TARJETA CONVERSORA ANALOGA/DIGITAL (A/D) 1. INTRODUCCIÓN. Un conversor A/D es un dispositivo que mapea una tensión análoga en un código o palabra digital de n bits. Para esto toma muestras de la señal análoga cada cierto intervalo de tiempo. El valor numérico de esta muestra estará dentro de un rango preestablecido, que depende de, cuantos bits tenga la palabra, y el rango de la señal análoga de entrada. Para todos los valores numéricos que se encuentren dentro de un determinado rango (2 n rangos totales) se los mapeará a un código o palabra digital. Este módulo es básicamente un conversor A/D en primera instancia, pero, debido al microcontrolador programable (PIC16F877) que posee, y a la característica de confección de la tarjeta puede ser usado como una tarjeta de desarrollo. 1
En la foto de la tarjeta se aprecia los componentes mas relevantes de la tarjeta: PIC16F877 Alimentación: Power Jumper de alimentación (J8) para 5[V] ó 9[V] Entrada de señales análogas: Input Grabador en línea. Puerto RC Puerto RD Puerto RB 2. FUNCIONAMIENTO: DIAGRAMA DE BLOQUES 2
3. ESPECIFICACIONES Y RANGOS DE OPERACIÓN Alimentación: 5 V ó 9 V continuos. Entradas Análogas: 0-3.5 V Frecuencia de muestreo: Típica 30 khz; Máxima 50 khz 4. PUERTOS O CONECTORES DE ENTRADA Y SALIDA DE LA TARJETA La tarjeta posee conectores molex macho tanto para alimentación, entradas análogas del conversor A/D, entradas para señales de control del PIC, salidas de los datos digitales, etc. A continuación se describen los módulos principales de la tarjeta y los puertos o conectores asociados a cada uno de estos, especificando la función de cada pin. 4.1 Conector Power y módulo de Alimentación: El conector Power de dos pines permite alimentar eléctricamente la tarjeta. Como se aprecia en el esquemático del módulo de alimentación, se puede trabajar con 5[V] ó 9[V] de alimentación. Para esto se debe ubicar el jumper (J8) en la posición adecuada y alimentar la tarjeta normalmente por el conector Power. Nótese que el LED D11 indica si la tarjeta esta siendo alimentada. 3
4.2 Conector y módulo del Grabador en Línea: Mediante este conector se puede grabar el PIC sin necesidad de sacarlo de la tarjeta, e inclusive mientras esta operando, pero esta opción no es recomendable ya que puede dañar el PIC o la tarjeta. Los pines 3 (Tx) y 5 (Rx) del puerto del grabador es por donde irá el flujo de información en forma serial (RB7). El pin 2 (RB3) habilita o deshabilita la grabación del PIC, H para grabar y L para deshabilitar la grabación. Nótese también que en el esquema se asocia cada pin del conector físico de la tarjeta, a un pin de un conector DB25 para cable paralelo. Esto permite grabar el PIC por el puerto paralelo de un PC con el software adecuado. Para la grabación en línea se recomienda utilizar el software de libre distribución: IC-Prog. Se encuentra disponible una pequeña explicación acerca del uso de este programa para grabar el PIC16F877 de la tarjeta. 4.2.1 Aspectos esenciales del IC-Prog: El IC-Prog es el software que permitirá grabar el microcontrolador en línea. En la figura se ve el entorno gráfico del software : 4
Lo primero que hay que realizar es escoger el dispositivo que se va a grabar de una lista que posee el programa. Seleccionar: Settings - Device - Mircrochip PIC - More - PIC 16F877. 5
Es necesario que tenga habilitada la opción Invert MCLEAR del Hardware. Además se debe tener cuidado de que la protección (Code Protect) esté en CP OFF par que así se puede grabar el PIC en otra ocasión. 6
4.3 Conector Input y módulo de las entradas análogas: A este conector van las cuatro posibles señales de entrada análogas que serán convertidas a palabras digitales. Como se aprecia en el esquemático cada entrada posee dos diodos de protección de tal forma que si se introducen voltajes negativos o mayores a 5 [V] el diodo respectivo para cada caso conducirá evitando así la destrucción del PIC. Para habilitar cualquiera de las cuatro posibles entradas se utilizan dos señales de control (Ctrl In1 y Ctrl In0) que dependiendo de la combinación lógica que tengan determinarán que entrada es la que se muestrea y se convierte a digital. CtrIn 1 CtrIn 0 Entrada L L AIn 1 L H AIn 2 H L AIn 3 H H AIn 4 7
Estas señales se encuentran en el puerto RC (pines 5 y 4 respectivamente para CtrIn 1 y CtrIn 0). 4.4 Puerto RC y RD de la tarjeta conversora: Estos puertos están destinados básicamente a entregar la palabra digital de cada muestra de la señal análoga, tanto en forma serial, como en forma paralela. Puerto RD: Cada muestra de la entrada análoga es convertida a una palabra digital de 10 bits. Los 8 pines de este puerto proporcionan los 8 bits más significativos de la palabra digital, donde, el MSB es el pin 8 y el LSB es el pin 1 del puerto. Los dos bits restantes se obtienen del puerto RC. Puerto RC: Este puerto suministra los dos bits menos significativos restantes de la palabra digital, la palabra en forma serial, y además, el ingreso de las señales de control que indican que entrada análoga se vaya a ocupar. Descripción de pines: Pin 1 LSB de la palabra digital completa (RC0) Pin 2 Segundo LSB de la palabra digital completa (RC1) Pin 3 Libre Pin 4 Señal de control: CtrIn 0 Pin 5 Señal de control: CtrIn 1 Pin 6 Libre Pin 7 Salida Serial Pin 8 Libre 8
La velocidad de transmisión de la salida serial es de 9,6 Kbps. 9