Temporizadore S Y Conversor Análogo Digital: Sergio Vizcarra Aparicio

TEMPORIZADORE S Y CONVERSOR ANÁLOGO DIGITAL S E R G I O V I Z C A R R A A PA R I C I O

TEMPORIZADORES • Los microcontroladores poseen un grupo designado de registros que se utilizan para la función de temporizador y contador del mismo microcontrolador. • La razón de existencia de estos registros es de permitir su uso para las diferentes aplicaciones sin necesidad de que sea un proceso que el microcontrolador realice en vez de otro y por lo tanto pierda capacidad de procesamiento.

TIMER0 TIMER1 Y TIMER2 • Tomando como ejemplo en PIC 16F877A, este posee 3 temporizadores/contadores programables. TIMER0

TIMER1

TIMER2

8 bits

16 bits

16 bits

• Se analizará su uso para temporizador, sin embargo para ser usado como contador es el mismo procedimiento

• El PIC posee un oscilador de 4Mhz

TIMER0

Selector de tipo de reloj

Divisor de frecuencias

Asignación del Preescalador

RBPU - PORTB Pull-up enable bit (resistencia Pull Up del puerto PORTB) 0 - Resistencias pull-up del puerto PORTB están deshabilitadas. 1 - Pines del puerto PORTB pueden estar conectados a las resistencias pull-up. INTEDG - Interrupt Edge Select bit (bit selector de flanco activo de la interrupción externa) 0 - Interrupción por flanco ascendente en el pin INT (0-1). 1 - Interrupción por flanco descendente en el pin INT (1-0). T0CS - TMR0 Clock Select bit (bit selector de tipo de reloj para el Timer0) 0 - Los pulsos se llevan a la entrada del temporizador/contador Timer0 por el pin RA4. 1 - El temporizador utiliza los pulsos de reloj internos (Fosc/4). T0SE - TMR0 Source Edge Select bit (bit selector de tipo de flanco) 0 - Incrementa en flanco descendente en el pin TMR0. 1 - Incrementa en flanco ascendente en el pin TMR0. PSA - Prescaler Assignment bit (bit de asignación del pre-escalador) 0 - Pre-escalador se le asigna al WDT. 1 - Pre-escalador se le asigna al temporizador/contador Timer0. PS2, PS1, PS0 - Prescaler Rate Select bit (bit selector del valor del divisor de frecuencias) El valor del divisor de frecuencias se ajusta al combinar estos bits

PRESCALER PS2

PS1

PS0

TMR0

WDT

0

0

0

1:2

1:1

0

0

1

1:4

1:2

0

1

0

1:8

1:4

0

1

1

1:16

1:8

1

0

0

1:32

1:16

1

0

1

1:64

1:32

1

1

0

1:128

1:64

1

1

1

1:256

1:128

TIMER1

Bandera de Overflow

Selector de tipo de reloj

Habilitador

Divisor de frecuencias

Similar al temporizador Timer0, estos registros se pueden leer o se puede escribir en ellos en cualquier momento. El módulo del temporizador Timer1 puede funcionar en uno o dos modos básicos, eso es como un temporizador o como un contador. Características: Temporizador/contador de 16 bits compuesto por un par de registros; Fuente de reloj interna o externa programable; Pre-escalador de 3 bits; Compuerta para controlar el temporizador Timer1 (conteo habilitado) por medio del comparador o por el pin T1G; Interrupción por desbordamiento; "Despierta" al microcontrolador (salida del modo de reposo) por desbordamiento (reloj externo)

FUNCIÓN DE TEMPORIZADOR • Tomando como ejemplo el TIMER0 de 8 bits y un cristal de 4Mhz, la fórmula a utilizar para un tiempo determinado es:

Temporización = (4 * (255-TMR0) * PreScaler)/Fosc • Donde:

• Temporización: es el tiempo que deseamos configurar nuestro Timer. • TMR0: es el valor con el cual empezara a contar nuestro TIMER, por ejemplo si lo iniciamos a 200 solamente se ejecutará 56 veces ya que al llegar al 256 se sobrecarga y se reinicializa a 0. • 255: Complemento. Es de 255 por ser de 8 bits, si fuera de 16 es de 65535

• 4/Fosc: Este nos dice que cada ciclo de instrucción se ejecuta cada 4 veces el tiempo de Oscilación • PreScaler o PS: el prescaler es el divisor de frecuencia a la cual queremos que cada ciclo de instrucción sea ejecutado.

CONVERSOR ANÁLOGO DIGITAL • Para realizar la conversión de Analógico a Digital, se requiere efectuar 3 procesos: 1.- Muestreo de la señal analógica. 2.- Cuantificación de la propia señal 3.- Codificación del resultado de la cuantificación, en código binario.

MUESTREO DE SEÑAL • Se realiza un sampling de la señal, es decir, se toman diferentes muestras de voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal. • La frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razón, tasa o también frecuencia de muestreo y se mide en kilohertz (kHz). • En el caso de una grabación digital de audio, a mayor cantidad de muestras tomadas, mayor calidad y fidelidad tendrá la señal digital resultante. • Sin embargo, mientras mayor sea el número de muestras tomadas, mayor será también el ancho de banda necesario para transmitir una señal digital, requiriendo también un espacio mucho mayor para almacenarla. •

Condición de Nyquist: “La frecuencia de muestreo mínima requerida para realizar una grabación digital de calidad, debe ser igual al doble de la frecuencia de audio de la señal analógica que se pretenda digitalizar y grabar”.

CUANTIFICACIÓN DE SEÑAL • Cada valor que ha sido muestreado en la etapa previa se convierte en un valor numérico decimal discreto correspondiente al nivel o variación de voltaje que tiene la señal analógica. • Básicamente, cada punto muestreado se convierte en un valor numérico decimal basado en su nivel de tensión, previa a su conversión a binario, de modo que se genera una representación de la onda analógica en cuestión.

CODIFICACIÓN BINARIA • Tras la cuantificación, cada valor numérico obtenido se convierte en su correspondiente binario de modo que se tiene una representación digital de una señal analógica con base a sus niveles de tensión.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas

Desventajas

- No introduce ruidos en la transmisión. - Se guarda y procesa mucho más fácilmente que la analógica. - Posibilita almacenar grandes cantidades de datos en diferentes soportes - Permite detectar y corregir errores con más facilidad. - Las grabaciones no se deterioran con el paso del tiempo. - Permite realizar regrabaciones sucesivas sin que se pierda ninguna generación y, por tanto, calidad. - Permite la compresión. - Facilita la edición visual de las imágenes y del sonido en un ordenador. - No la afecta las interferencias atmosféricas (estática) ni de otro tipo cuando se transmite por vía inalámbrica.

- Para su transmisión requiere un mayor ancho de banda en comparación con la analógica. - La sincronización entre los relojes de un transmisor inalámbrico digital y el receptor requiere que sea precisa. - Las transmisiones de las señales digitales son incompatibles con las instalaciones existentes para transmisiones analógicas.