Diseño de prácticas sobre telecontrol basadas en el microcontrolador Motorola 68331

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Diseño de prácticas sobre telecontrol basadas en el microcontrolador

Motorola 68331

Autor: José Miguel Rincón Suz

Tutor: Juan Manuel Montero Martínez

Departamento de Ingeniería ElectrónicaETSIT

José Miguel Rincón Suz 2

Desarrollo de prácticas sobre telecontrol basadas en el microcontrolador Motorola 68331

Índice

INTRODUCCIÓN

LA PLACA ENTRENADORA MC68331

DISPLAY LCD DE TEXTO

REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX

TRANSCEPTOR DIGITAL DE DATOS POR RADIO

TELEMANDO POR INFRARROJOS

INTERFAZ PARA LÍNEA TELEFÓNICA

CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS



INTRODUCCIÓN (I)

Objetivo: proporcionar a los alumnos los medios para construir su propio sistema digitalMicrocontrolador: MC68331

Compatible con 68000 Más rápido Integra un conjunto de periféricos

Plan de trabajo: Poner a punto una placa entrenadora basada en el MC68331 Desarrollar interfaces que complementen las funciones del

68331

Enfoque: Prácticas guiadas para el montaje de cada dispositivo



INTRODUCCIÓN (II)Telecontrol: antes reservado al ámbito industrial, ahora es algo accesible gracias al avance de las telecomunicaciones y de la tecnología electrónicaDomótica Aplicaciones y servicios orientados a la mejora de la seguridad y el confort en el hogar Posibilidad de implementar aplicaciones muy variadas

Búsqueda de la economía en las solucionesExperiencias incompletas: el módem de red eléctrica Circuitos comerciales no factibles Desarrollo con componentes discretos (modulación ASK a 130 Khz y comunicación semidúplex en apéndice) Problemas de seguridad eléctrica



El micro MC68331: estructura modular y recursos CPU32

Depuración BDM, compartida con SIM Dos nuevas instrucciones para ahorro de energía e interpolación de

tablas Tres nuevos registros accesibles en modo supervisor

GPT Unidad de captura/comparación Un acumulador de pulsos Dos moduladores de ancho de pulso

QSM QSPI – Comunicación serie síncrona para la expansión de

periféricos SCI – Comunicación serie asíncrona

LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (I)



LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (II)

SIM Generación de la señal de reloj de todos los módulos Proporciona chip-selects configurables Arbitraje de interrupciones Software Watchdog Temporizador de interrupciones periódicas Puertos E y F con E/S configurables

Idea original: desarrollar una placa entrenadora que pudiera ser montada por los alumnosPunto de partida: experiencia previa de Tomás Palacios, primera placa, notas de montaje y entorno BDM en VB



LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (III)

Montaje de la nueva placa en wire-wrapping Diagrama de bloques

MC68331

Circuito de Reset

Memoria

Filtro de Reloj

Circuito de Configuración

Comunicación Serie

RelojRegulador de tensión

Comunicación BDM



LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (IV)

Problemas detectados Comunicación BDM poco fiable (cable largo, entorno ruidoso...) Circuito de reset

Circuito de reset



LA PLACA ENTRENADORA MC68331 (V)

Herramientas de desarrollo disponibles 68331 BDM (error de carga, contador de programa,

VisualBasic) Test_32.exe

Otras actividades: montaje de una segunda placa para la prueba de los microsEl laboratorio en casa: experiencias Es mucho mejor disponer de un analizador lógico Mala elección del reloj a 32 Khz Mucha dedicación por parte del responsable Alto porcentaje de placas averiadas



DISPLAY LCD DE TEXTO (I)Gobernado por un microcontrolador (HD44780)Hardware Generalidades

Alimentación a 5 V. Pantalla LCD (Varios modelos – Ejemplo 2 filas x 16 carac.) Control de contraste Posibilidad de control con 7 u 8 bits

Funcionamiento Dos plantillas de caracteres predefinidos (CGROM) Memorias internas DDRAM (8x80) y CGRAM (5x64) Envío de instrucciones o transferencia de datos



DISPLAY LCD DE TEXTO (II)

INSTRUCCIONES

Borrar display (1.52 ms)

Cursor a inicio (37 µs)

Desplazar cursor

Desplazar display

Modo comunicación (37 µs)

Configurar display

Control ON/OFF

Situar puntero (37 µs)

Escribir en memoria

Leer de memoria

Leer Busy Flag (0 µs)



DISPLAY LCD DE TEXTO (III)

Software Control en modo sólo escritura Control con comunicación bidireccional Driver para el display

Conexión conjunta con un teclado matricial Software de control



REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX (I)

Idea inicial: utilizar una memoria “flash” Desarrollo complejo (reloj, contadores, filtro reconstructor,

conversor D/A, etapa de audio, etc.) Solución costosa

Ventajas del ISD25XX Incorpora todas las funciones necesarias tanto para la

grabación como la reproducción Control del dispositivo muy sencillo Precio razonable



REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX (II)



REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX (III)

La memoria EEPROM del ISD25XX (“Break through”) Grabación analógica mediante sistema de comparaciones

sucesivas con la muestra Cuantificación en 256 niveles

Funcionamiento Nivel de muestra: direccionamiento directo Nivel de mensaje

Modo “Pulsar botón” (M6) Modo “Búsqueda de mensajes” (M0 y M4)



REPRODUCTOR DE MENSAJES BASADO EN EL ISD25XX (IV)



TRANSCEPTOR DIGITAL DE DATOS POR RADIO

Módulos híbridos con dimensiones de 38 x 12 mm.Frecuencia de transmisión 433,92 MhzModulación ASKVelocidad de transmisión serie de 2400 baudiosFuncionamiento muy sencilloPrecio elevadoPeculiaridad: oscilador SAW Resonador basado en ondas acústicas de superficie Menos preciso pero más económico que uno de cuarzo



TELEMANDO POR INFRARROJOS (I)

Está muy extendido su uso en el hogar y la oficinaFuentes de interferencia Luz solar Lámparas fluorescentes

Prototipos diseñados Transmisor completo con componentes discretos (fines didácticos) Receptor para su conexión al microcontrolador

Opciones de diseño Velocidad de transmisión de 100 baudios Modulación ASK a 38 Khz



TELEMANDO POR INFRARROJOS (II)Diagrama de bloques del transmisor

Diagrama de bloques del receptor

GENERADOR TRAMA

RELOJ REGISTRO Desplazamiento

MODULADOR EMISOR

ALIMENTACIÓN

FILTRO PASO BANDA

FOTORECEPTOR DEMODULADOR

ALIMENTACIÓN



INTERFAZ PARA LÍNEA TELEFÓNICA (I)Origen: Proyecto de Ignacio Morales – Tarjeta para bus ISA

Incorpora un cancelador de eco hardware (patentado) Decodificador DTMF (MT8870)

Rediseñado por Javier Ferreiros y José Colás

Realización del prototipo Supresión del bucle de cancelación de eco Recálculo de componentes para adaptación a las condiciones de

la línea

Principales problemas: Duplexor ruidoso debido a los optoacopladores Ajuste del nivel de la señal inyectada en la línea



INTERFAZ PARA LÍNEA TELEFÓNICA (II)

Funciones Detección de llamada entrante Conexión y desconexión a la línea Inserción y recepción de audio Detección de tonos



INTERFAZ PARA LÍNEA TELEFÓNICA (III)

Esquema del duplexor



CONCLUSIONES

Se perfeccionó la placa entrenadora del 68331 y se montó una segunda placa para la prueba de los micros a la venta

31 parejas realizaron el montaje del entrenador y el 25% de las placas fallaron antes de la finalización de la práctica

Montaje del 68331 demasiado complejo, alto porcentaje de fallo y exige mucha dedicación por parte del responsable

Cabe destacar la utilización de las prácticas del módulo de mensajes y del interfaz telefónico por alumnos



LÍNEAS FUTURAS

Utilización de placas ya montadas con el nuevo microcontrolador ColdFire

Desarrollo de prácticas de control desde un PC Desarrollo de aplicaciones de telecontrol a través

de Internet Realización de prácticas en C Reconocimiento de habla



Muchas gracias a todos



TELEMANDO POR INFRARROJOS (III)

Correciones en la memoria Tamaño de trama de 11 bits Esquema del 555 Esquema del demodulador

Diseño de prácticas sobre telecontrol basadas en el microcontrolador Motorola 68331

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