :

entrada :

devuelve t

DX: núnnro del puerto

CIL: carácter r e c i b i d o AH: O s i

se

ha r e c i b i d o

c o r r e c t a r r n t e

entrada :

DX: &mero del puerto s e r i e

AH: estado de l a l i n e a

CIL: estado del modem s a l i d a I

I

PROBIUWACIOW DIRECTA DE PuELlTM

DE E/S

E l

W T

es

controlado por e s c r i t u r a o l e c t u r a de un conjunto de 7

r e g i s t r o s

do

8 b i t s , Estos r e g i s t r o s son accesibles

a

e l programador

v i a puerto

de

direcciones. Las direcciones d m l puerto son asignadas

secuencialrrnte a p a r t i r de l a primera d i r e c c i o n d e l puerto. Esta es

conocida comunniente como la d i r e c c i ó n base del puerto %0rie.

los

r e g i s t r o s se muestran en l a f i g u r a 1.

(33)

El puerto aerial en

la

PC puede ser programado para interrumpir

a1 CPU cuando ocurre alguna

de

la siguiente acciones (ver tabla

1 )

.

El UaRT asigna una prioridad a cad. uno

de

estos eventos que

se

describe en la misma tabla

.

Tabla 1 Interrupciones del puerto serie

Prioridad Interrupcion ID Descripcion

I

1 6 Recepción estado de linea

2 4 Dato disponible

3 2 Registro de f. vacio

4 O Estado del modem

Para que se permitan las interrupciones del puerto serial se debe

programar el B259cI. El 8259ñ

es

programado via

dw

registros

localizados en las direcciones de puertos 110 20H y 21H, El registro

en 21H es usado para mascarar interrupciones. para esto el bit

correspondiente a la IR0 tiene que ponerse a cero.

Cuando el manejador

dc

interrupciones cornpieta el proceso de

interrupcion tiene que inCormarle al 0259ñ, esto lo hace por la

escritura al puerto 2 W , conocido como fin

de

interrupcion ( E O I ) , el

(34)

El siguiente es el Cormato que se requiere para pasar los

parametros de cocnunicaci4n al inicializar el puerto serie, requerido

por la interrupcion 14H.

Baudrate Parity Stop Wordlength

b u d Parity Stop Word

lrng

t h

Bits

O00

loo

O0 NONE O 1 10 7

O01 150 10 "E 1 2 11 8

O10 300 O1 ODD

011 600 11 EVEN

100 1200

101 2400

110 4800

111 9600

L o r pasos involucrador en la progranaci6n para e1 manejo del

puerto serie por medio

dm

interrupciones son I

1. Traer 1s direcci6n base del puerto

de

cocrmnicaciones seleccionado

del área

de

&tor del bios (4OH:O para cOn1; 4OHi02 para M n 2 ) ;

2. Traer la direccion

d e la

antigua rutina

de

servicio

d e

interrupcion

por el -ro de interrupcion correrpondiente (12 para COM11 11

para COPE).

3. Instalar la nueva rutina de arrvicio

de

interrupci4n.

4. Inicializar ~l puerto serie

con

los parametros elegidos.

5. Encender las d a l e s que

se

necesitan para el modem control

(35)

register

(tlCR1

.

6Ibilitar todas la interrupciones d e

el

adaptador por puesta

adecuada de

O

o

1

al

interrupt enable register (IER).

Encender

el

bit

WT2

e n

el

modem

control register para abilitar las

interrupciones del

puerto u r i a l .

Programar el

8259cI

para r6vcotKKer la interrupcion c o n el

IR0

de

el

puerto serie por

la

puesta apropiada del bit a cero en el

interrupt mask register de interrupciones a travez de la direcci6n

del puerto

Z l H .

En el punto cuando

el

usuario decida terminar la sesibn de

cominicacibn,

una rutina de reotauraci6n debe ser llamada.

La

restauraci6n involucra

los

siguiente pasos.

._

c

.-

,-

1.

CIpapar

las

interrupciones

k l

puerto serial.

--

c 2.

Clpagrr los bits del

modem

control register.

.-

3.

Restaurar la antiguo rutina d e

servicio de interrupcibn.

4.

tlascarar

las

interrupciones del

IRO in el

825961.

v-.

._

.-.

L

c

-

.-

.-

(36)

ACERCA DEL PROGRANA

Ya que conocemos distintos mtodos para utilizar el puerto serie

y viendo los inconvenientes de uno y otro, finalmente

nos

decidimos

utilizar el tercer metodo en el cual la recepcion la realizamos por

medio de interrupciones, estos es, cada vez que al W T recibe un

caracter interrumpe al CPU el cual a su vez lo procesa,

Cabe mencionar que en el punto ,4.Inicializar el puerto serie, este

se

puede realizar utilizando la intarrupcion 14H hncion O si demeamos

utilizar lor parametros standar definidos anteriormente, pero en

nuestro caso inicializamos utilizando los registros del M T , la Corma

para inicializar con l a interrupici6n 14H se muastra en forma de

comentario en el listado del programa.

El programa esta desarrollado en el lenguaje "C"

,

las funciones

para el manejo del puarto sarie utilizando el metodo antes mencionado

se encuentran en la libroria llamada "p0rtser.h".

En lo que concierne a obtener el espectro en frecuencia

de

la

señal á@ entrada esto se hace utilizando el algoritmo

de

transformada

rapidr

de

Fourier que se encuentra en la libreria llamada "fwrier.h".

El programa al inicio da opcion

de

elegir entre las siguientes

option@% I

a) Adquirir b) Larr Archivo c ) Modo OICiloscopio

d) nodo Analizador e) Escribir Archivo f ) Salir a l

Dos

(37)

ñ

continuacion

se

explican en que consisten cada una

de

estas

opciones.

a) Inicia

el

proceso de adquirir datos

a

travez del p u a t o wrie,

aparece una ventana en la que

u

indica que

se

esta adquiriendo

mientras dura la adquisicion.

b)

Leer Archivo,lrrr un archivo previamente guardado por el programa.

c )

Hod0

üscilouopio

.

Eliga esta opcion para poder

ver

la

Cor-

de

onda de

la d a 1

que esta metiendo en

el

kit,

sa

drrpli-a

una

pantalla similar

a

la de un osciloscopio,

.u

fumionamiento tambicln

es

similar al hncionaniento de este, la opciones expandir

I

cmrimir

es

equivalente a girar la pcrilla del ouciloscopio

para cambiar la

glu

d e

.Frecuencia.

d)

Modo

Analizador. Eliga esta opcion para ver el espectro de la %&al

que esta metiendo en el k i t , u d.irply)rra el

vnuje:

Calculando

FFT

cuando r a b a de adquirir

o de

leer

un nuevo archivo, drrpu6s

puede alternar entre el

modo

osciloscopio

o

analizador

sin

tener

que esperar que

w

calcule la

FFT,

harta que vuelva a adquirir

O

leer

un

archivo.

e) Escribir Clrchivo. Escribe

a

un archivo de texto

los datos

obtenidos

de la señal westreach.

(38)

-I

-Para e l caso de e l analizador de espectro

so

tiene q u inplemntar

un

a l g o r i t r r que calcule Ir t r a r a f o r u d a ripida do Fourier CFFT)

ya q u o1 c i l c u l o de l a transform& discrota

do Fourior

es muy

tardado. La transformada ripida do fourier de un buffor da corn

salida

un

buffer del i f s - tamam qtm e l do entrrda.

L8

arplitud de esa u r t r a sori l a calculada

por

l a FFT sdlo quo pondorada

en

l a mis- for= q u se

hizo on

o1 caso osciloscopio.

La

f r e c u n c i a

se p u d e c o m e r ya q u comeIIDIgI l a f r e c u n c i a do uinrtroo de l a

sena1 o r i g i i u l .

(39)

#include

(9raphirs.h)

#intlu& (stdia.h)

#include

<anio.h)

#include (Mth.h) #include (std1ib.h)

#include "1ogo.h'

#include "part%r.h' 4inCluh "fwrin.h'

#include 'm.~'

ini xi,yi:

it Variables d& t- 1s distinta valonr d~ 11 acrlr tl

void Wiriint stadd {

(40)

c qetchil; uitchíclí

(41)

wid Pantall#xillíwidl

(

int

i.aX,oY;

void Nmi:

deiayílwOl;

CierraVmtwwixi,yi,Uentent);

(42)

It Pone margen del taaaío de la pantalla

U

wid ndrgep iint colw,char tkdi {

/I Dibuja UM caja qu sinulr WI pYiloy9da I

,

I

(43)

void Inicializdvoidl

(

0 Iniciilitms

variables

It Inicializuis 1s rutiur grñicas t i

Y ICI II utilizar I

if lcmt ( 21(

printfl'lntraliwir el pwto w i i qw ki utilizar CQIl ill o üX2 (2) \@I!

wintf('E1 fwuto cwrato de I l r i l i

n

:\n\n'lt

printfí'oscill WuwButc&rie \ M I 1

prinif

('Ejeqlo :\Vi ;

printfi5i usted se ancuentn en 01 b i w

L

y &ea utilizar el puerto y10

\ne);

printfi'AXmil1 I "i;

exit (01;

)

PwtHrbw

=

atoilCad1

-

1;

if (!brtbter != O k& Porubibn I= lli

printfi'\n El puerto Cük m es val¡& ',Ml~ exit (0):

I

1

(44)

void uiniint arqc,chr

hrgvtl)

í

Vdliffarutoirpc,ugvill)i

Inicialiuii;

(45)

Es de l o d s convrnciorulr

Un

cable do Q conduEtorr con un

par

d e conrctoros tipo -4:

uno

para enchufar a l a

PC

y otro para enchufar a l

s i s t r u

dnino

dr adquisición basado

en

el

microprocrrrdor I= 8031. E&

los

c o n r c t o r r üü4

sólo

se

u t i l i z a n 3 p a t i l l a s y son &tart Tx,

R x

y ünd C q u son l a s senalos

básicas para un protocolo serial tan

soncillo

COID

el

q u se

necesita; r r c u r d r e q u las s e r l o s restantos preterxien realizar

d e Dunera completa rl protocolo

RS

232 q u fud ponsrdo para riodrns y nosotros tan d i o q u r o r o i r r i i u r

una

transmisión serial

sencilla

sisteaa dnino-Pc). Cono l a longitud del c r b l r y

por

tanto

la

scrprracidn entre aiborr

dispositivos

os corta Crnlio

metro3

rm

prrocuprr>s por erroros p o s i b l r do truiorisidn

Figure

Tabla  1  Interrupciones  del  puerto serie

Referencias

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