Laboratorio de Microprocesadores EL DAC 0830 PRACTICA N0.8 UTILIZACIÓN DE UN CONVERTIDOR D/A

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Rubén César Marín Murillo
hace 7 años
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1 Laboratorio EL DAC 030 PRACTICA N0. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UTILIZACIÓN DE UN CONVERTIDOR OBJETIVO ESPECÍFICO: APLICAR EL CONVERTIDOR EN UN CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DE CD INTRODUCCIÓN: El propósito fundamental cualquier convertidor es proporcionar una salida análoga con una cantidad exactitud la cual sea representativa la palabra digital aplicada. Los convertidores digital análogo puen ser clasificados en dos categorías: con salida corriente y con salida voltaje. Los DAC s con salida corriente, como su nombre lo sugiere, proporciona corriente como señal salida. Los DAC s con salida voltaje convierten internamente la señal corriente en una señal voltaje. Los DAC s con salida voltaje son más lentos que los DAC s con salida corriente bido al retardo introducido por la conversión la señal corriente a una señal voltaje. Sin embrago, en muchas aplicaciones, es necesario convertir la corriente a voltaje usando un amplificador operacional externo. Los convertidores están disponibles como circuitos integrados. Algunos se han diseñado especialmente para ser compatibles con microprocesadores. Dentro los tipos convertidores más básico es DAC binario pesado. Conforme los interruptores para los se cierran, una corriente pesada es suministrada a la unión sumadora l amplificador. Para DAC s alta resolución, be tener un amplio rango resistencias. Esto pue llevar a problemas estabilidad temperatura y conmutación. Los DAC s escalera R-2R es otro diseño popular. Aquí no se requiere un amplio rango valores resistencia; pero si interruptores un polo doble tiro. Conforme los interruptores cambian tierra a la posición referencia, una corriente pesada en binario es suministrada a la unión suma. En los DAC s multiplicados, la escalera R-2R usa voltaje referencia como una. El voltaje referencia pue variar sobre rango máximo voltaje l amplificador y es multiplicado por código digital. M.C. Carlos E. Canto Quintal - 1 -

2 Laboratorio EL DAC 030 CONVERTIDORES DIGITAL ANÁLOGO COMPATIBLES CON MICROPROCESADOR Análogo Digital El El proceso conversión digital-análogo V REF REF Latch Latch I-V I-V Vout= 0-VFS (unipolar) ó V a +V (bipolar) LE outport El latch almacena la palabra digital emitida por la computadora y la presenta al DAC. Este circuito usando una referencia estable corriente o voltaje, convierte dato binario a una corriente aná loga. Finalm ente, un convertidor corriente a voltaje cambia esta corriente a un voltaje unipolar o bipolar Para conectar un convertidor datos a un microprocesador es necesario un latch externo para construir un puerto E/S. Pero bido a la gran manda la necesidad conectar los DAC s a un microprocesador, en la actualidad hay DAC`s construidos especialmente compatibles con microprocesadores. Estos ya incluyen un latch y las señales control necesarias tales como Chip Sect (CS ) y Write (WR ) en chip l convertidor, lo que imina la necesidad un puerto E/S. ESTRUCTURA INTERNA DEL DAC030 (MSB) DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 (LSB) DI l l DAC DAC Multiplicado Multiplicado Rfb IOUT2 IOUT1 Rfb ILE 19 LE LE 3 AGND CS WR1 WR2 XFER NOTA: Cuando LE=1 las salidas l latch= s Cuando LE=0 los datos en s son retenidos VCC DGND M.C. Carlos E. Canto Quintal - 2 -

3 Laboratorio EL DAC 030 En la figura arriba, se muestra diagrama funcional l DAC030 que es un convertidor digital análogo compatible con microprocesador National Semiconductor. Este convertidor tiene dos registros internos ; primero es un registro retención y segundo se conecta con convertidor escalera interno R-2R, los dos registros le permiten retener un byte mientras se convierte otro. Ambos registros son transparentes. Cuando la LE es un 1 lógico, los datos solo pasan a través él, pero cuando LE es un 0 lógico entonces se retienen los datos. El convertidor tiene una terminal para un voltaje referencia (Vref) que establece voltaje salida total. Si se aplican -10v en Vref, voltaje salida ( ) total es +10v. También tiene dos salidas señales corriente Iout1 e Iout2. La corriente Iout1 es directamente proporcional a la digital y la corriente Iout2 es proporcional al complemento la digital. Estas salidas están diseñadas para aplicarlas a un amplificador operacional como 741 o equivalente. Para aplicaciones simples don no son necesarios los dos registros ni Iout2, la interfase se pue hacer usando CS y WR1 y conectando XFER, WR2 e Iout2 a tierra e ILE a +5v. La salida, IOUT1, es una corriente directamente proporcional al producto l voltaje referencia aplicado y la palabra digital al complemento la digital para versatilidad aplicación, se proporciona una segunda salida, IOUT2 directamente proporcional al complemento la digital. Básicamente: Don la digital es equivalente cimal la palabra binaria (0-255), es voltaje en pin y 15 KΩ es valor nominal la resistencia interna, R, la red escalera R-2R. El DAC030 con un 741 como convertidor corriente a voltaje Aspecto interno la red escalera R-2R conectada a un op amp 741 como convertidor corriente a voltaje Con Con una una digital digital )b, )b, +5v. +5v. Observe Observe que que voltaje voltaje salida salida en en es es volts volts M.C. Carlos E. Canto Quintal - 3 -

4 Laboratorio EL DAC 030 DEFINICIÓN DE LAS TERMINALES DEL DAC030 Señales control ( todas las señales control son actuadas por niv) CS : Chip Sect (activa en bajo) CS en combinación con ILE habilitará WR1 ILE: Input Latch Enable (activa en alto). El ILE en combinación con CS habilita WR1. WR1 : Write1. El Wr1 activo en bajo es usado para cargar los dato (DI) al latch. El dato en latch es retenido cuando WR1 es alto. Para actualizar latch CS y WR1 ben ser bajo mientras ILE es alto. WR2 : Write 2(activo en bajo) esta señal en combinación con XFER, hace que dato disponible en latch se transfiera al registro l DAC. XFER : Señal control transferencia (activa en bajo) La XFER habilitará WR2. Terminales con otras funciones DI0-DI7: s la palabra binaria IOUT1: salida corriente 1 l DAC IOUT2: salida corriente 2 l DAC Rfb: Resistencia Retroalimentación. La resistencia retroalimentación está integrada ntro l chip para usarse como resistencia retroalimentación para op amp externo usado para proporcionar una salida voltaje para DAC. Siempre se be usar esta resistencia l chip ( y no una resistencia externa) ya que se acopla con las resistencias la escalera R-2R usadas en chip y mejora su respuesta a la temperatura. : voltaje Referencia. Esta conecta una fuente voltaje precisión a la escalera R-2R. pue ser seccionado +10v a - 10v. También es voltaje análogo para una aplicación DAC multiplicado 4 cuadrantes. VCC: Fuente Voltaje Digital. Es la terminal la fuente voltaje. Vcc pue estar entre +5v a +15 VDC. Su operación es óptima a +15 VDC M.C. Carlos E. Canto Quintal - 4 -

5 Laboratorio EL DAC 030 MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO: 1 CI DAC030 1 CI Transistor NPN TIP motor CD 12 volts 1 diodo zener -12v 1 fuente por +5 v 1 fuente por +12v y -12v CORRELACIÓN CON TEMAS DEL PROGRAMA VIGENTE: Con esta práctica se cubre algunos los aspectos la unidad II: Interfases METODOLOGÍA (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA): 1.- conectar convertidor ADC030 al sistema implementado con Z0 asignándole las direcciones los puertos Ch-Fh como se muestra en la figura abajo 2.- implemente un manejador (driver) con un transistor Darlington NPN (TIP 120) para un motor CD 12 V y conécto a la salida l 741. El op amp 741 junto con voltaje l zener referencia -12 v hace que voltaje salida, cuando se tiene como digital puros 1 s, sea +12 V. El amplificador operacional alimenta al manejador l motor CD 12 volts. Digital Análogo Control vocidad un motor CD usando un DAC030 DISPLAY LCD run v3 stop v4 v1 v5 v2 Teclado matricial Sistema con con Z0 Z0 DAC DAC I-V I-V DRIVER DRIVER Motor CD Vocidad l motor Arranque Paro 3.-implemente un programa para controlar la vocidad un motor CD con teclado matricial y splegando la vocidad actual en display LCD, M.C. Carlos E. Canto Quintal - 5 -

6 Laboratorio EL DAC 030 implementados en prácticas anteriores. Debe tener una tecla arranque y una paro para que motor tenga un arranque y un paro paulatinos, tipo trapezoidal como que se muestra en la figura arriba. 4.-Compruebe forma práctica la operación l control vocidad l motor ( al menos 5 vocidas distintas amás l paro y arranque) Digital Análogo INTERFASE DEL DAC030 CON EL EL Z0 datos datos +5V -12v D0-D7 Z0 WR IORQ RD A2 A3 A4 A5 A6 A7 A B C G1A G1B G2 IOWR IORD y0 y1 y2 Y3=CH-FH DI0-DI7 ILE XFER WR2 Rfb DGND WR1 AGND CS +12v IOUT IOUT v +12v TIP120 74LS13 74LS13 SUGERENCIA DIDÁCTICA: 1.-Implemente un programa para sintetizar una onda senoidal 1 Khz como la que se muestra en la figura, use 12 muestras por segundo (0, 30,60,90,120,150, 10, 210, 240,270,300,330, etc) Digital Análogo V Onda senoidal 1Khz a ser sintetizada, se sacan al DAC 12 muestras por segundo El DAC be producir una salida nueva voltaje cada 1 ms/12=3.3 µs El valor voltaje a la salida pue calcularse con: Vout=5V+3V sen θ Don θ =0,30,60,90,etc Muestra Muestra No. No. M.C. Carlos E. Canto Quintal t

7 Laboratorio EL DAC 030 Digital Análogo Tabla la Onda senoidal usando 12 muestras por segundo θ(grados) Sen θ Vout Código Hex 0 0 5v v A v C v CD v C v A v v 5A v 3D v v 3D v 5A 2.- Cómo mejoraría la forma onda l programa anterior? 3.- Cómo usaría esta técnica para sintetizar formas onda más complejas? explique 2.-implemente un Touch Tone Dialer, almacenando valores para cada número en una tabla códigos. REPORTE: I.- Reporte programa l control vocidad l motor en ensamblador documentado. II.-Reporte las respuestas la sugerencia didáctica. III.-Describa los tipos Conversión Digital Analógica más comunes. IV.-Reporte sus conclusiones y comentarios BIBLIOGRAFÍA: Ramesh S. Gaonkar Prentice Hall The Z0 Microprocessor: Architecture, Interfacing, Programming, and Design Barry B. Brey Prentice Hall Los microprocesadores Int, Arquitectura, programación e interfases TTL Data Book TI Manual Zilog Manual National Semiconductor linear M.C. Carlos E. Canto Quintal - 7 -

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