Proyecto primer parcial: "teclado matricial"

Teclado Matricial

 El teclado matricial 4X4 fue programado en lenguaje ensamblador, usando el pic 16f877a, para el teclado se uso uno prefabricado, un display 7-segmentos, y para la alimentacion una bateria de 9v con un adaptador que reduce el voltaje a 5v para poder energizar el pic y el resto del sistema.

 

El diagrama de flujo nos ayudo un poco a entender el funciamiento del programa para el teclado matricial.

en este video se muestra el optimo funcionamiento de nuestro teclado matricial

instrucciones y banco de registros para el pic 16f877

Instrucciónes para el PIC 16f877

Banco de registro para el PIC 16f877

multiplicador de 4bits(ejemplo)

multiplicador de 4bits

En proteus:

Diferencias entre el diagram de bloques del ALU del pic 16f887 y el 16f84

Pic 16f887                                                          

Pic 16f84

Pues la principal diferencia es que la rom esta separada de la ram en el 16f84 y el convertidos A/D parece no estar presente.

Descripción del microprocesador Z80

ARQUITECTURA DEL MICROPROCESADOR Z80

El Z80 fué el primero de la tercera generación, sin embargo es uno de los microprocesadores de 8 bits más empleado hasta nuestros días, se encuentran versiones mejores del mismo tales como Z80A, Z80B, Z80H, éstas se caracterizan por trabajar a frecuencias superiores de 4 Mcps, 6.5 Mcps y 8 Mcps respectivamente, las características fundamentales del Z80 son:

1. El transporte de señales se realiza sobre tres buses, el bus de direcciones, el bus de datos, así como el bus de control.
2. Régimen de interrupción uniforme, con la posibilidad de encadenar las prioridades de los circuitos periféricos.
3. Alto grado de programabilidad.
4. Reloj único.
5. Fuente de voltaje única de +5 Volts.
Un sistema con Z80 se completa con el empleo de memorias estandard de lectura y memorias estáticas o dinámicas de lectura y escritura, además pertenecen al sistema, puertos de entrada y salida paralelo, interfaces de comunicación serie, sistemas contadores temporizadores y circuitos de acceso directo a memoria.
El funcionamiento del sistema consiste en que las instrucciones del microprocesador, que están en la memoria ROM, se ejecutan en una forma secuencial de operación, la fuente de datos es, la propia CPU, los periféricos o las memorias, la transferencia interna de datos es a través del CPU, exceptuando la transferencia de datos en el proceso de acceso directo a memoria.
El Z80 es una versión apreciablemente mejorada tanto en circuiteria como en características de programación del antiguo modelo INTEL 8080, el Z80 resulta ser un microprocesador más rápido y sencillo en el desarrollo de sistemas ya que solo usa una fuente de alimentación de +5 Volts, contiene íntegramente todo el conjunto de instrucciones del 8080, lo cual le permite ejecutar todos los programas escritos para el CPU 8080, contiene el Z80 una expansión adicional de 80 instrucciones de ahí se deriva su nombre, su repertorio suma un total de 156 instrucciones.
 
El microprocesador Z80 contiene las siguientes unidades funcionales;
1).- Unidad aritmética y lógica
2).- El contador de programa
3).- El apuntador del stack
4).- Registros de propósito general
5).- Registros de indice
6).- Registros de interrupciones
7).- Registro de banderas
8).- Registro para refrescar memorias dinámicas

LA UNIDAD ARITMÉTICA Y LÓGICA (ALU)

Las operaciones del CPU Z80 se realizan con un grupo de dispositivos lógicos conocidos comúnmente como unidad aritmética y lógica (ALU) esta efectúa las siguientes operaciones;

1. Suma binaria.
2. Operaciones lógicas.
3. Complementar a dos.
4. Corrimiento de un bit a la derecha o a la izquierda.
5. Registro de resultados importantes como el acarreo, signo, acarreo auxiliar, paridad o si el resultado es zero.
6. Comparaciones
7. Poner, Limpiar o probar un bit

TERMINALES DEL MICROPROCESADOR Z80 El Z80 es un microprocesador de 8 bits y cuenta con 158 instrucciones y 10 modos de direccionamiento. El circuito integrado del microprocesador Z80 se deposita en un encapsulado Dual In Line de 40 terminales, de las cuales 5 son únicamente de entrada, 24 son de salida y 8 son bidireccionales, además, existen dos que sirven para conectar la fuente de alimentación y otra más que es la entrada del reloj.

(informacion tomada de:http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/z80/arquitectura/arquitectura.html) 

Tarea #3: ¿Como se catalogan los numeros positivos y negativos? y ¿Que indica el signo en la resta?

¿Como se catalogan los numeros positivos y negativos?

 Para explicar esta pregunta mejor utilizaremos lo que son operaciones en sistemas numericos lo que serian la suma y resta de numeros y estos utilizan complementos:
Este tipo de operación se utilizan en las computadoras digitales para simplificar la operación de sustracción y para manipulaciones lógicas.
    Existen 2 tipos de complementos :
a)  El complemento de r.
b)  El complemento de r-1.

a)El complemento de r.
    El complemento de r de un número positivo N en base r con una parte entera de n dígitos, será definido como el complemento de r a n y se define como rn-N;
Obtener el complemento de 10 de (52520)10
  105-52520=47480
Obtener el complemento de 10 de (0.3267)10
100-0.3267=0.6733
Obtener el complemento de 10 de (25.639)10
102-25.639=74.361
Ejemplo :  Obtener el complemento de 2 de (101100)2
26-(101100)2 = (100000)2-(101100)2=(0.1010)2
 
           Por lo tanto tendremos que el complemento de 10 de un número decimal se puede formar dejando todos los ceros significativos sin cambios se resta el primer dígito del cero menos significativo de 10 y, entonces se restan todos los pocos dígitos menos significativos menores de 9.
           El complemento de 2 puede formarse dejando todos los ceros menos significativos y el primer dígito diferente de 0 sin cambio, entonces se reemplazan los 1 por 0 y los 0 por 1 en los otros dígitos mas significativos.
 
b)Complemento de r-1.
           Para un número positivo N en base r con una parte entera de n dígitos y una parte fraccionaria de n dígitos y una parte fraccionaria de m dígitos, el complemento de r-1 de m se define como rn-r-m-N.
Ejemplos :
Obtener el complemento de 9 de (52520)10
105-100-52520=47479
Obtener el complemento de 9 de (0.3267)10
100-10-4-0.3267=0.6732
Obtener el complemento de 9 de (25.639)10
102-10-3-25.639=74.36
Obtener el complemento de 1 de (101100)2
26-20-101100=10011
Obtener el complemento de 1 de (0.0110)2
20-2-4-0.0110=
Por lo tanto deducimos que :
           El complemento de 9 de un número decimal se forma simplemente al restar cada dígito de 9. Y el complemento de 1 de un número binario es mas simple, ya que solo consiste en cambiar los 1 por 0 y los 0 por 1. Puesto que el complemento de r-1 es fácil de obtener, algunas veces es conveniente usarlo cuando se desea el complemento de r.

 

Sustracción con complemento de r.

           La sustracción de 2 números positivos (M-N), ambos en base r, puede hacerse como sigue :
1.- Agréguese el minuendo m al complemento de r del sustraendo n.
2.- Verifique el resultado que se obtuvo en el paso 1 para el caso que exista un acarreo final.
a)  Si existe un acarreo final, descártese.
b)  Si no existe un acarreo final, tómese el complemento de r de número que se obtuvo en el paso 1 y colóquese un signo negativo en frente.

Ejemplo :
Utilizando el complemento 10 reste 72532-03250
complemento 10 de 03250=96750
72532-96750=69282
como no existe acarreo final se utiliza el paso b).
complemento 10 de 69282=27468
03250-27468=30718
complemento 10 de 30718=69282
resultado -69282
Utilizando el complemento 2 realice M-N con los números binarios dados.
M=1010100
N=1000100

complemento de N = 0111100
   0111100
   1010100
  -----------
1 0010000
1011
1110
------
0101
 
1011
0001
------
1100

Resultado = -0011

 

Sustracción con complemento (r-1).

           El procedimiento para esta operación es exactamente el mismo que para el complemento a r excepto por una variación llamada acarreo final. Para la resta de M-N en base r puede calcularse tomando en cuenta los siguientes puntos :
1.- Agréguese el minuendo M al complemento de (r-1) del sustraendo N.
2.- Verifique el resultado que se obtuvo en el paso 1 para un acarreo final.
a)  Si ocurre un acarreo final agréguese uno al dígito menos significativo (acarreo final         desplazado).
b)  Si no ocurre un acarreo final tómese el complemento de (r-1) del número obtenido en le paso 1 y colóquese al frente un signo negativo.

Ejemplo :
 
Realice el complemento de r-1 de M-N, M=72532 y N=03250
complemento 9 de N = 96749
   72532
   96749
 --------
1 69281
como existe un acarreo final se realiza el paso a)
69281+1=69282
Realice el complemento de r-1 de M-N, N=03250 y M=72532
complemento 9 de N = 72532
   03250
   27467
 ---------
   30717
como no existe acarreo final se realiza el paso b)
complemento 9 de 30717=69282
Resultado  -69282

¿Que indica el signo en la resta?

Debido a que muchas computadoras y calculadoras digitales manejan números negativos y positivos, se necesita algún medio de representación para el signo del número (+/-). Esto se lleva a cabo en general agregando otro bit al número, denominado bit del signo.
           En términos generales la convención común que se a adoptado es que un cero en el bit del signo representa un número positivo y un uno, representa un número negativo.
Ejemplo :
         El registro A contiene los bits 0110100, el contenido cero en el bit de mas a la izquierda (A6) es el bit del signo que representa al signo (+). Los otros seis bits son la magnitud del número, que es igual a 5210.
 
A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
 0    1    1    0    1   0    0
  0    110100
(+)   Magnitud del numero

           De este modo el número almacenado en el registro A es +52. El bit del signo se usa para indicar si un número binario almacenado es positivo o bien negativo. Para los números positivos, el resto de los bits se utilizan siempre para representar la magnitud del numero en forma binaria.
           Para los números negativos, no obstante, existen tres formas posibles de representar la magnitud.
 

• Forma de magnitud verdadera.
• Forma de complemento a 1
• Forma de complemento a 2

Forma de magnitud verdadera.
    El ejemplo visto anteriormente, contiene un bit de signo y seis bits de magnitud. Los bits de magnitud son el equivalente binario verdadero de los valores binarios que se representan.
    Aunque este sistema de magnitud verdadera es directo y fácil de entender, no es de tanta utilidad como los otros dos sistemas para representar números binarios con signo.
Forma de complemento a 1.
    La forma de complemento a 1 de un número binario cualquiera se obtiene simplemente cambiando cada cero del número por 1 y cada uno por cero.
Ejemplo :
El complemento de 1 del número 101101 es 010010
           Cuando se quiere representar números negativos en forma de complemento 1 el bit de signo se convierte en 1 y la magnitud se transforma de forma binaria verdadera.
 -57 =   1 111001 (forma de magnitud real)
       =   1 000110 (forma de complemento a 1)
NOTA : Observe que el bit de signo no se complementa sino que se conserva en un 1 a fin de indicar un número negativo.
 
Forma de complemento 2.
           La forma de complemento 2 de un número binario se forma simplemente tomando el complemento 1 del número y sumando 1 a la posición del bit menos significativo.
Ejemplo :
 convertir 111001 a su forma de complemento 2.
 
000110
         1
---------
000111

De tal forma que -57 se escribirá como 1 000111 en su representación de complemento a 2.
(informacion tomada de http://html.rincondelvago.com/electronica-digital_sistemas-numericos-posicionales.html)

Tarea #2: Tipos de sensores y sus caracteristicas

    En el mercado actual extisten miles de sensores de todas formas, tamaños y colores, y su clasificaciòn es basta pero la principal clasificaciòn pueden ser:

1. Sensores de presencia
2. Sensores de temperatura
3. Sensores de Humedad
4. Sensores de Presión
5. Sensores deAlcance
6. Sensores de velocidad
7. Sensores de caudal
8. Sensores de nivel

 Sensores de presencia

    Los sensores de presencia tienen como finalidad determinar la presencia de un objeto en un intervalo de distancia especificado. Este tipo de sensores se pueden utilizar en relación con la forma de agarrar o evitar un objeto. Se suelen basar en el cambio provocado en alguna característica del sensor debido a la proximidad del objeto.

A continuación pasamos a describir algunos de los tipos más importantes de sensores de presencia.

• Sensores Inductivos

Este tipo de sensores se basan en el cambio de inductancia que provoca un objeto metálico en un campo magnético.
Los senosres de este tipo constan básicamente de una bobina y de un imán. Cuando un objeto ferromagnético penetra o abandona el campo del imán el cambio que se produce en dicho campo induce una corriente en la bobina; el funcionamiento es sencillo: si se detecta una corriente en la bobina, algún objeto ferromagnético a entrado en el campo del imán.
Como podemos deducir rápidamente, el gran inconveniente de este tipo de sensores es la limitación a objetos ferromagnéticos, aunque en aplicaciones industriales son bastante habituales.

• Sensores de efecto Hall

El efecto Hall relaciona la tensión entre dos puntos de un material conductor o semiconductor con un campo mágnetico atraves del material. Este tipo de sensores suelen constar de ese elemento conductor o semiconductor y de un imán. Cuando un objeto (ferromagnético) se aproxima al sensor, el campo provocado por el imán en el elemento se debilita. Así se puede determinar la proximidad de un objeto aunque, como en el caso anterior, sólo si es ferromagnético.

• Sensores Capacitivos

Están basados en la detección de un cambio en la capacidad del sensor provocado por una superficie próxima a éste. Constan de dos elementos principales; por un lado está el elemento cuya capacidad se altera (que suele ser un condensador formado por electrodos) y por otra parte el dispositivo que detecta el cambio de capacidad ( un circuito electrónico conectado al condensador).
Este tipo de sensores tienen la ventaja de que detectan la proximidad de objetos de cualquier naturaleza; sin embargo, hay que destacar que la sensibilidad disminuye bastante cuando la distancia es superior a algunos milimetros. Además, es muy dependiente del tipo de material.

• Sensores Ultrasónicos

El funcionamiento de estos sensores es bastante simple. Su elemento principal es un transductor electroacústico. Este elemento, en primer lugar, emite unas ondas ultrasonicas; acontinuación pasa a modo de espera, en el que, durante un cierto tiempo, espera la vuelta de las ondas reflejadas en elgún objeto. Si las ondas llegan, quiere decir que hay algún objeto en las proximidades.
Dependiendo del tiempo de conmutación del transductor ( el tiempo que está esperando) se detectará un grado de proximidad u otro. Este tipo de sensores son más independientes del tipo de material que los anteriores y permiten deteción de proximidad a mayores distancias.
 

• Sensores Ópticos

Este tipo de sensores son muy parecidos a los anteriores. En estos, las señales que se transmiten y detectan son luminosas. En los sensores ópticos el emisor y el receptor suelen ser elementos separados. El primero suele ser un diodo emisor de luz (LED) y el receptor un fotodiodo.(informacion tomada de http://www.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/ROB/optativos/Sensores/externos.html).

Sensores de temperatura

  Para empezar hay que saber cuales son los rangos de medicion de estos dispositivos, a contunuacion se expone una tabla de estas caracteristicas:
(tomada de http://www.fing.edu.uy/iimpi/academica/grado/instindustrial/teorico/080306-Sensores-parte_II.temperatura.pdf)

 
Sensores de Humedad


   Existen varios tipos de Sensores de humedad, según el principio físico que siguen para realizar la cuantificación de la misma, para generalizar este basto campo se resume en:

• Mecánicos: aprovechan los cambios de dimensiones que sufren cierto tipos de materiales en presencia de la humedad. Como por ejemplo: fibras orgánicas o sintéticas, el cabello humano,...

• Basados en sales higroscópicas: deducen el valor de la humedad en el ambiente a partir de una molécula cristalina que tiene mucha afinidad con la absorción de agua.

• Por conductividad: la presencia de agua en un ambiente permite que a través de unas rejillas de oro circule una corriente. Ya que el agua es buena conductora de corriente. Según la medida de corriente se deduce el valor de la humedad.

• Capacitivos: se basan sencillamente en el cambio de la capacidad que sufre un condensador en presencia de humedad.

• Infrarrojos: estos disponen de 2 fuentes infrarojas que lo que hacen es absorber parte de la radiación que contiene el vapor de agua.

• Resistivos: aplican un principio de conductividad de la tierra. Es decir, cuanta más cantidad de agua hay en la muestra, mas alta es la conductividad de la tierra.

 (info tamda de http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_humedad)


Sensores de Presión

   En la industria hay un amplísimo rango de sensores de presión, la mayoría orientados a medir la presión de un fluido sobre una membrana. En robótica puede ser necesario realizar mediciones sobre fluidos hidráulicos (por dar un ejemplo), aunque es más probable que los medidores de presión disponibles resulten útiles como sensores de fuerza (el esfuerzo que realiza una parte mecánica, como por ejemplo un brazo robótico), con la debida adaptación. Se puede mencionar un sensor integrado de silicio como el MPX2100 de Motorola, de pequeño tamaño y precio accesible.

Los dispositivos de la serie MPX2100 son piezorresistencias de silicio sensibles a la presión. Proporcionan una variación de tensión exacta y directamente proporcional a la presión que se les aplica. El sensor consta de un diafragma monolítico de silicio para medir el esfuerzo y una fina película con una red de resistencias integradas en un chip. El chips se ajusta, calibra y compensa en temperatura por láser.

 Esquema del interior de algunos sensores de presión

a) Sensor Hall
   1 Generador Hall
   2 Imán permanente
   3 Cuerpo del sensor
   4 Membrana
b) Sensor de presión piezorresistivo
   3 Cuerpo del sensor
   5 Capa de unión
   6 Contacto de aluminio
   7 Pasivación
   8 Piezorresistencia
   9 Capa epitaxiada
   10 Sustrato de silicio
   11 Soporte de vidrio
   12 Capa de unión metálica
c) Sensor de presión capacitivo
   10 Sustrato de silicio
   11 Soporte de vidrio
   13 Placa
d) Sensor de presión monolítico
   10 Sustrato de silicio
   14 Resistencias incorporadas mediante difusión
   15 Carril de silicio
   16 Vacío
   17 Capa de soldadura
En todos:
p Presión

(info. tomada de http://axxon.com.ar/rob/Sensores_presion.htm)

Sensores de Alcance

   Los sensores de alcance miden la distancia desde un punto de referencia ( que suele estar en el propio sensor) hasta objetos que están dentro de un determinado campo de referencia. La detección de alcance se suele usar para la evitación de obstaculos en la navegación de robots móviles.
A continuación examinaremos varias técnicas de detección de alcance.

 # Triangulación

Este es uno de los métodos más sencillos para medir el alcance. El sensor dispone de un emisor y un detector de luz. Un objeto se ilumina por un haz estrecho de luz que barre toda la superficie. Cuando el detector detecta luz en la superficie del objeto se puede calcular la distancia de la parte iluminadaddel objeto al detector con una sencilla relación trigonométrica ( suponiendo que conocemos la distancia del emisor al detector y el ángulo con el que la luz incide en el objeto).

# Iluminación Estructural

Este método se basa en la proyección de una configuración de luz sobre un conjunto de objetos, y en la utilización de la distorsión de la luz para determinar el alcance a los diferentes objetos. La configuración de luz que suele transmitirse es de forma cilíndrica. Una cámara de TV capta la distorsión que se produce en la luz ya apartir del tratamiento de las imagenes de la cámara se puede determinar la distancia del emisor de la luz a los objetos.
El inconveniente principal de este método es que precisa de un tratamiento más o menos complejo de información ( el de las imagenes) que ha de ser realizado por un ordenador.

(info tomada de http://www.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/ROB/optativos/Sensores/externos.html)

Sensores de velocidad

Sensores de velocidad de rotación/velocidad lineal

Magnitudes de medición
Los sensores de velocidad de rotación y de velocidad lineal miden el ángulo descrito o el espacio recorrido por unidad de tiempo. En ambos casos de aplicación en el automóvil se trata generalmente de magnitudes de medición relativas que aparecen entre dos piezas o también en relación con la calzada u otro vehículo. En algunos casos, sin embargo, hay que medir también la velocidad de rotación absoluta en el espacio o alrededor de los ejes del vehículo (giro sobre si mismo y vuelco), parámetro designado a menudo "velocidad de convolución". Así, p. ejemplo., para la regulación de la dinámica de marcha (ESP) hay que detectar la velocidad de giro del vehículo alrededor de su eje vertical. En la figura inferior tenemos un sensor de rotación también conocido como sensor de revoluciones o r.p.m.

Para la detección de la velocidad de rotación relativa se hace una distinción, según el número y el tamaño de las marcas periféricas exploradas de un rotor.

• Sensor incremental de paso estrecho, que permite detectar también hasta cierto grado la velocidad instantánea periférica y/o una subdivisión angular muy fina,
• Sensor segmentado, que distingue un pequeño número de segmentos periféricos (p.ej. el número de cilindros del motor).

Son ejemplos de velocidad de rotación relativa::

• Velocidad de rotación del cigüeñal y del árbol de levas,
• Velocidad de giro de las ruedas (para ABS/ASR/ESP)

Velocidad de rotación de la bomba de inyección diesel.(info. tomada de http://www.mecanicavirtual.org/sensores2.htm).


Sensores de caudal