Sistema. adquisición. Gatos

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1 Sistema de adquisición de Gatos Tesis previa a la obtención del Título de Ingeniero en la espe cialización de Electrónica y Te lecomunicaclones de la Escuela_ Politécnica Nacional. Héctor Danilo Pastor Morris Quito,Noviembre 98

2 Certifico que el presente trabajo ha sido realizado en su totalidad por el Señor Héctor Danilo Pastor Morris. "Tríg. Alfonso Espinosa i/ DIRECTOR DE Quito, Noviembre 98

3 Sistemo de u i s i c i o n de d otos Tesis previa a la obtención del Título de Ingeniero en la espe cialización de Electrónica y Te lecomunicaciones de la Escuela^ Politécnica Nacional. Héctor Danilo Pastor Morris Quito,Noviembre 98

4 Certifico q_ue el presente trabajo ha sido realizado en su totalidad por el Señor Héctor Danilo Pastor Morris, íg. Alfonso Espinosa DIRECTOR DE TESIS Quito,Noviembre 98

5 A Sil-Sil y Dan-Dany

6 AGRADECIMIENTO j i El alcanzar una meta por mas sencilla que esta paresca, es indudablemente una de las normas que rigen la conduc ta de los seres humanos,y es aún mas importante, cuando esta trata de la formación de la personalidad de un in dividuo dentro de una sociedad. El logro de un título profesional,en lo que esto significatno solo conlleva enteresa,dedicación y fuerza de voluntad, sino q_ue depende también de muchas circuns tancias de la vida diariafq.ue evitan que esto sea un pa trimonio de todos. Es la sociedad quien impone sus con diciones,y quien permite o impide que esto sea posible. Estas circunstancias,necesariamente dejan huellas ambivalentes imborrables^que muchas veces nos permiten mirar atrás con un sentimiento de gratitud,para acuellas personas q.ue de alguna manera nos han ayudado a mirar - con optimismo el futuro. I Mi agradecimiento a mis padres y hermanos,que han seguido paso a paso esta formación,y. han sido partíei - pes y testigos de largas horas de estudio. A mi esposa e hijo que con su presencia han impulsado aún mas el - lograr este fin.

7 Mi reconociento sincero a;la Kscuela Politécnica Nacional y en especial al Instituto de Computación que rae permitió el tiempo necesario para la elaboración de la presente tesis. Al Ing. Hugo Ruiz C. por su interés mostrado en este trabajo,y grpcir-s al cuál fue posible conseguir los principales elementos del sistema desarrollado. Al Ing. Alfonso Espinosa,"Director de [Tesis,quien sugirió este tema de tesis,y a BU vez aportó constante mente valiosos comentarios,que me permitieron visualizar de mejor manera aspectos de diseño y optimiaación. A los Ings. Oswaldo Buitrón y Jaime Velarde.,por lasfacilidades que me brindaron para la utilización délos diferentes equipos de laboratorio,así como de - elementos. En general,mi agradecimiento a todas aquellas personas eme sin nombrarlas,influyeron de alguna manera - en esta tesis.

8 SUMA RIO El presente trabajo constituye el desarrollo de un sistema híbrido que permite el procesamiento de datos analógicos,en un microcomputador digital. El diseño se orienta a la consecución práctica del control de procesos naturales, en "base a interfac'es inver - sas al del presente desarrollo,con, un elemento poderoso como es un computador,sea que este trabaje en tiempo re al o compartido. La implementación del sistema está basado en circuitos CMOS (LSI) controlados en base e circuitos TTL(LSI y M SI) que logran un dispositivo rápido comparado con las *> i velocidades de los procesadores y a su vez independien te del traba.lo de estos. El capítulo primero es una introducción al conocimien to de los microprocesadores y microcomputadores,y las ventajas que estos ofrecen actualmente. Se analiza el carácter analógico de los fenómenos naturales y la me jor posibilidad de que valores generados analógicamen te,sean transmitidos y procesados por un procesador. En el capítulo segundo se establecen las bases del di seño,los tipos de dispositivos a utilizarse,se elabora el esquema general del sistema,y su diseño bloque a bloque. Se establecen también los requerimientos de poder y el diseño de las fuentes de alimentación. El capítulo tercero trata de la implementación físi-

9 ca del sistema,los requerimientos del mismo en cuanto se refiere a la ubicación de los elementos,forma del equipo,necesidades de espacio, e interfases futu.tas. 3 cuarto y ultimo capítulo se presentan los resultados experimentales ilustrados con tomas fotográficas y el procedimiento como fueron realizadas estas prue ~basty se deja establecida la forma de utilización y modo de operación del sistema construido.

10 C O N T E N I D O CAPITULO i : INTRODUCCIÓN UTILIZACIÓN DE LOS MIÜROCOMPUIADORES PARA SL CONTROL i DE SISTEMAS ANÁLOGOS El computador digital. Aparición de los mini-microcomputadores como proceso de larga escala de integración(lsi)... 2 s El microprocesador 3 Desarrollo histórico de los raicroprocesadores. 6 El mic.roeomputador 8 Perspectivas de desarrollo de los microcomputa dores to Los procesos naturales y su carácter analógico 4 Necesidad del Distema de Adquisición de Datos (DAS) 9 DESCRIPCIÓN DB LOS SISTEMAS : INTSL 88 Y MOTOROLA 68 2 Microprocesador Intel 88 2 Microprocesador Motorola 68 i 32 TIPOS DE INTERÍY'SE DE SISTEMAS ANÁLOGOS OON MICROPRO CBS ADORES 42 DAS con direccionamiento multiplexado en forma aleatoria de can 42 DAS con conversión en paralelo 45 DAS en forma multiplexada con memoria 47

11 CAPITULO n : ESPECIFICACIONES... 5 Características de transí erene.ia Características de, entrada y salida DIAGRAMA DE BLOQUES...52 DESCRIPCIÓN DE LOS MÓDULOS UTILIZADOS Bloque A Irhplementación del bloque A... 6? Bloque B..,.,...74 Bloque D...» Bloque E...84 CIRCUITOS DE CONTROL...94 Generación de direcciones Generación manual de direcciones Generación automática de direcciones Direccionamiento a memoria Señales de conversión j muestreo DISMO DE LAS FUENTES DE ALIMENTACIÓN...4 CAPIOTLO III : CONSTRUCCIÓN Requerimiento Si.... Plaqueta del DAS...2 Alimentación... 7 Conexión del Microcomputador... 8 Montaje final,... 9 Encendido y modo de operación CAPITULO IV : B3CEBRIMKNTACION Pruebas realizadas Conclusiones...,...,.,...3 ANEXO.

12 C A P I T U L O I INTRODUCCIÓN

13 INTRODUCCIÓN!..- UTILIZACIÓN DE LOS MICROCOMHJTADORES EÍRA EL CONTROL DE SISTEMAS ANÁLOGOS...- BL COMPUTADOR DIGITAL Un computador digital,es un sistema digital que'al_ macena y procesa información,en base a un programa que puede ser modificado. Bl computador esta estructurado "básicamente, como muestra la figura.,y contiene las siguientes partee: / 4 i* f^luno J}. DATOS. r M EM C O N T Fig...-Diagrama en bloques del computador digital Memoria.-Es la unidad que almacena la información. Unidad Aritmética y Lógica(AIiU).-Se encarga de modi ficar la información en "base a operaciones aritmét^ cas y lógicas. Unidades de Entrada y Salida.-Encargadas de ingre sar y sacar la información al/del computador. Control.-Controla el procesamiento de una manera sincrónica.

14 Estas diferentes unidades físicas,formadas por cir cuitos electrónicos,constituyen lo que se conoce c rao el "Hardware" del computador. Pero además del Hardware» el computador digital nece_ sita otro tipo de estructura,que constituye el com_ putador desde el punto de vista del usuario,que es aquella persona que se encarga de utilizarlo para - el procesamiento de datos. Este tipo de estructura es conocido como "Software",e incluye los programas de sistemas y los de aplicación. i El Software permite que las órdenes impartidas por. el usuario en un programa,que generalmente esta es crito en lenguaje de alto nivel,sean traducibles y ejecutables para el Hardware,que entiende otro tipo de lenguaje llamado "Lenguaje de Máquina",lográndose el diálogo hombre-máquina ATRICIÓN DE LOS MINI-MTCROCOMHJTADORES COMO PROCE,. SO LE LARGA ESCALA LE INTEGRACIÓN (LSI) A comienzos de los años sesenta,aparecieron peque-- ños computadores y máquinas transistorizadas de 2 bits,debido a la necesidad de procesadores para a plicaciones específicas y bajo costo,pero sólo la aparición de los circuitos integrados permitió que el minicomputador fuera producido en masa. Amediados de los años sesenta,apareció en un sólo circuito integrado el"dual Plip-l?lop"( ) Anaciendo

15 la pequeña escala de integración(ssi) Kjsteriormen te en el año de 96? se produjeron circuitos de me_ diana escala de integración(msi),con mas de doce funciones en un circuito integrado,lográndose al fi_ nal de ésta década los primeros circuitos de gran - escala de integración(l8l),con mas de cien funciones. El rainicomputador se diferencia del computador prin cipalmente por; Longitud de palabra. Tamaño físico. Capacidad de proceso limitado. Software limitado. Complejidad de los mecanismos de E/S. Costo. Estas diferencias actualmente no son tan ciertas,pe ro su aparición introdujo nuevas concepciones y a plicaciones,las cuales se vieron reforzadas con el desarrollo del microcomputador,a.consecuencia tamm en, del avance tecnológico en gran escala,que creó el microprocesador ül MICROPROCESADOR Loe micro procesadores son circuitos altamente inte grados,que constituyen la parte de control y proce samiento de una oequeña computadora o microcomputa dora»conteniendo casi siempre en un sólo circuito integrado,las siguientes unidades(2);

16 Registro de lnstrucciones(lnstructión Register). Decodificador de instrucciones(instructión Decoder). Contador de Programa( P3; Erogram Counter). Un registro tipo "Stack para el "Stack Pointer." que se utiliza por ejemplo para interrupciones y subrutinas. Registros generales,como el Registro Indice(lndex Register),que se utiliza para determinados tipos de direccionamiento,así como registros de traba_ La Unidad Aritmética y Lógica(ALU:Arithmetic Lo_ gic Unit),que realiza operaciones aritméticas y lógicas. Uno o varios acumuladores,que están relacionados directamente con la ALU. Status Register o Condition Register,que indican el estado actual de la unidad procesadora central (CJU)o resultados de las operaciones realizadas por la ALU, por e;j emplo; cero, negativo, carry, e te. Los circuitos lógicos necesarios para las opera c iones de inicializ. ación e interrupción(restart, interrupt). Los circuitos de reloj y de control generales. El control de las diferentes barras de señales : datos,diraccionamiento,control. Buffers de las diferentes "barras,que se necesi

17 tan para su acoplamiento con los demás elementos de la microcomnutadora... 3.A.- FUNCIONAMIENTO En un microprocesador existen siempre las sigui entes fases de trabajo: a) De Direccionamiento b) De Memoria c) De Ejecución En la fase de direccionamiento,se disponen a to dos los circuitos del micronrocesador para que - se direccione a la memoria,en la localización que se debe leer. Durante la fase de memoria,el contenido de la di rección enviada,es colocado en el bus de memoria enviando el dato a los circuitos de control lógi co. En la fase de ejecución, estos circuitos de con trol lógico interpretan y ejecuta.n la instrucci ón de programa...5.b.- CARACTERÍSTICAS Dentro de las características más importantes a tomarse en cuenta en un microprocesador,tenemos las siguientes: -Longitud de palabra -Arquitectura -Velocidad de ejecución de instrucción -Flexibilidad de programación

18 -Capacidad de interrupción j -Niímero de instrucciones -Número de registros de trabajo y acumuladores -Capacidad de mando de periféricos -Formas de direccionamiento -Capacidad de direccionamiento de memoria -Tecnología de fabricación..4.- DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS MICRO HIOCESADORES El primer microprocesador salió al mercado en 97 (3),fue el Intel 44,que combinado con varios cora ponentes como;rom 4,RAM 42,Shift Register 4 3fetc.,permitió obtener un pequeño y potente sis tema de procesamiento,pero que resultaba costoso - para grandes sistemas,porque el 44 era compatible sólo con las memorias 4 y 42. Interiormente aparecieron circuitos de interfase para memorias convencionales y otros circuitos de B/S especiali?,adostasí como otros.procesadores : In tel 88,Faírchild PPS-25,IMP-8,etc.,todos estos - pertenecientes a la primera generación de mlcropro cesadores y que utilizaron para su fabricación tec nología P-MOS,que tiene los huecos como portadores mayoritarios. Como ésta tecnología presentaba algunas lioiitacio_ nes corno son; lentitud (tiempo de ciclo de ins truc ción de microsegundos),incompatibilidad con otras familias lógicas,densidad de integraci-

19 7 ón limitada, etc., los modelos siguientes (segunda i generación: Intel 88,Motorola 68,Paircliild - F-8,etc.)fueron fabricados con tecnologías N- MOS y C-MOS. La tecnología N-MOS,en la cual el electrón es - el portador mayoritario de la conducción, incre menta la velocidad intrínseca de conmutación,d_e Mdo a que la movilidad de los electrones es su perior a la de los huecos,lo que permite alcan_ zar mayores velocidades,generalmente tres veces más rápidas que la de la. tecnología P-MOS,ade : mas que permite altas densidades de integración. La tecnología C-MOS combina estos dos procesos» lográndose: buena velocidad, gran inmunidad al ruido,poco consumo de potencia y buena densidad de integración,aunque inferior al N-MOS* Actualmente están empezando a utilizarse otras tecnologías LSI»corao es la SOS(Silicon on Shapi re)que utiliza un sustrato aislante,en vez de - un sustrato semiconductor,con lo cual se redu^cen las corrientes de fuga, y los elementos para sitos,alcanzándose altas velocidades,poco consu mo y buenas densidades de integración. n Las tecnologías bipolares(ecl,i L,LST!L),cuyas velocidades son superiores a las tecnologías -- MOS,han dado paso a una nueva generación de croprocesadores(tercera generación: Intel 3 Raytheon R-6,Motorola 8,etc.)en lo que tie mi,

20 8 ne que ver con la velocidad de operación. La tabla es un cuadro comparativo de las tec nologías MOS y Bipolar usadas en microprocesad res. rofanación Diaipo -= eno-m V DC SILICIO I-IOO ns ^73 ÍO.b «y. Gofa Snipocicrt -2 4 BIPOLAR lo-2shs IOD-fOOn'5 -lons 3 4- Tabla.- Tecnología MOS y Bipolar en microprocesadores EL MICROCOMPUTADOR El microcomputador,es un computador formado integrar en un sistema; - Microproc esador al - Circuitos de memoria;ramfrom,prom,epromfete. - Elementos de entrada y salida - Otros circuitos como:osciladores,interruptores,fuentes de poder,displays,etc. La interacción de todos estos elementos,que pu_e den o no estar integrados en un solo circuito - (chip),proporcionan las condiciones necesarias para estructurar un computador,como son;

21 Lógica necesaria para control y tomas de decisión. Circuitos para decodificación y ejecución de instrucciones. Circuitos para cálculo. Circuitos para entrada y salida de datos. En los microcomputadores, la relación Hardware - Soft ware es semejante a la del computador, pero presenta mayor flexibilidad para trabajar en aplicaciones específicas. i El minicomputador y su aparición aumentó considera - blemente el número de aplicaciones, especialmente en el control de procesos industriales (control numérico,máquinas herramientas, etc.), debido a que repre - sentó gran disminución de costo en la adquisición, instalación y mantenimiento;sin embargo,su estructura seguía manteniéndose como la de un equipo termina do. Bl microcomputador cambia esta concepción, debido a su estructura en base a los microprocesadores, y se constituye en una herramienta para el diseñador del Hardware, facilitando el desarrollo de nuevos equi - pos, reduciendo el número de circuitos integrados a usar, simplificando el diseño lógico, y resolviendo sistemas cada vea mas complejos.

22 De esta manera,coa la ayuda del microprocesa dor,se sustituyen los equipos que utilizaban la lógica cableada, por aquellos cuyo compor tamiento depende de un programa y que permi_ te variaciones sin alterar el diseño del Har dware,los sistemas se vuelven mas confiables debido a la gran disminución de componentes, se reduce el tamaño físico,pudiendo tener un microcomputador en una tarjeta de circuito - impreso o en un solo chip;además,las técni-- cas del Software se hacen cada vez mas nece_ sarias por parte del diseñador del Hardware,, que se vincula de mejor manera a su conocimil ento PERSPECTIVAS DE DESARROLLO DE LOS MICROCOMPÜ!E _ DORES. Las perspectivas de desarrollo de los microcom putadores para los próximos años,ti ene que ver necesariamente,con lo que se pueda hacer en el futuro con los microprocesadores. Todo parece - indicar que no solamente los micros,sino tambi_ en,los próximos grandes sistemas de procesamien to de datos,serán una consecuencia-del desarro lio de la tecnología de semiconductores,en lo - que tiene que ver con la integración en muy al ta escala(vlsl),que permitirá incorporar para 982(4) alrededor de 2. dispositivos en un

23 i i i t solo chip. La idea de ensamblar varios microprocesadores - en paralelo en un solo chip,ha despertado un in teres creciente en la industria de serniconducto res,lo que permitiría la creación de raicroproce sadores VLSI diseñados para uso en arreglos demicroprocesadores(amp). La originalidad de estos AMPs,radica"más en la forma como están conectados,que en la circuitería sobre el chip;básicamente,todas las comuni-! i i i * i. i i, i i i COH PB! i ~ * ^V \ i l * i >( i 5 5 V i = LOK. J._...,_ j I I caciones con chips será a través de - un bloque de memo ria,que es llamado "Configuración de muítiprocesadores con memoria compar tida",que está or ganizada como 496 Fig..2.-Chip con arreglo Palatoas de ^ b" de^rnicroprocesa- y arreglada en 3eg mentos de 256 palabras,donde cada segmento de - memoria puede ser RAM o ROM. Además es posible que numerosas versiones del chip,tengan dife rentes particiones PROM/RAM. Cualquier número de arreglos de microprocesadores podría ser usado,para ensamblar sistemas de

24 2 computación,desde pequeños raicrocoraputadores ba sados en Mfloppy-disk,a grandes sistemas de re cuperación de información,basados en'discos enlínea. Uno de estos chips(figura.2)por ejem pío,podría contener 64Kilobits de memoria varia ble,2 procesadores simples de comunicación-un microprocesador asociado con cada línea- y un - procesador de instrucción de 6 bits. Por otro lado,se anuncian ya microcomputadoresmas poderosos,especialmente diseñados para una aplicación específica,y que con pocos componen_ tes externos podrían constituir dispositivos complejos. Tal es el caso del microcomputador Intel 292,- que está diseñado en un solo chip N-MOS(5),y que está dedicado para procesar señales en tiempo-.- real. Este incorpora dentro del chip,los conver tidores A/D y D/A,permitiendo programar variossubsistemas análogos. Su funcionamiento además permite,que las seña-- les puecian ser filtradas,moduladas, detectadas, mescladas,etc.,pudiendo construirse en base a - éste,moderas,equaliaadores,fuentes y receptoresde tono,y pudiendo controlar procesos,motores, servomotores,etc. SI 292(figura.3),está dividido en tres par-- tes; - Sección de programa de memoria

25 :5 - Sección de aritmética o procesamiento digi tal. - Sección de conversión de entradas'y salidas analógicas. El programa de memoria EPROM,controla,tanto la conversión analógica,como las secciones digita_ les del chip. Posee 4 entradas y 8 salidas ana logas;un raultiplexer permite que las cuatro se fíales de entrada sean compartidas por un mués treador - retenedor (S/H). El registro de datos enlaza la sección analógica a la porción digi_ tal del circuito. El microprocesador en el 292 (figura.3),comprende dos puertos de memoria tipo RAM,escala "binaria y una MPU. El registro fí &N j ppocjkan be.nul.ttri X&f*- Fig., 3.-Microcornputador en un solo chip para procesar señales en tiempo real.

26 t4 de datos usado por la porción análoga es parte de la RAM,así que el procesador ve las entradas y salidas,como una dirección de localidad de me moria. En el campo de los procesos análogos,que es lo que nos interesa,podemos ver que,de acuerdo al desarrollo tecnológico,es posible en poco tiem_ po tener,un amplio campo de aplicaciones,en ba_ ee a microcomputadores cada vez mas especializa dos,y lo que ee más,con las ventajas que ésto - plantea,como son: espacio reducido,gran.confia bilidad,alta velocidad y "bajo costo de operaci ón LOS PROCESOS NATURALES Y SU CARÁCTER ANALÓGICO Una función que varía continuamente en el tiem po,como la de la figura.4,en la que para cada distinto tiempo,existe diferente valor de la - función y=f(t),.se dice que es una función conti nua. Se utiliza éste tipo de funciones,para des cribir en forma proporcionalmente equivalente, cualquier tipo de proceso natural,desarrollando así,una analogía entre éste proceso natural, y BU equivalente expresado en términos de fuñeio nes matemáticas continuas. Los procesos naturales,como el movimiento de a guas,la trayectoria que sigue un objeto en el - aire,los cambios de temperatura del medio ambi

27 5 ente,la velocidad del viento,etc.>nos muestran el carácter analógico que rige y que siguen los procesos naturales,y debido a ello, la importan f Fig..4.-Función Continua cia que tienen este tipo - de señales,para estudiar, comprender,e incluso prede cir y alterar el comporta_ *, miento de los fenómenos na turales A.- LAS SERIES DE FOURIER Y SI ESPECTRO DISCRETO Si éstas señales son repetitivas, se dice que son funciones periódicas del tiempo (figura -»5),y pueden ser representadas mediante la serie de Fourier(6): = Üff f *i ' en donde CU y ^ son coeficientes que deben ser calculados, y que vienen dados por.las expre rrh ' rr/2 sionee- ~ - ^ Jf r -r/a Fig,.5.- Señal periódica

28 donde: u>s?p" y T es el periodo, siendlo do inde_ pendiente de la frecuencia, y viene dado el valor medio de f(t),en el tiempo T * por* S^ aoc-i C' La serie de Fourier representa un número infi nito de componentes frecuenciales,cuya suma da la función del tiempo f(t). Estos componen tes constituyen un espectro discreto ( figura.6 ). Las amplitudes de cada una de las frecuencias discretas, vienen dadas por los coeficientes O.H. y >n f siendo todos los componentes frecuen ciales,armónicos de la frecuencia fundamental 3?ig..6.- Espectro discreto En la práctica,"basta considerar solo un núme ro finito de frecuencias,para tener un ancho de "banda razonable, especialmente en sistemas de comunicación.

29 ..7.B.- MUESTREO LE SEÑALES El maestreo de señales analógicas,permite que a partir de la toma de muestras de la señal, a intervalos de tiempos dados fsea posible re construir la señal. La técnica del muestreo puede ser únicamente aplicada,si se cumplen dos condiciones; ) Que el ancho de banda de la señal pueda ser restringido,a un valor máximo W,sin des truir la información esencial contenida en ella. 2) La frecuencia de muestreo,debe ser de por lo menos igual al doble de la del componen te frecuencial máximo(w) de la señal. sí pues,el teorema del muestreo nos dice que, cualquier función del tiempo f(t),cuya fre cuencia máxima sea W,puede ser completamen te determinada,mediante muestras de su ara plitud,tomadas separadamente a intervalos de tiempo /2W..I.7.C.- RUIDO En el análisis,recepción y transmisión de se_ nales analógicas,existen otros factores que. deben ser tomados en cuenta,como son,el ruido y la interferencia. Aunque el ruido y la interferencia juegan un

30 8 papel similar,en cuanto a modificar las seña_ les,tanto analógicas como digitales,estos son de naturaleza distinta. El ruido normalmente está constituido por tensiones que se produ_ cen de manera aleatoria,sin tener ninguna re lación de fase,ni de frecuencia;la interferen cia en cam"bio,es de tipo regular y periódico. Existen muchos fenómenos productores de ruido los cuáles se pueden clasificar en; artifíci al y natural. El ruido artificial es producido por el hom bre»que se origina generalmente en las máqui_ ñas eléctricas. El ruido natural,es causado - por la radiación cósmica y los fenómenos at mosféricos. Puesto que el ruido no puede eliminarse com pletamente de los sistemas de comunicación, su efecto debe minimizarse,o hacer que la re lación señal-ruido(s/n),se convierta en máxi_ mo en la medida posible; así por ejemplo, en un sistema PCM(6),para cocientes Si/Ni próxi mos a db o mayores,el efecto de ruido mas importante se debe,a ia cuantizacion,es decir el ruido de cuantizacion. Su cálculo depende de la estima del error introducido por dicha cuantizacion,siendo el cociente S/N debido al ruido de cuantizacion:

31 S/N = q2 (para q ) ' ; que es función del cuadrado del número de ni veles(q) que se utilizan,necesitándose por es ta razón, "bastantes niveles para una S/N gran_ de, así por ejemplo, si q*=28, S/N=282= 42db, que exige el empleo de un código de siete dí 7 gitos,pues 2 =28 niveles NECESIDAD DEL SISTMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS Si para cierta aplicación, sea industrial,comer cial o para telecomunicaciones, etc., es necesa_ rio que las señales analógicas sean tratados - como datos para un computador, se plantea la ne_ cesidad de un sistema que adquiera estos datos_ en forma analógica,y los introduzca al computa^ dor en forma digital para que sean procesados. La figura.7 nos muestra la forma de una señal i -T digital simple, que con_. siste básicamente de iin pulsos que tienen lugar i Fig..7.- Señal digital en intervalos discretos de tiempo,pudiendo pre sentarse con una periodi cidad definida, o en gru_/ pos codificados,como en el caso de la telegra fía. Este tipo de señales son de dos estados(estados binarios), los que son aptos para un procesarnien

32 2 to de datos como en un computador7demdo a C[ue í / los componentes electrónicos de estos sistemas!* * son capaces de tomar solo dos estados: O(cero) ausencia de señal (uno); presencia de señal (lógica po sitiva. ^ H En tone e s, par a el procesamiento digital de. una - ' señal analógica, es necesario una interfase c[ueproporc.ione al computadorfun equivalente digi - tal de la. señal analó"gica,y con el cual se pue-? de operar en base a un programa. Este tipo de interfase no-ea mas que un Sistema de. Adqulsic-i ón de Datos(DAS).

33 2.2.- DESCRIPCIÓN LE LOS SISTEMAS: INTEL 88 Y MOTOROLA MIOROPROCESADOR INTEL 88 DESCRIPCIÓN GENERAL.» El 88 de Intel,es una - Unidad Central de Proceso(CPU) de 8 bits,para - uso en sistemas digitales de propósito general. Su fabricación esta realizada sobre un circuito integrado,usando tecnología N-M3. Un completo sistema microcomputador puede serformado, cuando la CPU es interconectada con e lementos de B/S,y cualquier tipo de memoria se miconductora de cualquier velocidad. Este raicroprocesador es completamente compati ble en cuanto a instrucciones con el 88 de la primera generación,teniendo algunas ventajas adicionales como son: - 3 instrucciones más. - Reconocimiento de interrupciones. - Direccionamiento de registros por pares. - Capacidad de realizar aritmética de 6 bits. - Velocidad superior. - Stack Pointer,con encadenamiento infinito de subrutinas. El 88 además contiene: - 6 registros de datos de 8 bits - Acumulador de 8 bits - 4 registros temporales de 8 bits

34 - Banderas de arrastres,cero,signó y paridad. - ALU de 8 bits. - Contador de Programa de 6 "bits(pc) - Unidad de incremento y decremento del PC. - Registro de instrucciones de 8 "bits. - Decodificador de instrucciones y codifica^ dor de ciclos de máquina. - Generador de tiempos y de señales de control - Registros auxiliares. - Unidad de ajuste decimal. - Capacidad de aritmética decimal. - Operadores inmediatos. El 88'fue diseñado para simplificar el diseño de un sistema. Es posible interfase directa a - memoria y elementos de E/S,con buses separados de direcciones(6 bits) y de datos(bidireccio nal de 8 bits),todos los buses,incluyendo el de control, son compatibles con niveles 3?TL. La figura.8 ilustra el diagrama en bloques del 88,mientras la figura.9 representa el circu.l to integrado. Desde el punto de vista del programador,un micro computador en base al 88,puede ser representa do formado por las siguientes partes; - 7 registros de trabajo,en las cuáles ocurren las operaciones,y que proveen un medio de di_ reccionamiento a memoria.

35 Memoria,que contiene instrucciones o datos. El Contador de Programa. El Stack Pointer,que muestra la dirección de la memoria-en la q.ue está el Stack. Elementos de B/S,que es la interfase entre un - programa y el exterior.?ig..8.- Diagrama del Intel 88 'NTEL 88 Pig..9.- Disposición de patillas en el chip.

36 24 MAPA DE REGISTROS.- El 88 provee ujp acumulador y 6 registros de 8 bits. Bstos 7 registros de tra bajo son numerados como;,, 2, 3, 4, 5 y 7. Por con_ vención,también pueden ser denominados por las le tras B,C,D,E,H,L y (para el acumulador) respecti vamente(7). Algunas operaciones del microprocesador,hacen re ferencia a los registros de trabaja en pares,de signados por las letras B,D,H y PSW;esto podemos apreciar en las figuras,8 y., Referencias pares son usadas para tratar con in formación de 6 bits,como sigue: REFERENCIA PAR B D H REGISTROS B-G D-E H-L Generalmente los pares de registros guardan dirección para una ROM o RAM. una i, H E 2 c a A MAPA A U U pig...- Registros del 88 MEMORIA.- EL 88 puede ser usado con una ROM, PROM y RAM. En un programa, los datos pueden ser leídos de cualquier: tipo de memoria,pero puede es

37 25 erigirse solamente en una RAM. La memoria puede ser visualizada,como una secuen cia de bytes,cada uno de los cuáles,puede almace nar 8 bits. La CPU tiene capacidad de direcciona miento para 64 Kbytes» CONTADOR LE PROGRAMA.- Es un registro de 6 bits que indica la dirección de "la próxima instrucción a ser ejecutada. S!EACK POINTBR.- Un stack o pila, es un área de me moria,en la cuál los datos o direcciones son al macenados o recuperados por operaciones de stack* Estas operaciones stack son ejecutadas por varias instrucciones del 88fy facilitan la ejecución de subrutinas y el manejo de interrupciones de programa. El programador especifica que direccio_ nes operaran las operaciones stack,por medio del registro de 6 bits,llamado Stack Pointer. ENTRADA/SALIDA*- En el 88 pueden haber hasta puertos de entrada y 256 de salida. Cada dis positivo se comunica con el microprocesador por - medio de bytes de datos que son enviados o recibi dos desde el acumulador. TIEMPOS Y CICLOS.- Las instrucciones del 88 pue den ser de,2 o 3 bytes. Cada instrucción requiere desde a 5 ciclos de memoria para búsqueda y e j ecución. i I Los ciclos de máquina o de memoria son llá:mados,

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