DISEÑO DE UN GENERADOR DE FUNCIONES Universidad Autónoma De Tlaxcala Facultad De Ciencias Ciencias Básicas Ingeniería Ingeniería Y Tecnología ISE
Héctor Sánchez Maldonado, Ariel Méndez Martínez, Sergio Vela Aguilar
I.
OBJETIVO
desarrollar complejas aplicaciones en un tiempo mucho menor.
Desarrollar un programa en MikroC para
comprobar el funcionamiento del DAC0830. Desarrollar un generador de funciones mediante un programa desarrollado en MikroC (Lenguaje C), donde sean visualizadas las ondas:
Cuadrada,
Senoidal
Triangular las cuales podrán ser seleccionadas mediante botones.
II. MATERIAL Software MikroC PRO for dsPIC Software MikroProg suite for dsPIC Fuente simétrica DAC0830 Protoboard Tarjeta EasyPIC V7 C.I. 741 Multímetro Osciloscopio
III.
IV. MARCO TEORICO Un generador de funciones es un instrumento utilizado en la electrónica y sirve para generar o simular señales específicas con determinadas características. Por ejemplo, crear o simular una señal que puede ser cuadrada, sinusoidal, de una determinada frecuencia, y de una determinada amplitud. De esta forma, podemos aplicar esta señal generada a un circuito para ver su respuesta.
Un conversor de señal digital a analógica DAC es un dispositivo para convertir señales digitales señales digitales con datos binarios en señales de corriente, tiene la capacidad de convertir 8 0 16 bits según sea el caso o la aplicación.
INTRODUCCION
En la actualidad con las nuevas tendencias, se busca que con la ayuda de la tecnología se creen nuevas aplicaciones que impliquen tanto una gran eficiencia como un funcionamiento más rápido y a la vez un tanto menos complejo. Tal es el caso de MikroC, una excelente herramienta para desarrollar aplicaciones para dsPIC, usando el popular lenguaje C, incluye muchísimas librerías que facilitan la terea del desarrollador pues con ellas se pueden
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Figura 1. DAC0830
V.
DESARROLLO
Para el desarrollo del generador de funciones, se realizara por separado un programa que será capaz de emular el comportamiento de cada una de las señales. Página 1
Para nuestra aplicación utilizaremos el DAC0830 este convertidor digital analógico es de 8 bits, cuenta con dos salidas de corriente, su alimentación es de 5 a 15v, tiene una resolución por bit de 0.04mv, cuenta con un voltaje de referencia negativo que pude ser de -10 a 10v. Para poder observar el voltaje en sus dos salidas de corriente es necesario utilizar un comparador UA741 que convertirá las salidas de corriente en una sola de voltaje. Diagrama de conexión del DAC0830 en simulación
Figura 3. Diagrama de flujo para la onda cuadrada.
2. Desarrollo de la Onda Triangular
La señal triangular se genera con un bucle FOR. En la figura 4 se muestra el diagrama de flujo. Para determinar la frecuencia de la señal, se tiene:
Figura 2. Diagrama de conexión del DAC0830
Ahora bien, partiremos a desarrollar cada una de las señales mencionadas anteriormente.
1. Desarrollo de la Onda Cuadrada
La señal cuadrada es relativamente fácil. En la figura 3 se muestra el diagrama de flujo para esta señal. Previamente se declara una variable denominada alto (200) este valor en relación con la resolución del DAC determinan la amplitud de la señal. La variable bajo se declara en 0 para una señal apropiada. La frecuencia es similar a la de la triangular.
La señal tiene una pendiente positiva y una negativa. El periodo total T se divide entre 2 para poder generar el código en el dsPIC. Tomando la mitad del periodo se divide entre el valor del contador (200 para la figura 1).
En resumen primero se hace un incremento para generar la pendiente positiva, el valor maximo de la señal esta dada por la relacion de la resolucion del DAC y el contador del programa. Despues de la pendiente positiva se genera la pendiente negativa, ahora el contador se decrementa.
Pero ahora el tiempo de espera en alto y bajo es la mitad del periodo T. Tópicos de Procesamiento Digital Avanzado
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Figura 4. Diagrama de flujo para la onda triangular. Figura 5. Diagrama de flujo para la onda senoidal.
3. Desarrollo de la Onda Senoidal
La fórmula general para una señal senoidal es:
( ) En la figura 5 se muestra el diagrama de flujo para generar la señal senoidal, lo que se puede destacar es que se debe sumar un valor para arreglar el tema de offset por las limitaciones del ADC. Del diagrama se puede ver que se realiza un contador el cual permite realizar la operación, el tema de la frecuencia no está bien claro por los tiempos y muestras que se realizan. Después de la operación seno con el ajuste de amplitud y offset, se debe ajustar con respecto a la resolución del ADC para que la información pueda ser enviada al puerto.
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4. Desarrollo del Programa General
En la figura 6 se presenta el diagrama de flujo del programa general. Este permite seleccionar el tipo de señal que se desea (senoidal, triangular, cuadrada). Se declara lo necesario (variables, puertos) y constantemente se están checando los pines del puerto F si alguno de ellos es presionado se activa una variable y se genera la señal de los diagramas anteriores.
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Figura 9. Onda senoidal en el osciloscopio.
VI.
Figura 6. Diagrama de flujo del programa general..
Con la elaboración de este programa que emula el comportamiento de un generador de funciones, se obtuvieron los siguientes resultados visualizados en un osciloscopio.
CONCLUCIONES
Héctor Sánchez Maldonado. Se puede utilizar un dsPIC o DSP para generar cualquier tipo de señal mediante software, el convertidor digitalanalógico es una parte muy importante ya que de él depende que podamos visualizar las señales. En este caso se tuvo uno de 8 bits (0803), y aunque con el dsPIC se podían manejar hasta 12 bits por el puerto B no se pudieron aprovechar ya que solo se contaba con el DAC 0803 y un mejor DAC implica mayor costo. Para implementar un buen generador de funciones aparte del DAC se necesitan circuitos complementarios como los filtros para tener una señal apropiada. Por ejemplo la señal seno se tuvo que montar sobre una componente de DC para poder visualizarla bien, pero en la realidad este tipo de señal debe ir con valores positivos y negativos.
Figura 7. Onda cuadrada en el osciloscopio.
Ariel Méndez Martínez. Para emular el comportamiento de un generador de funciones, el lenguaje de alto nivel C es de gran ayuda, ya que cuenta con la implementación de algunas funciones, tal y como es el caso de la función seno, además de que el desarrollo del programa no resulta ser complejo. Figura 8. Onda triangular en el osciloscopio.
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Cabe mencionar que además de desarrollar la parte de software para el generador de funciones, también es de vital importancia el hardware, que en este caso fue la Página 4
implementación de un convertidor digitalanalógico DAC0830 de 8 bits en los cuales es visualizada la señal requerida. El DAC a su vez necesita de un opamp de propósito general 741 para que pueda realizar la conversión de corriente a voltaje, ya que la salida que maneja el DAC es en corriente.
{triangular = 1; senoidal=0; cuadrada=0;} else if (Button(&PORTD, 2, 10, 1)) // detect logical one state {cuadrada=1; senoidal=0; triangular=0;}
Sergio Vela Aguilar. La utilización de del DAC0830 en este examen fue conocer el funcionamiento de un convertidor digital analógico de 8 bits y hacer un generador de señales analógico digital, dicho generador contaba con tres formas de onda cuadrada, triangular Y sinodal. En la forma de onda sinodal se tuvo algunos problemas en su frecuencia ya que no coincidía con las otras formas de onda ya mencionadas, el convertidor fue muy útil para realizar el generador ya que con la ayuda del micro c de pudieron formar las tres ondas a 10Hz. El convertidor es sensible al conectarlo ya q si sufre alguna perturbación deja de funcionar por un momento.
//Señal Triangular else if(triangular==1) {for(contador=0; contador<=200; contador++) {LATB=contador; Delay_us(400); } alto=200; for(contador=0; contador<200; contador++) { alto= alto-1; LATB=alto; Delay_us(400); } } //Señal Senoidal else if(senoidal==1) {for(contador=0; contador<=100; contador++) { sen = 4.5*sin(2*3.1416*contador/100)+5; seno=(sen/0.040); latb=seno;}} //Señal Cuadrada
VII.
ANEXOS
if(cuadrada==1)
unsigned char contador, contador1;
{LATB=bajo;
unsigned int senoidal=0, triangular=0, cuadrada=1;
Delay_ms(50);
void main() {
LATB=alto;
int bajo=0, alto=200, seno=0;
Delay_ms(50);}
float sen;
}}
TRISD = 0x000F; // initialize portb as input TRISB=0; LATB=0; ADPCFG = 0xFFFF; // Configure AN pins as digital I/O while(1){ ///Seleccion de la Forma de Onda por el Puerto D if (Button(&PORTD, 0, 10, 1)) // detect logical one state {senoidal = 1; triangular=0; cuadrada=0;} else if (Button(&PORTD, 1, 10, 1)) // detect logical one state
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