CORSI FINAL

Como habíamos explicado en la entrada anterior, nuestro proyecto final de Laboratorio II es un tablero de CORSI. Para la presentación en el laboratorio la haremos con el protoboard y para la entrega en el CESNI se hará con la PC.
Les dejamos el link del programa para 3 niveles:
Descargar programa en C
y también el tp en formato .PDF:
Descargar tp en PDF
Además agregamos la simulación en Proteus:
Descargar la Simulación

Diseño del circuito Esquemático en Protel 99:
Descargar Protel

Comparación de Microcontroladores

En esta entrada vamos comparar, explicando las ventajas y desventajas, de los distintos microcontroladores de distintas empresas. Vamos a comparar Atmel (con su micro ATMEGA8), FreeScale (con su micro GP32) y Microchip (con su micro PIC16F84).


Para comenzar, los micro-controladores ATMEL son más difíciles de conseguir, pero son más económicos.
Mientras  que los microcontroladores de FreeScale son 100 veces más rápidos que otros microcontroaldores. Es fácil de programar y reprogramar.
Los microcontroladores de Microchip ya han sido desarrolados en el blog.



Microcontroladores ATMEL
Los microcontroladores ATMEL son:

• TinyAVR (8 bits):
• Son muy pequeños
• utilizan poca RAM
• Utilizan poca Flash
• Limitación de periféricos: Una instrucción por ciclo
• Rápidos
• Hasta 20MHz
• Min: 0,7V
• Uso general
• De 0,5 a 8k de flash 

• MegaAVR
• Mejor que el TinyAVR
• Función de Ahorro de Energía
• Uso general (Ej. LCD)
• Mejores periféricos y opciones
• Desde 4 hasta 256k de memoria flash
• 8/16BitsxMEGA 
• Muy Grandes
• Uso General
• Rendimiento Extremo
• USB
• Con soldado superficial
• Posibilidad de mover datos rápidamente de un periférico a otro
• 32BitsxMEGA (Como los PIC32F)
• Uso General
• Conexión Ethernet
• Hasta 66MHz
• 1.5Mps/Instrucción
• Ultrapotentes
• Para Usos especificos
• Manejo de Baterias
• Control de Temperatura
• Cortocircuitos
• Para los Automóviles
• ATMEGA8 (Equivalente al PIC12f873)
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• En Arg: ATM Mega8 L.
• En US.: ATM Mega8 A.
• 8Mhz / 16Mhz
• 130 Instrucciones (Muchas)
• RISC Avanzada
• Muchas Instrucciones
• Una Instrucción por Clock
• Rápido
• Compacto
• 8k de Flash
• 1k de RAM (GPR en Microchip)
• 23 Pines de entrada/Salida
• 18 Interrupciones
• Lenguaje C
• Comparador Analógico
• 0,5 de EEPROM

Es importante resaltar que a diferencia de los PIC, los microcontroladores ATMEL no tienen bancos. La memoria RAM está dividida en 2 Registros y direcciones y a continuación de los registros los I/O registers.

Herramientas:

• Programadores
• AVRDUDE
• PONYPROGE
• Compiladores
• GNUToolChain
• Simlación:
• SimulAVR + GDB
• Entornos Gráficos
• Code::Bocks
• Eclipse Plugin AVR (Java)

La tensión máxima que puede soportar es de 6V

Alcaración: No hay que superar los 300mA entre la suma de todos los puertos.

BOOTLOADER: Sirve para que el microcontrolador.se autoprograme.

MOTOROLA - FREESCALE

Antiguamente la empresa que los fabricaba era Motorola, actualmente la empresa se llama FreeScale

Microcontrolador Utilizado: GP32

• Ventajas
• 100 Veces más rapido
• Facilidad al programar y reprogramar
• 8/16Bits
• Posibilidad de multiplicar y dividir
• Tiene una alta performance
• Facilidad de comunicación con otros micro-controladores
• Funciona entre -40C  a 85°C
• 512Mb de memoria RAM
• Memoria EEPROM de 32K
• Modo Stand-By
• Conversores A/D
• Puerto SERIE
• Tiene una memoria continua (Sin bancos)
• Sencillo
• Utiliza arquitectura Von Neumann
• Memoria de Datos y Memoria de Programa en el mismo lugar:
• Se congestiona el BUS.
• Memoria Flash: 32K
• Motorola es como una PC
• Divide por 4 la frecuencia del oscilador
• Para poner un literal: #[          --------- En pic es Movlw
• 
  
• Ejemplo: LDA $50 = movf 0x50,W (En PIC)
• Ejemplo: mov $00,$F0 ---------- En pic hay que pasar SIEMPRE por el W.

 Archivo resultante del compilador:

• ATMEL
• .elf
• Motorola
• .S19
• Microchip
• Directamente el .Hex sin pasos posteriores.

Tiendas de Eléctrónica en Argentina:

Intek: No comercializan el GP32

           No tienen el ATMega8, pero ofrecen el ATMega88: (http://atmel.com/dyn/resources/prod_documents/8161S.pdf). Su valor es de $43,03.

MicroElectrónicaSH:

GP32:      $86,48

Atmega8: $23,04

A continuación, una tabla de comparación entre las tres empresas:

Programa LCD: "Hola Mundo"

Este programa, para el PIC16F84A, servirá para mostrar en un LCD (LM016L), la palabra "Hola Mundo"
Este programa utilizará las subrutinas del libro PIC16F84.

El programa es el siguiente:


BANK1
movlw b'11111'
movwf TRISA       ;todo el PORTA como entrada
movlw b'00000000'
movwf TRISB       ;todo el PORTB como salida
BANK0
;====================================================================
; Programa principal
;====================================================================
call LCD_Inicializa           ;Se inicializa el LCD
call Retardo_1ms

movlw 'H'
call LCD_Caracter

movlw 'o'
call LCD_Caracter

movlw 'l'
call LCD_Caracter

movlw 'a'
call LCD_Caracter

movlw ' '
call LCD_Caracter

movlw 'M'
call LCD_Caracter

movlw 'u'
call LCD_Caracter

movlw 'n'
call LCD_Caracter

movlw 'd'
call LCD_Caracter

movlw 'o'
call LCD_Caracter
 
goto $

include <RETARDOS.inc>
include <LCD_4BIT.inc>

Aclaración:
En la subrutina retardos.inc se realizó un cambio y se agregó un nuevo retardo para que el lcd funcione
con una frecuencia de 250k:

Luego podemos simularla en proteus, y nos quedará de la siguiente manera:

Proyecto Final: Tablero de Corsi

El proyecto final de la materia del grupo será un tablero de CORSI. Un tablero de CORSI es como el popular juego "SIMON". Este tablero consta de 8 luces (Correspondientes a las letras A - H). Estas luces están conectadas a 8 pulsadores. Las secuencias están en la imagen al final de esta entrada. Cada luz tendrá que estar encendida por 2 segundos y apagadas por un segundo. Nuestro proyecto final es armar un programa que realicen las secuencias pactadas anteriormente. También va a tener un LCD, que le dirá al usuario la próxima instrucción a realizar. También tendrá una conexión para guardar los datos en una PC (USB  ó SERIE) que además podrá ver errores típicoscomo por ejemplo que se prendan más luces que las necesarias, menos que las necesarias, etc.
Funcionamiento del programa:

• Al prender el equipo se seteará el LCD y luego dirá "Bienvenido" y luego "CESNI"
• Luego el LCD esperará a que se presione un botón de START. En ese momento el display dirá NIVEL 1.
• Las luces empezarán a prenderse y a apagarse según la tabla.
• El usuario tendrá que repetir la secuencia. Si por alguna razón no la recuerda tendrá un botón para pasar a una segunda secuencia (Grupo 2).
• Al realizar esto el display mostrará nivel 2 y mandará los datos vía PC.
• Esto seguirá así con los demás niveles

Componentes necesarios para la realización del proyecto:

• 1 LCD
• 8 pulsadores
• 8 luces
• Conector USB ó SERIE
• 1 pulsador "START"
• 1 pulsador para tener otra secuencia del mismo nivel.
• 1 llave de encendido

Este proyecto será destinado al CESNI (Centro de Estudios Sobre Nutrición Infantil) para que puedan completar su investigación.
SI SE REALIZA ALGÚN CAMBIO EN EL PROYECTO SERÁ CAMBIADO EN ESTA ENTRADA

Inexado_02

*Diseñar un programa para controlar el nivel del deposito de líquido. El depósito tiene:

• Tres sondas detectoras ( SV - Sonda de Vacío, SLL - Sonda de Llenado, SR - Sonda de Rebose.
• Dos bombas de llenado: BOMBA1 y BOMBA2
• 5 Indicadores: Vacío, Llenandose, Lleno, Rebose, ALARMA

Funcionamiento:

• Cuando ninguna de las sondas está activada, se entiende que el depósito está vacío y se accionarán las 2 bombas. El indicador VACÍO se  iluminará.
• Cuando el nivel de líquido toca "SV" se seguirá llenando con ambas bombas. El indicador "Llenandose" se ilumina.
• Cuando el indicador "SLL" se activa, la BOMBA2 se apaga, sólo queda activa la BOMBA1. El indicador "Lleno" se encenderá.
• Cuando el indicador "SR" se activa, la BOMBA1 se apaga, El indicador "Rebose" se encenderá.
• Cuando se produce un fallo o un mal funcionamiento la alarma se encenderá.

EN ASM:
Primero armamos una tabla de verdad para  ayudarnos en el trabajo:


;TABLA DE VERDAD
;====================================================================
;SV SLL SR VACIO LLENANDOSE LLENO REBOSE ALARMA B1 B2
;0 0 0 1 0 0 0 0 1 1  (VACIO1)
;0 0 1 0 0 0 0 1 0 0  (ALARMA1)
;0 1 0 0 0 0 0 1 0 0  (ALARMA2)
;0 1 1         0 0 0 0 1 0 0  (ALARMA3)
;1 0 0              0 1 0 0 0 1 1 (LLENANDOSE1)
;1 0 1 0 0 0 0 1 0 0  (ALARMA4)
;1 1 0 0 0 1 0 0 1 0  (LLENO1)
;1 1 1 0 0 0 1 0 0 0  (REBOSE1)

Definimos el PORTA como entrada y el PORTB como salida:


Main
;====================================================================

        BANK1

movlw b'11111'
movwf TRISA       ;todo el PORTA como entrada
movlw b'00000000'
movwf TRISB       ;todo el PORTB como salida
BANK0


Ppal
movf PORTA,W
andlw b'00000111'
addlw PCL,F              ;Cargo los bits correspondientes a los sensores
goto VACIO1   ;para que siga la tabla de verdad descripta
goto ALARMA1   ;anteriormente
goto ALARMA2
goto ALARMA3
goto LLENANDOSE1  
goto ALARMA4
goto LLENO1
goto REBOSE1


VACIO1
movlw b'10000110'
movwf PORTB

ALARMA1
movlw b'00001000'
movwf PORTB

ALARMA2
movlw b'00001000'
movwf PORTB

ALARMA3
movlw b'00001000'
movwf PORTB

LLENANDOSE1
movlw b'01000110'
movwf PORTB

ALARMA4
movlw b'00001000'
movwf PORTB

LLENO1
movlw b'00100100'
movwf PORTB

REBOSE1
movlw b'00010000'
movwf PORTB
;====================================================================
END ;Directiva que indica la finalización del pgm

Actividad 4. Experiencia 2

Amplificador no inversor y buffer.

Para realizar esta experiencia utilizaremos el siguiente circuito:

Para comprobar que este circuito es un amplificador no inversor realizamos tres mediciones. Además comprobamos que la ganancia de tensión es igual a R2/R1 + 1.

Av = R2/R1 + 1 = 100K/6,8K + 1 = 15,7

Primera medición:

Av = Vo/Vs = 2,98V/188mV = 15,85

Segunda medición:

Av = 5,88V/372mV = 15,8

Tercera medición:

Av = 9,36V/600mV = 15,6

Para comprobar que la impedancia de entrada de este amplificador (Ri) es muy grande, lo que hicimos fue conectar es serie a esta otra resistencia de 270 KOhm.

Realizando las mediciones adecuadas pudimos conocer la caída de tensión en la resistencia de 270 KOhm, y asi calcular Ri de la siguiente manera:

i = (288mV - 232mV)/270KOhm = 20uA (Ley de Ohm)

Ri = 232mV/20uA = 1,1MOhm (Ley de Ohm)

Luego comprobamos que retirando R1 y haciendo un cortocircuito entre las terminales del resistor R2 convertimos el circuito en un buffer:

Circuito en PCB:

Actividad 4. Experiencia 1

Amplificador Inversor.

El primer paso en esta experiencia sera armar el amplificador, para ello utilizaremos el siguiente circuito:

Parte A - Comportamiento en continua.

Una vez armado el circuito anterior quitaremos el puente J1 y mediremos los valores máximos y mínimos que estregara el divisor resistivo (Va).

A continuación se mostaran, arriba los valores calculados, y abajo los valores medidos:

Vmin = -1.44V Vmax = 1.44V

Vmin = -1.32V Vmax = 1.32V

Luego conectaremos el puente J1 y tomaremos 11 mediciones: 5 positivas, 5 negativas y la última se hará desconectando J1 nuevamente y conectando la entada (Vs) a masa.

La ganancia de tensión de ese circuito es:

- Vo/Vs = - 3.4V/200 mV = - 17 veces

en dB -> -(20 log 17) = - 24,6 dB

También se realizaron mediciones del circuito en distintos valores de Vs, para ver el valor de Vo resultante:

ACLARACIÓN: Para Vs = 0, se conecto Vs a GND.
Luego volcamos toda esa información en un gráfico en excel:

Podemos afirmar que es un amplificador INVERSOR, ya que a valores positivos de Va, Vo es negativo y viceversa.

Si se varia la tensión de alimentación no varia la ganancia, ya que la misma depende de R1 y R2.

La tensión de alimentación mínima con la cual el circuito deja de funcionar es 1V.

Si se aumenta la resistencia R2 a 220 Kohm la ganancia de tensión sube a - 25,36 veces:

Y si se disminuye el valor de R1 a 5600 Ohm la ganancia también sube (46,15 veces):

También se probo sacando Rl, la ganancia no cambio.

Estas experiencias sirvieron para verificar que la ganancia de tensión depende de R1 (siendo inversamente proporcional a la esta) y R2 (siendo directamente proporcional a la misma).

Si se conecta el pin 4 a masa, en vez de -12V el circuito deja de funcionar como amplificador.

Si se disminuye R1 a 390 Ohm el circuito deja de funcionar, ya que la impedancia de entrada es muy chica.

Parte B - Comportamiento en alterna.

En esta parte de la actividad, como dice el titulo, se va a estudiar el comportamiento del amplificador en alterna, para ello le inyectaremos en Vs una señal igual a 288 mV y 1KHz:

Si se aumenta la tensión de entrada, en un momento la señal de salida se va a recortar, el valor máximo de entrada para que no recorte es (pico a pico) 18,4V

Si se aumenta la tensión de alimentación este valor va a aumentar, mientras que si baja este va a bajar.

Por ejemplo, para alimentación igual a 13V la tensión pico a pico con que recorta será 20,2V, mientras que si esta alimentación es 6V la tensión de recorte será 7,36V.
En la siguiente imagen se puede ver el valor máximo que puede tener Vo antes de que sea recortada por la alimentación de la fuente.


Recorte con 6V:                     

 Recorte 13V:

Ahora reemplazaremos el LM741 por el TL081, y veremos que la ganancia de tensión sigue respondiendo a - (R2/R1):

R2 = 150 K Ohm ; R1 = 10 K Ohm

- (150/10) = Av = - 15

- (Vo/Vs) = Av = -(840mV/56mV) = -15

Si se aumenta la frecuencia baja la ganancia y el circuito va dejando de ser inversor ( a partir de los 45KHz aproximadamente).

La siguiente imagen es con una frecuencia de 1MHz (Ya deja de ser amplificador inversor):

Circuito en PCB:

Desafio: Observar en el osciloscopio el mismo gráfico realizado en el punto anterior. Capturar la imagen y explicar la manera que se realizó la medición.
Ayuda: Usar el osciloscopio en modo X - Y. Colocar un generador de señales en la entrada Vs. Ajustar su salida con los siguientes parámetros: Triangular, Vpp = 2V, f = 1 KHz: