Informe N°2-Microcontroladores

INFORME N°2: Contador UP-

DOWN de 0 a 999

con

sal

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

E. P. INGENIERÍA ELECTRÓNICA

ASIGNATURA: MICROCONTROLADORES

GRUPO/TURNO: 90G/ 17:00-19:30

PROFESOR: ASTOCONDOR VILLAR, JACOB

INTEGRANTES: DIBURGA VALDIVIA, LUZ CLAUDIA 1123220635

PEÑA LANDEO, VICTOR DANIEL 1113220333

RUIZ RODRIGUEZ, OMAR ARTEMIO 1113220574

YSLACHE GALVÁN, MIGUEL ANGEL 1113220101

INFORME N°2: Contador UP-

DOWN de 0 a 999

con

sal

LABORATORIO – 91G

CONTADOR UP-DOWN de 0-999 con salida en 7 segmentos

I. OBJETIVOS Mostrar el modo de gobernar un conjunto de displays, conectados en

paralelo, mediante la técnica de multiplexado o barrido secuencial de los mismos.

Realizar un contador ascendente de tres dígitos. Controlar la velocidad de paso del motor unipolar ya sea por retardo de

lazos por la frecuencia del atmega8.

II. MARCO TEORICO

En ocasiones es importante realizar la visualización de mensajes con más de un carácter o números decimales con varias cifras. Para ello se emplea el llamado multiplexaje de displays. Siguiendo la misma estructura anterior, primero lo haremos sin decodificador y luego con decodificador.

Multiplexado de 8 displays de 7 segmentos con solo 8 pines

La técnica de multiplexar varios displays de 7 segmentos se basa en el defecto que tenemos los humanos en los ojos (persistencia de la retina) en donde nos da la sensación de ver una imagen cuando esta ya ha desaparecido.

Si tenemos un oscilador que nos controla el encendido y el apagado de un led, creando una intermitencia, en el momento que esta sea lo suficientemente rápida ya no apreciaremos que el led llega a apagarse, sino que nos dará la sensación que está permanentemente encendido. Prácticamente a frecuencias superiores a 30hz ya no apreciamos el parpadeo.

En muchos dispositivos se emplea el multiplexado para ahorrar el número de pines.

El esquema de la figura representa la forma más típica para multiplexar displays a través de un microcontrolador.

2

LABORATORIO – 91G

Display de 7 Segmentos

El display de siete segmentos es una forma de representar números en equipos electrónicos. Está compuesto de siete segmentos que se pueden encender o apagar individualmente. Cada segmento tiene la forma de una pequeña línea.

Ahora, existen dos diferentes tipos de displays, de ánodo común, y de cátodo común

En los de tipo de ánodo común, todos los ánodos de los leds o segmentos están unidos internamente a una patilla común que debe ser conectada a potencial positivo (nivel “1”). El encendido de cada segmento individual se realiza aplicando potencial negativo (nivel “0”) por la patilla correspondiente a través de una resistencia que límite el paso de la corriente.

En los de tipo de cátodo común, todos los cátodos de los leds o segmentos están unidos internamente a una patilla común que debe ser conectada a potencial negativo (nivel “0”). El encendido de cada segmento individual se realiza aplicando potencial positivo (nivel “1”) por la patilla correspondiente a través de una resistencia que límite el paso de la corriente.

Los diagramas de conexión de cada uno son los siguientes:

3

Fig.1 Forma de conexión de displays multiplexado a un microcontrolador.

LABORATORIO – 91G

Como podemos ver, cada línea en el display, corresponde a una letra, y dicha letra es un pin del display, con lo cual podemos hacer una tabla de los diferentes números para cada tipo de display. (Nota: Hay que recordar que para los de cátodo, el pin debe proporcionar corriente positiva (1), y para los de ánodo corriente negativa (0), para encender los segmentos)

Con esta tabla podemos saber con qué entradas al display, nos mostrará en la salida el número que deseamos.

4

Fig.2 Estructura interna del display 7 de segmentos

Tabla1. Tabla de verdad para cátodo y ánodo común

http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSDYoI2y3dAEy9ZV6vuUZ90nO69nehbJ3rma6SUaQwMg1RwANGoJA

http://2.bp.blogspot.com/-x96LPb_VitY/T2dz5i6NCdI/AAAAAAAAAQQ/S9RxXolqow0/s1600/tabla.png

LABORATORIO – 91G

III. DISEÑO

IV. MATERIALES Atmega8. Pulsadores.

Resistencia de y . Display multiplexado de 4 dígitos. Driver ULN2804. Transisitores 2N2222 (NPN), BC 558(PNP). Protoboard. Cables de conexión.

Fuente de alimentación de .

V. PROCEDIMIENTO

1. El esquemático del circuito a realizarEl hardware para el circuito se muestra en la figura 4. Con dos pulsadores se detectarán los eventos, de manera que el programa principal se centrara en mostrar la información en los displays.

5

Fig.3 Circuito implementado en protoboard

LABORATORIO – 91G

Realizar un programa contador ascendente de 00 a 999 con display ánodo común conectados a PORTB<6:0>. Se cuentan los pulsos de una tecla conectada al PORTD<3:2> y los pines de control están en PORTD<6:4>.

2. Realizar el montaje de los componentes del circuito tal como se muestra en la figura

6

Fig.4 Circuito del laboratorio N°2

Fig.5 Circuito simulado en PROTEUS 8

LABORATORIO – 91G

Para la implementación se requiere del uso de driver ULN2804 y transistores PNP y NPN (configurados como amplificador diferencial) esto debido a que el consumo de corriente (mA) para el display mutiplexado supera el rango al que opera el microcontrolador ATMEGA8 (1 – 3 mA) y esto hace que el display se muestre apagado en todo momento. Por ello necesitamos también de una fuente externa a la cual se conecta los transistores y el driver ULN 2804.

3. Desarrollo del programa: CUENTA DE 0 A 999En la realización del programa debemos hacer las siguientes observaciones. Luego de cada pulso de la tecla, el contador de las unidades se incrementará. Si es igual a 9 se reinician las unidades las decenas y las centenas se incrementan. Según el valor que tengan las unidades, decenas y centenas se leerán sus valores de una tabla donde se encuentran los códigos 7 segmentos del 0 al 9. Para visualizar un dato se encenderá transistor de control del display correspondiente durante 5 ms luego se apaga y se visualiza el siguiente dato. En esta forma, se obtiene el programa (Contador_0-999.asm)

4. Hacer el diagrama de flujo del programa y obtener el programa comente cada instrucción.

Diagrama de flujo

7

LABORATORIO – 91G

8

LABORATORIO – 91G

Programación

.nolist

.include "m8def.inc" ;ATmega8

.list

.device atmega8

.def TEMP=r17 ;definicion de símbolos

.def DISP=r18 ;para registro temporal

.def unidades=r19 ;

.def decenas=r20 ;

.def centenas=r21 ;

.cseg

.org $0000 ;modificacion de direccion por defectorcall inicio ;ve al inicio

;.......PROGRAMA PRINCIPAL inicio:

ldi r16,$04 ;Configurassem de...out sph,r16ldi r16,$5Fout spl,r16 ;...la pila: Stack: $045F=RAMENDser r16 ;poner a 1 r16out ddrb,r16 ;portB salidaout ddrd,r16 ;portD salidacbi ddrd,2 ;PD2 entrada (UP)

begin:ldi unidades,0 ;cuenta inicia en cero para las unidadesldi decenas,0 ;cuenta inicia en cero para las decenasldi centenas,0 ;cuenta inicia en cero para las centenasldi r16,0x3F ;CERO decodificado en 7 segmentos KCout portb,r16 ;para poder mostrar inicialmente CEROclr r16 ;poner a cero r16out portd,r16 ;displays habilitados

pulsar: ;inicialmente PD2 esta a 1 (SIN PULSAR)sbic pind,2 ;esquiva si PD2 esta a 0 (UP)rjmp pulsar ;si no se presiono PD2,PD3

soltar_PD2:sbis pind,2 ;si se presiono PD2 espera a que se suelte

pulsacionrjmp soltar_PD2 ;mientras se mantenga pulsado

PD2 (UP)rjmp ascendente ;cuando se solto el pulsador PD2

empieza la cuenta (UP)

ascendente:ser r16 ;poner a 1 r16out portd,r16 ;displays deshabilitadosinc unidades ;aumenta en 1 el registro "unidades"cpi unidades,10 ;solo aumentra hasta 9

9

LABORATORIO – 91G

BREQ UNID ;salta si llega a ser 10 las unidadesrjmp asc ;mientras es menor que 10

UNID: ;CADA VEZ QUE LAS UNIDADES LLEGUEN A 10

ldi unidades,0 ;se hace cero las unidadesinc decenas ;se incrementa en 1 el registro "decenas"cpi decenas,10 ;solo aumentra hasta 9BREQ DECEN ;salta si llega a ser 10 las decenasrjmp asc ;mientras es menor que 10

DECEN: ;CADA VEZ QUE LAS DECENAS LLEGUEN A 10

ldi decenas,0 ;se hace cero las decenasinc centenas ;se incrementa en 1 el registro "centenas"cpi centenas,10 ;solo aumentra hasta 9BREQ CENT ;salta si llega a ser 10 las centenasrjmp asc ;mientras es menor que 10

CENT: ;CADA VEZ QUE LAS CENTENAS LLEGUEN A 10

ldi centenas,0 ;se hace cero las centenasrjmp asc

asc: ;MUESTRA EN EL DISPLAY MULTIPLEXADO

mov DISP,unidadesrcall CONVERout portb,TEMP ;PARA MOSTRAR LAS UNIDADEScbi portd,4 ;habilitar 1er displayrcall delay ;retardo 5ms aproxsbi portd,4 ;displays deshabilitados

mov DISP,decenasrcall CONVERout portb,TEMP ;PARA MOSTRAR LAS DECENAScbi portd,5 ;habilitar 2er displayrcall delay ;retardo 5ms aproxsbi portd,5 ;displays deshabilitados

mov DISP,centenasrcall CONVERout portb,TEMP ;PARA MOSTRAR LAS CENTENAScbi portd,6 ;habilitar 3er displayrcall delay ;retardo 5ms aproxsbi portd,6 ;displays deshabilitados

10

LABORATORIO – 91G

rcall delay ;retardo 5ms aproxsbic pind,2 ;esquiva si PD2 esta a 0 (UP)

rjmp asc ;salta si se presiono PD2rjmp soli ;mientras no se presiona PD2

soli:



mov DISP,centenasrcall CONVERout portb,TEMP ;PARA MOSTRAR LAS CENTENAScbi portd,6 ;habilitar 3er displayrcall delay ;retardo 5ms aproxsbi portd,6 ;displays deshabilitadosrcall delay ;retardo 5ms aprox

sbis pind,2 ;si se presiono PD2 espera a que se suelte pulsacion

rjmp soli ;mientras se mantenga pulsado PD2 (UP)rjmp ascendente ;cuando se solto el pulsador PD2


;CONVERTIR (0-9) EN 7 SEGMENTOS CATODO COMUNCONVER: ldi ZH,HIGH(TABLE*2)

ldi ZL,LOW(TABLE*2)add ZL,DISPlpmmov TEMP,r0ret ;regreso de subrutina CONVER

TABLE: ;reserva espacio de memoria-lista de 10 bytes

11

LABORATORIO – 91G

.DB 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F

delay: ;retardo de 5ms aprox-3 LAZOSldi r22,$04

zz: ldi r23,$BCyy: ldi r24,$06xx: dec r24

brne xxdec r23brne yydec r22brne zzret ;regreso de subrutina delay

5. Que cambios realiza para obtener un contador ascendente y descendente de cada vez que se pulse las teclas colocadas en el pin PD2 cuenta ascendente y el pin PD3 cuenta descendente.

.nolist

.include "m8def.inc" ;ATmega8

.list

.device atmega8

.def TEMP=r17 ;definicion de símbolos

.def DISP=r18 ;para registro temporal

.def unidades=r19 ;

.def decenas=r20 ;

.def centenas=r21 ;

.cseg

.org $0000 ;modificacion de direccion por defectorcall inicio ;ve al inicio

;.......PROGRAMA PRINCIPAL inicio:

ldi r16,$04 ;Configurassem de...out sph,r16ldi r16,$5Fout spl,r16 ;...la pila: Stack: $045F=RAMENDser r16 ;poner a 1 r16out ddrb,r16 ;portB salidaout ddrd,r16 ;portD salidacbi ddrd,2 ;PD2 entrada (UP)cbi ddrd,3 ;PD3 entrada (DOWN)

begin:ldi unidades,0 ;cuenta inicia en cero para las unidadesldi decenas,0 ;cuenta inicia en cero para las decenasldi centenas,0 ;cuenta inicia en cero para las centenas

12

LABORATORIO – 91G

ldi r16,0x3F ;CERO decodificado en 7 segmentos KCout portb,r16 ;para poder mostrar inicialmente CEROclr r16 ;poner a cero r16out portd,r16 ;displays habilitados

pulsar: ;inicialmente PD2,PD3 estan a 1 (SIN PULSAR)

sbic pind,2 ;esquiva si PD2 esta a 0 (UP)rjmp N_P_PD2 ;salto si no se presiono PD2rjmp soltar_PD2 ;salta si se presiono PD2N_P_PD2:sbic pind,3 ;esquiva si PD3 esta a 0 (DOWN)rjmp pulsar ;si no se presiono PD2,PD3rjmp soltar_PD3 ;salta si se presiono PD3



PD2 (UP)rjmp ascendente ;cuando se solto el pulsador PD2




PD3 (DOWN)rjmp descendente ;cuando se solto el pulsador PD3 empieza

la cuenta (DOWN)

ascendente:ser r16 ;poner a 1 r16out portd,r16 ;displays deshabilitadosinc unidades ;aumenta en 1 el registro "unidades"cpi unidades,10 ;solo aumentra hasta 9BREQ UNID ;salta si llega a ser 10 las unidadesrjmp asc ;mientras es menor que 10

UNID: ;CADA VEZ QUE LAS UNIDADES LLEGUEN A 10

ldi unidades,0 ;se hace cero las unidadesinc decenas ;se incrementa en 1 el registro "decenas"cpi decenas,10 ;solo aumentra hasta 9BREQ DECEN ;salta si llega a ser 10 las decenasrjmp asc ;mientras es menor que 10

DECEN: ;CADA VEZ QUE LAS DECENAS LLEGUEN A 10

ldi decenas,0 ;se hace cero las decenas

13

LABORATORIO – 91G

inc centenas ;se incrementa en 1 el registro "centenas"cpi centenas,10 ;solo aumentra hasta 9BREQ CENT ;salta si llega a ser 10 las centenasrjmp asc ;mientras es menor que 10

CENT: ;CADA VEZ QUE LAS CENTENAS LLEGUEN A 10

ldi centenas,0 ;se hace cero las centenasrjmp asc

descendente:ser r16 ;poner a 1 r16out portd,r16 ;displays deshabilitadoscpi unidades,0 ;solo decrementa si no es ceroBREQ UNID1 ;salta si llega a ser cero las unidadesdec unidades ;se decrementa en 1 el registro "unidades"rjmp asc ;mientras es mayor que cero

UNID1: ;CADA VEZ QUE LAS UNIDADES LLEGUEN A CERO

ldi unidades,9 ;se hace 9 las unidadescpi decenas,0 ;solo decrementa si no es ceroBREQ DECEN1 ;salta si llega a ser cero las

decenasdec decenas ;se decrementa en 1 el registro "decenas"rjmp asc ;mientras es mayor que cero

DECEN1: ;CADA VEZ QUE LAS DECENAS LLEGUEN A CERO

ldi decenas,9 ;se hace 9 las decenascpi centenas,0 ;solo decrementa si no es ceroBREQ CENT1 ;salta si llega a ser cero las centenasdec centenas ;se decrementa en 1 el registro "centenas"rjmp asc ;mientras es mayor que cero

CENT1:ldi centenas,9 ;se hace 9 las centenasrjmp asc

asc: ;MUESTRA EN EL DISPLAY MULTIPLEXADO


14

LABORATORIO – 91G


mov DISP,centenasrcall CONVERout portb,TEMP ;PARA MOSTRAR LAS CENTENAScbi portd,6 ;habilitar 3er displayrcall delay ;retardo 5ms aproxsbi portd,6 ;displays deshabilitados

rcall delay ;retardo 5ms aproxsbic pind,2 ;esquiva si PD2 esta a 0 (UP)

rjmp desc1 ;salto si no se presiono PD2rjmp soli ;salta si se presiono PD2desc1:sbic pind,3 ;esquiva si PD3 esta a 0 (DOWN)rjmp asc ;mientras no se presiona PD2,PD3rjmp doli ;salta si se presiono PD3

soli:




15

LABORATORIO – 91G


rjmp soli ;mientras se mantenga pulsado PD2 (UP)rjmp ascendente ;cuando se solto el pulsador PD2


doli:





rjmp doli ;mientras se mantenga pulsado PD3 (DOWN)

rjmp descendente ;cuando se solto el pulsador PD3 empieza la cuenta (DOWN)

;CONVERTIR (0-9) EN 7 SEGMENTOS CATODO COMUNCONVER: ldi ZH,HIGH(TABLE*2)

ldi ZL,LOW(TABLE*2)add ZL,DISPlpmmov TEMP,r0ret ;regreso de subrutina CONVER

TABLE: ;reserva espacio de memoria-lista de 10 bytes

16

LABORATORIO – 91G

.DB 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F

delay: ;retardo de 5ms aprox-3 LAZOSldi r22,$04

zz: ldi r23,$BCyy: ldi r24,$06xx: dec r24

brne xxdec r23brne yydec r22brne zzret ;regreso de subrutina delay

6. Adjuntar el diagrama de flujo.

17

LABORATORIO – 91G

18

LABORATORIO – 91G

7. Realizar pruebas.

Funcionamiento

Para que nuestro circuito no presente ciertos parpadeos a la hora de mostrar la cuenta en el display multiplexado de cuatro dígitos debemos hacer el ajuste del delay a nuestra conveniencia y así mostrar los 3 dígitos sin que se note dicho parpadeo para la vista humana.

19

Fig.6-a Circuito en funcionamiento

LABORATORIO – 91G

20

Fig.6-b Circuito en funcionamiento

Fig.6-c Circuito en funcionamiento

LABORATORIO – 91G

8. Diga cinco aplicaciones.

Telegrafía Considerada la tecnología más temprana de comunicación utilizando los

cables de electricidad, y por lo tanto comparten un interés en las economías que ofrece multiplexación.

Los primeros experimentos permitieron que dos mensajes separados puedan viajar en direcciones opuestas al mismo tiempo, en primer lugar mediante una batería eléctrica en ambos extremos.

Telefonía En telefonía, la línea de teléfono de un cliente por lo general termina en

una caja concentradora ubicada en la calle, donde se multiplexan las líneas de teléfono para esa determinada área. La señal multiplexada luego es transportada a la oficina central de conmutación.

La fibra en el bucle (FITL) es un método común de multiplexación, que utiliza fibra óptica como columna vertebral. No sólo se conectan líneas POTS teléfono con el resto de la PSTN, sino también reemplaza DSL mediante la conexión directa a Ethernet por cable dentro del hogar.

Proceso video

En la edición de vídeo y sistemas de procesamiento, la multiplexación se refiere al proceso de intercalado de audio y vídeo en un flujo de transporte coherente (multiplexación por división de tiempo).

El audio y video puede tener una velocidad variable de bits. El software que genera este tipo de flujo de transporte y/o contenedores que comúnmente se llama un multiplexor estadístico o muxer. A su vez un demuxer es un software que extrae o realiza el proceso de separar los componentes de un contenedor.

Difusión Digital

En la televisión digital y sistemas digitales de radio, los datos se multiplexan junto a una corriente fijada por medio de la multiplexacion estática.

Esto hace posible la transferencia de varios canales de vídeo y audio pasen simultáneamente por un mismo canal, junto con otros diversos servicios.

Difusión análoga

En la radiodifusión FM y otros medios de radio analógica, la multiplexación es un término que se le dio al proceso de agregar “subcarriers” a la señal de audio antes de que entre al transmisor, donde se produce la

21

LABORATORIO – 91G

modulación. La multiplexación en este sentido es a veces conocido como MPX, que a su vez también es un término antiguo para FM estereofónica, aparecieron con frecuencia en los sistemas estéreo de la década de 1960 y 1970.

9. Conclusiones y recomendaciones.

Observaciones

Debido a la frecuencia a la que opera la multiplexion de los displays en los transistores ocurre un leve calentamiento para ello debemos hacer un ajuste adecuado para no sobrepasar el rango de operación de los mismos.

Si se conectan directamente el display multiplexado de 4 dígitos al microcontrolador no se logra visualizar la cuenta, esto debido a que el el display demanda mucha corriente (mA) debido al número de displays que debe alimentar sin una fuente externa; es por ello que se debe hacer una conexión correcta de algún amplificador de corriente (en este caso drivers o transistores) para no averiar el circuito implementado.

En cuanto a la programación, el uso de tablas reduce el número de instrucciones al momento de escribir nuestro código en ASEMBLER.

Conclusiones

Para este laboratorio se aprendió más acerca del manejo de puertos e instruccionesY también direccionamiento. Esto ayuda a que cuando se tenga que programar, el código no sea tan extenso.

Para la implementación en simulación el proteus notamos que presentaba errores cuando se mostraba en el display multiplexado por medio de transistores. Nos mostraba la cuenta correcta sin parpadeo cuando quitábamos los transistores, pero no debemos olvidar que solo es una simulación y en la práctica debemos alimentar con una fuente externa este tipo de periféricos.

22

Education

Informe N°2-Microcontroladores