Pra transformar un número del sistema decimal en sistema binario:
1. Se inicia por el lado izquierdo, multiplicando cada número por 2 (si la parte entera es mayor que 0 en binario será 1, y en caso contrario es 0)
2. En caso de ser 1, en la siguiente división se utilizan sólo los decimales.
3. Después de realizar cada multiplicación, se colocan los números obtenidos en el orden de su obtención.
4. Algunos números se transforman en dígitos periódicos, por ejemplo: el 0,1
Ejemplo
0,3125 (decimal) => 0,0101 (binario).
Proceso:
0,3125 x 2 = 0,625 => 0
0,625 x 2 = 1,25 => 1
0,25 x 2 = 0,5 => 0
0,5 x 2 = 1 => 1
En orden: 0101 -> 0,0101 (binario)
gracias Funk THR
Ing. Mecatrónica
lunes, 25 de octubre de 2010
lunes, 23 de agosto de 2010
Presentación de MATLAB
Aquie les dejo la presentación de MATLAB de mi equipo solo dale click en el link para ir a la descarga.
sábado, 21 de agosto de 2010
Microcontroladores
Introducción:
En esta ocasión se presenta una comparativa entre los pics 16f877 y 16f84 pero antes de esto se dará una introducción acerca de los microcontroladores.
Se denomina microcontrolador a un dispositivo programable capaz de realizar diferentes actividades que requieran del procesamiento de datos digitales y del control y comunicación digital de diferentes dispositivos.
Los microcontroladores poseen una memoria interna que almacena dos tipos de datos; las instrucciones, que corresponden al programa que se ejecuta, y los registros, es decir, los datos que el usuario maneja, así como registros especiales para el control de las diferentes funciones del microcontrolador.
Los microcontroladores se programan en Assembler y cada microcontrolador varía su conjunto de instrucciones de acuerdo a su fabricante y modelo. De acuerdo al número de instrucciones que el microcontrolador maneja se le denomina de arquitectura RISC (reducido) o CISC (complejo).
Los microcontroladores poseen principalmente una ALU (Unidad Lógico Aritmética), memoria del programa, memoria de registros, y pines I/O (entrada y/0 salida). La ALU es la encargada de procesar los datos dependiendo de las instrucciones que se ejecuten (ADD, OR, AND), mientras que los pines son los que se encargan de comunicar al microcontrolador con el medio externo; la función de los pines puede ser de transmisión de datos, alimentación de corriente para l funcionamiento de este o pines de control especifico.
PIC 16F877.
Este microcontrolador es fabricado por Microchip familia a la cual se le denomina PIC. El modelo 16F877 posee varias características que hacen a este microcontrolador un dispositivo muy versátil, eficiente y práctico para ser empleado en la aplicación que posteorimente será detallada.
Algunas de estas características se muestran a continuación:
• Soporta modo de comunicación serial, posee dos pines para ello.
• Amplia memoria para datos y programa.
• Memoria reprogramable: La memoria en este PIC es la que se denomina FLASH; este tipo de memoria se puede borrar electrónicamente (esto corresponde a la "F" en el modelo).
• Set de instrucciones reducidas (tipo RISC), pero con las instrucciones necesarias para facilitar su manejo.
CARACTERISTICAS
En siguiente tabla de pueden observar las características más relevantes del dispositivo:
El 16F84
Se trata de un microcontrolador de 8 bits. Es un PIC de gama baja, cuyas características podemos resumir en:
- Memoria de 1K x 14 de tipo Flash
- Memoria de datos EEPROM de 64 bytes
- 13 líneas de E/S con control individual
- Frecuencia de funcionamiento máxima de 10 Mhz.
- Cuatro fuentes de interrupción
- Activación de la patita RB0/INT
- Desbordamiento del TMR0
- Cambio de estado en alguna patia RB4-RB7
- Fin de la escritura de la EEPROM de datos
- Temporizador/contador TMR0 programable de 8 bits
- Perro Guardián o WatchDog
Generalmente se encuentra encapsulado en formato DIP18. A continuación puede apreciarse dicho encapsulado y una breve descripción de cada una de las patitas: imagen:
- VDD: alimentación
- VSS: masa
- OSC1/CLKIN-OSC2/CLKOUT: conexión del oscilador
- VPP/MCLR: tensión de programación y reset
- RA0-RA3: líneas de E/S de la puerta A
- RA4: línea de E/S de la puerta A o entrada de impulsos de reloj para TMR0
- RB0/INT: línea de E/S de la puerta B o petición de interrupción
- RB1-RB7: líneas de E/S de la puerta B
En este Microcontrolador hay dos bloques de Memorias, estos son la memoria de Programa y la Memoria de Datos. Cada bloque tiene su propio bus, por lo cual el acceso para cada bloque puede ocurrir durante el mismo ciclo del oscilador. La Memoria de datos (RAM) se divide en registros de propósito general (GPR) y registros de Funciones especiales (SFR). Los registros SFR tienen como operación principal controlar el núcleo del microcontrolador y módulos periféricos y los de Propósito General (GPR) son registros que el programador declara a su conveniencia para utilizarlos en alguna parte de un programa.
La Memoria de Programa es de 1K x 14 bits de tipo EEPROM para el PIC16C84 y de tipo Flash para el PIC16F84. Además el PIC16C84 tiene 36 Bytes disponibles en la memoria de datos RAM en la zona de los registros de propósito general y el PIC16F84 tiene 68 Bytes.
MEMORIA DE PROGRAMA
Los microcontroladores PIC16C84 y PIC16F84, admiten un mapa de memoria de programa capaz de contener 8.192 instrucciones de 14 bits cada una. Este mapa se divide en páginas de 2.048 posiciones. Para direccionar 8 K posiciones se necesitan 13 bits, que es la longitud del Contador de Programa de estos dos microcontroladores (PC). Sin embargo, el PIC16C84 sólo tiene implementadas 1K posiciones, por lo que ignora los 3 bits de más peso del PC. Esto es debido a: 1K=1024 Byte= 2 . Por lo tanto solo se tienen 10 líneas de dirección para accesar a una palabra de memoria.
La dirección 0000H esta reservada para el vector de Reset y la 0004H para el vector de interrupción. Además posee una pila de 8 niveles que permiten el anidamiento de subrutinas.
Es importante destacar que cada Microcontrolador posee una memoria de Programa especifica.
MEMORIA DE DATOS DEL PIC16C(F)84
Esta memoria dispone de dos zonas diferentes las cuales son:
Area de RAM estática o SRAM: Es aquella donde residen los registros de funciones especificas (SFR) y los registros de propósito general (GPR). El primero tiene 24 posiciones de 1 byte cada una, aunque dos de ellas no son operativas, y el segundo 36 en el caso del PIC16C84 y 68 en el PIC16F84.
Area EEPROM de 64 bytes: Esta se utiliza opcionalmente cuando se necesitan almacenar datos que deben mantenerse cuando la alimentación se desconecte.
La Memoria SRAM se divide en dos bancos (banco 0 y banco 1) en el caso de los microcontroladores PIC16C(F)84 de 128 bytes cada uno. En el PIC16C84 sólo se hallan implementadas físicamente las 48 primeras posiciones de cada banco, de las cuales las 12 primeras están reservadas para los registros SFR, que son los encargados del control del procesador y sus recursos. Algunos de dichos registros se hallan repetidos en la misma dirección de los dos bancos, para simplificar su acceso (INDF, ESTADO(STATUS), FSR, PCLATH E INTCON). Los 36 registros restantes en el caso del PIC16C84 y los 68 en el PIC16F84 de cada banco están destinados a los registros GPR y en general solo son operativos los 36 o 68 del banco 0 porque los del banco 1 se mapean sobre el banco 0, es decir, cuando se apunta a un registro general del banco 1, se accede al mismo del banco 0.
En esta ocasión se presenta una comparativa entre los pics 16f877 y 16f84 pero antes de esto se dará una introducción acerca de los microcontroladores.
Se denomina microcontrolador a un dispositivo programable capaz de realizar diferentes actividades que requieran del procesamiento de datos digitales y del control y comunicación digital de diferentes dispositivos.
Los microcontroladores poseen una memoria interna que almacena dos tipos de datos; las instrucciones, que corresponden al programa que se ejecuta, y los registros, es decir, los datos que el usuario maneja, así como registros especiales para el control de las diferentes funciones del microcontrolador.
Los microcontroladores se programan en Assembler y cada microcontrolador varía su conjunto de instrucciones de acuerdo a su fabricante y modelo. De acuerdo al número de instrucciones que el microcontrolador maneja se le denomina de arquitectura RISC (reducido) o CISC (complejo).
Los microcontroladores poseen principalmente una ALU (Unidad Lógico Aritmética), memoria del programa, memoria de registros, y pines I/O (entrada y/0 salida). La ALU es la encargada de procesar los datos dependiendo de las instrucciones que se ejecuten (ADD, OR, AND), mientras que los pines son los que se encargan de comunicar al microcontrolador con el medio externo; la función de los pines puede ser de transmisión de datos, alimentación de corriente para l funcionamiento de este o pines de control especifico.
PIC 16F877.
Este microcontrolador es fabricado por Microchip familia a la cual se le denomina PIC. El modelo 16F877 posee varias características que hacen a este microcontrolador un dispositivo muy versátil, eficiente y práctico para ser empleado en la aplicación que posteorimente será detallada.
Algunas de estas características se muestran a continuación:
• Soporta modo de comunicación serial, posee dos pines para ello.
• Amplia memoria para datos y programa.
• Memoria reprogramable: La memoria en este PIC es la que se denomina FLASH; este tipo de memoria se puede borrar electrónicamente (esto corresponde a la "F" en el modelo).
• Set de instrucciones reducidas (tipo RISC), pero con las instrucciones necesarias para facilitar su manejo.
CARACTERISTICAS
En siguiente tabla de pueden observar las características más relevantes del dispositivo:
DIAGRAMA DE BLOQUES
DESCRIPCIÓN DE PINES
Se trata de un microcontrolador de 8 bits. Es un PIC de gama baja, cuyas características podemos resumir en:
- Memoria de 1K x 14 de tipo Flash
- Memoria de datos EEPROM de 64 bytes
- 13 líneas de E/S con control individual
- Frecuencia de funcionamiento máxima de 10 Mhz.
- Cuatro fuentes de interrupción
- Activación de la patita RB0/INT
- Desbordamiento del TMR0
- Cambio de estado en alguna patia RB4-RB7
- Fin de la escritura de la EEPROM de datos
- Temporizador/contador TMR0 programable de 8 bits
- Perro Guardián o WatchDog
Generalmente se encuentra encapsulado en formato DIP18. A continuación puede apreciarse dicho encapsulado y una breve descripción de cada una de las patitas: imagen:
- VDD: alimentación
- VSS: masa
- OSC1/CLKIN-OSC2/CLKOUT: conexión del oscilador
- VPP/MCLR: tensión de programación y reset
- RA0-RA3: líneas de E/S de la puerta A
- RA4: línea de E/S de la puerta A o entrada de impulsos de reloj para TMR0
- RB0/INT: línea de E/S de la puerta B o petición de interrupción
- RB1-RB7: líneas de E/S de la puerta B
ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DEL PIC16C(F)84
En este Microcontrolador hay dos bloques de Memorias, estos son la memoria de Programa y la Memoria de Datos. Cada bloque tiene su propio bus, por lo cual el acceso para cada bloque puede ocurrir durante el mismo ciclo del oscilador. La Memoria de datos (RAM) se divide en registros de propósito general (GPR) y registros de Funciones especiales (SFR). Los registros SFR tienen como operación principal controlar el núcleo del microcontrolador y módulos periféricos y los de Propósito General (GPR) son registros que el programador declara a su conveniencia para utilizarlos en alguna parte de un programa.
La Memoria de Programa es de 1K x 14 bits de tipo EEPROM para el PIC16C84 y de tipo Flash para el PIC16F84. Además el PIC16C84 tiene 36 Bytes disponibles en la memoria de datos RAM en la zona de los registros de propósito general y el PIC16F84 tiene 68 Bytes.
MEMORIA DE PROGRAMA
Los microcontroladores PIC16C84 y PIC16F84, admiten un mapa de memoria de programa capaz de contener 8.192 instrucciones de 14 bits cada una. Este mapa se divide en páginas de 2.048 posiciones. Para direccionar 8 K posiciones se necesitan 13 bits, que es la longitud del Contador de Programa de estos dos microcontroladores (PC). Sin embargo, el PIC16C84 sólo tiene implementadas 1K posiciones, por lo que ignora los 3 bits de más peso del PC. Esto es debido a: 1K=1024 Byte= 2 . Por lo tanto solo se tienen 10 líneas de dirección para accesar a una palabra de memoria.
La dirección 0000H esta reservada para el vector de Reset y la 0004H para el vector de interrupción. Además posee una pila de 8 niveles que permiten el anidamiento de subrutinas.
Es importante destacar que cada Microcontrolador posee una memoria de Programa especifica.
MEMORIA DE DATOS DEL PIC16C(F)84
Esta memoria dispone de dos zonas diferentes las cuales son:
Area de RAM estática o SRAM: Es aquella donde residen los registros de funciones especificas (SFR) y los registros de propósito general (GPR). El primero tiene 24 posiciones de 1 byte cada una, aunque dos de ellas no son operativas, y el segundo 36 en el caso del PIC16C84 y 68 en el PIC16F84.
Area EEPROM de 64 bytes: Esta se utiliza opcionalmente cuando se necesitan almacenar datos que deben mantenerse cuando la alimentación se desconecte.
La Memoria SRAM se divide en dos bancos (banco 0 y banco 1) en el caso de los microcontroladores PIC16C(F)84 de 128 bytes cada uno. En el PIC16C84 sólo se hallan implementadas físicamente las 48 primeras posiciones de cada banco, de las cuales las 12 primeras están reservadas para los registros SFR, que son los encargados del control del procesador y sus recursos. Algunos de dichos registros se hallan repetidos en la misma dirección de los dos bancos, para simplificar su acceso (INDF, ESTADO(STATUS), FSR, PCLATH E INTCON). Los 36 registros restantes en el caso del PIC16C84 y los 68 en el PIC16F84 de cada banco están destinados a los registros GPR y en general solo son operativos los 36 o 68 del banco 0 porque los del banco 1 se mapean sobre el banco 0, es decir, cuando se apunta a un registro general del banco 1, se accede al mismo del banco 0.
Zilog Z80
Es un microprocesador de 8bits que estaba basado en los
principios del 8080, aunque añadía nuevas instrucciones, registros, modos
de direccionamiento, refresco para memorias dinámicas, y otras mejoras;
como por ejemplo la necesidad de una menor cantidad de componentes para
tener un proyecto funcional… además de un precio bastante competitivo.
Por estas razones, el Z80 se convirtió en una CPU bastante popular, y
consiguió desbancar al 8080 de Intel sin problemas.construido en tecnología NMOS que integra 8000 transistores. Básicamente es una ampliación del Intel 8080, con lo que admite todas las instrucciones de este.
Está encapsulado en una pastilla de 40 pines y utiliza una única línea de alimentación a 5V. La capacidad de direccionamiento es de 64KB. El Z80 funciona como máximo a 2,5Mhz, aunque existen versiones capaces de funcionar a 4MHz (Z80A), 8MHz (Z80B) y hasta 20MHz. Una de las características de este microprocesador, que le diferencia del resto de microprocesadores de 8bits es que posee varios registros duplicados con los que consigue una gran versatilidad.
El Z80 fue usado en el Tatung Einstein y la familia de computadoras hogareñas y empresariales Amstrad CPC y Amstrad PCW. También fue usado en las computadoras Tiki 100, que se empleaban en los colegios de Noruega por entonces.
Tal fue la popularidad del Z80 y el CP/M que otras computadoras basadas en el MOS Technology 6502 o 6510 que ya estaban en el mercado, como el BBC
Micro, el Apple II y el Commodore 64 podían ser ampliadas mediante una tarjeta o cartucho que contenía un procesador Z80. También la Commodore 128 incluía un Z80 secundario junto al MOS Technology 8502 principal para poder usar CP/M.
Ya en los años ’90 el Z80 se usó en las consolas Sega Master System y
Sega Game Gear. Además, la Neo Geo, SEGA Genesis y muchas máquinas arcade usan un Z80 como el procesador especializado en sonido.
Las Game Boy y Game Boy Color de Nintendo utilizan una variante del Z80
fabricado por Sharp.
La frecuencia de trabajo del Z80 es de 2,5Mhz pero se pudo llevar hasta los
20Mhz dando un excelente rendimiento.
viernes, 13 de agosto de 2010
Sensores
Existen muchos tipos más de sensores solo puse los que a mi parecer son los más comunes en la carrera.
Ensayo de Convertidores CAD y CDA
Convertidores Digital – Analógico y Analógico – Digital
Para comprender el uso y funcionamiento de estos convertidores es preciso dar los conceptos de señales digitales tanto como de las señales analógicas:
Señal Analógica:
Es un tipo de señal cuya característica principal es que es variable en su amplitud tanto como en su periodo en función del tiempo. Matemáticamente representada como una función continua, algunos ejemplos de señales analógicas en la vida cotidiana son:
· Señales eléctricas.
· La luz.
· El sonido.
· Básicamente nuestro mundo es analógico.
En el campo de la electrónica la señal analógica es aquella en la que fluctúan los valores de voltaje o de la tensión constantemente también llamada corriente alterna.
La mayor desventaja que presenta este tipo de señal en comparación con las señales digitales es una de difícil recuperación de información, manipulación y forma de almacenarla. Además las computadoras trabajan con señales analógicas captadas por cualquiera de sus periféricos como pueden ser el micrófono, la cámara, etc. pero para trabajar con esta información debe ser convertida a señales digitales que la computadora entiende y puede manipular he aquí la necesidad de un convertidor analógico – digital.
Señal Digital:
Es un tipo de señal cuyas magnitudes pueden tomar valores discretos es decir valor en alto y en bajo no significa que sea realmente discreta pero su magnitud puede verse de forma discreta, tomando valores de 0 y 1. Esto facilita la aplicación de la lógica y aritmética binaria.
Entre las desventajas de este tipo de señal podemos mencionar que para ser transmitida requiere un mayor ancho de banda que la señal analógica y en sus ventajas encontramos una exacta recuperación por que al ser atenuada, puede ser amplificada y reconstruida con exactitud, de fácil manipulación al estar ya en una computadora existen infinidad de software especializado en su tratamiento y puede ser guardada en Cd, Dvd, Blu-ray, etc. Para lograr dar uso externo a estas señales es necesario una conversión digital – analógico que haga posible el introducir un Cd a cualquier estéreo y poder escuchar la información guardada en el en forma de sonido que es una vez más una señal analógica.
Convertidor analógico-digital
Un convertidor analógico-digital (CAD), también conocido como ADC del inglés "Analog-to-Digital Converter" es un dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada analógica de voltaje en un valor binario, con el propósito de obtener todas las ventajas de una señal digital una fácil manipulación. Se utiliza en equipos electrónicos como computadoras, grabadores de sonido, de vídeo, etc. La señal analógica, que varía de forma continua en el tiempo, se conecta a la entrada del periférico y se somete a un muestreo a una velocidad fija, obteniéndose así una señal digital a la salida del mismo. Se han creado diferentes tipos de convertidores analógico – digital. Se utiliza en equipos electrónicos como computadoras, grabadores de sonido, de vídeo, etc.
Funcionamiento
Funcionan a partir de dos señales de entrada llamadas Vref+ y Vref- y determinan el rango en el cual se convertirá una señal de entrada. El dispositivo establece una relación entre su señal analógica de entrada y la señal de digital de salida dependiendo de su resolución. Esta resolución se puede saber, siempre y cuando conozcamos el valor máximo que la entrada de información utiliza y la cantidad máxima de la salida en dígitos binarios. Un ejemplo, es el convertidor análogo digital ADC0804 tiene la capacidad de convertir una muestra analógica de entre 0 y 5 voltios y su resolución serán respectivamente:
Resolución = valor analógico / (2^8)
Resolución = 5 V / 256
Resolución = 0.0195v o 19.5mv.
Lo anterior quiere decir que por cada 19.5 mili voltios que aumente el nivel de tensión entre las entradas referenciadas "Vref+" y "Vref-" que entran al convertidor, éste aumentará en una unidad su salida sumando en forma binaria bit a bit. Por ejemplo:
Entrada - Salida
0 V - 00000000
0.02 V - 00000001
0.04 V - 00000010
1 V - 00110011
(5 V-LSB) – 11111111
Tipos de convertidores:
- El ADC contador de rampa:
Registra los resultados en un contador de n bits que se pone en cero al comenzar la conversión. Mientras la salida del convertidor DAC sea menor que la entrada analógica, al contador se le permite seguir contando. Cuando la salida del DAC sea mayor que la entrada analógica el contador se detiene, su valor almacenado es el resultado, Esta técnica requiere un máximo de 2n pasos para realizar la conversión de n bits. Esta técnica es llamada secuencial.
- Flash: este convertidor destaca por su elevada velocidad de funcionamiento. Está formado por una cadena de divisores de tensión y comparadores, realizando la conversión de manera inmediata en una única operación. Su principal desventaja es el elevado costo.
- Sigma-delta: Tienen una velocidad máxima de conversión baja pero a cambio poseen una relación señal a ruido muy elevada, la mayor de todos.
Convertidor digital - analógico
Es un dispositivo que convierte una señal digital a una señal analógica Los convertidores digital-analógico son puentes entre la era tecnológica de las computadoras que trabajan todo en digital y el mundo real donde todo es analógico. Este tipo de convertidor se utiliza en reproductores de sonido de todo tipo, por que en nuestra actualidad todo requiere de una manipulación fácil de transportar, guardar, etc. ejemplo de esto son las imágenes digitales y el sonido que se guarda en varios formatos el más popular el mp3 que para ser escuchada a través de los altavoces, los datos se deben convertir a una señal analógica. Los convertidores digital-analógicos también se pueden encontrar en reproductores de CD, reproductores de música digital, tarjetas de sonidos de PC, etc.
Funcionamiento
Esta conversión consiste en realizar la suma ponderada de los diversos dígitos que conforman el número binario; el valor relativo de cada uno de ellos viene dado por la correspondiente potencia de 2:
Esta suma se realiza mediante un circuito sumador con resistencias ponderadas según la relación R, R/2, R/4, R/8, R/16...
Supuesto que las tensiones que corresponden a los valores sean 0 y +V:
Vo = - (R' / R). (+V). (D0 + 2.D1 + 4.D2 + 8.D3 +... )
El último paréntesis de la expresión anterior expresa el valor del número binario... D3 D2 D1 D0 y el factor inicial V.R'/R determina el valor de tensión asignado a cada unidad; las resistencias R' y R permiten ajustar dicho valor a la tensión unitaria que se desee.
Resulta un circuito sumamente sencillo para obtener una tensión analógica a partir de las tensiones de los dígitos binarios del número que se desea convertir.
Con este tipo de red sumadora se configura una amplia gama de convertidores D/A integrados, de alta precisión, ya que es posible conseguir gran precisión en la red de resistencias y en la tensión de referencia. Los convertidores D/A más comunes de este tipo son de 8 y de 12 bits; un convertidor de 8 bits permite una resolución de 256, es decir, para un intervalo de conversión 0-10 V a cada unidad le corresponden aproximadamente 40 mV; la resolución de un convertidor de 12 bits es de 4096 pasos, 2.5 mV.
Fuente
Electrónica Teoría de Circuitos 6°ED - Boylestad,Nashelsky
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