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julian eduardo badillo hernández anyela caterine ca

1. 32 Figura 21 Diagrama de bloques canal del osciloscopio 33 Figura 22 Inicializaci n incorrecta de la pantalla LCD gr fica 34 Figura 23 Tarjeta de Prop sito Espec fico DIGISCOPE 35 Figura 24 Esquema de alimentaci n del prototipo DIGISCOPE 35 Figura 25 Interfase de programaci n en el prototipo final 36 Figura 26 Figura 27 Figura 28 Figura 29 Figura 30 Figura 31 Figura 32 Figura 33 Figura 34 Figura 35 Figura 36 Figura 37 Figura 38 Figura 39 Figura 40 Figura 41 Figura 42 Figura 43 Figura 44 Figura 45 Figura 46 Figura 47 Figura 48 Figura 49 Figura 50 Figura 51 Figura 52 Figura 53 Figura 54 Figura 55 Circuito de atenuaci n y 39 An lisis espectral de la se al anal gica xa t 41 Respuesta en frecuencia del circuito integrado LTC 1563 2 42 Circuito utilizado para la implementaci n del filtro 43 Propiedades del Bean ADC 46 Registro ADC Control Register 1 1 47 Registro ADC Control Register 2 2 48 Registro ADC Zero Crossing Control Register ADZCO
2. 6 1 2 1 Caracter sticas del 05 56 8323 7 1 2 2 Circuitos perif ricos core As 8 2 HARDWARE a 10 2 1 TARJETA DE DESARROLLO 56F8300 10 2 1 1 5 A ete ir ibis a 11 2 1 2 OPCIONES doceo om pea dad pode 12 2 1 32 RUSOS Mini diu ue ea rus duse 13 2 1 4 IndiCadOres oi ius 20 2 2 PANTALLA GR FICA 22 2 3 PROTOTIPO FINAL DE EVER QE BER ORE E 32 2 3 1 ESPECIFICACIONES dd re heel 34 2 3 2 ACONDICIONAMIENTO DE SE ALES 37 O CTI eere MERE 45 3 1 CONFIGURACI N DEL DSP eene 45 3 1 1 Conversor Anal gico Digital 45 TImer TMR QN oaa sea a 53 3 1 3 Pines de prop sito general 53 32 FILTRO DIGITAL 59 3 3 MEDICI N DE LOS PAR METROS DE LA SE AL 64 3 3 1 C lculo del periodo 2 2 64 3 3 2 C lculo del valor 22 4 4411 67 3 3 3 Calcula del valor RMS 0000 ait en oo Un et ey
3. 48 Registro ADC Sample Disable Register ADSDIS 49 Registro ADC Status Register 50 Registros ADC Result Registers ADRSLTO 7 50 Registros ADC Offset Registers 50 7 51 Diagrama de Flujo de Adquisici n de la Se al 52 Propiedades del Bean FreeCntr16 53 Registro Data Register 0 55 Registro Data Direction Register DDR 56 Registro Peripheral Enable Register PER 56 Propiedades del Bean 57 Diagrama de flujo de configuraci n de un puerto como GPIO 58 Respuesta en frecuencia del filtro FIR pasabajas dise ado 63 Detalle de la respuesta en frecuencia del filtro FIR 63 Diagrama de flujo para el c lculo del periodo 66 Diagrama de flujo del c lculo del valor promedio 68 Diagrama de flujo del c lculo del valor RMS 69 Diagrama de flujo del c lculo del valor pico a pico 70 Diagrama de flujo inicializaci n 71 Diagrama de flujo escritura de datos en la LCD 72 Di
4. 87 Tabla 24 Porcentaje de error en las mediciones de frecuencia debidas a la variaci n de voltaje pico a pico Promedio del Promedio de NIVEL DE VPP medido frecuencia ERROR EN EL ERRORENEL ATENUACION por medido por DIGISCOPE FLUKE 105 TEKTRONIX TEKTRONIX 96 SERIES TDS 210 V TDS 210 Khz 1 01 10 005 1 049475262 0 049975012 4x 1 99 9 99 0 1001001 0 900900901 2 49 9 99 0 1001001 0 1001001 3 01 9 99 0 1001001 0 1001001 4 9 985 0 150225338 0 851276915 2x 5 02 10 005 0 049975012 0 049975012 5 98 10 005 0 049975012 0 049975012 7 9 99 0 900900901 0 900900901 9 9 98 0 801603206 0 801603206 5x 10 95 9 99 0 1001001 0 900900901 12 95 9 99 0 900900901 0 900900901 13 95 9 985 0 150225338 0 851276915 14 95 10 01 0 0999001 0 0999001 10x 20 1 10 005 0 049975012 0 049975012 25 9 99 0 1001001 0 1001001 Figura 61 Error en las mediciones de frecuencia debido a la variaci n de voltaje pico a pico ERROR EN LA MEDICION DE FRECUENCIA CON RESPECTO ALA VARIACION DE VPP m DIGISCOPE m FLUKE 105 SERIES Il bd 1 01 1 99 2 49 3 01 4 5 02 5 98 7 15 20 1 VPP medido el TEKTRONIX TDS 210 V 88 Los errores en las mediciones se presentaron quiz s debido a la inexactitud de los valores de las resistencias utilizadas en el circuito de atenuaci n Tolerancia del 596 y a los
5. Energizar el prototipo D G SCOPE seg n las 4 Posteriormente se podr observar en la especificaciones mencionadas pantalla LCD un marco que indica que se anteriormente puede conectar la se al de entrada y que las casillas ubicadas la derecha Para encender el dispositivo oprimir el bot n aparecer n consecutivamente el valor de ON OFF frecuencia voltaje pico a pico voltaje romedio y valor RMS Al energizar el prototipo D GISCOPE se observa en la pantalla LCD la presentaci n del dispositivo que contiene el logo de la Universidad Industrial de Santander el nombre del prototipo el nombre de los autores el grupo de investigaci n al cual pertenece este trabajo y la sigla E3T que identifica la Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y Telecomunicaciones 5 Inmediatamente despu s de conectada la se al aparecer en pantalla su forma de onda y sus par metros fundamentales El funcionamiento ptimo del prototipo esta garantizado en el rango mencionado en las especificaciones 134
6. 68 3 3 4 C lculo del valor pico a 70 3 4 INICIALIZACI N Y MANEJO DE LA PANTALLA GR FICA LCD 71 4 PRUEBAS Y RESULTADOS OBTENIDOS 74 4 1 PRUEBAS EN LA PANTALLA GR FICA HG25504NG 01 DE AYUND A Lai ie 74 42 PRUEBAS SOBRE LAS MEDICIONES DE PAR METROS CON UNA SE AL DE VOLTAJE PICO A PICO CONSTANTE 75 4 3 PRUEBAS SOBRE LAS MEDICIONES DE PAR METROS CON UNA SE AL DE FRECUENCIA CONSTANTE 83 4 8 PRUEBAS SOBRE LAS MEDICIONES DE PAR METROS M XIMOS Y M NIMOS EN UNA SE AL DE ENTRADA 89 4 4 PRUEBAS SOBRE LA VISUALIZACI N DE LA FORMA DE ONDA DE UNA SE AL DE 89 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 92 6 REFERENCIAS 8 044 40000000 95 7 BIBLIOGRAFIA 96 ANEXO A CODIGO GENERAL DEL 98 ANEXO B PROGRAMA DEL FILTRO DIGITAL EN MATLAB 128 ANEXO C PROGRAMA DEL FILTRO DIGITAL EN CODEWARRIOR 129 ANEXO D MANUAL DE 0012 134 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Diagrama de pines del DSP 56F8323 7 Figura 2
7. Include shared modules which are used for whole project include PE Types h include PE Error h include PE Const h zinclude IO Map h const float COEFICIENTES i 0 26 62 103 143 174 188 176 132 54 56 189 333 468 573 624 602 494 296 15 328 699 1055 1345 1519 1532 1352 970 397 323 1127 1925 2615 3093 3266 3065 2459 1461 139 1393 2976 4423 5538 6140 6087 5297 3770 1595 1046 3898 6642 8936 10451 10912 10141 8084 4838 653 4081 8866 13141 16346 17987 17706 15331 10923 4789 2528 10294 17645 23680 27568 28646 26518 21125 12786 2193 9634 21440 31855 39549 43389 42592 36841 26367 11971 5027 22893 39645 53268 129 61937 64251 59428 47443 29093 5970 19656 45056 67312 83639 91720 90006 77952 56153 26363 8619 45200 79339 106980 124515 129230 119673 95918 59653 14110 36200 85915 129370 161220 177072 174045 151205 109794 53241 13084 82354 146952 199289 232660 242060 224863 181267 114457 30441 62447 154343 234852 294192 324332 320005 279472 204949 102604 17876 144153 262444 358969 421496 440803 411900 334859 215133 63298 105791 274370 423544 535312 594617 591209 521106 387452 200667 22202 258894 484002 671535 797716 843739 798180 658798 433472 140143 194328 536318 848470 1093357 1237418 1254819 1130832 864367 469354 25227 576772 1131855 1630267 2009934 2212350 2188018 1901425 1335076 492170 602355 1902577 3344139 4848429 6
8. Interrupt INT ADCA ZC LE ZC LE Interrupt priority medium priority A D channels 1 El Channel channel pin channel pin signal ANAD NAO Atos ams S Mode select Queue Single Ended Enabled Mode A D samples Sequential 18 00 80 0 Enabled Channel 0 High limit 32760 Low limit 0 Offset 9920 e v 2 2 2 Zero crossing Neg to pos sign change Samplel Disabled Sample2 Ed EH Sample5 Disabled Disabled Disabled Disabled Sample6 Disabled Sample7 Disabled prescaler ADCR2 ADCA_ADCR2 A D resolution Autoselect 12 bits Conversion time 1 700 ps Disabled high 1 700 ps Volt ref recovery time 100 Power up delay Power savings mode Number of conversions Initialization SISIS 13 Disabled Enabled in init code Events enabled in init 3 CPU clock speed selection High speed mode This bean enabled Low speed mode This bean disabled SISISIOIS SIDS Slow speed mode This bean disabled This bean is enabled This bean is disabled This bean is disabled BASIC ADVANCED EXPERT 46 Como se hab a mencionado antes fue necesario utilizar los reg
9. prod 0 suma 0 sum 0 AD1 Measure FALSE Bean Measure 51 SetVal Atenuaci n 1x setReg ADCA ADCR2 5 Selecci n de Divisor de Reloj setReg ADCA ADCR1 4 Modo Triggered Sequential for prod 0 suma 0 sum 0 clrRegBit ADCA_ADCR1 STOP 131 MUESTREO for i 0 i lt 528 i setRegBit ADCA_ADCR1 START Inicio de conversi n while getRegBit ADCA_ADSTAT CIP Conversion in Progress m i getReg ADCA ADRSLTO Vector de Muestras SUMA DE COEFICIENTES for i 0 i lt 401 i sum sum COEFICIENTES i 100000000 0 FILTRO for k 0 k lt 128 k suma 0 for i 0 i lt 401 i prod COEFICIENTES 400 il float m i k 100000000 0 suma suma prod y k suma i 0 132 MUESTRAS EN VOLTIOS for i 0 i lt 128 i s iJ y i 1 48 14888 0 VECTOR DE MUESTRAS EN VOLTS 133 ANEXO D MANUAL DE USUARIO MANUAL DE USUARIO ELLA En el caso de que se observe en la pantalla la siguiente figura presentada por su incorrecta ESPECIFICACIONES inicializaci n se debe seguir las siguientes Voltaje de Alimentaci n 8V 300mA instrucciones N mero de Canales 1 Voltaje m ximo de la sefial de entrada 15V Frecuencia m xima de la se al de entrada 20KHZ Funci n AUTOSET Ajuste Autom tico 3 1 Pulsar el bot n RESET LCD y posteriormente regresarlo a su posici n inicial MODO DE EMPLEO 3 2 el bot n RESET DSP
10. Variable para selecci n de divisor de reloj h 0 0000025 Tama o de Paso if f lt 5000 if f lt 1500 j 29 n 38699 f h 0 00002584 a 40 Retardo para Visualizacion if f lt 500 105 j 29 n 11956 f h 0 00008364 a 170 Retardo para Visualizacion if f lt 200 j 29 n 3708 f h 0 00026962 a 600 Retardo para Visualizacion if f 100 j 29 n 2262 f h 0 000441915 a 1000 Retardo para Visualizacion else j 15 71736 h 0 00001394 a 10 106 AJUSTE HORIZONTAL setReg ADCA ADCR2 Selecci n de Divisor de Reloj S1 SetVal Nivel de Atenuaci n 1x S2 ClrVal Nivel de Atenuaci n 2x MUESTREO PRELIMINAR MUESTREO for j 0 j lt 336 j ylil slil C LCULO DEL PICO POSITIVO Y EL PICO NEGATIVO 0 min y 0 1 lt 336 gt max max ylil if y j J min min y j max max 1 48 14888 0 min min 1 48 14888 0 max fabsf max Valor Absoluto del M ximo min fabsf min Valor Absoluto del M nimo 107 if max gt min caso max else caso min SELECCI N DEL NIVEL DE ATENUACI N if caso gt 7 5 for j 0 j lt 336 j y il s 14 5 14888 0 VECTOR DE MUESTRAS EN VOLTS m 4 Calculo Filas else if caso 3 if caso lt 7 5 S3_SetVal NIVEL DE ATENUACI N 5X S4 ClrVal NIVEL DE ATENUACI N 10 MUESTREO for j 0
11. 9 9 9 9 Ox3F Ox9F OxCF OxF3 0xF9 0xFC 0x3F 0x9F OxCF 0xF3 0xF9 0xFC Ox3F Ox9F OxCF OxF3 0xF9 0xFC 0x3F 0x9F OxCF 0xF3 0xF9 0xFC 0 3 0 0 8 0 00 0 3 0 9 0 0 0 8 0 00 0 3 0 0 0 0 3 0 0 0 9 9 9 9 9 1 9 0 1 0 9 9 9 Ox3F Ox9F OxCF OxF3 0xF9 0xFC 0x3F 0x9F OxCF 0xF3 0xF9 0xFC Ox3F Ox9F OxCF OxF3 0xF9 0xFC 0x3F 0x9F OxCF 0xF3 0xF9 0xFC Ox3F Ox9F OxCF OxF3 0xF9 0xFC 0x3F 0x9F OxCF 0xF3 0xF9 0xFC Ox3F Ox9F OxCF OxF3 0xF9 0xFC 0x3F 0x9F OxCF 0xF3 0xF9 0xFC Ox3F Ox9F OxCF OxF3 0xF9 0xFC 0x3F 0x9F OxCF 0xF3 0xFF OxFC Ox3F OxFF OxCF OxF3 0xFF OxFC 0x3F OxFF OxCF 0xF3 0xFF OxFC Ox3F OxFF OxCF OxF3 0xFF OxFC 0x3F OxFF OxCF 0xF3 0xFF OxFC Ox1F 0xFF OxCF OxF3 0xFF OxF8 0xO0F OxFF OxC
12. Bean name WRITE Pin for 1 0 GPIOE4 SCLK Pin signal Pull resistor autoselected pull Open drain _ _ no open drain Direction Input Output Init direction Output Init value 0 Safe mode yes Optimization for speed v v v v v v Raw data input used no v v v v v v BASIC ADVANCED EXPERT Ex Peripheral Initialization gt v A GPIDE4 SCLK y no pull resistor _ x noopen drain 2 gt Input Output Por medio de este Bean se puede seleccionar el pin del DSP que se quiere destinar para prop sito general Este se puede configurar ya sea como salida o como entrada y adem s se puede seleccionar su valor inicial aunque por supuesto ste valor se puede modificar dentro del programa 57 utilizando alguno de los m todos destinados para este prop sito como lo son SetVal PutVal y CirVal Como se explic anteriormente los pines de prop sito general tambi n se pueden configurar escribiendo directamente a los registros de ste m dulo En el siguiente diagrama de flujo se puede apreciar un ejemplo de c mo configurar un puerto como GPIO Figura 44 Diagrama de flujo de configuraci n de un puerto como GPIO INICIO eil B Configura el Puerto B como salida GPIO_B_PER 0x00 Habilita el Puerto B como GPIO eg GPIO B DROxXFF Escribe el valor 11111111 ala salida del puerto La siguiente tabla proporciona informaci n sobre c mo fueron configurados los pines
13. 10 005 0 449775112 0 049975012 9 015 0 110926234 0 110926234 7 995 0 875547217 0 6 99 0 715307582 0 6 0 333333333 0 25 4 99 0 801603206 0 801603206 3 99 1 127819549 0 125313283 3 3 166666667 2 2 025 0 296296296 0 1 0135 2 121361618 0 345337938 79 Figura 56 Error en la medici n de valores de frecuencia ERROR EN LA MEDICI N DE FRECUENCIA m DIGISCOPE m FLUKE 105 SERIES Il Error oy o N O c lt lt N O T T w lt o x O N Frecuencia medida en el TEKTRONIX TDS 210 kHz Tabla 16 Porcentajes de error en la medici n de valores de voltaje pico a pico Promedio de la Promedio del Vpp frecuencia medida medido por ERROR EN TEKTRONIX TEKTRONIX TDS DIGISCOPE SERIES II 9 TDS 210 KHz 210 V 19 98 2 02 2 97 4 702970297 18 995 2 02 3 47 5 445544554 17 97 2 02 1 49 5 445544554 16 995 2 02 1 98 5 445544554 15 985 2 02 0 74 4 95049505 15 015 2 02 0 74 5 445544554 13 99 2 02 2 23 5 445544554 12 975 2 02 3 47 5 445544554 11 99 2 03 2 71 2 955665025 11 015 2 01 0 50 2 487562189 10 005 2 03 2 46 2 955665025 9 015 2 03 3 94 4 926108374 7 995 2 05 0 98 2 926829268 6 99 2 05 1 90 2 43902439 6 2 05 2 93 1 951219512 80 4 99 2 06 1 70 2 912621359 3 99 2 05 0 49 2 43902439 3 2 03 1 23 0 985221675 2 025 2 03 2 46 0 98522
14. GPIOA11 ISA2 19 GPIOBO SSO TXD1 21 GPIOB1 MISOO RXD1 22 GPIOB2 MOSIO 24 GPIOB3 SCLKO 25 GPIOB4 HOMEO TA3 49 GPIOB5 INDEXO TA2 50 GPIOB6 PHASEBO TA1 51 GPIOB7 PHASEAO TAO 52 GPIOCO EXTAL 46 GPIOC1 XTAL 47 GPIOC2 CAN_RX 61 54 GPIOC3 CAN TX 62 GPIOC4 63 5 TC1 RXDO 64 GPIOC6 TCO TXDO 1 e Registro Data Register DR Este registro de lectura y escritura permite almacenar la informaci n proveniente del pin del bus IPBus Si el pin se configura como salida entonces el valor escrito en este registro se presentar en formato binario a la salida del puerto Si el pin se configura como entrada entonces se puede leer de este registro el valor presente a la entrada del puerto Figura 40 Registro Data Register DR MC56F8300 Peripheral User Manual 2004 En esta figura se asume un tama o del puerto de 8 bits se debe verificar el verdadero tama o del puerto con la informaci n presente en la Tabla e Registro Data Direction Register DDR Este registro de lectura y escritura configura el pin como entrada o salida cuando el grupo de bits PE del registro PER se encuentre en un nivel l gico bajo Cuando DD tiene un valor igual a 0 el es una entrada cuando DD tiene un valor igual a 1 el pin est configurado como salida 55 Figura 41 Registro Data Direction Register DDR Fuente MC56F8300 Peripheral User Manual 2004 En esta figura se
15. al de banda limitada cuya mayor frecuencia es B Hz esta podr recuperarse a partir de sus muestras si se cumple que la Frecuencia de Muestreo F 22B Si se tiene una se al an loga de banda limitada xa t cuyo espectro dado por la transformada de Fourier Xa F es cero para F 2B como se muestra en la figura a y se escoge una frecuencia de muestreo Fs tal que F 22B entonces no se producir el efecto de solapamiento como se aprecia en la figura b Sin embargo si se escoge una frecuencia de muestreo Fs tal que F lt 2B la repetici n peri dica de Xa F producir un solapamiento espectral como se ilustra en las figuras c y d Esto significa que algunas componentes de frecuencia se superpondr n a otras impidiendo la recuperaci n fiel de la se al a partir de sus muestras 40 Figura 27 An lisis espectral de la se al anal gica xa t Xa F B 0 B F F PROAKIS amp MANOLAKIS 1998 En esta aplicaci n la frecuencia de muestreo es de 420KHz y la frecuencia m s alta de las se ales an logas se limit a 20KHz para poder obtener suficientes muestras que permitan una visualizaci n ptima de la se al en la pantalla y una medici n precisa de sus par metros Esta limitaci n garantiza que se cumpla el teorema del muestreo ya que F 22B Sin embargo para asegurar que la frecuencia m xima de la sefial no sobrepase los 20KHz se utiliz un filtro anti aliasing con frecuencia de corte igual a 25 6KHz La frec
16. n de Divisor de Reloj setReg ADCA ADCR1 4 Modo Triggered Sequential setRegBit ADCA ADCR1 ZCIE Habilitar Cruces por Cero clrRegBit ADCA_ADCR1 STOP for j 0 j lt 30000 j setRegBit ADCA_ADCR1 START while getRegBit ADCA_ADSTAT CIP Conversion in Progress for a 0 a lt 400 a if lIgetRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE break 103 else else IFsh1 GetPage 8192 Get virtual page from FLASH IFsh1 GetWordPage 0 amp periodo Get word from address in virtual page if periodo gt 0 000666 f 1 periodo 0 000001 setReg ADCA_ADCR2 20 Selecci n de Divisor de Reloj setReg ADCA_ADCR1 2 Modo Loop Sequential setRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE Habilitar Cruces por Cero clrRegBit ADCA_ADCR1 STOP setRegBit ADCA_ADCR1 START while getRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE IFsh1_GetPage 8192 Get virtual page from FLASH IFsh1_GetWordPage 0 amp periodo Get word from address in virtual page f 1 periodo 0 000001 104 setReg ADCA ADCR2 5 Selecci n de Divisor de Reloj setReg ADCA ADCR1 2 Modo Loop Sequential setRegBit ADCA ADCR1 ZCIE Habilitar Cruces por Cero clrRegBit ADCA_ADCR1 STOP setRegBit ADCA_ADCR1 START while getRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE IFsh1_GetPage 8192 Get virtual page from FLASH IFsh1 GetWordPage 0 amp periodo Get word from address in virtual page f 1 periodo 0 000001 DETERMINAR n y h n 400000 f Muestras por Periodo j 5
17. 01 18 8 19 6 18 9 19 2 17 92 18 02 17 85 17 8 18 1 16 98 17 01 16 9 17 24 16 8 17 1 15 97 16 15 87 15 8 16 14 97 15 06 14 7 15 15 14 8 15 13 97 14 01 13 98 14 08 13 8 14 1295 13 12 82 13 15 128215 11 96 12 02 11 76 12 04 11 9 12 11 11 03 10 86 11 1 10 9 11 9 98 10 03 10 10 1 10 8 99 9 04 8 92 9 09 8 92 9 09 7 98 8 01 7 87 8 26 7 93 8 06 6 98 7 6 99 7 09 6 94 7 04 5 99 6 01 5 98 6 06 5 95 6 02 4 97 5 01 4 97 5 09 4 9 5 3 98 4 00 3 99 4 08 3 96 4 03 2 99 3 01 3 09 3 1 2 87 3 01 2 02 2 03 2 008 2 03 2 01 2 04 1 012 1 015 1 01 1 06 121 02 Los siguientes valores de voltaje pico a pico voltajes promedio y RMS se midieron para cada uno de los valores de frecuencia mencionados en la tabla anterior 76 Tabla 12 Mediciones de voltaje pico a pico con respecto a la variaci n de frecuencia TEKTRONIX TDS 210 V DIGISCOPE V FLUKE 105 SERIES II V 2 2 04 1 95 1 97 1 90 1 95 2 2 04 1 95 1 90 1 92 2 2 04 1 98 2 1 90 1 92 2 2 04 1 96 2 1 90 1 92 2 2 04 1 99 2 02 1 90 1 94 2 2 04 1 99 2 02 1 90 1 92 2 2 04 1 96 1 99 1 90 1 92 2 2 04 1 93 1 97 1 90 1 92 2 02 2 04 1 96 1 99 1 96 1 98 2 2 02 1 95 2 05 1 94 1 98 2 02 2 04 1 96 2 1
18. EN DSP CON LCD GR FICA REGISTRO No FACULTAD 3 CARRERA 1 01200507 INGENIER AS FISICOMECANICAS INGENIER A ELECTR NICA CALIFICACI N CR DITOS APROBADO 15 DIRECTOR DEL PROYECTO FIRMA JOS ALEJANDRO AMAYA PALACIO CODIRECTOR UNIVERSIDAD B INDUSTRIAL DE SANTANDER NOTA DEL PROYECTO DE GRADO ANYELA CATERINE CABRA BRIJALDO 1996220 TITULO DEL PROYECTO CODIGO FACULTAD CARRERA iom CALIFICACI N CUATRO SIETE 4 7 m or FIRMA JOS ALEJANDRO AMAYA PALACIO CODIRECTOR FECHA A M 2005 09 UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER NOTA DEL PROYECTO DE GRADO ANYELA CATERINE CABRA BRIJALDO 1996220 TITULO DEL PROYECTO PROTOTIPO DE OSCILOSCOPIO DIGITAL BASADO EN DSP CON LCD GR FICA REGISTRO No FACULTAD j CARRERA 01200507 INGENIER AS FISICOMEC NICAS INGENIER A ELECTR NICA CALIFICACION CREDITOS 15 DIRECTOR DEL PROYECTO FIRMA JOSE ALEJANDRO AMA YA PALACIO CODIRECTOR FECHA A M D 2005 09 16 R DEDICATORIA A mis padres Alvaro y Cecilia Como una peque a retribuci n a su gran amor y sacrificio A mis hermanas Diana Y Sandra A mit a Carmen A Zahira Julian A mis padres Belarmino y Mar a Antonia Por todo su amor y esfuerzo A mi hermano Stiven Por su cari o y colaboraci n A Fernando y Virginia Porque su invaluable ayuda y confianza A Beto Por todo su afecto paciencia y comprensi n Caterine AGR
19. Frecuencia del Conversor Anal gico Digital y Fipr es la Frecuencia de Reloj del Bus de Interfase de Perif ricos e Registro ADC Zero Crossing Control Register ADZCC Este registro permite monitorear los canales seleccionados y determinar la direcci n de los cruces por cero Cada campo de dos bits permite seleccionar en el respectivo canal el tipo de monitoreo que se realizar Figura 33 Registro ADC Zero Crossing Control Register ADZCC Base 2 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 ZCE7 ZCE6 2 5 ZCE4 ZCE3 ZCE2 ZCE1 ZCEO EE aes eee MC56F8300 Peripheral User Manual 2004 48 Las opciones de este registro se presentan a continuaci n 00 Cruces por Cero deshabilitados 01 Habilitados para cambios de signo de positivo a negativo 10 Habilitados para cambios de signo de negativo a positivo 11 Cruce por cero habilitado para cualquier cambio de signo e Registro ADC Sample Disable Register ADSDIS Este registro permite habilitar solo las muestras deseadas Con un cero l gico se habilitan y con un 1 l gico se deshabilitan Por defecto todas las muestras est n habilitadas En esta aplicaci n se habilit s lo la muestra 0 Figura 34 Registro ADC Sample Disable 2 Se ARAE AR MC56F8300 Peripheral User 2004 e Registro ADC Status Register ADSTAT Este registro proporciona informaci n sobre el estado actual de m dulo ADC
20. GPIO seg n la siguiente tabla 28 Tabla 5 Configuraci n de los pines GPIO para el manejo de la LCD Nombre del Pin No del Pin Nombre del Pin en la LCD en el DSP en el DSP 22 MISOO AO 24 MOSIO DBO 3 PWMAO DB1 4 PWMA1 DB2 7 PWMA2 DB3 8 PWMA3 DB4 9 4 DB5 10 PWMA5 DB6 13 FAULTO DB7 14 FAULT1 Para la inicializaci n de la pantalla la configuraci n de las capas la elecci n del tama o del car cter la configuraci n del cursor etc el controlador dispone de un listado de comandos que se describen a continuaci n Adicionalmente en el cap tulo 3 se describen los algoritmos implementados para la inicializaci n y manejo de la pantalla Tabla 6 Descripci n de comandos del controlador gr fico Valor Clase Comando en Descripci n Hex Control del sistema SYSTEM SET 40 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO Inicializa los dispositivos activa el tama o de ventana y de caracteres Para esto dispone de ocho instrucciones P1 a P8 por medio de las 29 cuales se selecciona la ROM generadora de caracteres internos o externos se escoge la configuraci n de la memoria para caracteres se elige la altura de los mapas de bits de car cter el m todo del controlador LCD el tama o del car cter horizontal y vertical el n mero de bytes por longitud de una l nea y el rango de direcciones horizon
21. GPIO en el prototipo final as como su funci n dentro de la aplicaci n Tabla 10 Configuraci n de los pines GPIO en el prototipo GPIO Pin 56F8323 Funci n GPIOAO 3 LCD DO GPIOA1 4 LCD D1 GPIOA2 7 LCD D2 GPIOA3 8 LCD D3 58 GPIOA4 9 LCD D4 GPIOA5 10 LCD D5 GPIOA6 13 LCD_D6 GPIOA7 14 LCD D7 GPIOBO 21 START GPIOB1 22 LCD WR GPIOB2 24 LCD AO 25 Switch Cpaso 91 4 49 Switch Atenuaci n 51 GPIOB5 50 Switch Atenuaci n 52 GPIOBG 51 Switch Atenuaci n S3 GPIOB7 52 Switch Atenuaci n S4 3 2 FILTRO DIGITAL Para lograr un filtrado m s estricto de frecuencias no deseadas en este caso frecuencias superiores a 20KHz fue necesaria la implementaci n de un filtro digital pasabajas que ayude a mejorar la respuesta en frecuencia del sistema Para nuestra implementaci n en especial se eligi el dise o de un filtro FIR Finite Impulse Response debido a la necesidad de una fase lineal general un filtro FIR se puede describir mediante la siguiente expresi n 59 Donde x n representa la entrada del filtro M la longitud del filtro y n la salida del filtro y bx los coeficientes del filtro Los coeficientes del filtro b se pueden deducir a partir de la respuesta del filtro h n expresada por la ecuaci n 7 a una entrada impulso n de la siguiente manera y n 5 6 n k Hn 8 0 Dond
22. algorithms designed for the measurement of the different parameters proved to be accurate since the tests performed delivered small error percentages in comparison with the measurements of the other two devices Finally the conclusions and recommendations are mentioned in the final chapter Degree Work Faculty of Physical Mechanical Engineering Electronics Engineering Director MsC Jaime Guillermo Barrero P rez 17 INTRODUCCI N Un osciloscopio es b sicamente un sistema que realiza representaciones gr ficas de sefiales el ctricas variables en el tiempo Los equipos electr nicos se dividen en dos clases anal gicos y digitales Los primeros trabajan con variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas Los osciloscopios anal gicos funcionan aplicando directamente la tensi n medida a unas placas de desviaci n dentro de un tubo de rayos cat dicos La tensi n desv a el haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor trazando la forma de onda en la pantalla A diferencia de estos los osciloscopios digitales muestrean la forma de onda utilizando un conversor anal gico digital ADC para almacenar digitalmente la se al de entrada Luego utilizan esta informaci n para reconstruir la forma de onda en una pantalla Desde su desarrollo los DSPs Digital Signal Processors se han convertido en parte integral de los sistemas de adquisici n de se ales no s lo por su v
23. asume un tama o del puerto de 8 bits se debe verificar el verdadero tama o del puerto con la informaci n presente en la Tabla e Registro Peripheral Enable Register PER Este registro de lectura y escritura es el que determina la configuraci n del GPIO Cuando el valor de PE es 1 el m dulo GPIO est configurado en modo normal En este modo el m dulo GPIO est controlado por un perif rico ver Tabla Cuando el valor de es 0 el m dulo GPIO est configurado para trabajar como GPIO y no como pin dedicado En este modo el GPIO permite escribir en el puerto si ste est configurado como salida o permite leer informaci n del puerto si ste esta configurado como entrada Figura 42 Registro Peripheral Enable Register PER Fuente MC56F8300 Peripheral User Manual 2004 56 e Configuraci n de GPIO Para configurar los pines de prop sito general se utilizaron dos m todos En primera instancia se configuraron escribiendo directamente a los registros de este m dulo expuestos en las secciones anteriores y para configurar aquellos pines con funciones independientes se utiliz el Bean BitlO que se encuentra bajo la categor a CPU Internal Peripherals Port I O la siguiente figura se pueden apreciar las posibilidades de configuraci n que ofrece este Bean Figura 43 Propiedades del Bean BitlO Bean Inspector WRITE BitlO Bean Items Visibility Help roperties Methods Events Comment
24. de la se al de entrada 15V Frecuencia m xima de la se al de entrada 20KHz Funci n AUTOSET Ajuste Autom tico 34 Figura 23 Tarjeta de Prop sito Espec fico DIGISCOPE En la siguiente figura se ilustra el esquema de alimentaci n de la tarjeta del prototipo final DIGISCOPE Figura 24 Esquema de alimentaci n del prototipo DIGISCOPE R1 5V D3 Switch O 78L05 ON PWR1 C7 C8 T T J pe 35 La interfase de programaci n fue modificada con respecto a la implementada en la tarjeta de desarrollo En esta ocasi n se incluy el pulsador RESET y los pines IRQA y FAULTO del DSP se conectaron a 3 3V a trav s de dos resistencias de 10KO Tambi n se elimin el puerto JTAG descrito en la secci n 2 1 3 En la siguiente figura se puede apreciar el esquema de conexi n de esta etapa para el prototipo final Figura 25 Interfase de programaci n en el prototipo final 33 39 459 gt 1 05 74ACT125 R22 R24 lt 75 74ACT125 3 3 DO 56 O R34 U4 47k 74ACT125 3 3V o 14 25 re 174 74 125 p29 R35 320 R32 10 5 cso S HOST ENABLE 06 3 3V 74ACTOO 16 74ACTOO 5 58 X C 43 39 43 3V 3 3V O Q O e R37 U6 3 30 142 1 10 74ACTOO 176 RESET 1 74ACTOO RESET 2 m RQA 12 FAULTO 13 36 2 3 2 ACONDICIONAMIENTO DE SE ALES El proceso de acondicionamient
25. el nivel de referencia que hace la sefial Este nivel MidRef normalmente se ajusta al 5096 del valor pico a pico aunque la mayor a de los 64 osciloscopios permiten al usuario ajustar este nivel en las opciones de disparo El instante en el que la forma de onda cruza por MidRef se define como tm Las pendientes en los cruces deben cambiar de polaridad y por consiguiente el periodo queda determinado como P t t Utilizando los registros del Conversor An logo Digital expuestos en la secci n 3 1 1 se puede habilitar una interrupci n cuando la se al cruce por un nivel de referencia que se ajusta mediante los registros de Offset dispuestos para cada canal El primer paso para la medici n del periodo de la se al consiste en configurar el ADC para este prop sito Primero se habilitan las interrupciones de cruces por cero con el bit ZCIE Zero Crossing Interrupt Enable del registro del control ADCR1 seguidamente se ajusta el registro de offset ADC Offset Registers ADOFSO 7 a 1 6V que es el nivel utilizado externamente en el acondicionamiento de la se al y que permite ubicarla dentro del rango de voltaje permitido por el ADC de OV a 3 3V Posteriormente en el registro de control de cruces por cero ADC Zero Crossing Control Register ADZCC se selecciona la opci n de monitoreo de cambio de signo de negativo a positivo Como es posible que la se al tenga una componente de DC no conocida entonces sta se elimina haciendo circular la
26. grandes intervalos de atenuaci n que hacen que para se ales cuyos voltajes de amplitud sean cercanos a los l mites de estos niveles 1 5V 3V 7 5V y 15V la atenuaci n reduzca significativamente la sefial ocasionando errores en la lectura del conversor Anal gico Digital del DSP ya que las muestras son peque as en amplitud 4 3 PRUEBAS SOBRE LAS MEDICIONES DE PAR METROS M XIMOS Y M NIMOS EN UNA SENAL DE ENTRADA Para obtener los picos m ximos y m nimos de voltaje de entrada para el prototipo D GISCOPE se aplic una sefial senoidal de frecuencia 10kHz y se realiz una variaci n de voltaje pico a pico verificando al mismo tiempo su visualizaci n en la pantalla El resultado de estas mediciones da como voltaje m ximo de se al de entrada 30Vpp y voltaje m nimo de se al de entrada 700mVpp para voltajes de entrada menores a este valor la se al se presenta muy distorsionada El ancho de banda del prototipo est dentro del rango de 30Hz a 20KHz aproximadamente 4 4 PRUEBAS SOBRE LA VISUALIZACI N DE LA FORMA DE ONDA DE UNA SENAL DE ENTRADA Con el fin de verificar la forma de onda de las se ales de entrada se aplic una se al senoidal una se al triangular y una se al cuadrada al prototipo DIGISCOPE con los siguientes resultados 89 Figura 62 Visualizaci n de la forma de onda de una se al senoidal a 60Hz Figura 63 Visualizaci n de la forma de onda de una se al triangular 90 Figura 64 Vi
27. gt Bean Inspector FC161 FreeCntr16 Bean Items Visibility Help roperties Methods Events Comment Bean name FC161 P v v 2 El 2 v v v v Y El v El v v v BASIC ADVANCED EXPERT Timer Counter Interrupt service event Interrupt Interrupt priority Prescaler Resolution 5 Same resolution in modes Bean uses entire timer Initialization Enabled in init code TMRA23 Compare medium priority Auto selected prescaler 10 800 us yes 18 yes CPU clock speed selection H igh speed mode Low speed mode Slow speed mode This bean enabled This bean disabled This bean disabled v TMRA23 Compare Comp TMRA23 INT TMRA3 I high 1 high 0 800 ps 2 9l ol This bean is enabled D This bean is disabled This bean is disabled 3 1 3 Pines de prop sito general GPIO C mo se hab a mencionado en el primer cap tulo este m dulo cuenta con 27 pines divididos en 3 puertos que se pueden configurar como GPIO En la 53 siguiente tabla se muestra la configuraci n de los pines GPIO en el DSP 56F8323 Tabla 9 Pines GPIO en el DSP 56F8323 Pin GPIO Funci n Perif rica Pin 56F8323 GPIOAO PWMAO 3 GPIOA1 PWMA1 4 GPIOA2 PWMA2 SSI 7 GPIOA3 PWMA3 MISO1 8 GPIOA4 PWMA4 MOSI1 9 GPIOA5 PWMAS SCLK1 10 GPIOA6 FaultAO T9 GPIOA7 FaultA1 14 GPIOA8 FaultA2 15 GPIOA9 ISAO 16 GPIOA10 ISA1 18
28. j t t x 100 x else j x t t 100 x return t ANTERRUPCION void AD1 OnZeroCrossing void word time a 15 may 0 k k 1 1 FC161 Reset reset the counter else 161 GetTimeUS amp time ERR OK a z time k 0 2 if z 15 clrRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE Deshabilitacion de Cruces por Cero 126 for z 1 z lt 15 z if a z gt may 2 IFsh1 GetPage 8192 Get virtual page from FLASH 1 SetWordPage 0 may Write word to address in virtual page IFsh1 SetPage 8192 Write virtual page to address in FLASH 2 0 FC161 Reset reset the counter 127 ANEXO B PROGRAMA DEL FILTRO DIGITAL EN MATLAB clear clc orden input Introduzca el orden del filtro fc input Introduzca la frecuencia de corte close all w 2 pi fc wn w pi fs wn1 w pi fs1 b fir1 orden wn kaiser orden 1 9 84086 H fregz b 1 512 fas phasez b 1 length H fs W linspace 0 fs 2 length H subplot 2 1 1 plot W 20 log10 abs H title Filtro con frecuencia de muestreo 400KHz xlabel Frecuencia en Hz ylabel Magnitud en dB grid zoom on subplot 2 1 2 plot W fas title Fase del filtro grid on 128 ANEXO C PROGRAMA DEL FILTRO DIGITAL EN CODEWARRIOR include Cpu h include Events h include AD1 h include S1 h include S2 h include S3 h include S4 h include Spaso h
29. j lt 336 j y jl s j 7 12 14888 0 VECTOR DE MUESTRAS EN VOLTS 108 m 8 Calculo Filas if caso gt 1 5 if caso lt 3 S2 SetVal NIVEL DE ATENUACI N 2X S4 NIVEL DE ATENUACI N 10 MUESTREO for j 0 j lt 336 j y j s j 2 85 14888 0 VECTOR DE MUESTRAS EN VOLTS m 20 Calculo Filas if caso lt 1 5 S1 SetVal NIVEL DE ATENUACI N 1X S4 ClrVal NIVEL DE ATENUACI N 10X MUESTREOY for j 0 j lt 336 j 1 5 1 48 14888 0 VECTOR DE MUESTRAS EN VOLTS m 40 Calculo Filas 109 0 Reinicializar el Retardo de muestras CALCULO PARAMETROS max y 0 min y 0 n 2 n Numero de muestras para dos periodos for j 0 j lt n j Vdc1 control Vdc1 control y j if y lt min y j Vdc1 control Vdc1 control n Voltaje promedio Vpp1 control 2max min Voltaje Pico a Pico C lculo del Valor RMS t n 2 if t 0 for j 0 j lt n 1 j j 2 rms1 control rms1 control 2 cuadrado j 4 cuadrado j 1 cuadrado j 2 6 Simpson 1 3 110 else rms1 control 2rms1 control 3 cuadrado 0 3 cuadrado 1 cuadrado 2 cuadrado 3 8 Simpson 3 8 for j 3 j n 1 j7j 2 rms 1 control rms1 control 2 cuadrado j 4 cuadrado j 1 cuadrado j 2 6 Simpson 1 3 rms1 control h rms1 control f 2 rms1 con
30. la siguiente manera Figura 18 Distribuci n de la pantalla gr fica 32 BYTES 32 columnas de 8 pixeles ANE 2 5 PANTALLA GRAFICA 128 LINEAS DN Amaris 8 L pez 2004 La memoria para texto en la LCD va en la direcci n 0x0000 hasta la direcci n OxOFFF 4095 bytes y la memoria para gr ficos comienza en la direcci n 0x1000 y termina en la direcci n Ox1FFF 4095 bytes Seg n las especificaciones dadas por el fabricante la LCD HG25504NG 01 se alimenta con un voltaje DC entre 10V y 25V y el controlador SED1330F con un voltaje DC de 5V En esta aplicaci n se utiliz el circuito integrado PT5062 fabricado por Texas Instruments que permite obtener una salida dual de 16V a partir de un voltaje de entrada nico de 5V Este circuito integrado se utiliza para alimentar el circuito de contraste de la LCD 16V los amplificadores operacionales y los switches an logos utilizados en el prototipo los cuales requieren alimentaci n dual Los 5V utilizados para 26 alimentar este circuito provienen del regulador de voltaje LM78L05 que en su de entrada tiene conectada la alimentaci n de la tarjeta 8V a 300mA El contraste de la pantalla esta determinado por un potenci metro de 10 que adem s regula la alimentaci n de la pantalla de tal forma que se cumpla con la condici n de alimentaci n proporcionada por el fabricante Vpp Vo 15 1V donde 5V La siguiente figura ilustra las c
31. metros demostraron ser adecuados para la aplicaci n ya que en las pruebas realizadas al prototipo se obtuvieron porcentajes de error bajos al comparar las mediciones del prototipo DIGISCOPE con las realizadas los osciloscopios digitales disponibles en los laboratorios de la Escuela TEKTRONIX TDS 210 y FLUKE 105 SERIES Il 92 Los mayores porcentajes de error en las mediciones de los par metros se presentan debido a los siguientes aspectos Cuando la frecuencia de la se al de entrada es mayor o igual a 20KHz se obtienen pocas muestras por periodo debido a que la frecuencia m xima de muestreo es de s lo 400KHz esto ocasiona errores en la medici n de los dem s par metros Vpp Vdc Vrms ya que no se cuenta con suficientes muestras para su c lculo Cuando la amplitud de la sefial de entrada se encuentra alrededor de los l mites de los intervalos de atenuaci n la amplitud se reduce significativamente y el conversor Anal gico Digital no puede detectar correctamente los valores de las muestras Las sefiales que contienen arm nicos con frecuencias superiores a 25 6KHz se visualizan distorsionadas en la pantalla gr fica debido a que el filtro an logo aten a estas componentes y en algunos casos las elimina completamente Al realizar la digitalizaci n de la sefial se obtienen valores discretos de la misma por consiguiente para poder mostrar en pantalla una representaci n continua de la forma de onda es necesario unir es
32. ow o 9 8 5222 gel 39 2 x lt lt 3 g gt gt gt 3 g 2 4 2 ORIENTATION 47 O MARK L TI Vooo RESET C 7 XTAL PWMA0 PIN1 T EXTAL PWMA1 T DIS Vcap3 L Vss eo Freescale r 2 C Vopa osc P L PWMA3 56 F 8 32 3 F anc PWMA4 VREFH PWMA5 Vssa Apc Vss VREFLO IRQA VREFP FAULTAO VREFMID FAULTA1 VEN FAULTA2 17 TEMP SENSE ISAO C ISM FZ ISA2 C Vss 550 MISOO Vcap2 MOSIO SCLKO ANA1 ANA2 ANA3 ANAS 6 Hoja de Datos 56F8323 Preliminary Technical Data 1 2 2 Circuitos perif ricos La versatilidad del DSP 56F8323 est soportada por su conjunto de perif ricos A continuaci n se enumeran los principales y posteriormente se hace una breve descripci n de aquellos utilizados en este proyecto Un Modulador por Ancho de Pulso PWM con seis salidas PWM Dos Conversores An logo Digital ADCs con 12 bits de resoluci n Dos m dulos Timer TMR de 16 bits Dos Interfaces de Comunicaci n Serial SCIS Dos Interfaces de Perif ricos Seriales SPls 27 Pines de Prop sito General GPIO Puerto JTAG para programaci n y depuraci n en tiempo real Conversor anal gico digital ADC El Conversor Anal gico Digital ADC consiste de dos ADCs completamente independientes cada uno con sus circuitos de mue
33. s perturbaciones 1 1 4 Pulso Una onda que parte de un primer estado nominal alcanza un segundo estado nominal y finalmente retorna al primer estado nominal El t rmino pulso est incluido dentro del t rmino onda 1 1 5 Forma de onda Una manifestaci n o representaci n ya sea una gr fica traza presentaci n de un osciloscopio ecuaci n es tabla de datos coordinados o estad sticos etc o una visualizaci n de una onda pulso o transici n 1 1 6 Periodicidad Aperiodicidad Relacionado a una serie de formas de onda o rasgos que se repiten o reaparecen regularmente irregularmente en el tiempo 1 1 7 Periodo El valor absoluto del intervalo m nimo despu s del cu l reaparecen las mismas caracter sticas de una forma de onda peri dica o rasgo peri dico 1 1 8 Frecuencia El rec proco del periodo 1 1 9 Pico positivo negativo La magnitud m xima m nima 1 1 10 Valor pico a pico El valor absoluto de la diferencia algebraica entre la magnitud del pico positivo y la magnitud del pico negativo 1 1 11 Ra z media cuadr tica RMS La ra z cuadrada del promedio del cuadrado de la magnitud Si la magnitud est representada por n valores discretos mj la magnitud de la ra z media 154218 Si la magnitud es una funci n continua en el tiempo m t LY M a 2 ti cuadr tica es La sumatoria o la integral se extienden sobre el inte
34. se al por un condensador de paso Finalmente se da inicio a la conversi n en modo Loop Sequential El diagrama de flujo correspondiente al c lculo del periodo se muestra a continuaci n 65 Figura 47 Diagrama de flujo para el c lculo del periodo INICIO CONFIG DEL ADC PARA EL C LCULO DEL PERIODO SI FIN C LCULO DEL PERIODO NO SERVICIO DE LA INTERRUPCI N DE CRUCES POR CERO k k 1 if k 1 FC161_Reset reset the counter else if FC161_GetTimeUS amp time ERR_OK a z time Vector de c lculos del periodo k 0 Zt if z 15 clrRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE Deshabilitaci n de Cruces por Cero setReg ADCA ADCRI 5 Modo Triggered Simultaneous setReg ADCA ADCR2 5 Selecci n de Divisor de Reloj for z 1 z lt 15 z if a z gt may may a z Periodo de la se al IFsh1_GetPage 8192 Get virtual page from FLASH IFshl SetWordPage 0 may Write word to address in virtual page IFshl SetPage 8192 Write virtual page to address in FLASH 7 0 FC161_Reset reset the counter CONFIG DEL ADC PARA MUESTREO DE LA SE AL AJUSTE HORIZONTAL Y MUESTREO PRELIMINAR DE LA SE AL AJUSTE VERTICAL Y MUESTREO FINAL DE LA SE AL 66 Es necesario aclarar que para llevar el valor del periodo calculado en el servicio de la interrupci n al programa principal fue necesario escribir directamente en al memoria FLASH del DSP Para esto se utiliz el Bea
35. se recomienda utilizar una LCD con backlight luz de fondo caracter stica que tambi n ayuda a mejorar la visualizaci n de las formas de onda y sus par metros Se recomienda habilitar una estaci n de trabajo con protecciones el ctricas adecuadas buena puesta a tierra libre de est tica que garantice el adecuado funcionamiento y manejo de los integrados seg n las recomendaciones de los fabricantes 94 6 REFERENCIAS BIBLIOGR FICAS 1 FLOREZ BARRERA Jairo Iv n y HERRERA HERNANDEZ Shirley Paola Disefio y construcci n de un prototipo de un medidor de arm nicos de corriente basado en un procesador de se ales digitales DSP Trabajo de grado Ingeniero Electr nico Universidad Industrial de Santander Facultad F sico Mec nica Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y de Telecomunicaciones 2 OPPENHEIM Alan y SCHAFER Ronald Tratamiento de Se ales en Tiempo Discreto 2 Ed Prentice Hall 2000 3 KEMMERLY Jack E HAYT William H y DURBIN Steven M An lisis de Circuitos en Ingenier a 6 Ed McGraw Hill 2003 95 7 BIBLIOGRAF A Motorola Inc 56F8323 Preliminary Technical Data MC56F8323 D Revisi n 11 0 2004 Motorola Inc 56 8300 Peripheral User Manual MC56F8300UM D Revisi n 6 0 2004 Motorola Inc 56F8300 Demonstration Board MC56F8300DBUM D Revisi n 3 0 2003 Motorola Inc Targeting Motorola 56F8300 Demonstration Board MC56F8300TUM D Revisi n 3 0 2004 PR
36. sticas bajo ruido 36UVrms para f 25 6KHz precisi n en la frecuencia de corte lt 2 y offset lt 1mV Figura 29 Circuito utilizado para la implementaci n del filtro 5V Vour f 256kHz 1563 TAM Hoja de Datos LTC1563 2 De acuerdo a la informaci n del fabricante Linear Technology la frecuencia de corte se ajusta variando el valor de la resistencia R seg n la siguiente ecuaci n 43 r 10 006 5 El valor de la resistencia R seleccionado fue de 100KQ lo que permite obtener una frecuencia de corte de 25 6KHz Posteriormente mediante software se implement un filtro digital m s riguroso para mejorar la respuesta en frecuencia del sistema y disminuir el ancho de la banda de transici n 44 3 SOFTWARE Los algoritmos dise ados para la implementaci n de este proyecto fueron desarrollados utilizando la plataforma CodeWarrior Development Studio for Motorola DSP56800 E Hybrid Controllers versi n 6 1 y el Processor Expert El Processor Expert est dise ado para el r pido desarrollo de aplicaciones que se implementan utilizando componentes llamados Embedded Beans Los Beans encapsulan los elementos b sicos del sistema como la CPU los perif ricos del chip y algoritmos de software puros y permiten su manipulaci n a trav s de propiedades m todos y eventos 3 1 CONFIGURACI N DEL DSP Para la configuraci n del DSP se utilizaron Embedded Beans as co
37. 105 SERIES II mV mV 675 679 646 655 660 674 800 687 691 660 675 678 669 671 680 674 676 664 670 680 674 677 677 687 660 673 679 678 684 640 672 676 640 690 660 672 677 645 687 640 690 692 669 682 680 690 693 670 707 660 689 694 674 709 700 690 694 675 707 660 703 707 688 731 680 704 706 678 717 700 704 1707 679 715 680 701 703 673 704 680 701 703 669 711 680 700 702 667 726 680 699 702 689 704 700 699 701 689 726 680 Para comparar los valores obtenidos se seleccion como referencia las mediciones mostradas por el osciloscopio digital TEKTRONIX TDS 210 y se calcularon los porcentajes de error producidos por el osciloscopio FLUKE 105 78 SERIES Il y el Prototipo DIGISCOPE como muestran las siguientes tablas y figuras Tabla 15 Porcentajes de error en la medici n de valores de frecuencia Promedio de la frecuencia medida por TEKTRONIX TDS ERROR EN DIGISCOPE ERROR EN FLUKE 105 SERIES II 96 210 KHz 19 98 0 600600601 0 15015015 18 995 1 079231377 0 289549882 17 97 0 667779633 0 111296605 16 995 0 441306267 0 26478376 15 985 0 71942446 0 531748514 15 015 0 599400599 0 765900766 13 99 0 285918513 0 643316655 12 975 0 077071291 0 578034682 11 99 0 750625521 0 333611343 11 015 0 317748525 0 590104403
38. 1675 1 0135 2 01 1 24 0 Figura 57 Error en la medici n de valores de voltaje pico pico 2 o ERROR EN LA MEDICION DE UN VPP CON RESPECTO A LA VARIACION DE FRECUENCIA o o e m DIGISCOPE m FLUKE 105 SERIEii Error 99 o n o lt e 2 o e Frecuencia medida en el TEKTRONIX TDS 210 kHz Tabla 17 Porcentajes de error en la medici n de valores de Voltaje RMS Promedio de la Promedio del frecuencia medida VRMS medido por ERROR EN E EIOS por TECKTRONIX TECKTRONIX DIGISCOPE 96 SERIES II 26 TDS 210 Khz TDS 210 V 19 98 0 677 3 988183161 2 511078287 18 995 0 737 6 512890095 10 44776119 17 97 0 676 0 887573964 0 591715976 16 995 0 675 1 185185185 0 740740741 15 985 0 675 1 037037037 2 222222222 15 015 0 676 0 73964497 5 325443787 13 99 0 674 1 335311573 2 077151335 81 12 975 0 675 1 333333333 5 185185185 11 99 0 691 2 315484805 1 591895803 11 015 0 691 0 434153401 4 486251809 10 005 0 691 0 1 302460203 9 015 0 692 0 144508671 4 624277457 7 995 0 705 0 567375887 3 546099291 6 99 0 705 1 134751773 0 709219858 6 0 705 1 134751773 3 546099291 4 99 0 702 1 994301994 3 133903134 3 99 0 702 1 709401709 3 133903134 3 0 701 0 713266762 2 995720399 2 025 0 7 0 571428571 0 1 0135 0 7 1 2 8
39. 2 se aliment con 16V Como protecci n adicional se utiliz una configuraci n de diodos zener 15V 1 2 W a la entrada del canal para limitar el voltaje de entrada a 15V La siguiente figura muestra el circuito de acople atenuaci n y ajuste 38 Figura 26 Circuito de atenuaci n y ajuste ATI ENUACI N R5 10k ACOPLE AC DC Cpaso 0 1uF SUMADOR R10 1k INPUT 15 15V 20kHz T1 6VO gt 16 O Vout PA4132 R15 470 Los switches an logos son controlados por el DSP seg n la siguiente tabla Tabla 8 Pines GPIO utilizados para controlar los switches an logos GPIO Pin DSP Switch GPIOB3 25 Switch Spaso 4 49 Switch 51 Atenuaci n 1 GPIOB5 50 Switch S2 Atenuaci n 2x GPIOB6 51 Switch S3 Atenuaci n 5x GPIOB7 52 Switch S4 Atenuaci n 10x 39 e Filtro Anti Aliasing El aliasing o solapamiento es un problema que se presenta cada vez que una se al an loga se muestrea para convertirla en una se al digital Esto ocurre cuando la frecuencia de muestreo no es lo suficientemente alta con respecto a la componente de frecuencia m s alta de la se al an loga Cuando la frecuencia no es lo suficientemente alta entonces se pierde informaci n espectral de la se al Para explicar el efecto es conveniente hacer un an lisis en el dominio de la frecuencia De acuerdo al teorema del muestreo si se tiene una se
40. 328081 7693352 8858865 9750142 10309380 10499969 10309380 9750142 885886 5 7693352 6328081 4848429 3344139 1902577 602355 492170 1335076 1901425 2188018 2212350 2009934 1630267 1131855 576772 25227 469354 864367 1130832 1254819 1237418 10933579 848470 536318 194328 140143 433472 658798 798180 843739 797716 671535 484002 258894 22202 200667 387452 521106 591209 594617 535312 423544 274370 105791 63298 215133 334859 411900 440803 421496 358969 262444 144153 17876 102604 204949 279472 320005 324332 294192 234852 154343 62447 30441 114457 181267 224863 242060 232660 199289 146952 82354 13084 53241 109794 151205 174045 177072 161220 129370 85915 36200 14110 59653 95918 119673 129230 124515 106980 79339 45200 8619 26363 56153 77952 90006 91720 83639 67312 45056 19656 5970 29093 47443 59428 64251 61937 53268 39645 22893 5027 11971 26367 36841 42592 43389 39549 31855 21440 9634 2193 12786 21125 26518 28646 27568 23680 17645 10294 2528 4789 10923 15331 17706 17987 16346 13141 8866 4081 653 4838 8084 10141 10912 10451 8936 6642 3898 1046 1595 3770 5297 6087 6140 5538 4423 130 2976 1393 139 1461 2459 3065 3266 3093 2615 1925 1127 323 397 970 1352 1532 1519 1345 1055 699 328 15 296 494 602 624 573 468 333 189 56 54 132 176 188 174 143 103 62 26 0 y void main void float y 128 prod suma s 528 sum int m 528 int i k float x 401
41. 34 0 038 0 085 0 040 6 0 0476 0 0434 0 074 0 201 0 080 7 0 0211 0 0139 0 056 0 160 0 080 9 0 0312 0 0205 0 064 0 226 0 080 5x 11 0 0432 0 0325 0 0639 0 142 0 080 13 0 0422 0 0327 0 108 0 233 0 080 14 0 0467 0 0362 0 111 0 392 0 0 2 15 0 0657 0 0539 0 069 0 246 0 0010x 20 0 119 0 107 0 008 0 260 0 2 0 4 25 0 135 0 1199 0 209 0 446 0 2 0 4 Tabla 20 Mediciones de voltaje RMS con frecuencia de 10kHz VOLTAJE NIVEL DE TEKTRONIX FLUKE 105 ATENUACION RCON Tos 210 v P GISCOPE V SERIES y 1 0 348 0 348 0 354 0 344 T 2 0 680 0 684 0 668 0 675 0 660 2 5 0 860 0 862 0 849 0 860 0 840 3 1 04 1 011 1 02 1 4 1 38 1 33 1 35 1 32 2x 5 1 73 1 67 1 70 1 68 6 2 08 2 029 2 05 2 7 2 43 2 44 2 38 2 41 2 4 9 3 11 3 12 3 03 3 08 3 04 5x 11 3 80 3 81 3 71 3 75 3 84 3 92 13 4 5 4 51 4 38 4 47 4 48 14 4 87 4 88 4 80 4 85 5 15 5 22 5 26 5 3 5 2 10x 20 6 95 6 97 6 97 7 034 6 8 25 8 66 8 69 8 65 8 86 8 6 84 Tabla 21 Mediciones de frecuencia con respecto al voltaje medido en el TEKTRONIX VPP medido NIVEL DE en el TEKTRONIX DIGISCOPE joi ATENUACION TEKTRONIX TDS 210 kHz kHz V kHz 1 1 02 9 98 10 03 9 8 10 10 dx 1 9
42. 48161 10x 20 1 0 149253731 0 497512438 25 0 6 0 4 Figura 59 Error las mediciones del voltaje pico pico con frecuencia de 10kHz ERROR EN LAS MEDICIONES DE VPP 6 5 _ 4 B DIGISCOPE m FLUKE 105 SERIES ll LU 1 01 1 99 2 49 3 01 4 5 02 598 7 9 11 13 14 VPP medido en el TEKTRONIX TDS 210 V 15 20 1 25 86 Tabla 23 Porcentaje de error en las mediciones de voltaje RMS con frecuencia de 10kHz Promedio del NIVEL DE VRMS medido por ERROR EN ATENUACION TECKTRONIX DIGISCOPE SERIES I o TDS 210 V 0 348 0 862068966 1149425287 0 682 1 612903226 3 225806452 0 861 0 81300813 243902439 1 04 2 355769231 3846153846 138 2 898550725 4 347826087 2x 173 2 601 156069 2 89017341 2 08 1 947115385 3 846153846 2 435 1 642710472 1 437371663 3 115 1 926163724 2 407704655 5x 3 805 197109067 197109067 4 505 1775804661 0 554938957 4 875 1 025641026 2 564102564 5 22 1 149425287 0 383141762 10x 6 96 0 603448276 2 298850575 8 675 0 922190202 0 864553314 Figura 60 Error en las mediciones del voltaje RMS con frecuencia de 10kHz ERROR EN LA MEDICION DE VRMS 4 5 4 m DIGISCOPE 3 5 m FLUKE 105 SERIES Il Error 96 N 0 35 0 68 0 86 1 04 1 38 1 73 2 08 2 44 3 12 3 81 4 51 4 88 5 22 6 96 8 68 VRMS medido el TDS 210 V
43. 57142857 Figura 58 Error en la medici n de valores de voltaje RMS ERROR EN LA MEDICION DE UN VRMS CON RESPECTOALA VARIACION DE FRECUENCIA m DIGISCOPE FA m FLUKE 105 SERIES II La li S lt lt lt o Error 96 o A N d o M 2 03 A 1 01 Frecuencia medida en el TECKTRONIX TDS 210 tz En las mediciones de los par metros de la se al los m s altos errores se presentan en valores de frecuencias altas debido a que en estos rangos el n mero de muestras por periodo que el conversor Anal gico Digital del DSP alcanza a detectar es relativamente peque o y por ende el c lculo de estos par metros puede presentar algunos valores incorrectos 82 4 3 PRUEBAS SOBRE LAS MEDICIONES DE PAR METROS CON UNA SE AL DE FRECUENCIA CONSTANTE Como se describi en el cap tulo segundo dentro del acondicionamiento de la se al se implement un sistema de AUTOSET ajuste autom tico en el cual el DSP selecciona el nivel de atenuaci n dependiendo de los voltajes m ximo y m nimo de la se al por medio de switches anal gicos Para verificar los par metros de la se al medidos dentro de cada uno de los rangos de atenuaci n se acopl al prototipo DIGISCOPE y a los dos osciloscopios digitales mencionados anteriormente una se al senoidal de frecuencia 10kHz utilizando
44. 8 2 9 98 10 10 9 8 10 2 48 2 50 9 98 10 10 10 3 3 02 9 98 10 10 10 3 96 4 04 9 97 10 10 9 8 10 2x 5 5 04 9 99 10 02 10 10 5 96 6 9 99 10 02 10 10 6 96 7 04 9 98 10 9 8 10 9 8 10 8 96 9 04 9 96 10 9 8 10 9 8 10 10 9 11 9 98 10 10 9 8 10 12 9 13 9 98 10 9 8 10 9 8 10 13 9 14 9 97 10 10 9 8 10 14 9 15 10 10 02 10 10 10x 20 20 2 9 99 10 02 10 10 24 8 25 2 9 98 10 10 10 Con el fin de confrontar los valores obtenidos y calcular los porcentajes de error en las mediciones se eligi de nuevo como referencia los valores mostrados por el osciloscopio digital TEKTRONIX TDS 210 y se compararon con las mediciones visualizadas en los otros dos dispositivos Tabla 22 Porcentaje de error en las mediciones de Voltaje pico a pico con frecuencia de 10KHz Promedio del VPP NIVEL DE medido por ERROR EN ATENUACION DIGISCOPE SERIES II TDS 210 V 1x 1 01 4 95049505 0 99009901 1 99 0 251256281 2 512562814 85 2 49 0 401606426 2 008032129 3 01 1 279069767 1 661129568 4 0 75 2 5 2x 5 02 1 593625498 2 390438247 5 98 2 926421405 1 003344482 7 3 1 142857143 9 1 055555556 0 5x 10 95 0 639269406 0 456621005 12 95 0 115830116 0 386100386 13 95 0 107526882 1 075268817 14 95 1 906354515 0 3344
45. 96 1 98 2 02 2 04 1 93 1 97 1 92 1 94 2 04 2 06 2 02 2 04 1 98 2 2 04 2 06 2 002 2 02 2 2 04 2 06 1 98 2 019 2 2 02 2 04 2 08 2 001 2 05 2 2 04 2 06 1 98 2 1 1 98 2 02 2 02 2 04 1 98 2 03 2 2 02 2 02 2 04 2 06 2 1 2 2 02 2 2 02 1 85 2 12 2 2 02 Tabla 13 Mediciones de valor promedio con respecto a la variaci n de frecuencia TEKTRONIX TDS 210 DIGISCOPE mV FLUKE 105 SERIES II mV mV 23 5 22 52 71 80 11 0 12 8 50 65 80 100 25 2 7 3 44 64 80 11 5 14 5 56 58 40 25 23 1 66 85 20 0 69 9 65 1 59 79 60 87 6 85 8 52 97 100 80 73 7 70 3 75 100 160 23 9 21 3 45 100 140 120 30 1 28 4 55 96 120 100 23 2 21 8 22 7O 20 44 9 42 2 97 50 80 77 49 7 46 9 87 320 80 52 49 4 81 30 40 43 3 41 7 83 103 80 32 9 29 9 85 60 40 20 40 7 37 8 97 44 60 80 53 2 48 8 84 105 100 80 23 8 21 8 15 330 100 6 69 5 31 129 84 40 Tabla 14 Mediciones de valor RMS con respecto a la variaci n de frecuencia TEKTRONIX TDS 210 DIGISCOPE FLUKE
46. ADECIMIENTOS Los autores desean agradecerle en primer lugar a Dios por permitirnos culminar esta etapa A nuestros directores de proyecto Jaime Guillermo Barrero P y Jos Alejandro Amaya P por su orientaci n en la realizaci n de este proyecto A los profesores Cesar Duarte David Miranda Javier Mier y Jairo Mantilla por su valiosa asesor a A nuestros familiares amigos y compa eros por su apoyo y colaboraci n a lo largo de toda nuestra carrera universitaria TABLA DE CONTENIDO INFRODUGCI N a Dada ue MER 1 1 FUNDAMENTOS TE RIGCOS eene rennen 3 1 1 DEFINICIONES Y T RMINOS seeennennnnen nns 3 LAS MEMPO cT 3 1 12 Magnitud Mii ace To Ernie di entem aii 3 QS ON EE 4 T 125 PUIS O it aede bo a e pq ac ia 4 1 1 5 Forma de onda usc cui be b reb E un piis 4 1 1 6 Periodicidad 4 1 12 oidos 4 doo 4 121 9 5 1 1 10 Valor ese 5 1 1 11 Ra z media cuadr tica 5 5 LATENTE ss 5 1 2 PROCESADOR DE SE ALES
47. DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO 0 1 0 0 1 1 CD1 CD2 4Ca CSRDIR 4F CD1 CD2 Direcci n del cursor 0 0 Derecha 0 1 Izquierda 1 0 Arriba 1 1 Abajo Ajusta el tama o del barrido horizontal de la pantalla por p xeles DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO HDOT SCR 5A 0 1 0 1 1 0 1 0 Posee una instrucci n P1 para elegir el n mero de p xeles para el rea de despliegue Selecciona la composici n en capas de la pantalla y el modo de la pantalla texto gr fica por medio de una instrucci n adicional P1 OVLAY 5B DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO 0 1 0 1 1 0 1 0 Drawing CSRW 46 Escoge la posici n del cursor Control CSRR 47 Lee desde la direcci n del registro del cursor Memory MWRITE 42 Escribe en la memoria de la pantalla Control MREAD 43 Lee desde la memoria de la pantalla Hoja de datos SED1330F 1335F 1336F s De acuerdo a las instrucciones mencionadas anteriormente la pantalla se configur con las siguientes caracter sticas ROM Generadora interna habilitada Tama o del car cter horizontal de 8 p xeles Tama o del car cter vertical de 8 p xeles 31 128 l neas por trama La pantalla de texto inicia en la direcci n Ox0000 La pantalla de gr fica inicia en la direcci n Ox1000 Pantalla de texto y pantalla gr fica activada Cursor ubicado inicialmente en la primera fila de la primera columna Movimiento del cursor hacia la derecha 2 3 PROTOTIPO FINAL El prototipo final fue implementa
48. EXTO Escribir el caracter espacio 0x20 en la memoria LIMPIAR CAPA DE GRAFICOS Escribir ceros en la memoria CSR FORM x5D DISP ON N Una vez se ha inicializado la pantalla se puede proceder a enviar datos a ella para su posterior visualizaci n La escritura de datos en la pantalla se hace mediante una serie de instrucciones que determinan la posici n del cursor en la pantalla capa de texto o gr fica la direcci n de movimiento del cursor arriba abajo izquierda o derecha y finalmente el comando de escritura seguido del c digo ASCII de los caracteres capa de texto o de los puntos del gr fico capa de gr ficos Figura 52 Diagrama de flujo escritura de datos en la LCD INICIO CSRW Posici n del Cursor 0 46 CSRDIR Direcci n de Movimiento del Cursor Derecha 0x4C Izquierda 0x4D Arriba 0 4 o Abajo 0 4 MWRITE Comando para Escribir 0x42 En esta aplicaci n es necesario escribir en pantalla los valores de los par metros calculados Para este prop sito es necesario identificar cada d gito del n mero y posteriormente enviar el c digo ASCII de este d gito a la pantalla En el siguiente diagrama de flujo se puede apreciar el m todo 72 utilizado para separar la variable en d gitos y posteriormente guardar su c digo ASCII correspondiente en un vector para su visualizaci n El m todo consiste en hacer una divisi n por diez utilizando el operador 96 resto de l
49. F OxF3 0xFF OxFO 0x07 0xFF OxCF 0xF3 0xFF 0xE0 0x03 0xFF OxCF OxF3 0xFF 0xCO 0x01 0xFF O0xCF 0xF3 0xFF 0x80 0x00 0xFF OxCF 0xF3 0xFF 0x00 0 00 0 3 0 0 0 00 0 00 0 1 0 0 8 0 00 99 0x00 0x07 0xCF 0xF3 0xE0 0x00 0x00 0x00 0xCF 0xF3 0x00 0x00 0x00 0x00 0x07 0xE0 0x00 0x00 const byte mascara i 128 64 32 16 8 4 2 1 const byte FRE FREC const byte VPP Vpp const byte VRMS Vrms const byte VDC Vdc const byte HZ Hz const byte VOLT V const byte UNIV UNIVERSIDAD INDUSTRIAL const byte STDER DE SANTANDER const byte E3T E3T const byte CEMOST GRUPO CEMOS const byte OSC DIGISCOPE 2005 const byte JULIAN JULIAN EDUARDO BADILLO H const byte CATE J ANYELA CATERINE CABRA B void ESCRIBIR_COMANDO byte comando void ESCRIBIR_DATO byte dato void mostrarV short valor int posicion byte longitud byte direccion void mostrar byte valor int posicion int longitud byte direccion void mostrarT const byte texto int posicion byte longitud byte direccion void CSR_DIR byte direccion void CSR_POS word posicion void INIC_LCD void 100 void CLR TEXTO void void CLR GRAFICO void void PORTADA void void MARCOS void void TEXTO void void MUESTREO void void CODIGO float variable float sqrt float x int s 336 short digV 7 cod 7 codVdc 7 codVpp 7
50. GPIO para el manejo de la LCD 29 Tabla 6 Descripci n de comandos del controlador gr fico 29 Tabla 7 Funciones de los botones del prototipo final 33 Tabla 8 Pines GPIO utilizados para controlar los switches an logos 39 Tabla 9 Pines GPIO en el DSP 56 8323 54 Tabla 10 Configuraci n de los pines GPIO en el prototipo 58 Tabla 11 Mediciones de frecuencia con un voltaje pico a pico de 2V 76 Tabla 12 Mediciones de voltaje pico a pico con respecto a la variaci n de 0 RM Pr 77 Tabla 13 Mediciones de valor promedio con respecto a la variaci n de TtrecUeNcCia MP ND nc PLURI 77 Tabla 14 Mediciones de valor RMS con respecto a la variaci n de A A tdt 78 Tabla 15 Porcentajes de error en la medici n de valores de frecuencia 79 Tabla 16 Porcentajes de error en la medici n de valores de voltaje pico a E 5 EI A 80 Tabla 17 Porcentajes de error en la medici n de valores de Voltaje RMS 81 Tabla 18 Mediciones de voltaje pico a pico con frecuencia de 10kHz 83 Tabla 19 Mediciones de voltaje promedio con frecuencia de 10kHz 84 Tabla 20 Mediciones de voltaje RMS con frecuencia de 10kHz 84 Tabla 21 Mediciones de frecuencia con respecto al voltaje medido en el TEKTRON
51. IBIR DATO 0x52 ESCRIBIR 0 7 ESCRIBIR DATO 0x20 ESCRIBIR DATO 0x00 COMANDO ESCRIBIR COMANDO 0x44 SCROLL DATOS PANTALLA 1 ESCRIBIR DATO 0x00 P1 ESCRIBIR 0 00 P2 ESCRIBIR 0 7 DATOS PANTALLA 2 ESCRIBIR 0 00 P4 ESCRIBIR DATO 0x10 P5 ESCRIBIR 0 7 P6 DATOS PANTALLA 3 ESCRIBIR 0 00 P7 ESCRIBIR DATO 0x20 P8 COMANDO ESCRIBIR COMANDO 0x5A HDOT SCR ESCRIBIR DATO 0x00 P1 COMANDO ESCRIBIR COMANDO 0x5B OVLAY ESCRIBIR DATO 0x01 P1 LIMPIAR TEXTO I P1 I P2 I P5 I P6 122 CLR TEXTO LIMPIAR GRAFICO CLR GRAFICO COMANDO ESCRIBIR COMANDO 0x5D CSRFORM ESCRIBIR DATO 0x00 P1 ESCRIBIR DATO 0x81 P2 COMANDO ESCRIBIR COMANDO 0x59 DIPS ON ESCRIBIR DATO 0x56 P1 FIN INICIALIZACION void CLR TEXTO void mostrar 0x20 0x00 512 Derecha Arriba void CLR GRAFICO void mostrar 0x00 0x1000 4096 Derecha Arriba void PORTADA void byte k m int j word Direccion LOGO UIS j 0 123 Direccion 0x100D ESCRIBIR_COMANDO 0x4C CSRDIR Direccion del Movimiento del Cursor ESCRIBIR COMANDO 0x42 MWRITE for k 1 k lt 59 k ESCRIBIR_COMANDO 0x46 CSRW Posici n del Cursor ESCRIBIR_DATO Direccion P1 Posicion L E
52. IX Lm etes eee 85 Tabla 22 Porcentaje de error en las mediciones de Voltaje pico a pico con frecuencia de 10KHZ A ee Recette er ka Ex RU wee 85 Tabla 23 Porcentaje de error en las mediciones de voltaje RMS con frecuencia de 1OKHZ a 87 Tabla 24 Porcentaje de error en las mediciones de frecuencia debidas a la variaci n de voltaje pico 88 RESUMEN T TULO PROTOTIPO DE OSCILOSCOPIO DIGITAL BASADO EN DSP CON LCD GR FICA AUTORES BADILLO HERNANDEZ JULIAN EDUARDO y CABRA BRIJALDO ANYELA CATERINE PALABRAS CLAVES Osciloscopio frecuencia valor pico a pico valor RMS valor Promedio DSP y LCD gr fica DESCRIPCI N En el documento se describe la realizaci n de una tarjeta de prop sito general 56F8300 y el dise o e implementaci n de un prototipo de osciloscopio digital de un canal basado en el DSP 56F8323 con pantalla LCD gr fica que permite medir los par metros fundamentales de se ales de voltaje adquiridas como son frecuencia valor pico a pico valor RMS y valor promedio Para la digitalizaci n de las se ales se utiliz el Conversor Anal gico Digital del DSP 56F8323 de Motorola y la plataforma de desarrollo CodeWarrior con la cual se implement el algoritmo para la adquisici n la medici n de los par metros y la visualizaci n de la se ales en la pantalla LCD gr fica En el primer cap tulo se hace un
53. La ventana Kaiser esta definida por la ecuaci n lo 947 w n A 0 lt n lt M 10 lo 0 en el resto Donde 2 Io es la funci n de Bessel modificada de primera especie Oppenheim amp Schafer 2000 La longitud y la forma de la ventana son modificadas por medio de las variables M y respectivamente Para determinar el valor de la variable 8 que Kaiser estableci emp ricamente en funci n de la atenuaci n deseada A se utilizan las siguientes ecuaciones lead 0 1102 A 8 7 A 50 10 5842 21 0 07886 21 21 lt 4 lt 50 0 lt 21 61 Adicionalmente Kaiser calcul el valor de M a partir de los valores de A y del ancho de la banda de transici n Aw por medio de la siguiente ecuaci n A 8 2 285 o Donde Aw esta definida por la diferencia en radianes entre la frecuencia de 11 corte de la banda de atenuaci n ws y la frecuencia de corte de la banda de paso Wp es decir AW Ws Wp La Ecuaci n 11 permite predecir el valor de M con una precisi n de 2 para un amplio margen de valores de Au y A Oppenheim amp Schafer 2000 Para obtener la respuesta en frecuencia del filtro FIR pasabajas con ventana Kaiser y sus coeficientes se utilizo el programa MATLAB 6 5 A partir de las ecuaciones anteriormente descritas y teniendo en cuenta que la atenuaci n deseada es de 98 dB el ancho de la banda de transmisi n Aw elegido es de 0 09846 rad la frecuencia de corte escogida
54. NDO byte comando int i 0 SetVal AO Datos PutVal comando C WR CirVal WR for i 0 i lt 300 i 119 WR_SetVal WR AO CirVal AO MUESTRA EN PANTALLA EL VALOR COMO VECTOR void mostrarV short valor int posicion byte longitud byte direccion int i CSR_POS posicion CSR_DIR direccion ESCRIBIR_COMANDO 0x42 MWRITE for i 0 i lt longitud 1 i ESCRIBIR DATO valor i IMUESTRA EN PANTALLA EL VALOR void mostrar byte valor int posicion int longitud byte direccion int i CSR_POS posicion CSR_DIR direccion ESCRIBIR_COMANDO 0x42 MWRITE for i 0 i lt longitud 1 i ESCRIBIR_DATO valor 120 IMUESTRA TEXTO void mostrarT const byte texto int posicion byte longitud byte direccion int i CSR_POS posicion CSR_DIR direccion ESCRIBIR_COMANDO 0x42 for i 0 i lt longitud 1 i ESCRIBIR_DATO textoli DIRECCION DE MOVIMIENTO DEL CURSOR void CSR_DIR byte direccion i ESCRIBIR_COMANDO direccion POSICION DEL CURSOR void CSR_POS word posicion ESCRIBIR COMANDO 0x46 CSRW Posicion del Cursor ESCRIBIR DATO posicion ESCRIBIR gt gt 8 INICIALIZACION LCD void LCD void WR_SetVal WR COMANDO 121 ESCRIBIR COMANDO 0x40 SYSTEM SET DATOS ESCRIBIR DATO 0x30 ESCRIBIR DATO 0x87 ESCRIBIR DATO 0x07 ESCRIBIR 0 4 ESCR
55. OAKIS J G y MANOLAKIS D G Tratamiento Digital de Se ales 3 Ed Madrid Prentice Hall 1998 OPPENHEIM Alan y SCHAFER Ronald Tratamiento de Sefiales en Tiempo Discreto 2 Ed Prentice Hall 2000 ETTER Delores M Soluci n de problemas de Ingenier a con Matlab 2 Ed M xico Prentice Hall 1997 RUSH Ken y LUCERO HALL Terri Two ways to catch a wave IEEE Spectrum 1993 96 DELISLE Norman y GARLAN David A Formal Specification of an Oscilloscope IEEE 1990 STUBBINGS R M The Implementation of D S P in Test amp Measurement Equipment IEEE 1992 THE INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS INC IEEE Standard Pulse Terms and Definitions 194 1977 IEEE 1977 THE INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS INC IEEE Standard on Pulse Measurement and Analysis by Objective Techniques 181 1977 IEEE 1977 THE INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS INC IEEE Standard for Terminology and Test Methods for Analog to Digital Converters 1241 2000 IEEE 2001 FL REZ BARRERA Jairo Iv n y HERRERA HERN NDEZ Shirley Paola Disefio y construcci n de un prototipo de un medidor de arm nicos de corriente basado en un procesador de se ales digitales DSP Trabajo de grado Ingeniero Electr nico Universidad Industrial de Santander Facultad F sico Mec nica Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y de Telecomunicaciones AMARIS Jean Pierre y LOPEZ Jos Alberto Elaborac
56. PROTOTIPO DE OSCILOSCOPIO DIGITAL BASADO EN DSP CON LCD GR FICA AUTORES JULIAN EDUARDO BADILLO HERN NDEZ ANYELA CATERINE CABRA BRIJALDO UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIER AS F SICO MEC NICAS ESCUELA DE INGENIER AS EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES BUCARAMANGA 2005 PROTOTIPO DE OSCILOSCOPIO DIGITAL BASADO EN DSP CON LCD GR FICA AUTORES JULIAN EDUARDO BADILLO HERN NDEZ ANYELA CATERINE CABRA BRIJALDO PROYECTO DE GRADO DIRECTORES MsC JAIME GUILLERMO BARRERO P REZ Ing JOS ALEJANDRO AMAYA PALACIO UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIER AS F SICO MEC NICAS ESCUELA DE INGENIER AS EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES BUCARAMANGA 2005 UNIVERSIDAD E INDUSTRIAL DE SANTANDER NOTA DEL PROYECTO DE GRADO Nombre del Estudiante CODIGO JULI N EDUARDO BADILLO HERN NDEZ 11982213 TITULO DEL PROYECTO PROTOTIPO DE OSCILOSCOPIO DIGITAL BASADO EN DSP CON LCD GR FICA CODIGO FACULTAD CARRERA 01200507 INGENIER A FISICOMEC NICAS CALIFICACI N CREDITOS CUATRO SIETE 4 7 15 DIRECTOR DEL PROYECTO NOMBRE tiii JAIME GUILLER etre DIRECTOR CALIFICADORES FIRMA JOS ALEJANDRO AMAYA PALACIO CODIRECTOR INDUSTRIAL DE t UNIVERSIDAD SANTANDER NOTA DEL PROYECTO DE GRADO NOMBRE DEL ESTUDIANTE CODIGO JULIAN EDUARDO BADILLO HERNANDEZ 1982218 TITULO DEL PROYECTO A PROTOTIPO DE OSCILOSCOPIO DIGITAL BASADO
57. Para esta aplicaci n fue de particular inter s monitorear el estado del bit CIP que indica si Una conversi n est en progreso Por defecto este bit se encuentra en el estado O l gico cuando cambia a 1 l gico significa que hay una conversi n en progreso y se debe esperar para poder guardar el resultado en el vector de muestras 49 Figura 35 Registro ADC Status Register ADSTAT Base 6 45 14 1 33 1732 1 13 10 9 8 Fr 6 5 4 3 2 1 0 jo fo jo fo jojojo Jo jo fo fo jo fo feo MC56F8300 Peripheral User Manual 2004 e Registros ADC Result Registers ADRSLTO 7 Hay ocho registros de resultados que como indica su nombre contienen los resultados de las conversiones del ADC se ha utilizado el registro de offset ste valor se restar del resultado de la conversi n antes de almacenarlo en estos registros Figura 36 Registros ADC Result Registers ADRSLTO 7 Base 9 10 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 IA AS MC56F8300 Peripheral User Manual 2004 El bit 15 SEXT representa el signo del resultado Un 1 l gico en este bit indica un resultado negativo e Registros ADC Offset Registers ADOFSO 7 Los registros de Offset sirven para corregir los resultados de las conversiones del ADC antes de guardarlos en los registros de resultados En esta aplicaci n se utilizan para eliminar la componente DC de ajuste de la sefial de 1 5V 50 Figura 37 Registros ADC Offset
58. R PWM GPIOA8 FAULT2 PAS ISAO PA9 GPIOA9 GPIOA7 FAULT1 7 ISA1 PA10 GPIOA10 GPIOA6 FAULTO PAG ISA2 PA11 GPIOA11 GPIOC6 TCO TXDO PC6 TC1 RXDO PC5 GPIOC5 GPIOC4 PC4 4 PWMAA MOSI1 PA4 PWMAS SCLK1 PAS GPIOA5 GPIOA2 2 SST 2 MISO1 GPIOA3 GPIOA0 PAO PWMA 1 1 GPIOA1 e Puerto 5 1 El puerto SCI1 es una interfaz serial que permite conectar el DSP a un perif rico externo que utilice el est ndar RS 232 Para convertir los niveles TTL a niveles compatibles con el est ndar RS 232 se utiliza el circuito integrado MAX232 La conexi n b sicamente consiste de dos l neas una de transmisi n y una de recepci n a trav s de las cu les se lleva a cabo la 16 comunicaci n entre los dos dispositivos conectar la tarjeta de desarrollo al perif rico externo se cuenta con un conector DB9 hembra Figura 8 Puerto SCI1 En el siguiente diagrama se puede apreciar el esquema de conexi n de la interfase serial Los pines del DSP utilizados para la transmisi n y recepci n de datos son 550 TXD1 pin 21 y MISOO RXD1 pin 22 Figura 9 Esquema de conexi n de la interfase serial 232 17 e Puerto JTAG EOnCE El puerto JTAG EOnCE es b sicamente un conector de 14 pines que le permite al usuario programar y depurar en tiempo real Este puerto s lo se encuentra a
59. Registers ADOFSO 7 TST eT ee aaa asa VE MC56F8300 Peripheral User Manual 2004 e Configuraci n del ADC En esta secci n se presenta el diagrama de flujo correspondiente a la etapa de adquisici n de la sefial mediante el ADC del DSP Para este proceso se utilizaron dos configuraciones diferentes Primero para el c lculo del periodo se habilitaron las interrupciones debidas al cruce por cero con el bit ZCIE registro ADCR1 y se seleccion el modo de scan Loop Sequential que permite tomar muestras de un canal hasta que se encuentre una bandera deshabilitada en el registro ADSDIS Despu s para tomar las muestras de la sefial se deshabilitaron las interrupciones y se utiliz el modo de scan Triggered Sequential en donde se toma una sola muestra y luego se almacena Es importante mencionar que cada vez que se desee tomar una muestra en este modo se debe activar el disparo con un pulso del bit START El servicio de la interrupci n de cruces por cero se explicar posteriormente en la secci n de medici n de los par metros de la se al Si se desea habilitar otros canales se recomienda utilizar los modos de scan Loop Simultaneous y Triggered Simultaneous para disminuir el tiempo de conversi n Estos modos de scan realizan conversiones simult neas de dos canales y luego contin an con los dos siguientes hasta que se encuentre alguna bandera deshabilita
60. SCRIBIR_DATO Direccion gt gt 8 P1 Posicion H ESCRIBIR COMANDO 0x42 MWRITE Comando para escribir for m 1 m lt 6 m ESCRIBIR DATO UIS j j Direccion Direccion 0x20 mostrarT UNIV 0x105 22 Derecha TEXTO UNIV mostrarT STDER 0x129 12 Derecha TEXTO STDER mostrarT E3T 0x16E 3 Derecha TEXTO EST mostrarT CEMOS 0x18A 11 Derecha TEXTO CEMOS mostrarT OSC 0x1A8 16 Derecha TEXTO OSC mostrarT JULIAN Ox1C4 25 Derecha TEXTO JULIAN mostrarT CATE Ox1E4 24 Derecha TEXTO CATE void MARCOS void CLR_GRAFICO 124 mostrar OxFF 0x1000 32 Derecha Arriba mostrar 0x80 0x1020 126 Abajo Izquierda mostrar 0x1 0x103F 126 Abajo Derecha mostrar OxFF 0x1FE0 32 Derecha Abajo mostrar 0x80 0x1036 126 Abajo DIVISION mostrar 0xFF 0x1416 10 Derecha LINEA 1 mostrar OxFF 0x1816 10 Derecha LINEA 2 mostrar OxFF 0x1C16 10 Derecha LINEA void TEXTO void mostrarT FRE 0x39 5 Derecha TEXTO FRECUENCIA mostrarT HZ 0x5D 2 Derecha TEXTO HZ mostrarT VPP 0xB9 3 Derecha TEXTO Vpp mostrarT VOLT OxDE 1 Derecha TEXTO V mostrarT VDC 0x139 3 Derecha TEXTO Vdc mostrarT VOLT Ox15E 1 Derecha TEXTO V mostrarT VRMS 0x1B9 4 Derecha TEXTO Vrms mostrarT VOLT 0x1DE 1 Derecha TEXTO V float sqrt float x if x 0 return O else if x 1 return 1 else float t x 2 j 2 TOLER while j gt TOLER 125 t t x t 2 if t t x 100 x gt 0
61. TAL EXTAL TMRC SCI 0 CAN TMRC Hoja de Datos 56F8323 Preliminary Technical Data 2004 2 HARDWARE El Hardware implementado y utilizado en este proyecto consiste de una tarjeta de desarrollo para el DSP 56F8323 de Motorola de prop sito general que se utiliz para realizar las pruebas preliminares al software de adquisici n procesamiento y visualizaci n de las se ales Una pantalla LCD gr fica para la visualizaci n de las formas de onda junto con los resultados de la medici n de los par metros y el prototipo final que consiste de una tarjeta de prop sito espec fico dise ada para integrar la adquisici n acondicionamiento procesamiento visualizaci n y programaci n Cada uno de estos dispositivos se describe en detalle en las siguientes secciones 2 1 TARJETA DE DESARROLLO 56F8300 La Tarjeta de Desarrollo 56F8300 le permite al usuario desarrollar sus propias aplicaciones utilizando la herramienta CodeWarrior Esta tarjeta fue implementada de acuerdo a la informaci n proporcionada por el fabricante en los manuales 56F8300 Demonstration Board MC56F8300DBUM y Demonstration Board MC56F8300TUM La informaci n que se presenta en esta secci n debe utilizarse conjuntamente con las referencias mencionadas y el disefio esquem tico de la tarjeta implementada A continuaci n se listan las principales caracter sticas de la tarjeta de desarrollo CPU 56F8323 Puerto GPIO SERIAL 16 pines Puer
62. Tarjeta de desarrollo 56 8300 11 Figura 3 Esquema de alimentaci n de la tarjeta de desarrollo 56F8300 12 Figura 4 Esquem tico Tarjeta de Desarrollo 56F8300 14 Figura 5 Puerto ADC cuui A eir ere Ree E MUERE RUE 15 Figura 6 Puerto GPIOTSERIAL air eerta bd 15 Figura 7 Puerto TIMER PWM da 16 Figura 8 Puerto SCIT i as 17 Figura 9 Esquema de conexi n de interfase serial 17 Figura 10 Puerto JTAG 7 BOnGE n E ds 18 Figura 11 Puerto P1 19 Figura 12 Esquema de conexi n de la interfase de programaci n 20 Figura 13 Esquema de conexi n de los Indicadores 21 Figura 14 LCD Gr fica HG25504NG 01 de 23 Figura 15 Diagrama de bloques de 24 Figura 16 Distribuci n de la pantalla de texto 2 7 2 0 1 25 Figura 17 Generador interno de caracteres 25 Figura 18 Distribuci n de la pantalla gr fica 26 Figura 19 Diagrama de conexi n de la LCD 27 Figura 20 Prototipo final DIGISCOPE
63. a divisi n entera Este operador permite recuperar el ltimo digito de la variable Posteriormente se hace una divisi n normal por diez para ir descartando de la variable los d gitos ya almacenados Para cada d gito del n mero se debe calcular el c digo ASCII en este est ndar los n meros tienen un c digo que va desde el 0x30 para el cero hasta el 0x39 para el nueve entonces luego de obtener el d gito se debe sumar 0x30 para obtener su correspondiente c digo ASCII La sentencia IF permite identificar si el n mero ya fue separado completamente en sus d gitos Figura 53 Diagrama de flujo c digo ASCII de variables INICIO dig j variab le 10 Vector con d gitos variable variab le 10 cod j 0x30 Hdig Vector con c digo ASCII 73 4 PRUEBAS Y RESULTADOS OBTENIDOS Para el an lisis del desempe o del prototipo DIGISCOPE se realizaron diferentes pruebas con el fin ajustar la visualizaci n de las gr ficas en la pantalla HG25504NG 01 de Hyundai y comparar los valores de frecuencia voltaje pico a pico valor RMS y valor promedio obtenidos con los osciloscopios digitales TEKTRONIX TDS 210 y FLUKE 105 Series Il 4 1 PRUEBAS EN LA PANTALLA GR FICA HG25504NG 01 DE HYUNDAI Al energizar el prototipo DIGISCOPE se observa en la pantalla LCD la presentaci n del dispositivo que contiene el logo de la Universidad Industrial de Santander el nombre del prototipo el nombre de los autores el grupo de investiga
64. a descripci n de la terminolog a utilizada en el trabajo con digitalizadores de formas de onda y una descripci n general del DSP 56F8323 de Motorola El hardware utilizado e implementado en la tarjeta de prop sito general 56F8300 y en el prototipo final DIGISCOPE se expone en el segundo cap tulo En el tercer cap tulo se explican los algoritmos desarrollados para la adquisici n procesamiento y visualizaci n de la se ales En el cuarto cap tulo se presentan los resultados de las pruebas realizadas con el fin de comparar la forma de onda visualizada y los par metros medidos con los osciloscopios digitales TEKTRONIX TDS 210 y FLUKE 105 Series disponibles en los laboratorios de la Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y Telecomunicaciones Los algoritmos en la medici n de los par metros demostraron ser adecuados para la aplicaci n ya que en las pruebas realizadas al prototipo se obtuvieron porcentajes de error bajos al compararlos con los otros dos dispositivos Finalmente en el ltimo cap tulo se menciona las conclusiones y recomendaciones Trabajo de Grado Facultad de Ingenier as F sico mec nicas Ingenier a Electr nica Director MsC Jaime Guillermo Barrero P rez 16 SUMMARY TITLE PROTOTYPE OF A DIGITAL OSCILLOSCOPE BASED ON DSP WITH GRAPHIC LCD AUTHORS BADILLO HERNANDEZ JULIAN EDUARDO and CABRA BRIJALDO ANYELA CATERINE KEY WORDS Oscilloscope frequency peak to peak value RMS
65. ados en DSPs Elaboraci n del software para la caracterizaci n de una celda electroqu mica utilizando DSP familia 56800 de Motorola por Jean Pierre Amaris y Jos Alberto L pez y Disefio y construcci n de un prototipo de un medidor de arm nicos de corriente basado en un procesador de se ales digitales DSP realizado por Shirley Herrera y Jairo Fl rez El DSP 56F8323 miembro de la familia 56800D de controladores h bridos dispone de 27 pines de prop sito general y una velocidad de procesamiento de 60MHz Estos dispositivos incluyen un conjunto de perif ricos que son tiles para un gran n mero de aplicaciones y adem s combinan la versatilidad de los microcontroladores con la capacidad de procesamiento de los DSPs 1 2 1 Caracter sticas del DSP56F8323 El n cleo de la familia 56800E est basado en una arquitectura de tipo Harvard que consiste en tres unidades de ejecuci n operando en paralelo permitiendo hasta seis operaciones por ciclo de instrucci n El controlador h brido 56F8323 incluye un conjunto de perif ricos est ndar programables conformado por dos interfaces de comunicaci n serial SCIs dos Interfaces de perif ricos seriales SPIs dos Timers y un FlexCAN Cualquiera de estas interfaces puede utilizarse como Entradas Salidas de prop sito general GPIO si esa funci n no es requerida Figura 1 Diagrama de pines del DSP 56F8323 x 2
66. agrama de flujo c digo ASCII de variables 73 Portada del prototipo 74 Visualizaci n del marco en la pantalla LCD 75 Figura 56 Error la medici n de valores de frecuencia 80 Figura 57 Error en la medici n de valores de voltaje pico a pico 81 Figura 58 Error en la medici n de valores de voltaje RMS 82 Figura 59 Error en las mediciones del voltaje pico a pico con frecuencia de O 86 Figura 60 Error las mediciones del voltaje RMS con frecuencia de 10kHz mro 87 Figura 61 Error en las mediciones de frecuencia debido a la variaci n de 6 spectre 88 Figura 62 Visualizaci n de la forma de onda de una se al senoidal a 60Hz Figura 63 Visualizaci n de la forma de onda de una se al triangular 90 Figura 64 Visualizaci n de la forma de onda de una se al cuadrada a LISTA DE TABLAS Tabla 1 Configuraci n de los puertos GPIO en el DSP 56F8323 9 Tabla 2 Indicadores Tarjeta de Desarrollo 56F8300 21 Tabla 3 Caracter sticas de la LCD HG25504NG 01 de Hyundai 22 Tabla 4 Descripci n de los pines de la LOD 28 Tabla 5 Configuraci n de los pines
67. ar potencia a una carga resistiva Kemmerly Hayt JR 1993 1 T Vrms 0 Para calcular este par metro se utilizan las Reglas de Simpson dos m todos de integraci n num ricos polinomiales que permiten obtener una estimaci n m s exacta de la integral La Regla de Simpson 1 3 utiliza una interpolaci n polinomial de segundo orden para estimar el valor de la integral Este m todo s lo se puede implementar si el n mero de muestras es impar S el n mero de muestras es par se debe recurrir a la Regla de Simpson 3 8 donde se utiliza un polinomio de tercer orden y se requieren como m nimo cuatro muestras El algoritmo implementado hace uso de los dos m todos dependiendo del n mero de muestras Cuando se tiene un n mero impar de muestras se aplica la Regla de Simpson 1 3 y cuando se tiene un n mero 68 par de muestras se aplica la Regla de Simpson 3 8 a los primeros 3 segmentos y la Regla 1 3 a los segmentos restantes El algoritmo para este m todo se muestra en la siguiente figura donde n representa el n mero de muestras cuadrado i el vector de muestras al cuadrado h el tama o de paso y p el periodo de la se al Figura 49 Diagrama de flujo del c lculo del valor RMS INICIO tipo n 2 int n 2 Determina si el n mero de muestras es par o impar wes gt NO SI rmssrms3 cuadrado 0 3 cuadrado 1 cuacrado 2D cuacrado 3 6 Regla Simpson 3 8 rms rms 2 cuacrado i 4 cuacrado i 1 cua
68. ci n al cual pertenece este trabajo y la sigla E3T que identifica a la Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y Telecomunicaciones Figura 54 Portada del prototipo DIGISCOPE 74 Posteriormente el usuario podr observar en la pantalla LCD un marco que le indica que puede conectar la se al Figura 55 Visualizaci n del marco en la pantalla LCD Finalmente al conectar la se al el usuario podr visualizar la forma de la se al de entrada la frecuencia de la se al su valor pico a pico su valor promedio y su valor RMS 4 2 PRUEBAS SOBRE LAS MEDICIONES DE PAR METROS CON UNA SE AL DE VOLTAJE PICO A PICO CONSTANTE Con el prop sito de realizar diferentes mediciones en los valores de frecuencia voltaje pico a pico valor RMS y valor promedio en el prototipo DIGISCOPE y compararlas con los resultados obtenidos en los osciloscopios digitales TEKTRONIX TDS 210 y FLUKE 105 Series Il se aplic una se al senoidal con un valor de voltaje pico a pico de 2V por medio de un generador de se ales y se realizaron variaciones de frecuencia entre un rango de 1KHz 75 y 20KHz en cada uno de los dispositivos Los rangos de valores obtenidos se mencionan a continuaci n Tabla 11 Mediciones de frecuencia con un voltaje pico a pico de 2V TEKTRONIX TDS 210 FLUKE 105 SERIES II KHz DIGISCOPE KHz KHz 19 96 20 19 8 20 4 19 8 20 1 18 98 19
69. codrms 7 inta void main void float max min caso Vdc1 10 Vpp1 10 rms1 10 h cuadrado 336 y 336 Vdc Vpp r ms muestra 336 word periodo byte n t filas 168 r p v control signo ref int j pos rep 168 f short datos 128 m digf 5 codf 5 Vdc 0 Voltaje Promedio n 0 Muestras por Periodo h 0 Tama o de Paso control 0 Variable de control de visualizacion LCD INICIALIZACION LCD PORTADA PORTADA CLR TEXTOY LIMPIAR DE TEXTO 101 CLR_GRAFICO LIMPIAR CAPA DE GRAFICOS MARCOS MARCOS TEXTO IMPRIME TEXTO DE PARAMETROS for j 0 j lt 10 j Vdc1 j 0 Vpp1 j 0 rms1 j 0 AD1 Measure FALSE Bean Measure 51 SetVal Nivel de Atenuaci n 1x Spaso ClrVal Habilitar Capacitor de Paso setReg ADCA ADCR2 5 Selecci n de Divisor de Reloj setReg ADCA ADCR1 4 Modo Triggered Sequential setRegBit ADCA ADCR1 ZCIE Habilitar Cruces por Cero clrRegBit ADCA_ADCR1 STOP for j 0 j lt 30000 j setRegBit ADCA_ADCR1 START while getRegBit ADCA_ADSTAT CIP Conversion in Progress for a 0 a lt 100 a if getRegBit ADCA ADCR1 ZCIE break for 102 if getRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE 0 IFsh1_GetPage 8192 Get virtual page from FLASH IFsh1_GetWordPage 0 8 periodo Get word from address virtual page f 1 periodo 0 000001 if f lt 3000 if f lt 1500 setReg ADCA_ADCR2 5 Selecci
70. ctivo si el jumper HOST ENABLE est desinstalado abierto Figura 10 Puerto JTAG EOnCE GND GND GND RESET TMS 3 3V DC e Puerto P1 Host JTAG Este puerto permite programar el DSP utilizando la herramienta de desarrollo CodeWarrior a trav s del puerto paralelo del PC Para habilitar este puerto debe instalarse cerrarse el jumper HOST ENABLE en la tarjeta El conector de la tarjeta es un DB25 macho Figura 11 Puerto P1 Host JTAG RESET Pin 8 TMS TCK TDI GND TRST GND GND Pin 15 GND GND GND TDO GND GND P CON En la siguiente figura se muestra el diagrama de conexi n de la interfase de programaci n Aqu se pueden apreciar los pines que utiliza el DSP para su programaci n as como la conexi n de los jumpers JP2 y HOST ENABLE mencionados anteriormente 19 Figura 12 Esquema de conexi n de la interfase de programaci n 3 3 5 t Beg 74ACT125 R24 us 74 125 43 319 05 74 125 0 3 3v 537 E g 000000000000 R31 lk R35 n2 820 10k 45v O cso ier 06 3 3V L 74ACTOO Ue 2 74ACTOO RST 58 X C ae R37 06 3 3V 10k 74 9 Ue 74ACTOO IRESET 2 mer 2 1 4 Indicadores La tarjeta de desarrollo cuenta con 10 indicadores LEDs de color verde ideales para realizar aplicaciones b sicas que le permitan al usuario co
71. da 51 Figura 38 Diagrama de Flujo de Adquisici n de la Se al INICIO CONFIG DEL ADC PARA EL C LCULO DEL PERIODO setReg ADCA ADCR2 5 Selecci n de Divisor de Reloj setReg ADCA ADCR 1 2 Modo Loop Sequential setRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE Habilitaci n Cruces por Cero setReg ADCA ADZCC 2 Zero Crossing Control Register to setRegBit ADCA_ADCR1 START Inicio de conversi n FIN C LCULO DEL PERIODO SERVICIO DE LA INTERRUPCI N DE CRUCES POR CERO CONFIG DEL ADC PARA MUESTREO DE LA SENAL clrRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE Deshabilitaci n de Cruces por Cero setReg ADCA_ADCR1 4 Modo Triggered Sequential setReg ADCA ADCR2 5 Selecci n de Divisor de Reloj for 0 j lt n j setRegBit ADCA_ADCR1 START Inicio de conversi n MUESTREO PRELIMINAR DE LA SENAL m j getReg ADCA ADRSLTO Vector de Muestras AJUSTE VERTICAL Y MUESTREO FINAL DE LA SENAL 52 3 1 2 Timer TMR El m dulo Timer fue utilizado para el c lculo del periodo Para su configuraci n se utiliz el Bean Free Running 16 bit Counter que se encuentra bajo la categoria CPU Internal Peripherals Timer FreeCntr16 Dentro de este Bean se encuentra el M todo GetTimeUS que devuelve el tiempo en micro segundos desde el ltimo Reset del contador funci n que se realiza tambi n mediante un m todo del mismo nombre Figura 39 Propiedades del Bean FreeCntr16 Seles Peripheral Initialization
72. do para integrar en una sola tarjeta la adquisici n el acondicionamiento el procesamiento y la visualizaci n de las formas de onda as como la programaci n del DSP Figura 20 Prototipo final DIGISCOPE La siguiente figura muestra un diagrama de bloques del canal del osciloscopio Casi todas las funciones del canal son bastante conocidas y se explican con detalle en secciones posteriores sin embargo antes de 32 continuar es importante definir la funci n CLIP Esta funci n excluye puntos de la se al que est n por fuera del rea de display de la pantalla gr fica Figura 21 Diagrama de bloques canal del osciloscopio SE AL ACOPLE AJUSTE VERTICAL FILTRO AN LOGO ADQUISICI N AJUSTE HORIZONTAL Para el manejo por parte del usuario del prototipo final ste cuenta con tres botones cuyas funciones se distribuyen de la siguiente manera Tabla 7 Funciones de los botones del prototipo final Nombre del Bot n Funci n ON OFF Energiza Desenergiza el Prototipo DIGISCOPE Reset DSP Reinicia el DSP Reset LCD Reinicia la Pantalla Gr fica 33 El bot n Reset LCD fue colocado debido a que en algunos casos la pantalla gr fica no se inicializa correctamente tal como se muestra a continuaci n Figura 22 Inicializaci n incorrecta de la pantalla LCD gr fica 2 3 1 ESPECIFICACIONES Voltaje de Alimentaci n 8V 300mA N mero de Canales 1 Voltaje m ximo
73. drado i 2 1 5 Regla Simpson 1 3 for i O i n 1 i i 2 rms rms 2 cuacrado i 4 cuacrado i 1 cuadrado i 2 1 5 Regla Simpson 1 3 rms h rms p rms sqri rms 69 3 3 4 C lculo del valor pico a pico El m todo para calcular el valor pico a pico consiste en detectar cu l es la muestra de mayor magnitud y la muestra de menor magnitud y tomar la diferencia algebraica El algoritmo implementado se muestra a continuaci n donde max representa la muestra de mayor magnitud min la muestra de menor magnitud y n el n mero de muestras Figura 50 Diagrama de flujo del c lculo del valor pico a pico INICIO 0 min m 0 70 3 4 INICIALIZACI N Y MANEJO DE LA PANTALLA GR FICA LCD La inicializaci n de la pantalla gr fica LCD consiste en enviar al controlador de la pantalla los comandos y datos necesarios para configurarla y de esta forma determinar sus caracter sticas de funcionamiento En el cap tulo 2 se presentaron las instrucciones necesarias para la inicializaci n de la pantalla as como su configuraci n final la siguiente figura se muestra un diagrama de flujo en el que se enumeran los pasos que se deben seguir para inicializar la pantalla correctamente Es necesario aclarar que aqu s lo se presentan los comandos m s no los datos que se deben enviar despu s de cada comando para configurar la pantalla Figura 51 Diagrama de flujo inicializaci n LCD LIMPIAR CAPA DE T
74. e el impulso cumple con las siguientes condiciones O paranzk mes paran k Que el filtro tenga fase lineal su respuesta a la entrada impulso debe cumplir con la siguiente restricci n h n h M n 9 De la ecuaci n 8 se deduce que los coeficientes bx son muestras de la respuesta al impulso n Herrera y Florez 2004 es decir b h 0 b h 1 b h 2 b h k Para el disefio de los filtros FIR de fase lineal y para el c lculo de sus coeficientes existen dos m todos b sicos que son el disefio de filtros FIR usando ventanas y el disefio de filtro FIR mediante el m todo de muestreo de frecuencia Particularmente para este prototipo el m todo de dise o del filtro 60 FIR escogido fue el primero debido a que las funciones ventana eliminan los rizados en el l mite de la banda de paso y reducen los l bulos laterales en el dominio de la frecuencia y aunque su regi n de transici n es grande este problema es solucionado con el aumento de la longitud del filtro Dentro de las funciones ventana con una ca da a cero suavizada que garanticen una disminuci n de oscilaciones dentro de la banda de paso y transici n existen varias formas entre las que se encuentran las ventanas Hamming Hanning Blackman y Kaiser La ventana seleccionada fue Kaiser debido a que permite una mayor atenuaci n de 98 dB en comparaci n con las dem s ventanas mencionadas Herrera y Florez 2004
75. el tercer cap tulo se explican los algoritmos desarrollados para la adquisici n procesamiento y visualizaci n de la se ales Finalmente en los cap tulos 4 y 5 se exponen los resultados de las pruebas realizadas al prototipo y las conclusiones respectivamente El costo de la implementaci n de un canal es 150000 aproximadamente 1 FUNDAMENTOS TE RICOS En este cap tulo se exponen las principales definiciones de la terminolog a utilizada en el trabajo con digitalizadores de formas de onda adem s de una descripci n general del DSP 56F8323 de Motorola 1 1 DEFINICIONES Y T RMINOS Las definiciones que aqu se presentan son aplicables en general a la tecnolog a de pulsos en el dominio del tiempo de acuerdo al est ndar EEE Standard Pulse Terms and Definitions 194 1977 de The Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc y se han tomado directamente de este documento A lo largo de este documento se asume un sistema de coordenadas Cartesiano rectangular 1 1 1 Tiempo t Es la variable independiente tomada a lo largo del eje horizontal incrementando en el sentido positivo de izquierda a derecha 1 1 2 Magnitud m Es la variable dependiente tomada a lo largo del eje vertical incrementado en el sentido o polaridad positiva de abajo hacia arriba 1 1 3 Onda Una modificaci n del estado f sico de un medio que se propaga en el mismo en funci n del tiempo y como resultado de una o m
76. elocidad de medici n y c lculo sino por las nuevas posibilidades que han generado en el trabajo con estos sistemas El principal objetivo de este proyecto es implementar una tarjeta de desarrollo de prop sito digital para el DPS 56F8323 de Motorota que permita realizar las pruebas preliminares al software de adquisici n procesamiento y visualizaci n de las se ales y construir un prototipo de un Osciloscopio Digital de un canal basado en DSP con pantalla LCD gr fica que permita medir los par metros fundamentales de las sefiales de voltaje adquiridas Para la digitalizaci n de las se ales se utiliz el Conversor Anal gico Digital del DSP 56F8323 de Motorola y la plataforma de desarrollo CodeWarrior con la cual se implement el algoritmo para la adquisici n la medici n de los par metros frecuencia valor medio valor RMS voltaje pico a pico y la visualizaci n de la sefiales en la pantalla LCD gr fica El prototipo se limit a un solo canal debido a los altos costos de los dispositivos utilizados en la implementaci n del canal etapas de acople atenuaci n y filtrado y la necesidad de importar los circuitos integrados En el primer cap tulo se hace una descripci n de la terminolog a utilizada en el trabajo con digitalizadores de formas de onda y una descripci n general del DSP 56F8323 de Motorola El hardware utilizado e implementado en el desarrollo de este proyecto se describe en el segundo cap tulo
77. eneral en letras azules se encuentra el nombre del GPIO al cu l corresponden 105 pines de este puerto tambi n se encuentran conectados directamente al DSP por consiguiente el voltaje aplicado a estos pines debe estar dentro del rango de OV a 6V de acuerdo a las caracter sticas el ctricas m ximas del dispositivo sin embargo se recomienda operar dentro del rango de OV a 3 3V Figura 6 Puerto GPIO SERIAL IRQA 18001 RXD1 PB1 GPIOB1 GPIOB0 SSO TXDQ PBO RESET GPIOB7 PHASEAO TAO PB7 MOSIO PB2 GPIOB2 SCLKO PB3 GPIOB3 PHASEBO TA1 PB6 GPIOB6 GPIOB5 INDEXO TA2 PB5 GPIOB4 GPIOC2 CAN PC2 TEMP SENSE GPIOC1 XTAL PC1 CAN TX PC3 GPIOC3 EXTAL PCO GPIOCO GND 15 e Puerto TIMER PWM La mayor a de los pines de este puerto tienen conexiones adicionales dentro de la tarjeta de desarrollo que deben verificarse en el esquem tico Adicionalmente todos los pines de este puerto se pueden configurar como pines de prop sito general en letras azules se encuentra el nombre del pin GPIO al cu l corresponden Los pines de este puerto tambi n se encuentran conectados directamente al DSP por consiguiente el voltaje aplicado a estos pines debe estar dentro del rango de OV a 6V de acuerdo a las caracter sticas el ctricas m ximas del dispositivo sin embargo se recomienda operar dentro del rango de OV a 3 3V Figura 7 Puerto TIME
78. enerator ROM Microprocessor Interface VAQ to VA15 VDO to VD7 XDO to XD3 LCD Controller Cursor Address Controller Layered Controller Controller Oscillator c gt 15 8 d 001007 Hoja de Datos SED1330F 1335F 1336F s El controlador SED1330F tiene una memoria RAM y ROM con capacidad de 64 y 256 caracteres respectivamente un bus de datos para la RAM de 8 o 16 bits y posibilidad de interfaz directa con el DSP en paralelo Si se desea ahorrar pines de prop sito general para conectar directamente el DSP al m dulo LCD es posible realizar una interfase serie paralelo utilizando un registro de desplazamiento La pantalla de texto puede desplegar 160 caracteres diferentes generados a partir del c digo ASCII interno en 16 filas por 32 columnas seg n se muestra en las siguientes figuras 24 Figura 16 Distribuci n de la pantalla de texto 32 CARACTERES ss ABCDEFGHIJKLMNOPORSTUVWXYZ12345 PANTALLA TEXTO 16 CARACTARES DLOZE PATTI moga0u Amaris 8 L pez 2004 Figura 17 Generador interno de caracteres Character code bits O to 3 jpop1 2 3 4 5 6 7 8 9 A BI CI D E F TOWNS GE DE g lt T 2 3 o 2 e 4 o Hoja de datos SED1330F 1335F 1336F s 25 La pantalla gr fica dispone de 128 l neas por 32 columnas distribuidas de
79. ep v p filas m m m 1 for n 0 n lt r n 114 datos p datos p mascara j Elementos del vector datos LCD if rep v gt 0 p p 1 if rep v lt 0 p p 1 if r 0 datos p datos p mascara j Elementos del vector datos LCD V V 1 mostrarV datos pos 121 Abajo Imprimir Grafica LCD pos pos 0x01 Codigo ASCII Frecuencia for j 0 j lt 5 j codf j 0x20 for j 0 j lt 5 j digf j f 10 Vector de d gitos f f 10 codf j 0x30 digf j Vector de c digo ASCII if f 0 break 115 IMPRIME VALORES DE PARAMETROS mostrar OxFE 0x1800 22 Derecha LINEA 0 VOLTS mostrarV codf 0x5B 5 Izquierda VALOR FRECUENCIA setReg ADCA_ADCR2 5 Selecci n de Divisor de Reloj setReg ADCA_ADCR1 4 Modo Triggered Sequential setRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE Habilitar Cruces por Cero Spaso ClrVal Habilitar Capacitor de Paso S1 SetVal Nivel de Atenuaci n 1x S4_ClrVal NIVEL DE ATENUACI N 10X clrRegBit ADCA_ADCR1 STOP MEDICION DE FRECUENCIA for j 0 j lt 30000 j setRegBit ADCA_ADCR1 START while getRegBit ADCA_ADSTAT CIP Conversion in Progress for a 0 a lt 100 a if lIgetRegBit ADCA_ADCR1 ZCIE break for n 0 n lt 10 n i for j 0 j lt 32000 j 116 FUNCIONES void MUESTREO void int i b Spaso SetVal Deshabilitar Capacitor de Paso setReg ADCA ADCR1 4 Modo Triggered Se
80. es de 21KHz y la frecuencia de sobre muestreo es de 400kHz se obtuvieron los siguientes par metros necesarios para la realizaci n de las simulaciones e B 0 1102 98 8 7 9 84086 400 A 8 98 8 0 00846 2 285 Aw 2 285 400 N La rutina implementada para obtener los coeficientes b y las gr ficas de simulaci n se puede encontrar en el Anexo B En las Figuras 45 y 46 se verifican los resultados de dichas simulaciones el barrido de frecuencias utilizadas en su realizaci n fue hasta la mitad de la frecuencia de sobre muestreo que equivale a un intervalo en radianes entre O y x debido a requerimientos en el uso de comandos en el programa MATLAB 62 En el software final del prototipo este filtro FIR no fue incluido debido a que almacenar los coeficientes b en la memoria flash del DSP exced a la capacidad de la licencia de CodeWarrior utilizada sin embargo se deja a disposici n su futura implementaci n Figura 45 Respuesta en frecuencia del filtro FIR pasabajas dise ado Filtro con frecuencia de muestreo 400KHz T T T T T T 20 T T T Magnitud en dB ax i i i i i i i i i Frecuencia en Hz Fase del filtro Magnitud on dB 0 05 1 15 2 25 3 35 4 45 5 Frecuencia en Hz 4 Fase del filtro 63 3 3 MEDICI N DE LOS PAR METROS DE LA SE AL Los m todos de medici n de par metros en los osciloscopios est n basados en los est ndares de
81. i n del software para la caracterizaci n de una celda electromagn tica utilizando DSP familia 56800 de Motorota Bucaramanga 2003 Trabajo de grado Ingeniero Electr nico Universidad Industrial de Santander Facultad F sico Mec nica Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y de Telecomunicaciones 97 ANEXO A CODIGO GENERAL DEL PROGRAMA include Cpu h include Events h include AD1 h include FC161 h include IFsh1 h include RES h include WR h include AO h include S1 h include S2 h include S3 h include S4 h include Spaso h include Datos h include PE Types h include PE Error h include PE Const h include IO Map h include math h define Derecha Ox4C define Izquierda 0x4D define Arriba Ox4E define Abajo Ox4F define TOLER 0 0001 98 const byte UIS 0x00 0x01 0xCF 0xF3 0x00 0x00 0x00 0x07 0xCF OxF3 0xE0 0x00 0 00 0 1 0 0 8 0 00 0 00 0 1 0 0 0 0 00 0x01 0x9F OxCF OxF3 0xFF 0x80 0x03 0x9F 0xCF 0xF3 0xFF 0xCO 7 9 9 1 9 9 9 9 9 9 9
82. istros del ADC para reconfigurarlo de acuerdo a las varias etapas del proceso de adquisici n de la se al A continuaci n se exponen los registros utilizados e Registro ADC Control Register 1 ADCR1 Este registro permite inicializar un scan detenerlo habilitar las interrupciones debidas al fin de un scan cruces por cero cruces por l mites superior e inferior configuraci n de los canales y configuraci n del modo de scan Figura 31 Registro ADC Control Register 1 ADCR1 P ESPERE SSA SC CE SER EZ SR EC Read 0 0 SYNC EOSIE ZCIE LLMTIE HLMTIE CHNCRG SMODE MC56F8300 Peripheral User Manual 2004 e Registro ADC Control Register 2 ADCR2 Este registro permite seleccionar el divisor del reloj del ADC ya que ste se debe manejar a una rata m s lenta que la del reloj del sistema esto quiere decir que se debe seleccionar un valor del divisor para que el ADC trabaje dentro de los l mites especificados En esta aplicaci n la frecuencia de reloj del IPBus es de 60MHZz y la frecuencia de reloj del ADC debe ser m ximo de 5MHz entonces se requiere un valor m nimo de 5 en el campo DIV de este registro 47 Figura 32 Registro ADC Control Register 2 ADCR2 MC56F8300 Peripheral User Manual 2004 La siguiente ecuaci n permite calcular la frecuencia a la cu l trabajar el ADC Fanc 6 Donde es el Valor del Divisor del Reloj N DIV 1 Fapc es la
83. ivel de Interfase del Host JTAG El jumper JP2 selecciona el nivel de interfase del puerto paralelo Host JTAG P1 Se puede seleccionar entre 3 3V y 5V dependiendo del PC Para la tarjeta de desarrollo 56F8300 de prop sito general se seleccion 3 3V 2 1 3 Puertos La mayor a de los puertos fueron implementados de acuerdo a la informaci n suministrada el fabricante sin embargo se hicieron algunas modificaciones para facilitar el dise o Estas modificaciones se realizaron en los puertos del ADC y del GPIO SERIAL y se explican a continuaci n La ubicaci n de los puertos as como su orientaci n se deben verificar en el dise o esquem tico de la tarjeta 13 Figura 4 Esquem tico Tarjeta de Desarrollo 56F8300 e Puerto ADC Todos los canales del ADC est n conectados directamente al DSP entonces para un ptimo funcionamiento de este perif rico y de acuerdo a las especificaciones el ctricas del dispositivo el voltaje an logo aplicado a estas entradas debe encontrarse en el rango de OV a 3 3V En el pin 9 de este puerto se encuentra el voltaje de referencia por defecto que es de 3 3V 14 Figura 5 Puerto ADC ANAS EM OL ANA4 O anas ANA2 O anas ANA0 Q ana 33v 69 eno e Puerto GPIO SERIAL En la siguiente figura se aprecia la configuraci n de los pines del puerto en esta tarjeta La mayor a de los pines de este puerto pueden configurarse como pines de prop sito g
84. l IEC International Electrotechnical Commission Estos m todos utilizados para la medici n de par metros de se ales peri dicas en el dominio del tiempo se basan en cruces por un nivel de referencia Los est ndares del IEC en los cu les est n basados los algoritmos de medici n son Pulse Techniques and Apparatus Part 1 Pulse Terms and Definitions IEC 60 469 Ed 2 00 y Pulse Techniques and Apparatus Part 1 Pulse Measurement and Analysis IEC 60 469 Ed 2 0b Estos algoritmos son relativamente simples y requieren una capacidad de procesamiento y memoria moderada Los par metros de las sefiales son calculados diez veces seg n criterio emp rico y promediados antes de ser mostrados en la pantalla gr fica LCD para reducir el error en los valores medidos y evitar que al refrescarse la pantalla se limite la visualizaci n por parte del usuario 3 3 1 C lculo del periodo Para explicar el m todo de medici n del periodo de una se al primero se debe ampliar un poco la definici n de periodo expuesta en el primer cap tulo El periodo P de una se al verdaderamente peri dica s t est definido como s t s t P para cualquier t Sin embargo para una medici n pr ctica este requerimiento es demasiado riguroso en lugar de esto se dice que el periodo P de una se al peri dica est definido tal que s t es lo m s similar a s t P Como se hab a mencionado antes el m todo elegido consiste en determinar los cruces por
85. mo instrucciones adicionales para manipular los registros de los perif ricos y reconfigurarlos seg n las necesidades de la aplicaci n 3 1 1 Conversor Anal gico Digital ADC El Conversor An logo Digital se configur inicialmente con el Bean ADC que se encuentra bajo la categor a CPU Internal Peripherals Converter ADC Como se muestra en la siguiente figura este Bean permite configurar todas las opciones del ADC del DSP as como la utilizaci n de M todos funciones y la habilitaci n de eventos El m todo que se utiliz fue Measure que como indica su nombre realiza una medici n conversi n de todos los canales seleccionados en las opciones y se habilit el evento OnZeroCrossing que permite detectar los cruces por un nivel de referencia Es importante mencionar que se debe ajustar el valor del offset para que el 45 conversor reste este valor del resultado de la conversi n antes de guardarlo en los registros de resultados ADRSLTO 7 y efectivamente pueda detectar los cruces por el nivel de referencia Figura 30 Propiedades del Bean ADC Bean Inspector AD1 ADC Bean Items Visibility Help EER Peripheral Initialization gt Properties Methods Events Comment Bean name A D converter Sharing ADA ADCA Disabled ADCA Interrupt service event Enabled 20 interrupt INT ADCA Complete INT ADCA Complete A D interrupt priority medium priority 711
86. mprobar el funcionamiento de los pines de prop sito general y la utilizaci n de Embedded Beans Al configurar estos pines para prop sito general se pueden encender apagar los LEDs aplicando un nivel l gico alto bajo 1 0 a 20 cada uno de ellos En el esquem tico de la tarjeta se puede apreciar la ubicaci n de estos indicadores y en la siguiente tabla se muestran los pines del DSP a los cuales est n conectados Figura 13 Esquema de conexi n de los Indicadores 3 3V LED RZ uz R M PWMAl 4 74ACTOS A uz _ nm 880 21 74 05 T PUHAZ 7 74ACTOS uz _ 1500 22 74ACTOS 74ACTOS LED 172 lk wr 0510 Z4 74ACTOS RS ris PUMA4 9 74 05 LED R9 R ik a SERO 25 4 5 LED aP lt ams 19 74ACTOS DIO LED Rll ik VAN AQL PWMAO 3 74ACTOS Tabla 2 Indicadores Tarjeta de Desarrollo 56F8300 Indicador Pin Pin 56F8323 D1 4 PWMA1 1 D2 21 550 PBO 21 D3 7 PWMA2 PA2 D4 22 MISOO PB1 DS 8 D6 24 MOSIO PB2 D7 9 PWMA4 PA4 D8 25 SCLKO PB3 D9 10 PWMAS PAS D10 3 PWMAO PAO 2 2 PANTALLA GR FICA LCD Para la visualizaci n de la forma de onda de las se ales adquiridas junto con los resultados de las mediciones de los par metros voltaje pico a pico frecuencia valor RMS y valor promedio se utiliz la
87. n IntFLASH que se encuentra bajo la categoria CPU Internal Peripherals Memory IntFLASH El m todo GetPage permite utilizar una hoja virtual en la memoria FLASH el m todo SetWordPage permite escribir una palabra en la p gina virtual y finalmente el m todo SetPage escribe la p gina virtual en la direcci n especificada de la memoria FLASH Luego para recuperar el valor dentro del programa principal se utilizan los m todos GetPage y GetWordPage El primero permite utilizar una p gina virtual en la memoria FLASH y el segundo permite recuperar una palabra de la p gina virtual 3 3 2 C lculo del valor promedio De acuerdo a la definici n expuesta en la secci n 1 1 el valor promedio es simplemente la media de la magnitud En esta aplicaci n la magnitud est representada por n valores discretos entonces la sumatoria se extender sobre el n mero de muestras capturadas o en el caso de una se al peri dica sobre un n mero entero de periodos de la se al El c digo utilizado para el c lculo del valor promedio se muestra en la siguiente figura donde m i corresponde al vector de muestras y n al n mero de muestras 67 Figura 48 Diagrama de flujo del c lculo del valor promedio Vdcz Vdce tm de Vdeln Voltaje promedio 3 3 3 C lculo del valor RMS El valor RMS o valor efectivo en una definici n menos formal se puede considerar como una medida de la efectividad de una fuente de voltaje para entreg
88. o de las se ales consiste de 4 etapas acople atenuaci n ajuste y filtrado e Acople atenuaci n y ajuste La etapa de acople permite eliminar la componente DC de la se al en caso que la tenga haciendo circular la se al por un condensador de paso La selecci n del tipo de acople se hace de forma autom tica mediante un switch interruptor anal gico controlado por el DSP En el cap tulo 3 se explica en detalle este procedimiento Las etapas de atenuaci n y ajuste permiten acondicionar las se ales de entrada para que stas no sobrepasen los l mites de voltaje permitidos por el ADC del DSP El rango de voltaje permitido por el ADC se encuentra entre OV y 3 3V En esta aplicaci n las se ales de entrada se limitaron a 15V debido a la restricci n en los voltajes de alimentaci n de los dispositivos utilizados en la etapa de atenuaci n op amps y switches anal gico lo que significa que stas se deben atenuar y posteriormente ajustar sum ndoles una componente de DC para que no tomen valores negativos Debido a que se implement un sistema de AUTOSET ajuste autom tico la atenuaci n de la se ales no puede ser fija ya que esto pr cticamente eliminar a las sefiales de poca amplitud si se toma como referencia para elegir el nivel de atenuaci n las se ales de mayor amplitud 15V Para realizar esta funci n de AUTOSET se utilizaron unos switches an logos DG441 Fabricados por MAXIM controlados por el DSP con los
89. onexiones realizadas para el manejo y alimentaci n del m dulo LCD y en la Tabla 5 se especifican los pines del DSP utilizados para su manejo Figura 19 Diagrama de conexi n de la LCD PT5062 DSP Como se mencion anteriormente la pantalla de cristal l quido posee un controlador que se encarga de su funcionamiento Este utiliza 17 pines para su manejo de los cuales 8 pines son entrada de datos DBO a DB7 5 pines de control y 4 para alimentaci n La descripci n de estos pines se encuentra en la siguiente tabla 27 Tabla 4 Descripci n de los pines de la LCD Nombre del Pin Nivel Descripci n FG OV Tierra de carcasa Vss GND OV Tierra Vdd Vcc 5 V Fuente de alimentaci n para la l gica y LCD Vo Potenci metro Voltaje variable utilizado para el contraste de la LCD RES H L Se al de Reset RD H L Se al de Lectura H L Se al de Escritura ICS H L Se al de elecci n del chip A0 H L Se al para seleccionar el tipo de datos DBO H L Dato bit O DB1 H L Dato bit 1 DB2 H L Dato bit 2 DB3 H L Dato bit 3 DB4 H L Dato bit 4 DB5 H L Dato bit 5 DB6 H L Dato bit 6 DB7 H L Dato bit 7 Hoja de datos de la pantalla HG25504NG 01 de Hyundai La interfaz m s conveniente para este prototipo es la interfaz paralela por la necesidad de disminuir el tiempo muerto del dispositivo Para el acople de la LCD con el DSP se dispuso de 11 pines que se configuraron como
90. pantalla gr fica de cristal l quido de referencia HG25504NG 01 de Hyundai de 256 x 128 p xeles de resoluci n Se seleccion este m dulo LCD debido a cuatro aspectos importantes el rea de display la capacidad de combinar texto y gr ficos el generador interno de caracteres y su bajo costo En la siguiente tabla se enumeran las principales caracter sticas f sicas de la pantalla Tabla 3 Caracter sticas de la LCD HG25504NG 01 de Hyundai Item Caracter stica Unidad Tama o LCD W XH X T 147 0 x 116 0 x 12 0 mm rea de despliegue W X H 127 0 x 70 0 mm Tama o de punto W X H 0 47 x 0 47 mm Fuente Hoja de datos de la pantalla HG25504NG 01 de Hyundai El costo de la LCD es de US 26 sin tener en cuenta los gastos de importaci n 22 Figura 14 LCD Gr fica HG25504NG 01 de Hyundai Fuente All Electronics Corp www allelectronics com Esta pantalla posee un controlador gr fico fabricado por S MOS Systems de referencia SED1330F cuyo sistema trabaja con base en matrices de 5x7 puntos y puede combinar tanto texto como gr ficos gracias a que posee tres capas de pantalla superpuestas que fueron configuradas la primera para texto y las otros dos para gr ficos 23 Figura 15 Diagrama de bloques de la LCD Video RAM Character Character Generator ROM Generator RAM Input Output Video RAM Interface Register Display 1 Character A Address Refresh Dot Counter Counter G
91. que se selecciona el nivel de atenuaci n dependiendo de los picos m ximo y m nimo de la se al Estos niveles de atenuaci n son de 1x para sefiales de amplitudes menores a 1 5V de 2x para se ales de amplitudes comprendidas 37 entre 1 5V y 3V de 5x para aquellas cuya amplitud se encuentran entre 3V y 7 5V y de 10x para se ales de amplitudes entre 7 5V y 15V Se seleccion este circuito integrado debido a su r pido tiempo de respuesta 250nS para ton y 70nS para torr y su rango de voltaje de la se al de entrada limitado s lo por el voltaje de alimentaci n 16V Cada nivel de atenuaci n garantiza que la se al de voltaje no sobrepase el rango de 1 5V a su salida Posteriormente se debe sumar la componente de DC de 1 6V asegurando as que la sefial que entre al conversor quede ubicada dentro de los l mites permitidos de voltaje en este caso entre 0 1V y 3 1V La se al de 1 6V DC proviene del circuito integrado TPS72216 que es un regulador de voltaje de 1 6V fabricado por Texas Instruments seleccionado debido estabilidad Los amplificadores operacionales corresponden la referencia OPA4132 tambi n fabricados por Texas Instruments Estos amplificadores poseen alta impedancia de entrada lo que garantiza una corriente de entrada m xima de 50pA amplio ancho de banda 8 2 bajo ruido 8nV A Hz baja distorsi n 0 00008 y amplio rango de alimentaci n 2 5V a 18V esta aplicaci n el integrado OPA413
92. quential clrRegBit ADCA_ADCR1 STOP for i 0 i lt 300 i for i 0 i lt 336 i setRegBit ADCA_ADCR1 START Inicio de conversi n while getRegBit ADCA_ADSTAT CIP Conversion in Progress s i getReg ADCA ADRSLTO Vector de Muestras for b 0 b lt a b 54 SetVal Habilitar NIVEL DE ATENUACION 10X S3 ClrVal Deshabilitar NIVEL DE ATENUACI N 5X S2 ClrVal Deshabilitar NIVEL DE ATENUACI N 2X S1 ClrVal Deshabilitar NIVEL DE ATENUACI N 1X Spaso ClrVal Habilitar Capacitor de Paso void CODIGO float variable int vol 117 byte i vol variable 1000 for i 0 i lt 7 i digV i 0x20 Limpiar con espacios cod i 0x30 Limpiar con ceros cod 3 0x2E Codigo ASCII cod 5 0x20 Codigo ASCII if vol O vol vol 1 cod 6 0x2D Codigo ASCII else cod 6 0x20 Digitos decimales for i 0 i lt 3 i digV i J vol 10 Vector de digitos vol vol 10 cod i J 0x30 digV i Vector de c digo ASCII if vol 0 break Digitos enteros if vol 0 118 cod 4 0x30 C digo ASCII 0 else for i 4 i lt 6 i digV i vol 10 Vector de d gitos vol vol 10 cod i 0x30 digV i Vector de c digo ASCII if vol 0 break void ESCRIBIR DATO byte dato int i Datos PutVal dato for i 0 i lt 300 i WR_CIrVal WR for i 0 i lt 300 i WR_SetVal WR void ESCRIBIR_COMA
93. rvalo de tiempo para el cu l se desea calcular el valor RMS o si la funci n es peri dica sobre cualquier n mero entero de repeticiones peri dicas de la funci n 1 1 12 Valor promedio La media de la magnitud Si la magnitud est representada por n valores discretos mj la magnitud promedio es Teniendo en cuenta la definici n de magnitud descrita anteriormente 3 Si la magnitud es una funci n continua del tiempo m t E 1 P M zb Luna 4 f La sumatoria o la integral se extienden sobre el intervalo de tiempo para el cu l se desea calcular el promedio de la magnitud o si la funci n es peri dica sobre cualquier n mero entero de repeticiones peri dicas de la funci n 1 2 PROCESADOR DE SENALES DIGITALES Los DSPs han tra do nuevas herramientas de an lisis al mundo de la electr nica Con su llegada no s lo se han incrementado las velocidades de an lisis sino que la precisi n y la resoluci n se han mejorado significativamente Su distribuci n a gran escala ha mejorado la eficiencia en el manejo de datos y en el c lculo de resultados Esto junto con el desarrollo de rutinas de alta velocidad asegura que la informaci n est disponible en el menor tiempo posible para aplicaciones que requieren posterior an lisis o visualizaci n Para la realizaci n de este proyecto se seleccion el DSP 56F8323 de Motorola de acuerdo a las recomendaciones de los trabajos de grado antecesores bas
94. streo y mantenimiento Las caracter sticas de este perif rico son Resoluci n de 12 bits Frecuencia m xima del reloj del ADC es 5MHz con un periodo de 200ns Tiempo de conversi n m nimo de 1 7 588kHz correspondientes a 8 5 ciclos de reloj del ADC Muestreo secuencial o simult neo Valor de offset programable para corregir las muestras Interrupciones opcionales al final de un scan si se excede un l mite del rango superior o inferior o en los cruces por cero e Timer TMR Este perif rico es utilizado en esta aplicaci n para la medici n del periodo de las se ales dentro de sus principales caracter sticas se encuentran Cuatro contadores timers de 16 bits Capacidad para contar de forma ascendente y descendente Cada contador tiene capacidad de capturar y comparar M dulo GPIO El m dulo GPIO permite acceso directo de lectura y escritura los valores de los pines y tambi n permite configurarlos para interrupciones externas En total hay 27 pines divididos en 3 puertos que se pueden configurar como GPIO en la siguiente tabla se muestra el tama o de cada puerto as como su funci n perif rica asociada Tabla 1 Configuraci n de los puertos GPIO en el DSP 56F8323 Puerto Tama o Pines Funci n Perif rica Funci n en GPIO del Puerto disponibles Reset A 12 12 PWM SPI 1 PWM B 8 8 SPI 0 DEC O TMRA SPI 0 DEC O SCI 1 C 7 7 XTAL EXTAL CAN X
95. sualizaci n de la forma de onda de una se al cuadrada a 1 2kHZ Figura 65 Visualizaci n de la forma de onda de una se al cuadrada a 5 4kHz La forma de onda de las se ales que contienen arm nicos tales como la sefial cuadrada presenta distorsi n en su visualizaci n debido a que aquellas componentes superiores a 25 6KHz son atenuadas o eliminadas completamente por el filtro an logo utilizado en el prototipo 91 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se construy una Tarjeta de Desarrollo de prop sito general para el DSP 56F8323 de Motorola que permite trabajar con los diferentes perif ricos internos del dispositivo como TIMER ADC pines de prop sito general interfase serial y programaci n Se dise e implement una tarjeta para el prototipo DIGISCOPE que permite la programaci n del DSP el manejo de la pantalla LCD gr fica y la medici n de los par metros frecuencia voltaje pico a pico valor promedio y valor rms de la se al de entrada En esta tarjeta s lo se incluyeron los dispositivos necesarios para el funcionamiento espec fico de esta aplicaci n El prototipo D GISCOPE y sus posteriores versiones son una alternativa de bajo costo que puede ser til en los laboratorios de la Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y de Telecomunicaciones El costo aproximado de los elementos necesarios para el prototipo es de 470 000 pesos Los algoritmos implementados en la medici n de los par
96. tales de la pantalla virtual Suspende cualquier actividad en la LCD SLEEP IN 53 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO 0 1 0 1 0 0 1 1 Enciende o apaga la pantalla DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO D 0 Display Control del apagado Display DISP ON OFF 58 59 0 1 0 1 1 0 1 Display encendido Dispone de una instrucci n P1 por la cual se habilita o deshabilita el cursor DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO 0 1 0 0 0 1 0 0 SCROLL 44 Activa el rea de despliegue de la pantalla Posee 10 instrucciones P1 a P10 mediante las cuales se definen la direcci n de inicio del rea de despliegue y el n mero de l neas por bloque de despliegue DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO 0 1 0 1 1 1 0 1 CSRFORM 5D Activa la forma y el tama o del cursor Tiene dos instrucciones P1 y P2 por medio de la cual se escoge el tama o horizontal del cursor y el tama o vertical del cursor Activa la direcci n de comienzo de la RAM del generador de caracteres CGRAM ADR 5C DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO 30 Activa la direcci n del movimiento del cursor DB7 DB6
97. to TIMER PWM 16 Pines Puerto ADC 10 Pines Puerto JTAG EOnCE 14 Pines 10 Puerto Host JTAG P1 DB25P Puerto COM1 SCI a RS 232 DB9S Conector PWR Jack de alimentaci n Voltaje positivo en el centro Indicador de Alimentaci n 10 Indicadores LEDs Figura 2 Tarjeta de desarrollo 56F8300 060000000 00000000 e se 2 1 1 Especificaciones positivo en el centro Fuentes reguladas en la tarjeta de 5V DC y 3 3v DC Dimensiones 13 45cms ancho x 11 18cms alto 11 En la siguiente figura se muestra el diagrama de alimentaci n de la tarjeta de desarrollo 56F8300 Figura 3 Esquema de alimentaci n de la tarjeta de desarrollo 56F8300 3 3V VR1 D11 51 PWR 2 1 2 Opciones El conjunto de opciones de la tarjeta de desarrollo est constituido por un jumper para la habilitaci n de la programaci n y un jumper para seleccionar el nivel de voltaje de interfase del puerto paralelo del PC Estas opciones se explican en detalle a continuaci n y en la Figura 12 se puede apreciar su esquema de conexi n e Jumper HOST ENABLE Este jumper habilita la interfase Host JTAG en la tarjeta de desarrollo Si est instalado cerrado se habilitar el modo de depuraci n del DSP y ste esperar los comandos de programaci n provenientes del PC Con el jumper desinstalado abierto el DSP estar en modo normal y ejecutar el programa contenido en su memoria FLASH 12 e JP2 N
98. tos puntos mediante l neas Esta fue la estrategia que se utiliz y que permiti obtener una adecuada visualizaci n de las formas de onda Igualmente para la visualizaci n de los valores de la medici n de los par metros fue necesario realizar un promedio de ellos antes de enviarlos a la pantalla gr fica ya que refrescar la pantalla despu s de cada muestreo dificultaba la visualizaci n e incluso se observaban valores dispersos que por supuesto se corrigieron con el promedio En el acondicionamiento de la sefial aunque la atenuaci n tiene alta exactitud y precisi n sta presenta un rango muy limitado y un alto costo Se recomienda utilizar otra alternativa m s econ mica que permita un 93 mayor rango en los valores de voltaje de la se al de entrada como una red de atenuaci n aunque no discreta sino integrada Para aumentar el ancho de banda del dispositivo es necesario utilizar un Conversor An logo Digital externo de alta velocidad que permita obtener suficientes muestras de una se al con componentes de frecuencia relativamente altas no s lo para el c lculo de sus par metros sino para una buena visualizaci n de la forma de onda Para obtener una mejor visualizaci n se recomienda utilizar una pantalla gr fica de mejor resoluci n ya que los p xeles de la LCD Hyundai HG25504NG 01 son de tama o 0 47 x 0 47mm En estos dispositivos se acostumbra utilizar p xeles de tama o 0 227 x 0 217mm Adem s tambi n
99. trol sqrt rms1 control Valor RMS control control 1 CODIGO ASCII PARAMETROS if control 10 Vdc 0 Vpp 0 rms 0 for j 0 j lt 10 j Vdc Vdc Vde1 j Vpp Vpp Vpp1 j rms rms rms1 j 111 Vdc Vdc 10 Promedio de las mediciones de par metros 10 rms rms 10 Codigo ASCII Vdc CODIGO Vdc 0 lt 7 Codigo ASCII Vpp CODIGO Vpp for j 0 j lt 7 j codV pp j cod j Codigo ASCII rms CODIGO rms for j 0 j 7 j codrms j cod j mostrarV codVpp OxDC 7 Izquierda VALOR Vpp mostrarV codVdc 0x15C 7 Izquierda VALOR Vdc mostrarV codrms 0x1DC 6 Izquierda VALOR rms control 0 112 for j 0 j lt 10 j Vdc1 j 70 Vpp1 j 0 rms1 j 0 AJUSTE VISUALIZACI N for j 0 j lt 336 j muestra j y j Vdc for j 0 j lt 335 j if muestra j lt 0 signo muestra j muestra j 1 if signo O ref j IMPRIMIR DATOS LCD CALCULO FILAS for 0 j lt 168 j 113 filas i y ref m 60 120 1 C lculo de la Fila ref 0 Reinicializar variable de referencia de Visualizacion for j 0 j lt 167 j rep j filas j 1 filas j Interpolacion Grafica pos 0x1081 m 0 r 0 p 0 v 0 for t 0 t lt 21 t for j 0 j lt 128 j datos j 0 Inicializaci n vector de datos LCD for j 0 j lt 8 j r fabsf r
100. uencia de corte es un poco superior para evitar atenuar las componentes de frecuencia de 20KHz 41 Para el dise o de este filtro se utiliz el circuito integrado LTC1563 2 que es un filtro Butterworth de cuarto orden Este tipo de filtro tiene una respuesta m ximamente plana en la banda de paso una caracter stica importante en esta aplicaci n y una ca da de 80dB por d cada en la banda de transici n lo que garantiza la eliminaci n del efecto de solapamiento Con el prop sito de ilustrar la caracter stica de la respuesta en frecuencia del circuito integrado utilizado se incluy la siguiente figura que se encuentra en la hoja de datos del dispositivo Esta figura muestra la respuesta en frecuencia para frecuencias de corte de 2 56KHz y 256KHZ Figura 28 Respuesta en frecuencia del circuito integrado LTC 1563 2 10 1 GAIN dB oth p FAMA so AU A co LLL LLLI 1k 10k 100k 1M FREQUENCY Hz Hoja de Datos LTC 1563 2 42 La implementaci n de este filtro utilizando el circuito integrado mencionado es bastante sencilla ya que la frecuencia de corte se puede ajustar con un arreglo de resistencias y capacitores como se muestra en la Figura 29 En esta configuraci n tambi n se puede apreciar un diodo zener de 3 3V a la salida del filtro utilizado para asegurar que el voltaje aplicado al conversor an logo digital de DSP no sobrepase este voltaje Este circuito integrado tiene como caracter
101. un generador de se ales y se realizaron variaciones en su valor de Voltaje pico a pico Valor promedio Valor RMS y frecuencia obteni ndose los siguientes resultados Tabla 18 Mediciones de voltaje pico a pico con frecuencia de 10kHz VOLTAJE NIVEL DE TEKTRONIX FLUKE 105 ATENUACION PICO A Tos 210 v DIGISCOPE V SERIES V V 1 1 1 02 1 04 1 08 1 is 2 198 2 1 98 2 01 1 92 1 96 25 248 250 249 2 51 2 42 2 46 3 3 3 02 3 035 3 062 2 92 3 4 3 96 4 04 3 95 3 99 3 88 3 92 2x 5 5 5 04 4 92 4 96 4 88 4 92 6 5 96 6 6 11 6 2 6 6 08 7 6 96 7 04 7 14 7 28 7 04 7 12 9 8 96 9 04 9 07 9 12 8 96 9 04 5x 11 10 9 11 1097 1107 110 9 13 129 13 1291 1302 128 13 14 13 9 14 1390 1403 14 142 15 149 15 1514 1533 148 15 10x 20 20 20 2 20 06 20 2 20 25 24 8 25 2 2508 2522 25 252 83 Tabla 19 Mediciones de voltaje promedio con frecuencia de 10kHz VOLTAJE NIVEL DE TEKTRONIX FLUKE 105 atenuacion PICO A TDS 210 V DIGISCOPE V SERIES II v PICO V 1 0 00892 0 010 6 0 015 0 029 0 008 2 0 0243 0 0228 0 024 0 050 0 020 2 5 0 0286 0 0242 0 001 0 04 0 020 3 0 0401 0 0379 0 035 0 049 0 040 4 0 0436 0 0409 0 029 0 045 0 040 2x 5 0 0462 0 04
102. value average value DSP and graphic LCD DESCRIPTION This document describes the implementation of a development board for the DSP 56F8323 from Motorola and the design and implementation of a prototype of a digital oscilloscope based on the DSP 56F8323 with graphic LCD that allows the measurement of the fundamental parameters frequency peak to peak value RMS value and average value of the sampled voltage signals The analog to digital converter embedded in the DSP 56F8323 and the CodeWarrior platform were used for both the digitalization of the signals and the design of the algorithms for the acquisition parameter measurement and the visualization of the waveforms on the graphic LCD The first chapter of this document presents some of the terms and definitions used on the work with digitizing waveform recorders and a general description of the DSP 56F8323 from Motorola The hardware designed and implemented for the development board and the final prototype DIGISCOPE are described in detail in the second chapter The third chapter reviews the algorithms designed for the acquisition processing and visualization of the waveforms The fourth chapter presents the various tests carried out to determine the performance of the prototype DIGISCOPE in comparison with the other two digital oscilloscopes available in the school laboratories TEKTRONIX TDS 210 and FLUKE 105 Series II as well as the results obtained through these tests The

julian eduardo badillo hernández anyela caterine ca

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