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PROTECTOLADA A TRAVES DEL pC803l
por: ALFRED0 HUERTA DELGADO
asesor: M. C. FAUSTO CASCO SANCHES
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA
IZTAPAIAPA
CASA ABIERTA AL TIEMPO
PROYECTO DE INGENIERIA ELECTRONICA I y I1
CBI
INDICE
I
II
Introducción
Antecedentes
11.1 Red telefónica
11.1.1 Red de líneas de abonado
11.1.2 Red local
11.1.3 La red de tránsito
111 Funcionamiento del teléfono
111.1 Funcionamiento del aparato telefónico
111.1.1 Horquilla
111.1.2 Timbre
111.1.3 El disco
111.1.4 Teclado
IV
IV.1
IV.2
IV.3
IV.4
IV.5
IV.6
V
v.l v.2
Plan de numeración
Necesidades generales
Numeración
Prefijo
Código de área
Número direccional internacional
Número direccional nacional
Señalización
Generalidades
Criterio para la señalización de línea
1
2
2
3
3
-4
7
7 ___"
- __"___ a "-8
-9 " ___ 11
12
12
12
13
__ ___"____
-__ ____
_______
-1 3
13
14
-1 7
18
19
V.3 Señalización condicional en líneas de abonado El Microcontrolador 8031 VI
VI.1
v1.2
V1.3
V1.4
V1.4.1
V1.4.2
V1.4.3
V1.4.4
V1.4.5
V1.4.6
V1.4.7
V1.4.8
V1.5
VI1
Vlll
VIII.1
v111.2
v111.3
v111.4
IX
IX.1
IX.2
IX.3
"_____ 19 21
Introducción -_
Características del microcontrolador 8031
___"_ 21
Organización de los espacios de
memoria
Registros de funciones especiales
Registro de palabra del estado del
programa
Registro de control de potencia
Registro habilitador de interrupciones
Registro de prioridad de interrupciones
Registro de control del puerto
Timerkontador
Registro de modo de control del
Timerkontador.
Registros Timers
Buffer de datos de serie
Interrupciones
El lenguaje de programación PL/M-51
Programación del sistema
Variables mapeadas en memoria
Manipulación del exhibidor
Descripción del programa
Listado completo del programa
Diseño de Hardware
El protectolada a bloques
Microcontrolador 8031
Latch de 8 bits.
- 25
- "26
"
27 __- -28
29 " -
30
"32 ~ 32
32
34
36
37
37
37
38 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ " _ ~ ~
7"
45
4 5
X
XI
XI1
IX.4 Memoria eprom de 8 kbytes
IX.5 Decodificador de 3 a 8 lineas
IX.6 Circuito del reset
IX.7 Exhibidor
IX.8 Circuito restaurador de pulsos
IX.9 Circuito de potencia del re
Prueba y operación
Comentario final
Bibliografía
4 8
"" -9
50
52
53
I INTRODUCCI~N
El costo de las llamadas a través del sistema de Larga Distancia Automática LADA, resulta elevado e indeseable para la persona a la cual pertenece la línea telefónica. De este problema cotidiano surge la necesidad de proteger la línea contra los números LADA teniendo acceso únicamente a los números de la Red Urbana o bien al servicio gratuito LADA 91-800. Lo cual evita que un usuario se tome la libertad de hacer llamadas por LADA o bien que utilice los servicios de pago por minuto, como son las hot-line, horóscopos, chistes, etc.
Kit del microcontrolador
8031
1 E l Dlsplay
Circuito del Relevador
Figura 1
PROTECTOIADA
El protectolada esta basado en el microcontrolador 8031 (figura 1), para que únicamente el usuario se pueda comunicar dentro de la red urbana o bien pueda utilizar los servicios gratuitos que ofrece el sistema LADA 91-800.
1
I1 ANTECEDENTES
11.1 RED TELEFóNICA
La red telefónica física se puede dividir en:
l . Red de líneas de abonado 2. Red local 3. red de tránsito
= Central local
= Armario de disttibucih
0 = Caja de dlstrlbucl6n
- = Lineas
A = Red prlmarla
B = Red secundarla
C = Red de distribuci6n
A B C Figura 2
ESTRUCTURA DE LA RED DE LÍNEAS DE ABONADO
2
II. l . 1 RED DE LíNEAS DE ABONADO
Cada línea de abonado consta de un par de hilos, los hilos “a” y “b”, realizados en cobre, bronce o hierro. Cerca de la central los pares de hilos generalmente están reunidos en cables gruesos con 100 a 1000 pares en cada cable. Estos forman lo que se llama la red primaria.
A una distancia adecuada de la central, los cables gruesos se dividen en una cantidad de cables menores, lo que se efectúa en armario de distribución. Estos cables menores frecuentemente contienen unos 10 pares de hilos y forman lo que se llama red secundaria. En la parte externa de la red secundaria los cables se conectan a cajas de distribución, desde donde las líneas de dos pares, o grupos de éstas, se distribuyen a los aparatos telefónicos. Estas líneas forman la red de distribución.
11.1.2 RED LOCAL
Los abonados se conectan a una central local. La zona que cubre esta central está limitada básicamente por los costos de las líneas de abonado, ya que a medida que la población crece resulta más ventajoso distribuir los abonados entre varias centrales, en lugar de tener líneas de abonado largas a una sola central.
Todas las centrales locales dentro de una misma ciudad deben poder comunicarse entre sí. El tráfico telefónico entre todas esas centrales se llama tráfico local, y toda el área que cubre es la zona local.
Para poder conectar a las centrales telefónicas entre sí existen básicamente dos tipos de red:
Polígono Estrella FIG. 3
TIPOS DE RED
Los criterios para elegir una u otra son la cantidad de tráfico y la distancia entre las centrales.
3
................................ TRA-F-iCo ""
DISTANCIA USAR RED
De hecho lo mejor sería emplear combinaciones de ambas formas de red: red en estrella, con enlaces directos entre centrales en las cuales hay mucho tráfico.
Para definir las líneas de enlace entre centrales, por tanto, se considera el flujo de tráfico entre las centrales y el costo del enlace.
Todas las líneas de enlace equivalente de una central a otra, forman una vía o ruta.
Centrales telefónicas
Figura 4 LíNEAS DE ENLACE Y VíAS ENTRE CENTRALES TELEF6NICAS
Una red local metropolitana está caracterizada por el hecho de que el interés de la comunidad está a menudo uniformemente distribuido sobre el área entera, además hay usualmente más caminos posibles para bloques de rutas y cables.
11.1.3 LA RED DE TRANSITO
El tráfico telefónico entre los abonados de las diferentes ciudades, países y continentes, lo que se llama tráfico de tránsito, aumenta impetuosamente, debido a muchos factores, entre éstos el que cada vez hay más abonados que pueden marcar por sí mismos en su aparato telefónico el número deseado y conectarse sin ayuda de la telefonista. Además los abonados pagan ahora un precio de conversación que es directamente proporcional al tiempo que ésta dure, en lugar de regirse por los métodos
4
El tráfico de tránsito se lleva desde una cantidad de centrales locales adyacentes a una central de tránsito. A esta central no hay ningún abonado conectado, sino únicamente expide tráfico entre centrales locales y otras centrales de tránsito. Así pues, un enlace de tránsito desde el abonado A se conecta a través de la central local de éste, y a través de una o varias centrales de tránsito hasta la central local deseada y el abonado B.
\ /
I ! Abonado A j I Abonado B
i j
Red local j Reddet~~nstto Red local < rL 4d
SI. + Figura 5
EJEMPLO DE UN ENLACE DE TRANSITO
Normalmente una central de tránsito puede elegir entre varias vías de enlace para establecer una conexión, lo que nos da las máximas posibilidades de conectar hasta el abonado B, aunque una sección estuviera bloqueada a causa, por ejemplo, de que todas las líneas de enlace en una determinada dirección estuvieran ocupadas por tráfico o porque una excavadora hubiera cortado el cable.
Las centrales de tránsito tienen la función de expedir tráfico entre otras centrales y no tiene ningún abonado conectado.
Hay cuatro niveles o clases de centrales telefónicas.
El nivel de una central telefónica depende de la posición que ocupe la central en la red y del tipo de tráfico que maneje (Figura 6).
Un Centro Regional (CR), debe contener equipo para la función como Centro de Área (CA) y como Centro de Zona (CZ), y finalmente como Central Terminal (TE). Las diferentes clases de tráfico exigen diferentes demandas de las centrales. Por razones de economía es necesario que en un centro existan centrales de diferentes tipos en donde cada una maneja su clase de tráfico.
5
I
I I
I
I I
UN PAIS DMDIDO EN REGIONES
A Centro regional
UN CENTRO REGIONAL ESTA DIVIDIDO EN AREAS
0 Centro de brea
UN CENTRO DE AREA ESTA DIVIDIDO EN ZONAS
@ Centro de zona
I
I I
UN CENTRO DE ZONA ESTA SERVIDO POR CENTRALES LOCALES O TERMINALES
o Central local o tbrminal
Figura 6 NIVELES Y SIMBOLOS
6
111 FUNCIONAMIENTO DEL TELEF~NO
111.1 FUNCIONAMIENTO DEL APARATO TELEFóNICO
Descripción general: El diagrama del figura 7 muestra el principio de un aparato telefónico de disco. Visto de manera simplificada, consta de 4 unidades:
a) Circuito de habla, que incluye al micrófono y el receptor b) Disco c) Horquilla d) Campana, con un capacitor en serie.
n Disco Circuito de habla -
Receptor
t; I
&Timbre
hicrbfono
Figura 7 APARATO TELEF6NICO DE DISCO
El aparato telefónico tiene que llevar a cabo diferentes tareas, ya que constituye el primer eslabón y también el Último en la conexión de la conversación.
Estas son las 6 funciones del aparato telefónico:
0 Llamar a la central telefónica 0 Transmitir el número del abonado deseado 0 Recibir diferentes tonos de señalización 0 Transformar energía acústica a eléctrica y visceversa, para la transmisión 0 Ordenar la desconexión de la comunicación
7
A continuación se detalla el funcionamiento de cada una de las partes del aparato telefónico.
111.1.1 HORQUILLA
Es un conector que cambia de posición según el estado del microteléfono (el mango del auricular y micrófono). Si éste está colgado, la campana esta conectada a través del capacitor a la central, como por el capacitor no fluye la corriente D.C., entonces no hay consumo de corriente en la línea de abonado. Cuando se descuelga, la campana se desconecta y queda conectado el circuito de voz y el disco. Entonces, se cierra el loop de corriente y ésta fluye, con ésto, la central puede reconocer que se ha descolgado.
En la central, esta corriente pasa a través de un relevador (en centrales electromecánicas) el cual se acciona, o es detectado por un circuito electrónico L C , Line Interface Circuit (en centrales electrónicas). De esta manera la central puede reconocer que se ha descolgado.
El descuelgue puede ocurrir en 2 casos:
a) El abonado desea llamar En este caso, la central envía un tono de invitación a marcar al detectar el descuelgue
En este caso, al detectar el descuelgue, la central suspende el tono de timbre que estaba enviando previamente y conecta a los dos abonados.
b) Alguien llama al abonado
111.1.2 TIMBRE
Su función es llamar la atención del abonado. Cuando el microteléfono está colgado, el timbre está conectado vía el capacitor. Para sonar, el timbre recibe de la central una corriente alterna de 90 volts, 20 hertz. Cuando el abonado descuelga, esa señal de llamada se interrumpe.
Circuito de habla .
I Receptor
Horquilla
hicr6fono
Figura 8 CIRCUITO DEL TIMBRE
8
111.1.3 EL DISCO
Cuando un abonado recibe el tono de invitación a marcar desde la central, entonces envía la información para que la central automática conozca hacia que otro abonado debe hacer la conexión. Esta información se envía con el disco, o, en los aparatos más modernos, con un teclado.
La figura 9 muestra el diseño de un disco.
A Circuito de ha la CB Disco de pulsos
C Da cierre
3 /
2
I@
_\..
D Da corte
- 3
Rotación pulso/pausa en Suecia 60/40
Pulso Corte
D
C
Pausa Cierre
I I D l l
Figura 9 MARCACldN CON EL DISCO
En esta figura se observa el funcionamiento del disco cuando se marca un número. AI marcar, se pasa por diferentes posiciones:
a) El disco está en reposo.
b) Cuando se gira el disco, se cierra el contacto 1, de manera que el circuito de habla queda en corto, para que los pulsos que genere el disco no se capten como “chasquidos” molestos en el auricular.
c) Cuando se suelta el disco, el disco de pulsos 3 es movido circularmente. Inicialmente el contacto 2 esta cerrado.
d) Las aletas del disco de pulsos abren el contacto 2, con lo que en el bucle de línea se recibe una corta interrupción de corriente.
Los pasos (c) y (d) se repiten varias veces, según el número marcado. Si por ejemplo, se marca el dígito 3, se obtienen 3 interrupciones. De esta manera, la información de un dígito se envía en un tren de pulsos.
El tren de pulsos se genera cuando el disco retorna a su posición de reposo, y no cuando gira, porque en el retorno la velocidad es constante.
Cuando el disco llega a su posición de reposo, el contacto 1 se abrirá de nuevo. En la figura 10 se ejemplifica la marcación de tres dígitos: “324”
Primer trenes Segundo trenes dlgito impulsos impulsos
de digit0 de
Figura 10 MARCAC16N DE LOS DíGlTOS “324”
La velocidad de interrupción es normalmente de 10 a 20 pulsos por segundo, en la figura 11 son 10 pulsos por segundo de manera que cada pulso es de 100
10
milisegundos. Una relación normal de pulsos/pausas es de 60/40. Con cada pulso de 1 O0 ms, tenemos una interrupción de 60 ms., seguida por una corriente durante 40 ms.
comente
Se cierra el contfcto A (m
I El contacto A se abre de
nuevo
Tiempo
Figura 11 RELAC16N PULSOS/PAUSA
111.1.4 TECLADO
LOS aparatos más modernos usan teclado en lugar de disco para enviar la información de los dígitos.
Las ventajas de usar teclado son:
O Es más fácil para el abonado la marcación, y puede hacerse mucho mas
O Es más barata para la administración ya que es más rápida. O Toma más o menos la mitad del tiempo, marcar un número con un teclado que
con un disco rotatorio ordinario. El tiempo promedio para enviar un dígito es de
rápida.
1 segundos para el disco rotatorio y de 0.7 segundos para el
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PARA TRANSMITIR UN DIGIT0 TOMA UN PROMEDIO DE:
1.5 SEGUNDOS CON UN DISCO
0.7 SEGUNDOS CON UN TECLADO
SE AHORRAN 0.8 SEGUNDOS
teclado.
11
IV PLAN DE NUMERACI~N
IV.l NECESIDADES GENERALES
La organización de un sistema telefónico automático es un proyecto comprensivo, el cual requiere grandes inversiones. Es por tanto del mayor significado económico que el sistema sea organizado óptimamente de acuerdo a las condiciones existentes en el país.
1v.2 NUMERACI~N
Cada abonado tiene un número Único dentro de un área determinada de numeración.
Cuando se tiene un tráfico con discado directo de abonado de alcance mundial, cada abonado en el mundo tiene que tener su propio número característico. Para que esto sea posible tiene que haber un sistema para la numeración de los abonados.
El plan de numeración debe mantenerse lo más independiente que se pueda de la tasación y del enrutamiento como sea posible, pero sin embargo, debe permitirse que el equipo de tasación y de enrutamiento sea lo más simple que se pueda.
Normalmente un abonado o grupo de abonados, efectúan la mayoría de sus llamadas a los abonados que se encuentran cerca, o sea que el interés de comunicación disminuye notablemente al aumentar la distancia.
Teniendo esto en cuenta, el principio que predomina para efectuar un plan de numeración nacional es como sigue:
12
Prefijo
Código de área
Número del directorio telefónico m x-+ xxx + xxxxxxx
Número Nacional
Esta estructura está basada en la división del país en áreas de tal manera que los abonados dentro de una área tengan un interés común de comunicación, lo cual es claramente mayor que con los abonados de otras áreas.
IV.3 PREFIJO
El propósito del Prefijo, es el indicar que la llamada es para un abonado que pertenece a otra área diferente al área del abonado que llama por lo que la conexión debe ser hecha por la red troncal.
IV.4 CóDIGO DE ÁREA
El número de cifras requerido en el código de área depende directamente de cuántas áreas existan en el país.
IV.5 NúMERO DIRECCIONAL INTERNACIONAL
El número direccional internacional consta de un prefijo internacional y de un código de un país individual. Cuando se trata de una comunicación internacional se comienza marcando el prefijo del país desde donde se llama y después el código del país con el que se quiere entrar en comunicación.
En el tráfico telefónico automático cada abonado ha de tener un número internacional individual. Este número consta de código de país, código interurbano y número de
13
abonado. CCITT ha recomendado que el número internacional tenga como máximo 12 cifras.
Ejemplo:
Prefiio internacional: Suiza O0 Bélgica 91
Suecia O09 Noruega 095 México 95 U. S. A. y Canadá
98 Europa, Centro y Sudamérica
Códiao de País: 46 Suecia 47 Noruega 358 Finlandia 39 Italia 52 México
Número direccional internacional: Desde Suecia a Italia 00939 Desde Noruega a Suecia 09546 Desde Bélgica a Suecia 09146 Desde Suecia a Bélgica 00932
Desde México a Noruega 9847
En México para una llamada automática de Larga Distancia debemos marcar una cifra “9” (para acceso a la red de L. D.) después otra cifra que la designaremos como “cifra X” y que nos indica el “tipo de tráfico” el cual puede ser:
i “1” para L.D. automática nacional teléfono a teléfono “2” para L. D. automática nacional persona a persona
a U. S. A. y Canadá teléfono a teléfono “8” para L. D. automática internacional a Europa. Centro y Sudamérica.
“X” “5” para L. D. automática internacional
IV.6 NúMERO DIRECCIONAL NACIONAL
Un país se divide en zonas de números direccionales, cuyos límites se ponen de modo que los abonados que pertenezcan a una zona de interés común, por ejemplo una ciudad, pertenezca a la misma zona de números direccionales.
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El número direccional nacional comprende un prefijo interurbano y un código interurbano.
El código interurbano consta de una o varias cifras individuales para cada zona de números direccionales.
Por ejemplo, en México el código interurbano esta formado por una, dos o tres cifras, dependiendo de la cantidad de cifras que formen el número del teléfono (abonado) local, así tendremos regiones como Zacatecas en donde la cantidad de cifras en la serie local es de cinco: (ej. 22480), el código interurbano esta formado por tres cifras: “492”; en Monterrey donde la serie numérica es de seis cifras: (ej. 443121) el código interurbano esta formado por dos cifras: “83”, y en el D. F. donde tenemos serie de siete cifras, el código interurbano es de una cifra: el “5”. Como puede observarse, la cantidad total de cifras para el número nacional es de ocho.
Por ejemplo
5 3978133 Número de teléfono en D. F. 83 443121 Num. de teléfono de Monterrey 492 22480 Num. de teléfono de Zacatecas \ -\
Código interurbano
Y la cantidad total de cifras que marca un abonado para una llamada dentro del país, es de diez:
1
Acceso de la Red LADA Número de teléfono
Código interurbano
Teléfono a teléfono nacional “Cifra X”
Supongamos que un abonado A en México, D.F. llama al abonado número 654321 en Roma, Italia.
El número internacional del abonado de Roma se deduce así:
Código de país de Italia 39 Código interurbano de Roma 6 Número de abonado 654321 es decir 39 6 654321 (9 cifras).
Por lo tanto el abonado A en México marca el número 98396654321.
Si un abonado A en Suecia desea hablar con un abonado en México, D. F. marcará:
Por ejemplo:
O09 52 5 39781 33
Código del país I D. F.
16
v SEÑALIZACIÓN
En las centrales telefónicas, las comunicaciones se transmitían y se transmiten por intermedio de operadoras.
Las señales necesarias son: llamada y desconexión. Dichas señales se producen en el mismo aparato telefónico del abonado. Se tenía un magneto con manivela, la cual era accionada por el mismo abonado.
Las señales de llamada y de desconexión son emitidas automáticamente al levantar y reponer el microteléfono.
En los sistemas manuales, el abonado debe comunicar oralmente a una operadora el número del abonado llamado, en cambio en las centrales automáticas se debe disponer de un sistema apto para transmitir el número del destinatario en la central. Por fortuna surgió la invención del disco dactilar, con el cual se permitió el desarrollo posterior de sistemas automáticos de conmutación. El disco dactilar permite la transmisión de cifras en forma de trenes de pulsos en donde cada cifra está representada por un número correspondiente de pulsos.
El mecanismo del disco dactilar está construido de manera de asegurar un tiempo suficiente entre dos cifras consecutivas. La identificación de cifras y ciertas funciones de conexión son efectuadas en los intervalos de tiempo que separan dos cifras.
Esta técnica de transmisión de información numérica sirvió para desarrollar los métodos aplicados para el establecimiento de las comunicaciones por conmutador automático. Un inconveniente era que los pulsos del disco dactilar a veces debían ser repetidos en varias secciones ocasionando distorsión de los pulsos, lo cual a su vez ocasiona errores de conmutación.
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Se comenzó entonces a introducir en muchos paises un nuevo elemento: el registro que tiene como tarea recibir los pulsos del disco dactilar del abonado, de almacenar las cifras de manera adecuada y de dirigir la conexión hacia los siguientes órganos. Las cifras emitidas podrían ser retransmitidas para utilizar de la mejor manera los selectores y las series de números disponibles.
Otro invento importante trascendente fue el sistema automático de Selector de Coordenadas, rápido, confiable, de mantenimiento fácil y de gran sencillez en la utilización.
Nuevos sistemas fueron elaborados en la técnica de transmisión, permitiendo mejorar la calidad en las comunicaciones de larga distancia, con lo cual fue posible el automatizar integralmente tales comunicaciones. Esta nueva técnica llevó al desarrollo de nuevos tipos de conmutadores automáticos, ya sea circuitos de larga distancia con otros circuitos de larga distancia o con circuitos locales.
V.l GENERALIDADES
Cuando una llamada está en la fase de establecimiento, en la fase de conversación o en fase de desconexión, las señales deben pasar información hacia atrás y hacia adelante en la red.
Información tal como, toma de señal, número 6, número A, estado del abonado B, estado de la red.
El significado de varias señales, la forma eléctrica actual, la forma en que las señales deben ser utilizadas. Todo esto entra en el plan de señalización.
La señalización es una transferencia de información entre:
a) El abonado y la central local mediante las líneas de abonados.
b) Centrales telefónicas mediante líneas troncales.
El objetivo de la señalización, es la supervisión y control del establecimiento de una conexión.
La información necesaria debe transmitirse en forma, de pocas pero bien definidas señales.
La señalización entre las centrales telefónicas hacen uso de dos clases de señales con funciones muy bien definidas: señales de registro y señales de línea.
18
V.2 CRITERIO PARA LA SEÑALIZACIÓN DE LINEA
El sistema de señales de línea debe ser de un diseño simple y con tan pocas señales como sea posible. Esto se debe a que como son tantas las líneas de enlace, el costo del equipo de señales de línea sería muy elevado.
V.3 SEÑALIZACIÓN CONDICIONAL EN LINEAS DE ABONADO
La primera y mas simple forma de señalización es en líneas de abonados, la cual es uniforme siempre que existan centrales automáticas para la interconexión de dos líneas de abonados.
La corriente de alimentación se suministra desde la central, aplicando el voltaje de batería a los dos hilos de línea. el abonado llama al descolgar su microteléfono, cerrando un circuito de corriente directa hasta la central. Cuando el abonado reemplaza su microteléfono nuevamente, la central reconoce que se interrumpe la corriente. Se tienen, con esto, dos condiciones de señalización; ocupación y reemplazo del microteléfono.
En las tablas 1 y 2 se indican, en forma simplificada, los procesos de señalización para el caso de la señalización sobre la línea del abonado que llama y la del abonado solicitado. (Abonados A y B respectivamente).
CONDICIONES i Desde Abonado “B” Desde la Central al a la Central Abonado “B”
Desocupado I
No corriente No tono
!. No corriente (20-25 HZ.) Contestación Corriente directa Interrupción
i en el bucle Señal de llamada
.................................................................................................................................................................... , ................................................................................. Llamada Señal de llamada
................................................................................. } ............... ............................................................................................ .................................................
.................................................................................. } ............................... Reemplazo
No corriente No tono ................................................................................... i ................................................................................. : .................................................................................
20
VI EL MICROCONTROLADOR 8031
v1.1 INTRODUCCI~N
Un microcontrolador es representado como un sistema mínimo dentro de un solo dispositivo (chip) y contiene: Un CPU que esta basado principalmente en un microprocesador de 4, 8 o 16 bits, puerto serie, puertos paralelos de entrada y salida, memorias, timers, contadores y en algunos casos de convertidores analógicos digitales.
El microcontrolador es utilizado normalmente cuando los cambios o ampliaciones del sistema serán casi nulos y el número de componentes es mínimo. Se utiliza como base en la realización de trabajos específicos y con un basto rango de aplicaciones, tales como : instrumentación médica, sistemas de alarmas, sistemas de control en general, teclados de computadora, sistemas portátiles de almacenamiento de datos, etc.
La familia de microcontroladores 8051 es muy variada y su selección dependerá del tipo de necesidad que se quiera satisfacer. El microcontrolador 8051 se presenta en tres versiones, con ROM interna (8051) que es programada por el fabricante, con EPROM interna (8751) que puede ser programada por el usuario y sin PROM ni EPROM (8031) el programa se selecciona de manera externa.
V1.2 CARACTERISTICAS DEL MICROCONTROLADOR 8031
El microcontrolador 8031 esta basado en los microprocesadores de 8 bits, contiene internamente un CPU de 8 bits 3 puertos de entrada y salida paralelo, un puerto de control que a su vez contiene, puerto serie, 2 entradas para Timer/Contador de 16 bits, 2 entradas para interrupciones externas, las señales de RD y WR para la toma o almacenamiento de datos externos en RAM, la señal de PSEN para la lectura de instrucciones almacenadas en EPROM externo. Gracias a estas tres señales puede direccionar 64 Kb de programa y 64 Kb de datos separadamente, es decir un total de 128 Kb.
21
Además, el microcontrolador 8031 puede generar la frecuencia (Baud Rate) de transmisión/Recepción de datos por el puerto serie, de manera automática partiendo de la frecuencia del oscilador general, por medio de la programación del Timer 1. Dicha frecuencia de transmisión puede ser cambiada en cualquier momento con solo cambiar el valor almacenado en el contador, o también se puede duplicar o dividir la frecuencia con solo escribir directamente sobre el bit 7 (SMOD) del registro de control PCON.
Para su utilización basta con suministrar su alimentación, conectar una señal de reloj, la señal de reset y grabar en una memoria EPROM su programa de control.
La utilización del microcontrolador 8031 para el diseño de pequeños sistemas es más económica que la del 8051, que es utilizado para la construcción de sistemas de mayor magnitud en donde su funcionamiento es totalmente seguro. En este proyecto se utiliza el microcontrolador 8031, ya que es más práctica su utilización para sistemas de pequeña escala y diseño de prototipos.
El 8031 es fundamentalmente un chip de 40 líneas como se muestra en la figura 12.
P I .o P I .I P I .2 P I .3 P I .4 P I .5 P I .6 P I .7 RST
P3.0/ RXD P3.W TXD P3.Z INTO P3.3/ INTI P3.N TO P3.5/ T I P3.6/ WR P3.7/ RD
XTAL2 XTALI vss
I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
803 1
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
vcc PO.0 PO. I P0.2 PO. 3 P0.4 PO. 5 P0.6 P0.7 VPP/EA RPOG/ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
Figura 12 MICROCONTROLADOR 8031
22
TABLA 3
DESCRIPCIóN DE LAS CONEXIONES
Mnemónico vss
PO.0-P0.7 ....................................
P1 .O-P1.7
P2.0-P2.7
P3.0-P3.7
...................................
...................................
...................................
...................................
Pin's 20
39-32
.....................
.....................
..................... 1-8
..................... 21 -28
..................... 10-1 7
..................... 1c 11 1; 1: 14 15 1E
.....................
.....................
.....................
......................
.....................
.....................
Tipo Ent. E/S
................
.................
................. E/S
.................. E/S
..... ;1 ; I .(...
E/S
.................. E S E E E
..................
..................
..................
..................
E S
...
Nombre y Función rierra OVolts. Referencia W R T O Es un puerto bidireccional con salidas en :olector abierto. Cuando el puerto tiene 1 'S escritos, las ;alidas están flotadas y pueden servir como entradas 3n alta impedancia. El Puerto O es también nultiplexado para obtener el DATO y la parte baja de la jirección. PORT 1 Es un puerto quasi-bidireccional, cuando se 2scriben 1's en el puerto, el puerto puede ser utilizado ;om0 entrada. PORT 2 Es un puerto quasi-bidireccional con fijadores j e nivel internos (PULL-UP). Cuando se escriben 1's sobre el puerto, las líneas pueden ser utilizadas como entradas o como salidas. Como entradas, las líneas que son externamente colocadas en la posición baja proporcionarán una corriente hacia el exterior. El puerto 2 es utilizado además para direccionar memoria externa. Este puerto, emite el bite más lato de la dirección durante el acceso a memorias de datos externos que usan direccionamientos de 16 bits. Durante el acceso a una memoria de datos externa que usa direcciones de 8 bits, el puerto 2 emite el contenido del registro correspondiente a este puerto, que se encuentra en el espacio de funciones especiales. PORT 3 Es un puerto quasi-bidireccional con fijadores de nivel internos (PULL-UP). Cuando se escriben 1's sobre el puerto, las líneas pueden ser utilizadas como entradas o como salidas. Como entradas, las líneas que son externamente colocadas en la posición baja proporcionarán una corriente hacia el exterior. El puerto 3 es utilizado además para producir señales de control de ......................................................................................................................................................... dispositivos externos como son las siguientes: RxD (P3.0): puerto serie de entrada TxD (P3.1): puerto serie de salida INTO (P3.2): interrupción externa INT1 (P3.3): interrupción externa TO (P3.4): entrada externa timer O T1 (P3.5): entrada externa timer 1 WR (P3.6): Habilitador de escritura para memoria externa de datos
...........................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................
23
Mnemónico .....................................
RST
..................................... ALE
.................................... PSEN
EA
XTAL1
.................................... XTAL2
.....
.i".
......
.....
__.._
..,..
Pin's 17
9
.....................
.....................
...................... 30
..................... 29
31 .....................
..................... 1:
..................... I f
.....
.....
...... ' :
.....
..,..
.....
.....
Tipo S
E
................
.................
E/S
S
E .................
E
................. O
Nombre y Función RD (P3.7): Habilitador de lectura para memoria externa de datos. Reset Una entrada alta en esta línea durante dos ciclos de máquina, mientras el oscilador esta corriendo, detiene el dispositivo. Un resistor interno conectado a Vss permite un alto en la fuente usando solamente un capacitor externo a Vcc. Address latch enable Un pulso positivo de salida permite fijar el byte bajo de la dirección durante el acceso a una memoria externa. En operación normal, ALE es emitido en un rango constante de 1/6 de la frecuencia del oscilador, y puede ser usada para cronometrar. Program store enable Habilitador de lectura para ............................................................................................................................................................ memoria de programas externos. External access enable EA debe mantenerse externamente en posición baja para habilitar el mecanismo que elige el código de las localizaciones de la memoria de programas externos, OOOOH y OFFFH. Si EA se mantiene en posición alta, el dispositivo ejecuta los programas que se encuentran en la memoria interna ROM, a menos que el contador del programa contenga una dirección mayor a OFFFH: Crystal 1 Es la entrada del cristal para el circuito oscilador (generador del reloj interno) que amplifica e
............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
invierte la entrada. Crystal 2 Es la salida del amplificador oscilador ...............................................................................................................................................................
inversor
V1.3 ORGANlZAClÓN DE LOS ESPACIOS DE MEMORIA
El microcontrolador 8031 manipula sus interrupciones y espacios en diferentes espacios de memoria, como se muestra en la figura 13, y se clasifican en tres partes fundamentales:
1. Memoria ROM externa, es el lugar donde se ubica el programa que va a ser ejecutado en el microcontrolador. Hasta 64 Kbytes direccionales de memoria para instrucciones.
2. Memoria RAM externa, utilizada para guardar o accesar datos y es manipulada con la activación de las señales RD y WR. Hasta 64 Kbytes direccionables de memoria de datos.
24
3. Memoria RAM interna, se encuentra dividida en tres espacios de memoria: el primer espacio es referido como parte baja de 128 bytes y son divididos en cuatro bloques de 8 registros (RO- R7) cada uno, los bloques pueden ser seleccionados mediante la escritura en los bits 3 y 4 del registro PSW (palabra del estado del programa). El segundo espacio es referido como parte alta de 128 bytes y el tercero es el espacio donde se encuentran ubicados los registros de funciones especiales (SFR).
FFFFH -
lOOOH -
MEMORIA DE PROGRAMA
EPROM EXTERNA
EPROM O PROM INTERNA
1 PSEN = 1 A
1
OFFFH - EPROM EXTERNA
OOOOH - I ,
PSEN = O -"!
MEMORIA DE DATOS
FFFFH -
128 BYTES SFR'S
128 BYTES INTERNA
OOOOH -
256 BYTES DE RAM INTERNA
Figura 13 ESTRUCTURAC16N DE LA MEMORIA
V1.4 REGISTROS DE FUNCIONES ESPECIALES (SFR)
RAM EXTERNA
Los registros de funciones especiales son utilizados para distintas operaciones internas y se encuentran localizados en espacios específicos en la parte alta de la
25
memoria RAM interna. La tabla 4 muestra las direcciones de los registros de funciones especiales (SFR), y más abajo se describe con detalle cada uno de los principales registros de control del 8031.
TABLA 4
ESPACIO DE LOS REGISTROS DE FUNCIONES ESPECIALES
Mnemónico ACC
............................................................
B PSW ............................................................ SP DPTR DPL
............................................................
............................................................
............................................................ DPH PO P1 P2
...........................................................
...........................................................
P3 IP ........................................................... IE TMOD
...........................................................
........................................................... TCON THO ........................................................... TLO TH1
...........................................................
TL1 SCON SBUF
...........................................................
........................................................... PCON
Nombre * ; Dirección Acumulador i OEOH Registro B f OFOH Program Status Word i ODOH
.................................................................................................................................. .....................................................
........................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................ i .....................................................
................................................................................................................................ L ..................................................... Stack Pointer i 81H Data pointer 16 bits ! 82H Data pointer low byte / 83H Data pointer high byte , / 80H Puerto O j 90H Puerto 1 ! OAOH Puerto 2 i OBOH
.........................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................... .....................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
Puerto 3 / OB8H Control de Prioridad de Interrupción i OA8H Control de Validación de Interrupción i 89H
...................................... ...................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................
Modo de control Timer/Contador i 88H Control del Timer/Contador ! OC8H Byte alto del T/C O ! 8CH Byte bajo del T/C O i 8AH
................................................................................................................................... , .....................................................
.................................................................................................................................. a .....................................................
......................................................................................................................................................................................
Bvte alto del T/C 1 : 8DH Byte bajo del T/C 1 ! 8BH Control serie / 98H Buffer de datos serie [ 99H Control de Potencia 87H
................................................................................................................................. , .....................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
V1.4.1 REGISTRO DE PALABRA DEL ESTADO DEL PROGRAMA (PSW)
El Program Status Word, contiene algunos bits que reflejan el estado del CPU en ese instante. El PSW se muestra en la figura 14.
V1.4.2 REGISTRO DE CONTROL DE POTENCIA (PCON)
A excepción de la bandera SMOD, este registro tiene como función controlar el consumo de energía, el cual es utilizado por los dispositivos fabricados con la tecnología CHMOS que permite disminuir el consumo de energía en estados de espera. El PCON se muestra en la figura 15.
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Bit’s del PSW
PSW.7
PSW.6
PSW.5
PSW.4
PSW.3
PSW.2
PSW.1
PSW.0
Bit’s del PCON
PCON.7
PCON.6
PCON.5
PCON.4
PCON.3
PCON.2
PCON.l
PCON.0
Descripción
Bandera del carry
Bandera del carry auxiliar (operaciones en BCD)
Bandera para usos generales
Bit 1 selector del banco de registros
Bit O selector del banco de registros
Bandera de overflow
Bandera sin definir
Bandera de paridad establece/limpia por hardware, indica si el número de 1’s es par o impar del acumulador
Figura 14 REGISTRO PSW
Descripción
Dobla el Baud Rate
“”
””
””
Propósitos generales
Propósitos generales
Bajo consumo de energía
Bajo consumo de energía
Figura 15 REGISTRO PCON
V1.4.3 REGISTRO HABILITADOR DE INTERRUPCIONES (IE)
La activación y desactivación de las interrupciones esta controlada por la bandera EA. Cuando se escribe un cero lógico a EA se efectúa la desactivación general de las interrupciones; si EA = 1, las interrupciones quedarán aceptadas. El IE se muestra en la figura 16.
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Bit's del IE Descripción
IE.7
IE.6
IE.5
IE.4
IE.3
IE.2
IE.l
IE.0
Bit de habilitación
Habilita interrupción temporizador 2
Habilita interrupción puerto serie
Habilita interrupción temporizador 1
Habilita interrupción externa 1
Habilita interrupción temporizador O
Habilita interrupción externa O
Figura 16 REGISTRO IE
V1.4.3 REGISTRO DE PRIORIDAD DE INTERRUPCIONES (IP)
El pC8031 tiene dos planos de prioridad para trabajar las interrupciones (alto y bajo). En la inicialización, todas las interrupciones trabajan en el plano de baja prioridad. Para pasar del plano de baja prioridad al de alta, es necesario escribir un 1 lógico en las banderas correspondientes a las interrupciones que se desean aumentar de prioridad. El IP se muestra en la figura 17.
Bit's del IP Descripción
IP.7
IP.6
IP.5 Prioridad interrupción temporizador 2
IP.4 Prioridad interrupción puerto serie
IP.3 Prioridad interrupción temporizador 1
IP.2 Prioridad interrupción externa 1
IP.l Prioridad interrupción temporizador O
IP.0 Prioridad interrupción externa O
Figura 17 REGISTRO IP
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V1.4.5 REGISTRO DE CONTROL DEL PUERTO TIMERKONTADOR (TCON)
El microcontrolador 8031 tiene 2 timerkontadores de 16 bits cada uno, llamados Timer O y el Timer 1 respectivamente. Ambos pueden ser configurados para operar como temporizadores (timers) o como contadores (counters).
Cuando se trabaja como contador, el registro interno del contador, es incrementado cada vez que existe una transición negativa (de 1 a O) por la línea de entrada correspondiente a TO o T1. En cambio, cuando funciona como temporizador “Timer”, el registro es incrementado cada 12 períodos de oscilación es decir su frecuencia de conteo es 1 / 12 de la frecuencia del oscilador.
En el momento que los bits del registro del contador pasan de todos 1’s a todos O’s, se activa la línea de interrupción interna correspondiente a TFO o TF1, generándose, (si ha sido permitida) una interrupción.
El registro de control del Timer/Contador de la figura 18 es direccionable por Bit, para activar o desactivar cada una de sus banderas.
”
TF1 IT0 I EO IT1 I El TRO TFO TR1
Bit’s del TCON
TF1
TR1
TFO
TRO
TCON.7
TCON.6
TCON5
TCON.4
Figura 18 REGISTRO DE CONTROL DEL TIMER/CONTADOR
Descripción
Bandera de sobreflujo (overflow) del registro del Timer l. Activada por hardware cuando el registro que guarda la cuenta del timerkontador 1, incrementa su contenido asando todos sus bits de 1 ’S a O’s. Limpiando por hardware cuando existe el procesamiento de los vectores del servicio de las rutinas de interrupción.
Bit de control de activación del timer l . Habilitado/Deshabilitado por sofware para colocar el Timer/Contador en Encendido/Apagado.
Bandera de sobreflujo (overflow) del registro del Timer O. Activada por hardware cuando el registro que guarda la cuenta del timer/contador O, incrementa su contenido pasando todos sus bits de 1 ’S a O’s. Limpiado por hardware cuando existe el procesamiento de los vectores del servicio de las rutinas de interrupción.
Bit de control de activación del timer O. Habilitado/Deshabilitado por sofware para colocar el timer/contador en Encendido/Apagado.
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Bit’s del TCON
IEl
IT1
IEO
IT0
TCON.3
TCON.2
TCON. 1
Descripción
Bandera de transición de la interrupción externa l. Activada por hardware cuando una transición (de 1 a O) en la línea de interrupción externa 1, es detectada. Limpiada por hardware cuando la interrupción es procesada. (solamente se acciona si se programó la aceptación de la interrupción por transciente, IT1 = 1).
Bit de control de la Interrupción l. Activado/limpiado por sofware para especificar el tipo de interrupción, por nivel bajo (IT1 = O) o por transciente negativo (IT1 = 1).
Bandera de transición de la interrupción externa O. Activada por hardware cuando una transición ( de 1 a O) en la línea de interrupción externa O. Es detectada. Limpiada por hardware cuando la interrupción es procesada. (solamente se acciona si se programó la aceptación de la interrupción por transciente, IT0 = 1).
TCON.0 Bit de control de la interrupción O. Activado/limpiado por software para especificar el tipo de interrupción, por nivel bajo (IT0 = O) o por transciente negativo (IT0 = 1 ).
V1.4.6 REGISTRO DE MODO DE CONTROL DEL TIMERCONTADOR (TMOD)
Este registro permite especificar si se van a trabajar como Temporizadores (Timer) o como Contadores (Counters), los puertos denominados Timer O y Timer l.
Existen 4 modos de trabajo para estos puertos, los cuales son definidos por la escritura en los bits M1 y M0 de TMOD. El TMOD se muestra en la figura 19.
GATE M0 M1 CIT GATE M0 M1 CIT
I 4- TIMER 1 I ’ 4- TIMERO ’ I Figura 19
REGISTRO TMOD
30
Bit’s del TMOD
GATE
C/T
M0 M1
Descripción
Cuando TRx (en TCON) esta activada y GATE = 1, TIMERKOUNTER correrá solamente si la línea INTx esta en posición alta (control por hardware). Cuando GATE = O, TIMER/COUNTERx correrá solamente si TRx = 1 (control por softwate). Selector del Timer o de Contador. Es limpiado por la operación del Timer (entrada del reloj del sistema interno. Es activada por la operación del Contador (entrada de la línea Tx) Bit selector del modo Bit selector del modo.
En la función de contador el registro se incrementa cada vez que haya una transición ‘ I
de 1 a O en el pin de entrada correspondiente (TO o T l ) .
Cada timer tiene un registro de 16 bits formado por un byte alto (THx) y un byte bajo (TLx), donde “X” es un O ó 1 según el timer correspondiente.
Además de configurarse como timers o como contadores los timers pueden programarse para trabajar en 4 modos diferentes de operación.
Modo O
Este modo trabaja con un registro de 13 bits del THx y los 5 bits menos significativos del TLx. Los 3 bits restantes del TLx contienen datos indeterminados así que deben ignorarse. Cuando en el conteo este pasa de todos los bits en “1” a todos los bits “O” (sobreflujo) se enciende la bandera de interrupción del timer correspondiente, es decir TFx, que se encuentra en el registro TCON.
Modo 1
Este modo es similar al modo O con la diferencia que el registro usa todos los 16 bits para el conteo.
Modo 2
En este modo se tienen 8 bits para el registro de conteo (TLx) y cuando se llega al sobreflujo no sólo se enciende la bandera de interrupción correspondiente sino que además se recarga en el registro TLx el valor del registro THx el cual se establece por software. El valor de THx no se ve afectado.
Modo 3
Para el timer 1 el modo 3 simplemente hace que mantenga la cuenta. El efecto es el mismo que si se pusiera el bit TR1 = O (del registro TCON). Para el timer O el modo 3
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configura a TLO y THO como dos contadores independientes. TLO controla las interrupciones del timer O y THO controla las interrupciones del timer l.
En este proyecto se utiliza el TO (Timer O), como contador y el T1 (Timer 1) como reloj, ambos trabajan con 16 bits Modo l. Dado que tenemos un reloj del pC8031 igual a 12 Mhz, la velocidad de conteo es de 1 Mhz. Las interrupciones se habilitan por flanco de bajada, estos son captados y sensados a la vez por la INT1 y por el Timer TO.
V1.4.7 REGISTROS TIMERS (THO. TH1. TLO, TL1)
Estos registros son utilizados en pares como contadores de 16 bits para los Timer/Contador O y 1 respectivamente. Como cada registro contiene 8 bits, THO Y TLO forman el primer par de 16 bits, mientras que TH1 y TL1 el segundo par.
V1.4.8 BUFFER DE DATOS SERIE (SBUF)
Es formado en realidad por 2 registros, un registro buffer para transmitir y otro para recibir. Cuando un dato es cargado a SBUF, el buffer transmisor lo envía en forma serie y cuando se lee el contenido del SBUF, se esta leyendo el dato recibido por el puerto serie.
V1.5 INTERRUPCIONES
Las interrupciones tiene como objetivo transferir el control de ejecución a una nueva dirección del programa.
El microcontrolador 8031 cuenta con diferentes fuentes de interrupción que son utilizados para dar servicio a las rutinas de interrupción. En la tabla 5 se mencionan las fuentes de interrupción y la asignación de localidades.
TABLA 5
DIRECCIONES DE ATENCION A INTERRUPCIONES
INTERRUPCIONES i DlRECClON INTO 0003H
TIMER O OOOBH INT1 O01 3H
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
TIMER 1 O01 BH PUERTO SERIE 0023H
................................................................................................................................................
32
Una interrupción puede ser causada de manera externa o interna, es decir puede ser producida por un dispositivo periférico o por programación respectivamente. La interrupción con mayor alto orden es el RESET el cual no puede ser mascarable. Cuando el RESET se produce, el programa comienza a partir de la dirección OOOOH del programa.
Existen dos interrupciones externas formadas por las terminales INTO y INT1; la interrupción se produce mando se detecta un nivel bajo, activando los bits INTO e INT1 del registro TCON. De igual forma se tienen dos Interrupciones Internas generadas cuando el TimerKounter pasa de la máxima cuenta a cero. Existe una sola interrupción por puerto serie, ésta se produce con la operación lógica de R1 y T1 (cuando se recibe o transmite algún dato por el puerto serie).
Las interrupciones mencionadas en el párrafo anterior pueden ser habilitadas o deshabilitadas utilizando el registro habilitador de interrupciones (IE); mientras que el registro de Prioridad de Interrupción (IP) asignará el nivel de prioridad.
La solicitud de interrupción se inicia mediante la activación de los bits (IEO, TFO, IE l , TF1, T1 , R1) de los registros TCON y SCON, y será reconocida: si el bit de habilitación en el registro IE está activado y si la prioridad de la fuente de interrupción es apropiada.
Cuando una interrupción es producida, el Contador del Programa (PC) almacena su contenido temporalmente dentro del apuntador de apilamiento (SP) y se carga con la dirección de la interrupción correspondiente. Una vez posicionado en esa localidad se deberá de comenzar la ejecución de la rutina de servicio, hasta que encuentre la instrucción RETI, que le permitirá al PC recuperar nuevamente su valor original almacenado en el SP y continuar con el programa anterior a la interrupción.
Las localidades de memoria de los servicios de interrupción se encuentran separadas en intervalos de 8 bytes. Cuando un servicio de interrupción es largo y no cabe dentro de los 8 bytes, se puede ejecutar un salto a otra localidad de memoria par continuar con la secuencia de interrupción y será mediante la ejecución de la instrucción RETI que se verá terminada.
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VI1 EL LENGUAJE DE PROGRAMACI~N PL/M=51
El PUM es un lenguaje de alto nivel diseñado por INTEL Corporation para satisfacer las necesidades de software de varias familias de microprocesadores y microcontroladores.
El compilador de PUM-51 es una herramienta de software que traslada el programa fuente a módulos objeto reubicables, que se pueden ligar con otros módulos codificados en lenguaje PUM-51, ensamblador o a otros lenguajes de alto nivel. El compilador proporciona un listado de salida, mensaje de error y controles del compilador, para auxiliar al desarrollo y depuración del programa.
VII.l CARACTERISTICAS DEL LEGUAJE PUM-51
El PUM-51 es un lenguaje estructurado, en el que cada instrucción dentro del programa fuente está contenida dentro de un grupo de instrucciones que inicia con una instrucción DO o una declaración PROCEDURE y termina con la instrucción END ( este grupo de instrucciones se le denomina como bloque).
Las principales características del PUM-51 son las siguientes: A) Posee una estructura de bloques y control que ayuda a fortalecer la estructura de
programación.
B) Facilita la estructura de datos, estructura de filas y variables dinámicas.
C)Su compilación ayuda a detectar errores lógicos en el programa.
D)Su estructura facilita el uso de declaraciones lógicos de control.
E) Sus programas son compatibles con los procesadores de INTEL.
La forma en que trabaja el compilador es convertir primeramente el Programa Fuente realizado en PUM-51 en hexadecimal. Para que pueda ser grabado en la ROM se
34
cambia a código binario. La compilación se realiza ejecutando las siguientes instruccione:
PLM51 Nnombre.51 RL51 Nombre.obj, PLM51 .LIB o Nombre.ABS. OH Nombre.ABS a Nombre.HEX
En el caso de exista algún tipo de error, el PUM tiene el potencial de detectarlo al momento de la compilación.
AI finalizar la compilación dos nuevos archivos fueron generados: el primero es un archivo con extensión OBJ Programa objeto) y el segundo un archivo con extensión LST (listado del programa completo).
La función del RL51 es ligar el programa principal de las subrutinas y convertir las direcciones relativas de las subrutinas en direcciones absolutas. AI finalizar su ejecución entrega ern archivo con la extensión ABS.
La instrucción OH genera el código absoluto al formato INTEL (código Hexadecimal), que es el que se almacena en la ROM para ser ejecutado por el microcontrolador.
La ventaja de utilizar PUM-51 en lugar de lenguaje ensamblador se encuentra en la facilidad de modificar el programa, se pueden detectar los errores, es más rápido y sencillo, además de todas las características que ya fueron mencionadas.
35
VIII PROGRAMACI~N DEL SISTEMA
Para la programación del sistema pueden utilizarse dos lenguajes, ensamblador o PUM-51, por sus características ya mencionadas utilizamos el lenguaje PUM-51 ya que es un lenguaje de alto nivel.
Los lenguajes de lato nivel se asemejan más al proceso del pensamiento humano que los de más bajo nivel. Estos lenguajes requieren un paso menos para su traducción del concepto al código que los de bajo nivel, en consecuencia, los lenguajes de alto nivel son relativamente fáciles de escribir y pueden ser escritos más rápido que los lenguajes de bajo nivel. También son mas fáciles de corregir porque hay menos oportunidad de introducir errores.
Con PUM-51 no es necesario conocer el set de instrucciones del procesador que se está utilizando, sin embargo, si se necesita saber la estructura de su memoria, tampoco hay que ocuparse con detalles del propio procesador, como la ubicación de los registros o la asignación adecuada del número de bytes para cada artículo de datos (variables, constantes, etc.), el compilador se hace cargo de esto automáticamente, se usan palabras claves o frases que se relacionan con el idioma natural del ser humano, se pueden combinar muchas operaciones (incluyendo aritméticas y Booleanas), así se puede hacer toda una secuencia de operaciones con un solo enunciado; también se pueden usar tipos de datos y estructuras de datos que se acerquen más a la solución del problema.
Este compilador de PUM-51 corre en un sistema microcomputador de desarrollo Intel con base al la familia 8OXXX. Para poder usar este compilador junto con sus utilerias y bibliotecas en una computadora personal PC es necesario utilizar software que simule estos sistemas Intel; se uso el archivo UD1 que nos transporta en la PC del sistema operativo normal DOS al ambiente en el que trabaja el compilador.
36
VIII.1 VARIABLES MAPEADAS EN MEMORIA
De acuerdo al mapa de memoria tenemos 2 variables definidas con una dirección especifica; estas corresponden y actúan con una parte o dispositivo del hardware del sistema.
DISPOSITIVO VARIABLE DlRECClON Exhibidor (Control) CONTROL 08000H Exhibidor (Dato) EXHIBIDOR 08001 H
v111.2 MANIPULACION DEL EXHIBIDOR
El exhibidor es activado mediante las variables CONTROL y EXHIBIDOR, para establecer un modo de funcionamiento o configuración del exhibidor es necesario enviar mediante la variable CONTROL una palabra de control y si se quiere enviar un dato para que sea desplegado se envia el dato mediante la variable EXHIBIDOR.
Siempre que es enviada una palabra de control o dato al exhibidor es necesario efectuar un retardo, ya que para la ejecución de una palabra de control o una entrada de dato al exhibidor se requiere un cierto tiempo.
Estos retardos se hacen con la subrutina TIME que ya está definida por PUM. Esta subrutina genera retardos en múltiplos de 1 O0 ciclos de máquina, con un cristal de 12 MHz hace que 100 ciclos de máquina sean equivalentes a 100 p e g . aproximadamente, como el tiempo máximo que puede tardar en ejecutarse una instrucción del exhibidor es 4.9 ms (por ejemplo la instrucción limpiar el exhibidor y regresar el cursor a la dirección O), generalizamos el valor que le damos a la variable TIME con 50, que nos daría aproximadamente 5 mseg., dando así el tiempo necesario para ejecutar cualquier instrucción del exhibidor, ejemplo:
CALL TIME(50); /* Retardo de 5ms */
v111.3 DESCRIPCION DEL PROGRAMA
Cuando se descuelga el microteléfono se manda un pulso a la interrupción 1 (INTl), y con esto se prepara el contador cero (TO) para recibir la pulsación de algún número, aquí hay un periodo de tiempo máximo de 10 seg., si en este lapso no se recibe ninguna otra pulsación entonces, se termina el tiempo de espera, y se tiene que colgar el microteléfono para poder obtener nuevamente el tono de invitación a marcar. En otro caso, cuando entra el número marcado la forma de detectarlo es contando los
37
El número se va guardando en el registro de 16 bits del contador cero (TO), y quien va midiendo el tiempo transcurrido en el timer uno (Tl). Si el período es mayor de 100 mseg. entonces el número detectado en el registro del contador cero (TO) se almacena en otra parte de la memoria, y se limpia este registro esperando nuevamente que se digite otro número en un lapso máximo de 10 seg.
Cuando se detecta un número prohibido se manda un pulso con una duración de 500 mseg. por el puerto 1.0 (P.l .O), a la etapa de potencia del relevador, dejando el sistema con el tono de invitación a marcar.
El listado del programa se muestra a continuación:
v111.4 LISTADO COMPLETO DEL PROGRAMA
$ROM(LARGE) $CODE $LIST PROYECTO: DO: $INCLUDE (REG51 B.DCL)
DECLARE CONTROL BYTE AT (8000H) AUXILIARY; DECLARE EXHIBIDOR BYTE AT (8001 H) AUXILIARY;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I /******** DECLARACIONES GLOBALES PARA EL MENU PRINCIPAL************** I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
DECLARE MENSO(16) BYTE CONSTANT('TELEFON0 : I);
DECLARE MENS1 (1 6) BYTE CONSTANT('TIEMP0 TERMINADO'); DECLARE MENS2( 16) BYTE CONSTANT('LARGAS DIST. NO!'); DECLARE SECUENCIA(12) BYTE; DECLARE INDICE BYTE; DECLARE XMENUPRIN BYTE;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I /******* DECLARACIONES GLOBALES PARA EL MENU APLICACIONES************ I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
DECLARE (ESTOY$EN,ACCION,CONTADOR,BANDERA,POSI) BYTE;
3 8
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
I******* SUBRUTINA DE INlClALlZAClON DE DISPLAY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
INICIALIZA: PROCEDURE; CONTROL.=38H; CALL TIME(50); CONTROL=Ol H; CALL TIME(50); CONTROL=OGH; CALL TIME(50);
CALL TIME(50); CONTROL=OEH;
END INICIALIZA;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I /************** SUBRUTINA QUE DESPLIEGA CARACTER POR ************** I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
CARACTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DESPCAR: PROCEDURE (CARACTER); DECLARECARACTERBYTE;
CALL TIME(30); EXHIBIDOR=CARACTER;
END DESPCAR;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I /* SUBRUTINA QUE PRESENTA MENSAJE PARA MENU *I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
MENU: PROCEDURE (PTRMENS-A,X,J); DECLARE PTRMENS-A WORD;
DECLARE (I,X,J) BYTE; DECLARE MENS-A BASED PTRMENS-A BYTE CONSTANT;
CONTROL=O12H; CALL TIME(50); IF J = 1 THEN CONTROL=80H;
CALL TIME(50); ELSE CONTROL=OCOH;
DO IZO TO (X-1); CALL DESPCAR (MENS-A);
PTRMENS-A=PTRMENS-A+l; END;
END MENU;
39
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I I*** PROCEDIMIENTO QUE DETECTA LOS NÚMEROS PROHIBIDOS **I I***** Y DESPLIEGA : LARGAS DIST NO! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
***************** I
REVISA: PROCEDURE; DECLARE (BUENA,LADA,INDI) BYTE;
BUENA = OOH; LADA = OOH; INDl = INDICE; IF SECUENCIA(0) = 39H THEN
DO; BUENA = O1 H; IF SECUENCIA(1) = 31 H THEN DO;
BUENA = BUENA + O1 H; IF (SECUENCIA(2) = 38H OR SECUENCIA(2) = 20H) THEN
DO; BUENA = BUENA + O1 H; IF (SECUENCIA(3) = 30H OR SECUENCIA(3) = 20H) THEN
DO; BUENA = BUENA+Ol H; IF SECUENCIA(4) = 30H THEN
BUENA = BUENA + O1 H; END;
ELSE lNDl = 05H; END;
ELSE INDI = 05H; END;
END;
LADA = 07H; ELSE
IF (BUENA < 05H AND BUENA > OOH AND lNDl = 05H) THEN DO;
CALL MENUI(.MENS2,16,1); CONTADOR = OOH; TR1 = 1; IE = 89H; PIN1-0 = 1; DO WHILE CONTADOR e 59H; END;
GOT0 INICIO; END;
END REVISA;
40
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
/**** PROCEDIMIENTO QUE DETECTA LOS DIGITOS QUE SE VAN *I I****** MARCANDO Y LOS DESPLIEGA EN EL EXHIBIDOR ****I ......................................................................................... I
DIGITO: PROCEDURE; DECLARE DIG BYTE; DIG = TLO; TLO = OOH; THO = OOH; IF DIG = OAH THEN DIG = OOH; DIG = DIG + 30t-i; CONTROL=OEH; CALL TIME(50); CONTROL=POSI; CALL TIME(50); EXHIBIDOR=DIG; CALL TlME(30); SECUENCIA(IND1CE) = DIG; INDICE = INDICE + O1 H; CALL REVISA; IF POSI > OCFH THEN POSI = OBFH; POSI = POSI + 1 ;
END DIGITO;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I /* RUTINA DE ATENCION A INTERRUPCION DEL TELEFONO*/ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
TELEFONO: PRBCEGURE INTERRUPT 2; IE=OOH; IF ESTOY$EN = OOH THEN ESTOY$EN = 01H;
I* ELSE TR1 := 1 ;*I ELSE
DO; -rL1 = OOH; THl = OOH; TR1 = 1; CONTADOR = OOH;
END; IE = 8DH;
END TELEFONO;
*I
41
CONT: PROCEDURE INTERRUPT 3;
END CONT; CONTADOR = CONTADOR + 1 ;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
/**** PROCEDIMIENTO QUE LLAMA A DIGITO E INICIALIZA **I I***** EL CONTADOR TO Y EL TIMER T1 PARA DETECTAR **I I***************** I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
EL NUMERO MARCADO *********
NUMERO: PROCEDURE; DECLARE TEMPO BYTE; IF ESTOY$EN = O1 H THEN
DO; TL1 = OOH; TH1 = OOH; TLO = OOH; THO = OOH; CONTADOR = OOH; IF BANDERA = OOH THEN
DO; CALL MENU(.MENSO,16,1); BANDZRA = O1 H;
END;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . /,** *I I****** SE ESPERAN 1.2 SEGUNDOS EN LO QUE SE TERMINA DE ****I I*********** RECONOCER EL DIGITO I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
*x***************
DO WHILE CONTADOR < 02H;
END;
DO;
1
UNO: IF TLO =. OOH TYEN
CALL DIGITO; GOT0 FIN;
END;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I /* EL TIEMPO DE ESPERA ES DE 10 SEGUNDOS *I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
42
DO WHILE (TLO = OOH AND CONTADOR < 99H);
END; IF TLO = OOH THEN
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I /* SE TERMINO EL TIEMPO DE ESPERA *I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
DO; ESTOY$EN = OOH; CONTADOR = OOH; CALL MENU(.MENS1,16,2); DO TEMPO = OOH TO OFFH;
CALL TIME(200); CALL TIME(200); TEMPO = TEMPO + 1;
END; BANDERA = OQH; GOTO INICIO;
END;
GOTO UNO; ELSE
FIN : TR1 = O;
IE = 8DH; END NUMERO;
END;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I /**** INICIO DE PROGRAMA ****/ ................................................ /
INICIO:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I I* SE HABILITAN LAS INTERRUPCIONES POR FLANCO DE BAJADA *I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
TCON=15H;
43
............................................................................................. I
/*CON TMOD = 15H SE HACE QUE EL TIMERO SE UTILIZA COMO CONTADOR */ /* Y EL TIMER1 SE UTILIZA COMO RELOJ */ /* AMBOS TRABAJAN CON 16 BITS MODO = 1 *I
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
TMOD=15H;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . /
/* SE HABILITAN LAS INTERRUPCIONES *I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . /
IE=8DH; TL1 =OOH; TH1 =OOH; TLO=OOH; THO=OOH; PIN1-0 = O; ACCION=l O H ; ESTOY$EN=OOH; BANDERA = OOH; CONTADOR = OOH; POSI = OCOH; DO INDICE = OOH TO OCH;
END; INDICE = OOH;
DO WHILE (1);
END;
SECUENCIA(IND1CE) = 20H;
CALL INICIALIZA;
CALL NUMERO;
END PROYECTO;
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IX DISEÑO DEL HARDWARE
IX.l EL PRQTECTOLADA A BLOQUES
El sistema protectolada se divide en 4 bloques, como se muestra en la figura 1, el bloque principal lo constituye el sistema mínimo del pC 8031 ( Kit del pC 8031) que es el cerebro de todo el sistema, en donde se realizan todas las operaciones, los demás bloques se acoplan a este sistema mínimo vía bus de datos o pins de control.
Sistema mínimo del pC 8031 Restaurador de pulsos Circuito del relevador
0 Exhibidor
Los componentes del sistema mínimo está basado en el pC8031 de INTEL y sus componentes son:
pC8031 hatch de 8 bits 74LS373
e Memoria EPROM de 8 kbytes 27C64 0 Reloj del sistema 0 Circuito reset
El Kit del pC8031 con el Exhibidor se muestra en la figura 20.
IX.2 MICROCONTROLADOR 8031
Aquí se reciben y envían todas las señales necesarias para que funcione el sistema completo, en las entradas X1 y X2 se conectan los dispositivos osciladores que completan el circuito interno de reloj que posee el 8031 , en el pin de RESET se acopla el circuito para inicializar el sistema, el bus de datos (8 bits) está multiplexado con las
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direcciones bajas por lo que se requiere mantener las direcciones bajas con el LATCH 74LS373. AI bus de datos se encuenira conectada la memoria EPROM, y el Exhibidor LM 16255.
AI bus de direcciones esta conectada la memoria EPROM, el decodificador de 3 a 8 líneas 74HC138 y la dirección A0 al Exhibidor.
Los pin's de control del pC8031 RD, WR, PSEN, ALE están conectados de acuerdo con el diagrama del sistema y de acuerdo a la especificaciones del manual INTEL de microcontroladores para una correcta escritura lectura de datos.
El pC8031 recibe dos señales por los pins de interrupción, en el pin INTO recibe la interrupción que proviene del Exhibidor, y en el pin INT1 se recibe la interrupción del pulso restaurado de la línea telefónica.
En el puerto de entradalsalida 1 se P1.0 se envía la señal al etapa de potencia del relevador.
IX.3 LATCH DE 8 BITS 74LS373
Como indican las hojas de especificiaciones del 8031 en el puerto O están multiplexados el bus de datos y el bus de direcciones bajas, en un tiempo en el bus de datos se encuentra la dirección baja deseada y en el siguiente se encuentra el dato, así, en el momento que en el bus de datos se encuentra la dirección la señal ALE indica al latch que capture la dirección, como la entrada OC de control de salida está fija a la salida del latcn siempre tendremos la dirección que se capturó.
IX.4 MEMORIA EPROM DE 8 KBYTES 27C64
Esta es la memoria de prcgrama, aquí se grabaron las instrucciones que debe seguir el sistema y que indican las actividades del microcontrolador 8031, la memoria tiene capacidad de 8'132 bytes, esta memoria tiene el espacio suficiente para almacenar todo el programa y espacio extra para posibles actualizaciones o aumento de aplicaciones.
Las direcciones y datos van a sus buses correspondientes, el pin CE de habilitación de circuito integrado esta. fijo a O Votls para mantener todo el tiempo activa la memoria y el pin OE de habilitacihn de salida es controlada por la señal PSEN del pC8031 para poder leer un dato, al ser activada OE en la salida tenemos el dato válido de lo contrario la salida se encuentra en tercer estado.
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IX.5 DECODIFICABOR DE 3 A 8 LINEAS 74HC138
Este circuito selecciona los diferentes dispositivos externos de los cuales se puede escribir o leer un dato, como el exhibidor que esta en la dirección 800H.
De acuerdo a las hojas de especificaciones del fabricante el decodificador se activa con las entradas G1 y G2, la entrada G2 está dividida en G2A y G2B que internamente su función es G2:= G2A + G2B así que aterrizamos una de las 2 entradas y la otra la conectamos a la salida de una compuerta AND 74HC08, de esta forma el decodificador se activa cada vez que el p8031 manda una señal de lectura RD o escritura WR, ademas necesita activarse la entrada G1 que está conectada a la dirección A15, con esta dirección el decodificador activa dispositivos a partir de la dirección 800H.
En resumen para activar el decodificador el pC8031 debe mandar una señal de lectura RD o escritura WR y además una dirección mayor a 800H y seleccionada por la dirección A l 2.
IX.6 CIRCUITO DEL RESET
Este está compuesto por un capacitor de 10 pF y un resistor de 8.2 Ki2 y un interruptor (push boton) que conecta el pin de entrada RESET con VCC. Para poder reinicializar el ~ 8 0 3 1 el pulso de RESET debe permanecer en nivel alto por lo menos 2 ciclos de máquina ( 24 periodos del oscilador).
IX.7 EXHlBiDCsR
Este bloque es m:_ry importante, en éI se despliega lo que el sistema está realizando en ese momento para que el usuario visualice todas las funciones que el sistema posee.
Este bloque está formado únicamente por el exhibidor LM16255 que consta de líneas de 16 caracteres cada una, para su funcionamiento el pC8031 envía por el bus de datos al exhibidor bytes de control o bytes de datos para ser desplegados, los bytes de control o llamados también palabras de control sirven para realizar diversas funciones que el exhibidor ya tiene establecidas de acuerdo a las hojas de especificaciones del fabricante, como corrimientos, parpadeo de cursor, posicionar el cursor, etcétera; el byte de dato es en sí el carácter en ASCII que se va a desplejar.
El exhibidor diferencia el dato del byte de control mediante la entrada RS, RS=O es un byte de control y RS -1 es un dato, esta entrada está conectada a la dirección A0 por lo tanto el pC8022 manda una palabra de control a la dirección 8000H y un dato al exhibirse Io manda a la dirección 8001 H.
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El exhibidor tiene sus entradas de alimentación VDD y GND que se alimentan con 5 Volts y O Volts respectivamente, la entrada R/W se utiliza para leer un dato del exhibidor o escribir un dato a éste, aquí se fija a O Volts ya que solo se escriben datos. La entrada Vo es el contraste el cual varía con una diferencia de potencial entre VDD y GND, se conecta a un potenciometro de 2KR y cuyos extremos se conectan a VCC y GND.
IX.8 CIRCWTO RESTAURADOR DE PULSOS
En la Figura 21 se muestra el circuito utilizado para restaurar los pulsos generados en el marcaje de un número telefónico.
Se utiliza un 74123 el cual es un multivibrador monoestable retrogenerable capaz de generar un pulso de salida, de un ciclo de trabajo de pocos nano-segundos hasta uno extremadamente grande. El ancho del pulso de salida esta determinado por el resistor R1 y el capacitor C1.
I-" I I
741 23 Cl 10uF
>
>
1 REXl/CEX+
AL 8031 pln
.O1 8uF ( I N T l ]
-> 13
T E L E F ~ N I C ~
.47uF
Figura 21 CIRCUITO RESTAURADOR DE PULSOS
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IX.9 CIRCUITO DE POTENCIA DEL RELEVADOR
Se utiliza un relevador accionado por 5 Volts. que provienen del Puerto 1 (P1.0) del microcontrolador (Figura 22), este dispositivo se acciona cuando digita cualquiera de los números prohibidos (Estos son cualquier número que comience con la clave del servicio de larga distancia automática LADA) y se mantiene así por un periodo de por lo menos 500 ms, una vez restablecido el relevador, el aparato telefónico nos da tono de invitación a marcar sin necesidad de cortar la línea accionando la horquilla.
vcc P >
DEL PTa . P1 .O DEL 8031 i
Q PNP
2N 4037
C - 2
-
LíN- TELEF~NICA -
n > > RELAY SPDT A C l del "=r
R e s t a u r a d o r -
Figura 22 CIRCUITO DE POTENCIA DEL RELEVADOR
El relevador obtiene potencia de un circuito en configuración de seguidor de emisor.
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X PRUEBA Y OPERACIóN
Se realizaron de la siguiente manera: Se marcaron los números telefónicos empezando con la clave de los Servicios de Larga Distancia Automática. como son 91, 92, 95, 98 y 99 seguidos de cualquier clave de área y en todos se cortaba la transmisión de los digitos y desplegaba en el display de cristal liquido el mensaje “Larga distancia NO!” dejando el aparato telefónico con el tono de invitación a marcar.
Otra prueba que se hizo, fue el intento de marcar número con servicio de pago por mensaje que tienen la característica de comenzar con el “91” seguido de 80X donde la X puede ser cualquier numero del 1 al 9, todos estos números también los cortaba, dejando pasar únicamente los números con el servicio de LADA 91-800 que son números con Servicio de Larga Distancia Nacional con cargo automático al número que recibe la llamada.
XI COMENTARIO FINAL
El protectolada basado en el microcontrolador 8031 tiene la ventaja de ser un sistema basto para esta aplicacicin por lo cual se puede experimentar en el laboratorio y explotar al máximo este sistema, añadiendo otras funciones que bien pueden ser el conteo de la duración de una llamada telefónica y guardar este dato en un registro, el almacenamiento de números telefónicos en su memoria, para el marcaje veloz, etc. Obteniendo así un sistema protectolada con aplicaciones didácticas para la enseñanza de la programación de los puertos y manejo de la memoria del microcontrolador 8031 , por otro lado se obtendría un versátil protectolada de costo razonable.
El protectolada como ya se mencionó tiene aplicación en el área didáctica, ya que se pueden exp1ota.r a.1 máximo las características del microcontrolador 8031, así mismo el lenguaje PUM - 51 que es un lenguaje estructurado, y que por esta característica es más sencillo de utilizar, aprovechando las facilidades y el alcance que nos brinda este tipo de lenguajes.
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XII BIBLIQGRAFÍA
(11 PUM-51 USER’S GUIQE INTEL 1983
[2] MICROCONTROLLER HANDBOOK INTEL 1985
[3] PRINCIPLES OF COMMUNICATION SYSTEM TAU6 AND SCHILLING McGRAW-HILL
[4] LS/S/TTL Logic Databook National Semiconductor
(51 MANUAL Y ,APLICACIONES DEL MICROCONTROLADOR 8051 Alejandro Vega Salinas CINVESTAV-IPN
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