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Convertidores Analógico Digitales y Digitales Analógicos Periféricos

Manual del microcontrolador 8051 1 Dr. Alejandro Vega S.

INTERCONEXIONANDO EL MICROCONTROLADOR 8051 CONCONVERTIDORES ANALÓGICOS-DIGITALES

Y DIGITALES-ANALÓGICOS.

En todos los sistemas de control, un dispositivo que resulta esencial es el convertidoranalógico/Digital, el cual nos permite pasar señales del mundo Analógico al mundo Digital.

Existen en el mercado aproximadamente 60 diferentes tipos de convertidoresAnalógicos - Digitales, que van desde los de 8 bits hasta los de 18 bits, con fijadoresinternos, de aproximaciones sucesivas, con salidas en 3er. estado, etc., etc., etc. Laselección de tal o cual convertidor, va de acuerdo a las necesidades y requerimientosparticulares de nuestro sistema propuesto.

De la misma manera, para recuperar una señal que ha sido digitalizada, se tiene elconvertidor digital - analógico, el cual consiste de un juego de resistencias, que sonalimentadas ya sea con un voltaje de referencia conocido, o bien, puestas a tierra óaterrizadas, lo cual depende directamente de un circuito de interruptores internos, que seabren o cierran dependiendo la señal digital proporcionada (fig. 1).

El voltaje de salida del convertidor D/A est dado por la expresión siguiente:

Eo = Vff (a1 2-1 + a2 2

-2 + a3 2-3 + .......+ an 2

-n )

Donde:

Vr es el voltaje analógico de referencia.a1, a2 ,..., an pueden ser los valores digitales 0 ó 1.Vr/2 , es el voltaje proporcionado por el bit más significativo.Vr/2 , es el voltaje proporcionado por el bit menos significativo.

Regreso almenú principal



El voltaje máximo de salida (cuando todos los bits son iguales a 1) es igual a:

Eo = Vr (1/2 + 1/4 + 1/8 +....+ 1/2n ), Lo cual se aproxima a

Eo= Vr (1-2-n)

Por ejemplo para Vr=10 Volts, con un convertidor de :a) 8 bits Eo = 10(1-2-8 ) = 9.96 Vb) 12 bits Eo = 10(1-2-12 ) = 9. 99 V

Como se puede apreciar el voltaje de salida se aproxima como máximo al voltaje dereferencia, a medida que crece el número de bits del convertidor.

Las características para seleccionar un convertidor D/A son las siguientes:

-Rapidez -Linearidad -Voltaje de salida y baja impedancia. -Resolución 8,10,12,14,16 y 18 bits -Facilidad de ser controlado por µPs. -Exactitud absoluta. -No-linearidad. -Monotonicidad.(Un valor de salida corresponde siempre a un valor de entrada.) -Estabilidad (tiempo, temperatura)

En el siguiente ejemplo se trabaja con dos convertidores uno D/A el DAC0830 yel otro A/D el ADC0801 ambos de 8 bits. Mediante el A/D se adquieren datos de maneracontinua (cada 100µs aprox.) de una señal analógica de entrada. Estos datos sealmacenan en una memoria RAM. Mediante el microcontrolador extrae los datos de laRAM y los envía directamente al C-D/A el cual los presentados a la salida recuperando deesta forma la señal analógica. La finalidad de esta acción de adquisición, almacenado ypresentación de datos, es poder "congelar" la última señal que fue adquirida y es mostrada endeterminado momento.

La cantidad de señal que puede ser congelada, representa, los últimos 10,000datos que fueron adquiridos, es decir los datos tomados durante el último segundo, debidoa que el convertidor A/D, tiene un tiempo de adquisición de datos de aproximadamente10µs (10,000 datos x segundo).

Como el C-D/A, tiene una velocidad de conversión muy superior a la del C-A/D, (aproximadamente 1 micros), la presentación de datos es más rápida que sumuestreo. En nuestro caso particular, se presentan datos nuevos aproximadamente cada 20micros, es decir, por cada 5 mostrados existe 1 dato adquirido.



Si partimos de la base de que una pantalla completa del osciloscopio o monitores llenada por una señal analógica conformada de 10,000 puntos, y que el C-D/A, muestralos 10,000 datos en .2seg, podemos deducir que en 5 barridos de la pantalla completa, el C-A/D, habrá adquirido 10,000 datos nuevos.

Dicho de otra manera, en cada barrido completo de la pantalla (presentaciónde 10,000 datos por el C-D/A), se habrán adquirido 2000 datos nuevos por el C-A/D, queserán presentados en el siguiente barrido de la pantalla, perdiéndose los primeros 2000 datosadquiridos.

Por tal motivo, se requerirán de dos apuntadores, uno apuntando los datosadquiridos por el C-A/D y el otro los datos mostrados por el C-D/A. Una vez que se hallenado la primera tabla de 10,000 datos el apuntador del C-D/A se incrementará en 2000,cada vez que haga un barrido completo de la pantalla. Produciendo de esta manera laeliminación de los primeros 2000 datos tomados y exhibición de los últimos 2000 datosadquiridos al final del barrido de la pantalla, creando la simulación de una señal que se recorrecada .2 segs. un 1/5 de la pantalla.

La señal parecerá que se mueve hacia la izquierda con una velocidad de unapantalla por segundo. Esta velocidad se puede variar, aumentando el tiempo de adquisicióny presentación de datos, lo cual hará que la señal se mueva más lenta.

Date: April 15, 1998 Sheet of

Size Document Number REV

A

A0 10

A1 9

A2 8

A3 7

A4 6

A5 5

A6 4

A7 3

A8 25

A9 24

A10 21

A11 23

A12 2

A13 26

A14 1

CE 20

RD 22

WR 27

D0 11

D1 12

D2 13

D3 15

D4 16

D5 17

D6 18

D7 19

43256

BUS DE DATOS

A0 10

A1 9

A2 8

A3 7

A4 6

A5 5

A6 4

A7 3

A8 25

A9 24

A10 21

A11 23

A12 2

A13 26

A14 27

CE 20

OE 22

VPP 1

O0 11

O1 12

O2 13

O3 15

O4 16

O5 17

O6 18

O7 19

27256

D0 3 Q0 2

D1 4 Q1 5

D2 7 Q2 6

D3 8 Q3 9

D4 13 Q4 12

D5 14 Q5 15

D6 17 Q6 16

D7 18 Q7 19

OC 1

G 11

74LS373

EA/VP 31

X1 19

X2 18

RESET 9

INT0 12

INT1 13

T0 14

T1 15

P1.0 1

P1.1 2

P1.2 3

P1.3 4

P1.4 5

P1.5 6

P1.6 7

P1.7 8

P0.0 39

P0.1 38

P0.2 37

P0.3 36

P0.4 35

P0.5 34

P0.6 33

P0.7 32

P2.0 21

P2.1 22

P2.2 23

P2.3 24

P2.4 25

P2.5 26

P2.6 27

P2.7 28

RD 17

WR 16

PSEN 29

ALE/P 30

TXD 11

RXD 10

8031

33pF

11.0592Mhz

33pF10uF

RESET

5V

100k

VCC

1N4148

VCC

7 D0 Vref 8

BUS DE DATOS

5

6 7 Vsal

VCC

5

6 7

Vref-

VCC

Vref+

5

6 7

Iout1

Iout2

R1b

DGND

DAC0830

11

12

9

3

654

16151413

19

D1D2D3D4D5D6D7

ILE

VCC

10k

CAP

CONGELA LA IMAGEN

12

13 11

74HC08

12

1817

CSWR1WR2XFER

DB0 18

DB1 17

DB2 16

DB3 15

DB4 14

DB5 13

DB6 12

DB7 11

CS 1

RD 2

WR 3

INTR 5

VI+ 6

VI- 7

CLKR 19

CLK 4

VREF 9

AGND 8

ADC0801

AGND

VCC

10

20 5V

VOLTAJE DE ENTRADA 1k

5V

10k2.5V

MASA ANALOGICA

10k 150 pfA 1

B 2

C 3

G1 6

G2A 4

G2B 5

Y0 15

Y1 14

Y2 13

Y3 12

Y4 11

Y5 10

Y6 9

Y7 7

U?

74HC138

A12A13A14

INTERCONEXIONADO DEL MICROCONTROLADORCON CONVERTIDORES D/A Y A/D

SISTEMA MINIMO 3



Programa para el interconexionado y manejo del microcontrolador 8031con los convertidores A/D y D/A

;******************************************* ;* PROGRAMA PARA MANEJAR LOS CONVERTIDORES * ;* ANA-DIGI Y DIGI-ANA, PARA CONGELAR UNA * ;* IMAGEN EN EL OSCILOSCOPIO * ;*******************************************

0000 BANDERA: EQU 20H.0

0000 ORG 00H 0000 020100 LJMP CONVER 0003 C082 NT0: PUSH DPL 0005 C083 PUSH DPH 0007 8E82 MOV DPL,R6 ;R7R6==>APUNTADOR ANALO 0009 8F83 MOV DPH,R7 000B 05A0 INC P2 ;APUNTA C-A/D 000D E2 MOVX A,@R0 ;ADQUIERE EL DATO 000E F0 MOVX @DPTR,A ;ALMACENA EL DATO 000F A3 INC DPTR 0010 8004 SJMP CONT0

0013 ORG 13H 0013 B2A8 NT1: CPL IE.0 0015 32 RETI

0016 E583 CONT0: MOV A,DPH 0018 7006 JNZ COINT0 001A D200 SETB BANDERA 001C 8A82 MOV DPL,R2 ;VUELVE A CARGAR EL 001E 8B83 MOV DPH,R3 ;APUNTADOR ANAL`GICO 0020 AE82 COINT0: MOV R6,DPL ;ALMACENA EL VALOR DEL 0022 AF83 MOV R7,DPH ;APUNTADOR ANAL`GICO 0024 D5211A DJNZ 21H,BRIN 0027 D52217 DJNZ 22H,BRIN 002A 7521D0 MOV 21H,#0D0H ;SE VUELVE A CARGAR 002D 752207 MOV 22H,#07H ;EL CONTADOR DE 2000 0030 30000E JNB BANDERA,BRIN 0033 EC MOV A,R4 0034 2421 ADD A,#21H ;SE INCREMENTA EL APUNTA 0036 FC MOV R4,A ;DOR DIGITAL 2000 DATOS 0037 ED MOV A,R5 0038 3422 ADDC A,#22H 003A FD MOV R5,A 003B 7004 JNZ BRIN 003D AC02 MOV R4,02H 003F AD03 MOV R5,03H 0041 15A0 BRIN: DEC P2 0043 D083 POP DPH 0045 D082 POP DPL 0047 32 RETI

0100 758805 CONVER: MOV TCON,#05H 0103 C200 CLR BANDERA



;********************************************** ;* SE INICIAN LOS APUNTADORES EN LA LOCALIDAD * ;* D8F0H ==> -10000 EN LA PARTE SUPERIOR * ;***** DE LA MEMORIA RAM ***** ;**********************************************

0105 7AF0 MOV R2,#0F0H ;R3R2 ==>APUNTADOR 0107 7BD8 MOV R3,#0D8H ; INICIAL. 0109 AC02 MOV R4,02H ;R5R4 ==>APUNTADOR 010B AD03 MOV R5,03H ; DIGITAL 010D AE02 MOV R6,02H ;R7R6 ==>APUNTADOR 010F AF03 MOV R7,03H ; ANA-DIG 0111 7521D0 MOV 21H,#0D0H ;22H21H==>CONTADOR 0114 752207 MOV 22H,#07H ; DE 2000 DATOS 0117 7523D0 MOV 23H,#0D0H ;24H23H==>CONTADOR 011A 752407 MOV 24H,#07H ; DE 1000 DATOS 011D 75A885 MOV IE,#85H ;INT0 Y INT1 PERMITIDAS 0120 75A077 MOV P2,#77H ;PARTE ALTA DEL C-D/A

;********************************************** ;**** RUTINAS DE EXHIBICI`N DE DATOS **** ;**** POR EL CONVERTIDOR DIGITAL-ANALO ***** ;**********************************************

0123 8A82 BRINC0: MOV DPL,R2 0125 8B83 MOV DPH,R3

0127 E0 BRINC1: MOVX A,@DPTR ;SE TOMA EL DATO DE LA 0128 F2 MOVX @R0,A ;MEMORIA Y SE ENVVA 0129 D5230D DJNZ 23H,BRINC2 012C D5240A DJNZ 24H,BRINC2 012F 752310 MOV 23H,#10H 0132 752427 MOV 24H,#27H 0135 8C82 MOV DPL,R4 0137 8D83 MOV DPH,R5 0139 A3 BRINC2: INC DPTR 013A E583 MOV A,DPH 013C 60E5 JZ BRINC0 013E 80E7 SJMP BRINC1 0000 END

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