NOMBRE DE LA PRÁCTICA - Facultad de Ciencias de la ...
5
Laboratorio de Microprocesadores El MICROCONTROLADOR 8051 M.C. Carlos E. Canto Quintal - 134 - NOMBRE DE LA PRÁCTICA Aplicación del Microcontrolador 8051 (Parte 2) OBJETIVO ESPECÍFICO: Implementación de un Sistema de Adquisición de Datos serial con el 8051 INTRODUCCIÓN: El corazón del Sistema de Adquisición de Datos es un convertidor análogo digital de 8 bits y 8 canales multiplexado, el ADC809 de National Semiconductor. Es un dispositivo CMOS con un convertidor análogo digital de 8 bits, un multiplexor de 8 canales y lógica de control compatible con los microprocesadores. El convertidor A/D usa aproximaciones sucesivas como técnica de conversión. El multiplexor de 8 canales puede accesar directamente cualquier señal analógica de una sola terminal. El ADC elimina la necesidad de ajustes externos de cero y de escala completa. Se tiene una facilidad de conexión con microprocesadores ya que las entradas de las direcciones del multiplexor son latcheadas y decodificadas y por sus salidas con habilidad TRI-STATE. En la figura de abajo se muestra un diagrama de bloques que muestra las partes más importantes del convertidor ADC0809 PRACTICA N0. 12 START CLOCK OUTPUT ENABLE Ref (-) VCC GND ALE Dirección de 3 bits Entradas analógicas 8 bits de salida Ref (+) EOC MUX ANALÓGICO DE 8 CANALES LATCH DE DIRECCIÓN Y DECODIFICADOR CONTROL Y TEMPORIZACIÓN SAR ÁRBOL DE INTERRUPTORES ESCALERA DE RESITENCIAS 256R BUFFER DE SALIDA 3-STATE START CLOCK OUTPUT ENABLE Ref (-) VCC GND ALE Dirección de 3 bits Entradas analógicas 8 bits de salida Ref (+) EOC
Transcript of NOMBRE DE LA PRÁCTICA - Facultad de Ciencias de la ...
Laboratorio de Microprocesadores El MICROCONTROLADOR 8051
M.C. Carlos E. Canto Quintal - 134 -
NOMBRE DE LA PRÁCTICA Aplicación del Microcontrolador 8051 (Parte 2)
OBJETIVO ESPECÍFICO:
Implementación de un Sistema de Adquisición de Datos serial con el 8051
INTRODUCCIÓN:
El corazón del Sistema de Adquisición de Datos es un convertidor análogo digital de 8 bits y 8 canales multiplexado, el ADC809 de National Semiconductor. Es un dispositivo CMOS con un convertidor análogo digital de 8 bits, un multiplexor de 8 canales y lógica de control compatible con los microprocesadores. El convertidor A/D usa aproximaciones sucesivas como técnica de conversión. El multiplexor de 8 canales puede accesar directamente cualquier señal analógica de una sola terminal. El ADC elimina la necesidad de ajustes externos de cero y de escala completa. Se tiene una facilidad de conexión con microprocesadores ya que las entradas de las direcciones del multiplexor son latcheadas y decodificadas y por sus salidas con habilidad TRI-STATE. En la figura de abajo se muestra un diagrama de bloques que muestra las partes más importantes del convertidor ADC0809
PRACTICA N0. 12
MUX ANALÓGICO
DE8 CANALES
MUX ANALÓGICO
DE8 CANALES
LATCH DE DIRECCIÓN
YDECODIFICADOR
LATCH DE DIRECCIÓN
YDECODIFICADOR
CONTROL Y TEMPORIZACIÓNCONTROL Y TEMPORIZACIÓN
SARSAR
ÁRBOL DE INTERRUPTORESÁRBOL DE INTERRUPTORES
ESCALERA DE RESITENCIAS 256R
ESCALERA DE RESITENCIAS 256R
BUFFER DE
SALIDA3-STATE
BUFFER DE
SALIDA3-STATE
START CLOCK
OUTPUT ENABLE
Ref (-) VCC GND
ALE
Dirección de 3 bits
Entradas analógicas
8 bits de salida
Ref (+)
EOC
MUX ANALÓGICO
DE8 CANALES
MUX ANALÓGICO
DE8 CANALES
LATCH DE DIRECCIÓN
YDECODIFICADOR
LATCH DE DIRECCIÓN
YDECODIFICADOR
CONTROL Y TEMPORIZACIÓNCONTROL Y TEMPORIZACIÓN
SARSAR
ÁRBOL DE INTERRUPTORESÁRBOL DE INTERRUPTORES
ESCALERA DE RESITENCIAS 256R
ESCALERA DE RESITENCIAS 256R
BUFFER DE
SALIDA3-STATE
BUFFER DE
SALIDA3-STATE
START CLOCK
OUTPUT ENABLE
Ref (-) VCC GND
ALE
Dirección de 3 bits
Entradas analógicas
8 bits de salida
Ref (+)
EOC
Laboratorio de Microprocesadores El MICROCONTROLADOR 8051
M.C. Carlos E. Canto Quintal - 135 -
CARACTERÍSTICAS DEL ADC0809 Conversión por aproximaciones sucesivas Tiempo de conversión 100µs 8 canales multiplexados con lógica de control de latch Fuente de poder de 5v DC Resolución de 8 bits Rango de voltajes de entrada de 0 a 5v con fuente de 5 volts única bajo consumo de potencia 15 mW Tecnología CMOS Entradas Analógicas de una terminal
Diagrama de tiempos de la operación del convertidor ADC0809
CONVERSIÓN RADIOMETRICA
EL ADC0808, ADC0809 es diseñado como un Sistema completo de Adquisición de Datos para sistemas de conversión radiométricos. En sistemas radiométricos, la variable física a medir es expresada como un porcentaje del valor de plena escala la cual no necesariamente está relacionada con un valor absoluto estándar. El voltaje de entrada al ADC0809 es expresado
por la ecuación: Donde: VIN=voltaje de entrada al ADC0809 Vfs=Voltaje de plena escala VZ= voltage cero
Reset StartStart
ALE
Direcciones
Entrada Analógica
Output Enable
End ofConversion
Salida
Estable
tEOC
tC
3-state
CLK
DATO
Reset StartStart
ALE
Direcciones
Entrada Analógica
Output Enable
End ofConversion
Salida
Estable
tEOC
tC
3-state
CLK
DATODATO
Laboratorio de Microprocesadores El MICROCONTROLADOR 8051
M.C. Carlos E. Canto Quintal - 136 -
Un buen ejemplo de transductor radiométrico es un potenciómetro usado como sensor de posición. El voltaje de salida es directamente proporcional a la posición del brazo central y es una razón del voltaje de plena escala a través de él. Ya que el dato es representado como una proporción de plena escala, los requerimientos de referencia se reducen drásticamente, eliminando una gran fuente de error y costo para muchas aplicaciones. Una gran ventaja del ADC0809 es que el rango del voltaje de entrada es igual al rango de la fuente de poder, tal que los transductores pueden ser conectados directamente a las entradas del multiplexor. Transductores radiométricos tales como potenciómetros, galgas extensiométricas, puentes de termistores, transductores de presión, etc. son disponibles para medir relaciones proporcionales, sin embargo, muchos tipos de mediciones deben ser referidas a un estándar absoluto como voltaje o corriente. Esto quiere decir que se debe usar un sistema de referencia que relacione el voltaje de plena escala al volt estándar. Por ejemplo, si VCC=VREF=5.12 V, entonces el valor de plena escala se divide entre 256 escalones estándar. El escalón estándar más pequeño es 1 LSB que sería de 20 mV.
MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO:
Tarjeta implementada en práctica anterior CI ADC0809 8 potenciómetros de 10kΩ Fuente regulada de +5 volts 1 IBM PC compatible con puerto serie RS232 Cable serie null modem
CORRELACIÓN CON TEMAS DEL PROGRAMA VIGENTE:
Con esta práctica se cubre algunos de los aspectos de la unidad III: Microcontroladores. 3.4 Conexión de interfases y sensores.
METODOLOGÍA (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA):
I.-conecte , como se muestra en la figura de abajo la tarjeta del AT89C52, implementada en la práctica anterior, con un convertidor ADC0809 de National Semiconductor formando un sistema de adquisición de datos de 8 canales.
Conexión del ADC0809 con el microcontrolador AT89C52
ADC0809ADC0809
DB0
DB1DB2DB3DB4
DB5DB6DB7
IN0IN1IN2
IN3IN4IN5IN6IN7
STARTALE
EOC
A
B
C -VREF
+VREF
OE
VCC+5 V
1 KΩ
.001 µF74HC14
FREC. CLOCK =0.7RC
GND
ENTRADAS ANALÓGICAS
1714158
18
192021
25
24
23
622
7
13
16
12
9
11
54321
282726
AT89C52AT89C52
P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
Circuito oscilador generador del reloj
Circuito oscilador generador del reloj
10
CLK
P3.0P3.1Al RS232
de la PC Max232
Max232
ADC0809ADC0809
DB0
DB1DB2DB3DB4
DB5DB6DB7
IN0IN1IN2
IN3IN4IN5IN6IN7
STARTALE
EOC
A
B
C -VREF
+VREF
OE
VCC+5 V
1 KΩ
.001 µF74HC14
FREC. CLOCK =0.7RC
GND
ENTRADAS ANALÓGICAS
1714158
18
192021
25
24
23
622
7
13
16
12
9
11
54321
282726
AT89C52AT89C52
P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
Circuito oscilador generador del reloj
Circuito oscilador generador del reloj
10
CLK
P3.0P3.1Al RS232
de la PC Max232
Max232
Laboratorio de Microprocesadores El MICROCONTROLADOR 8051
M.C. Carlos E. Canto Quintal - 137 -
Use 8 potenciómetros, en lugar de sensores, para ajustar el voltaje de las entradas analógicas de los 8 canales. Mida y registre en una tabla el voltaje en cada uno de los potenciómetros y compárelas con su equivalente binario obtenido con el ADC . Realice al menos 3 lecturas por canal II.-conecte la tarjeta del AT89C52, a través de su puerto serie al puerto RS232 de la PC. Use un cable de 3 hilos con configuración NULL-MODEM.
Sistema de Adquisición de datos serial para PC
III.-implemente un programa para el 8051 que realice lo siguiente: que haga una secuencia de escaneo de los 8 canales analógicos y envié los datos adquiridos a buffer en su RAM interna y que después sea enviado por su puerto serie a la PC.
ADC0809 ADC0809
P0
P1
7805
P2
P3
MAX232
Plug
89C5289C52
Reset
Cone
ctor D
B-9
11.0592 Mhz
PUERTO RS232
Sensores
4
...
EOC
P3.7P3.7
P3.6P3.6
P3.5P3.5
P3.4P3.4
P3.3P3.3
P3.2P3.2
P3.1P3.1
P3.0P3.0
Selección de canal
STARTEOC RxdTxd
P1.7P1.7
P1.6P1.6
P1.5P1.5
P1.4P1.4
P1.3P1.3
P1.2P1.2
P1.1P1.1
P1.0P1.0
ADC0809 ADC0809
P0
P1
7805
P2
P3
MAX232
Plug
89C5289C52
Reset
Cone
ctor D
B-9
11.0592 Mhz
PUERTO RS232
Sensores
4
...
EOC
P3.7P3.7
P3.6P3.6
P3.5P3.5
P3.4P3.4
P3.3P3.3
P3.2P3.2
P3.1P3.1
P3.0P3.0
P3.7P3.7
P3.6P3.6
P3.5P3.5
P3.4P3.4
P3.3P3.3
P3.2P3.2
P3.1P3.1
P3.0P3.0
Selección de canal
STARTEOC RxdTxd
P1.7P1.7
P1.6P1.6
P1.5P1.5
P1.4P1.4
P1.3P1.3
P1.2P1.2
P1.1P1.1
P1.0P1.0
P1.7P1.7
P1.6P1.6
P1.5P1.5
P1.4P1.4
P1.3P1.3
P1.2P1.2
P1.1P1.1
P1.0P1.0
DTR
DSRCTS
CD
RTS
TXDRXD
GND
RI
235
CABLE NULL-MODEM
DB9 de la tarjeta AT89C52
MAX232
DB9 del Puerto serie RS232 de la
PC
46
7
82
3
5
DTRDSRRTSCTS
TXDRXD
GND
Conector DB9 en la PC
DTR
DSRCTS
CD
RTS
TXDRXD
GND
RI
DTR
DSRCTS
CD
RTS
TXDRXD
GND
RI
235
CABLE NULL-MODEM
DB9 de la tarjeta AT89C52
MAX232
DB9 del Puerto serie RS232 de la
PC
46
7
82
3
5
DTRDSRRTSCTS
TXDRXD
GND
Conector DB9 en la PC
Laboratorio de Microprocesadores El MICROCONTROLADOR 8051
M.C. Carlos E. Canto Quintal - 138 -
Inicio Inicio
CHAN 0CHAN 0
SELEC CHANSELEC CHAN
START 1START 1
START 0START 0
EOC=1?EOC=1? CHAN CHAN+1CHAN CHAN+1BUFF (CHAN) DATOBUFF (CHAN) DATO
CHAN=8?CHAN=8?
TransmitirBUFF
TransmitirBUFF
Si
Si No
No Programe el puerto serie del 8051 que opere en modo 1 y a la PC ,(a través de Hyperterrmina)l ,sin control de flujo, sin paridad, un stop bit y a una velocidad de 9600 bps IV.- Con el programa Hyperterminal de Windows, lea y despliegue en la pantalla de la PC los datos enviados por el AT89C52
SUGERENCIA DIDÁCTICA:
Usando algún lenguaje visual (Visual Basic u otros) implemente un programa para el Sistema de Adquisición de Datos que permita desplegar los datos gráficamente y salvarlos en una base de datos con la información obtenida del SAD.
REPORTE:
I.-reporte el programa fuente del sistema de adquisición de datos documentado claramente. II.-reporte la tabla comparativa de valores obtenidos en la PC y calculados contra los medidos con un multímetro. III.-reporte sus comentarios de las dificultades encontradas para la realización de la práctica y sus conclusiones finales
BIBLIOGRAFÍA:
• TTL Data Book TI
• Manual de NS de convertidores AD y DA • 8 bit Embedded microcontrollers
Intel • 8052.com
