Depto. Arquitectura

Diseño con Microcontroladores

Curso Cuatrimestre Carácter Créditos
Tercero Segundo Optativa 3T + 3P

Curso 2008/2009

Temario Prácticas Proteus Material de Apoyo

Normas

Tutorías Calificaciones


Coordinador: Manuel Nieto

Profesorado: Antonio Pérez, Manuel Nieto

Temario

  1. Introducción.

  2. Descripción del i8052.
    • Arquitectura.
    • Juego de instrucciones.
    • Modos de direccionamiento.

  3. Diseño mínimo.
    • Alimentación.
    • Reloj.
    • Circuito de Reset.

  4. Entrada-salida básica.
    • Activación de LED,s.
    • Lectura de pulsadores.
    • Teclado
    • Ejemplos

  5. Gestión de interrupciones en el i8052.
  1. Periféricos complejos.
    • Temporizadores.
    • USART (RS-232).
    • I2C.

  2. Conversión A/D y D/A.
    • Convertidores.
    • PWM.
    • Ejemplos.

  3. Memoria Principal.
    • ROM, RAM.
    • Decodificación.
    • Alimentación ininterrumpida.
    • Memoria en el i8052.

  4. Ejemplos prácticos.

Prácticas

Se realizará una práctica que consistirá en el diseño detallado, tanto del software como del hardware, de un sistema basado en el microcontrolador i8052.

Para este curso hay que diseñar un cronómetro con los siguientes requisitos mínimos:

Deberá poder llevar dos medidas de tiempo (cuentas), totalmente independientes y con una precisión de centésimas de segundo.

Deberá poder ser controlado mediante un teclado hexadecimal y un display de cristal líquido (LCD) incorporados al sistema. También deberá poder ser controlado externamente mediante un interfaz serie RS-232. La respuesta obtenida mediante ambos sistemas de control deberá ser semejante.

Deberán estar disponibles los siguientes comandos para cada cuenta:

  • Comandos:

    • El cronómetro deberá ser diseñado con la herramienta Proteus y su correcto funcionamiento deberá ser demostrado mediante su simulación.

    Los alumnos que así lo deseen podrán construir dicho sistema o plantear prácticas alternativas de mayor complejidad.

    Herramienta Proteus

    Proteus es un paquete de software para el diseño de circuitos electrónicos que incluye captura (composición) de los esquemas, simulación analógica y digital combinadas y diseño de circuitos impresos. Está disponible en dos versiones con funcionalidad limitada: "Proteus VSM" y "Proteus PCB Design" y está instalado en los ordenadores de la sala Altamira para su uso en la asignatura Diseño con microcontroladores.

    Proteus VSM incluye simulación de microcontroladores de las familias 8051 y PIC16, pero no permite la conexión con el software de diseño de PCB's. Esta versión está instalada en los ordenadores lucky6 a lucky15. Los ordenadores con número par (6, 8, 10...) permiten hasta dos usuarios simultáneos realizando simulaciones de microcontroladores PIC. Los ordenadores con número impar (7, 9, 11...) permiten tres usuarios simultáneos realizando simulaciones de microcontroladores de la familia 8051.

    Proteus PCB Design incluye el diseño de PCB's, pero no permite la simulación de microcontroladores y otros dispositivos como teclados, LCD's, etc. relacionados con el diseño con microcontroladores. Esta versión está instalada en los ordenadores lucky2 a lucky5.

    El paquete está compuesto por dos programas: ISIS, para la captura y simulación de circuitos; y ARES, para el diseño de PCB's. En los ordenadores que tienen activada la funcionalidad VSM sólo se puede ejecutar el programa ISIS. En ellos se puede realizar el diseño del cronómetro y se puede diseñar su software, bien con los ensambladores que incluye la propia herramienta, bien con paquetes más elaborados con los que está integrada (p.e. keil, proton e IAR). También permite simular y depurar el funcionamiento de todo el sistema ejecutando el software paso a paso, insertando puntos de ruptura (breakpoints, que también pueden ser generados por el hardware), viendo el contenido de registros y posiciones de memoria, etc y comprobando si la respuesta del hardware es la correcta. También se simulan herramientas electrónicas, como osciloscopios, analizadores lógicos, voltímetros, etc.

    Una vez concluido y depurado el diseño del sistema, se puede proceder al diseño del circuito impreso en los ordenadores que tienen activada la funcionalidad PCB Design. Para ello se debe cargar el crónómetro en el programa ISIS y lanzar desde él la ejecución del programa ARES, con lo que también se le envía la lista de componentes y sus conexiones.

    Solamente disponemos de 3 licencias para simulación de 8051, otras 2 para simulación de PIC16 y 1 para diseño de PCB's, por lo que simultáneamente sólo puede haber 3 ordenadores simulando circuitos basados en el 8051, otros 2 simulando circuitos basados en PIC16 y 1 diseñando PCB's.

    Debido a la configuración de los ordenadores de la sala Altamira, para que ISIS y ARES funcionen correctamente y cada alumno pueda mantener sus diseños en su cuenta, añadiendo componentes o modificándolos sin que eso afecte al trabajo de los demás, antes de usar Proteus cada alumno debe crear los siguientes directorios en la raiz de su cuenta de usuario:

    H:\Proteus\
    H:\Proteus\Diseños\
    H:\Proteus\Templates\
    H:\Proteus\Library\
    H:\Proteus\Models\
    H:\Proteus\Results\


    Los ficheros con los diseños de los circuitos electrónicos deben guardarse en el directorio Diseños, preferiblemente en carpetas separadas. No es obligatorio, pero es donde Proteus irá a buscarlos por defecto. Los directorios Templates, Library y Models están destinados a guardar las modificaciones de componentes incluidos en el programa o a guardar componentes añadidos que cada usuario pueda necesitar. Por ejemplo, si se quiere utilizar un teclado específico para el cronómetro, se puede diseñar uno nuevo y guardarlo en estos directorios, bien partiendo de cero, bien modificando uno de los que vienen incluidos en la aplicación. En el directorio Results se guardan los ficheros de resultados que se generan durante la ejecución de los programas.

    Todo el paquete está bien documentado con tutoriales, ejemplos y ayuda on line. Sin embargo se debe tener en cuenta que durante la simulación se mezcla simulación analógica con simulación digital. Esto quiere decir que se pueden producir resultados inesperados y aparentemente erróneos. Por ejemplo, es frecuente encontrar casos en los que no se cumple la ley de Omh. También es posible que los modelos de algunos componentes no sean completos. Por ejemplo, parece que los displays LCD no simulan la funcionalidad de desplazamiento del display (shift). También es posible que el modelo de algún componente no sea del todo correcto (los vendedores no ofrecen garantías), pero parece un buen programa y no debería haber ningún problema para su uso en esta asignatura. En todo caso, si surgen dudas o necesitáis hacer alguna consulta, podéis hacerlo personalmente o por correo electrónico.

    Material de Apoyo

    IMPORTANTE: Casi toda la información de esta sección está sacada de internet. Es bien sabido por todo el mundo que cualquiera puede poner información en la red sin necesidad de pasar controles de fiabilidad. Los manuales de los fabricantes y la documentación de los paquetes de software pueden contener erratas, pero son a todas luces fiables. El resto de la información, en general, también lo es, pero contiene inexactitudes, alguna tontería y está bastante sesgada hacia el mundo de los pcs, así que usadla con cautela.

    Pinnacle 52. Simulador de microcontroladores de la familia 8052. Sólo para windows.

    Documentación sobre el 8052. Contiene manuales de las familias AT89C51 y AT89C52 de Atmel (versiones del 8051 y 8052). También contiene manuales de varios microcontroladores.

    Documentación de Dallas Semiconductors.

    Documentación del bus i2c.

    Documentación sobre Displays de cristal líquido (Módulos LCD).

    Eagle Layout Software. Software de diseño de circuitos lógicos y placas. Versión Freeware.

    Información sobre el estandard RS-232 y otros interfaces.

    Información sobre el 8052.

    The PC technology guide. Información sobre el pc, periféricos y todo lo que le rodea (Se ve mal en algunas versiones de Netscape).

    Normas

    DESARROLLO DEL CURSO

    La asistencia a clase es obligatoria. A lo largo del curso se irán proponiendo ejercicios sobre aspectos puntuales del diseño que deberán ser realizados por los alumnos. Aquellos alumnos que realicen prácticas especiales deberán hacer una presentación de las mismas al final del curso.

    EXÁMENES

    Para aprobar la asignatura se deberá realizar una práctica, entregar una memoria de la misma y realizar un examen, debiéndose aprobar en la misma convocatoria. En caso de suspender alguna de las partes, se considerará la asignatura suspensa y se deberá realizar una nueva práctica, entregar la memoria y realizar un nuevo examen.

    No se devolverán las memorias de las prácticas, por lo que se aconseja a los alumnos que conserven una copia.

    Para la admisión de los alumnos al examen de la asignatura será necesario que hayan realizado la práctica en su totalidad.

    REVISIÓN DE EXÁMENES Y PRÁCTICAS

    Una vez publicadas las notas de la asignatura, se abrirá un plazo de solicitud de revisión (2 días hábiles) para aquellos alumnos que consideren que existe algún error en la calificación. Esta solicitud de revisión se realizará conectándose al URL (WEB) http://www.datsi.fi.upm.es/docencia/Micro_C/rev_dm.html. El alumno deberá rellenar los datos que se requieran. Una vez hecha la revisión por los profesores, se publicará la lista de notas revisadas. Si el alumno desea revisión presencial, deberá acudir al lugar y hora que se establecerá en su momento.

    Se recuerda a los alumnos que la revisión de exámenes tiene por objeto detectar y subsanar los posibles errores que puedan surgir en el proceso de calificación. No se trata de explicar individualmente cómo se resuelve el examen ni de variar ni discutir los criterios de corrección para una persona determinada.

    PRÁCTICAS o EXÁMENES COPIADOS

    Los exámenes se realizarán a nivel personal y la práctica en los grupos establecidos. Si se detecta que algún alumno ha copiado en algún examen o algún grupo ha copiado en la realización de la práctica, se le calificará como suspenso en esa convocatoria y en las dos siguientes. En particular, en el caso de la práctica, se tendrá en cuenta que la responsabilidad de la práctica está compartida por todos los miembros del grupo, por lo que en caso de detectar alguna copia la norma se aplicará a todos los miembros de todos los grupos involucrados en la copia (tanto los que copian como los que se dejan copiar). Para evitar problemas y reclamaciones que no se podrán atender se recomienda a los alumnos que sean especialmente cuidadosos con los ficheros que se utilicen para la realización de la práctica, puesto que de ello depende que la práctica pueda o no ser copiada. En concreto, utilice siempre disquetes cuando trabaje en un PC del Centro de Cálculo (no deje los ficheros en el disco duro ni siquiera de forma transitoria) y haga uso de los mecanismos que proporciona el sistema operativo cuando estos estén disponibles (máquinas Unix).

    Página actualizada el 31 de marzo de 2008