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Diseño de prácticas sobre telecontrol basadas en el microcontrolador
Motorola 68331
Autor: José Miguel Rincón Suz
Tutor: Juan Manuel Montero Martínez
Departamento de Ingeniería ElectrónicaETSIT
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Desarrollo de prácticas sobre telecontrol basadas en el microcontrolador Motorola 68331
Índice
INTRODUCCIÓN
LA PLACA ENTRENADORA MC68331
DISPLAY LCD DE TEXTO
REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX
TRANSCEPTOR DIGITAL DE DATOS POR RADIO
TELEMANDO POR INFRARROJOS
INTERFAZ PARA LÍNEA TELEFÓNICA
CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS
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INTRODUCCIÓN (I)
Objetivo: proporcionar a los alumnos los medios para construir su propio sistema digitalMicrocontrolador: MC68331
Compatible con 68000 Más rápido Integra un conjunto de periféricos
Plan de trabajo: Poner a punto una placa entrenadora basada en el MC68331 Desarrollar interfaces que complementen las funciones del
68331
Enfoque: Prácticas guiadas para el montaje de cada dispositivo
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INTRODUCCIÓN (II)Telecontrol: antes reservado al ámbito industrial, ahora es algo accesible gracias al avance de las telecomunicaciones y de la tecnología electrónicaDomótica Aplicaciones y servicios orientados a la mejora de la seguridad y el confort en el hogar Posibilidad de implementar aplicaciones muy variadas
Búsqueda de la economía en las solucionesExperiencias incompletas: el módem de red eléctrica Circuitos comerciales no factibles Desarrollo con componentes discretos (modulación ASK a 130 Khz y comunicación semidúplex en apéndice) Problemas de seguridad eléctrica
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El micro MC68331: estructura modular y recursos CPU32
Depuración BDM, compartida con SIM Dos nuevas instrucciones para ahorro de energía e interpolación de
tablas Tres nuevos registros accesibles en modo supervisor
GPT Unidad de captura/comparación Un acumulador de pulsos Dos moduladores de ancho de pulso
QSM QSPI – Comunicación serie síncrona para la expansión de
periféricos SCI – Comunicación serie asíncrona
LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (I)
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LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (II)
SIM Generación de la señal de reloj de todos los módulos Proporciona chip-selects configurables Arbitraje de interrupciones Software Watchdog Temporizador de interrupciones periódicas Puertos E y F con E/S configurables
Idea original: desarrollar una placa entrenadora que pudiera ser montada por los alumnosPunto de partida: experiencia previa de Tomás Palacios, primera placa, notas de montaje y entorno BDM en VB
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LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (III)
Montaje de la nueva placa en wire-wrapping Diagrama de bloques
MC68331
Circuito de Reset
Memoria
Filtro de Reloj
Circuito de Configuración
Comunicación Serie
RelojRegulador de tensión
Comunicación BDM
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LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (IV)
Problemas detectados Comunicación BDM poco fiable (cable largo, entorno ruidoso...) Circuito de reset
Circuito de reset
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LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (V)
Herramientas de desarrollo disponibles 68331 BDM (error de carga, contador de programa,
VisualBasic) Test_32.exe
Otras actividades: montaje de una segunda placa para la prueba de los microsEl laboratorio en casa: experiencias Es mucho mejor disponer de un analizador lógico Mala elección del reloj a 32 Khz Mucha dedicación por parte del responsable Alto porcentaje de placas averiadas
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DISPLAY LCD DE TEXTO (I)Gobernado por un microcontrolador (HD44780)Hardware Generalidades
Alimentación a 5 V. Pantalla LCD (Varios modelos – Ejemplo 2 filas x 16 carac.) Control de contraste Posibilidad de control con 7 u 8 bits
Funcionamiento Dos plantillas de caracteres predefinidos (CGROM) Memorias internas DDRAM (8x80) y CGRAM (5x64) Envío de instrucciones o transferencia de datos
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DISPLAY LCD DE TEXTO (II)
INSTRUCCIONES
Borrar display (1.52 ms)
Cursor a inicio (37 µs)
Desplazar cursor
Desplazar display
Modo comunicación (37 µs)
Configurar display
Control ON/OFF
Situar puntero (37 µs)
Escribir en memoria
Leer de memoria
Leer Busy Flag (0 µs)
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DISPLAY LCD DE TEXTO (III)
Software Control en modo sólo escritura Control con comunicación bidireccional Driver para el display
Conexión conjunta con un teclado matricial Software de control
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REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX (I)
Idea inicial: utilizar una memoria “flash” Desarrollo complejo (reloj, contadores, filtro reconstructor,
conversor D/A, etapa de audio, etc.) Solución costosa
Ventajas del ISD25XX Incorpora todas las funciones necesarias tanto para la
grabación como la reproducción Control del dispositivo muy sencillo Precio razonable
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REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX (II)
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REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX (III)
La memoria EEPROM del ISD25XX (“Break through”) Grabación analógica mediante sistema de comparaciones
sucesivas con la muestra Cuantificación en 256 niveles
Funcionamiento Nivel de muestra: direccionamiento directo Nivel de mensaje
Modo “Pulsar botón” (M6) Modo “Búsqueda de mensajes” (M0 y M4)
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REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX (IV)
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TRANSCEPTOR DIGITAL DE DATOS POR RADIO
Módulos híbridos con dimensiones de 38 x 12 mm.Frecuencia de transmisión 433,92 MhzModulación ASKVelocidad de transmisión serie de 2400 baudiosFuncionamiento muy sencilloPrecio elevadoPeculiaridad: oscilador SAW Resonador basado en ondas acústicas de superficie Menos preciso pero más económico que uno de cuarzo
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TELEMANDO POR INFRARROJOS (I)
Está muy extendido su uso en el hogar y la oficinaFuentes de interferencia Luz solar Lámparas fluorescentes
Prototipos diseñados Transmisor completo con componentes discretos (fines didácticos) Receptor para su conexión al microcontrolador
Opciones de diseño Velocidad de transmisión de 100 baudios Modulación ASK a 38 Khz
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TELEMANDO POR INFRARROJOS (II)Diagrama de bloques del transmisor
Diagrama de bloques del receptor
GENERADOR TRAMA
RELOJ REGISTRO Desplazamiento
MODULADOR EMISOR
ALIMENTACIÓN
FILTRO PASO BANDA
FOTORECEPTOR DEMODULADOR
ALIMENTACIÓN
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INTERFAZ PARA LÍNEA TELEFÓNICA (I)Origen: Proyecto de Ignacio Morales – Tarjeta para bus ISA
Incorpora un cancelador de eco hardware (patentado) Decodificador DTMF (MT8870)
Rediseñado por Javier Ferreiros y José Colás
Realización del prototipo Supresión del bucle de cancelación de eco Recálculo de componentes para adaptación a las condiciones de
la línea
Principales problemas: Duplexor ruidoso debido a los optoacopladores Ajuste del nivel de la señal inyectada en la línea
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INTERFAZ PARA LÍNEA TELEFÓNICA (II)
Funciones Detección de llamada entrante Conexión y desconexión a la línea Inserción y recepción de audio Detección de tonos
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INTERFAZ PARA LÍNEA TELEFÓNICA (III)
Esquema del duplexor
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CONCLUSIONES
Se perfeccionó la placa entrenadora del 68331 y se montó una segunda placa para la prueba de los micros a la venta
31 parejas realizaron el montaje del entrenador y el 25% de las placas fallaron antes de la finalización de la práctica
Montaje del 68331 demasiado complejo, alto porcentaje de fallo y exige mucha dedicación por parte del responsable
Cabe destacar la utilización de las prácticas del módulo de mensajes y del interfaz telefónico por alumnos
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LÍNEAS FUTURAS
Utilización de placas ya montadas con el nuevo microcontrolador ColdFire
Desarrollo de prácticas de control desde un PC Desarrollo de aplicaciones de telecontrol a través
de Internet Realización de prácticas en C Reconocimiento de habla
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Muchas gracias a todos
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TELEMANDO POR INFRARROJOS (III)
Correciones en la memoria Tamaño de trama de 11 bits Esquema del 555 Esquema del demodulador
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