TEMPORIZADORES DEL 80C31

TEMPORIZADORES DEL 80C31
1.
INTRODUCCION
En estas notas se examinan los temporizadores del 80C31. Se inicia con una simplificada vista de los
temporizadores como ellos son comúnmente usados con microprocesadores o microcontroladores.
Un temporizador es una serie de flip-flops divisores por dos que reciben una señal de entrada como una
fuente de reloj. El reloj se aplica al primer flip-flop, el que divide a la frecuencia del reloj por 2. La
salida del primer flip-flop sirve de reloj del segundo flip-flop, el que también divide por 2, y así
sucesivamente. ya que cada etapa sucesiva divide by 2, un temporizador con n etapas divide a la
frecuencia de la entrada de reloj by 2n. la salida de la última etapa funciona como reloj del flip-flop con
la bandera que indica el desborde del temporizador, la cual es probada por el software o genera una
interrupción. El valor binario en los flip-flops del temporizador pueden tomarse como un "conteo" del
número de pulsos de reloj (o " eventos") ya que el temporizador fue arrancado. Un timer de16 bits, por
ejemplo, contaría desde 0000H hasta FFFFH. La bandera de desborde se hace “1” en el desborde del
contador de FFFFH a 0000H.
La operación de un temporizador simple se ilustra en la Figura 1 para un timer de 3 bits. Cada etapa se
muestra como un flip-flop tipo D disparado por flanco negativo operando en el modo de división por
dos (i.e., la salida se conecta a la entrada D ). El flip-flop de bandera es simplemente un candado tipo D,
que se hace “1” por la última etapa del timer. Es evidente en el diagrama de tiempos en la Figura 1b que
la primera etapa (Q0) conmuta a una frecuencia 1/2 de la del reloj, la segunda etapa a 1/4 la frecuencia
del reloj, y así sucesivamente. El conteo se exhibe en decimal, y es verificado fácilmente al examinar el
estado del los tres flip-flops. Por ejemplo, el conteo "4" ocurre cuando Q0, = 1, Q1, = 0, y Q2,= 0 (410 =
l002).
Los temporizadores son usados en virtualmente todas las aplicaciones orientadas al control, y los
temporizadores del 8051 no son la excepción. hay dos temporizadores de 16-bit cada uno con cuatro
modos de operación. Un tercer temporizador de 16-bits con tres modos de operación se añadió al 8052.
Los temporizadores se usan para (a) intervalos de tiempo, (b) conteo de eventos, o (c) generación de
baud rates para el puerto serial. Cada uno es un timer de 16 bits, por tanto, la 16ava o última etapa
divide la frecuencia de la entrada de reloj por 216 = 65,536. En aplicaciones de intervalos de tiempo, un
temporizador se programa para desbordarse a un intervalo regular y hacer “1” a la bandera de desborde
del temporizador. la bandera es usada para sincronizar al programa para llevar a cabo una acción tal
como cotejar el estado de una entrada o de envío de datos hacia las salidas. Otras aplicaciones pueden
usar los pulsos regulares del temporizador para medir e tiempo transcurrido entre dos condiciones (e.g.,
medición del ancho de un pulso).
Fig. 1 Temporizador de tres bits a) Diagrama b) Señales en el tiempo.
Profr. Salvador Saucedo
1
El conteo de eventos se usa para determinar el número de ocurrencias de un evento, más que el medir el
lapso de tiempo entre eventos. Un "evento" es cualquier estímulo externo que provee una transición 1 a
0 a la pata del chip 80C51. Los temporizadores pueden también proveer los relojes del baud rate para el
puerto interno serial del 80C51.
Los temporizadores del 8051 se acceden usando seis registros especiales de función. (Ver Tabla 1.) Un
5○ SFR adicional proporciona acceso al tercer temporizador en el 8052.
2 REGISTRO de MODOS del TEMPORIZADOR (TMOD)
El registro TMOD contiene dos grupos de cuatro bits que fijan el modo de operación par el
Temporizador 0 y el Temporizador 1. (Ver Tabla 2 y Tabla 3.)
TMOD no es bit-direccionable, ni necesita serlo. Generalmente, el es cargado una vez por el software al
inicio de un programa para iniciar el modo del temporizador . En lo sucesivo, el temporizador puede ser
parado, arrancado, y así na y otra vez al acceder a otros SFRs del temporizador.
Tabla 1. Registros de Función Especial de los Temporizadores
SFRs del Timer
TCON
TMOD
TL0
TL1
TH0
TH1
PROPOSITO
Control
Modo
Temporizador
Temporizador
Temporizador
Temporizador
DIRECCION
88h
89h
8Ah
8Bh
8Ch
8Dh
0 Byte bajo
1 Byte bajo
0 Byte alto
1 Byte alto
BIT DIRECCIONABLE
Si
No
No
No
No
No
Tabla 2 Resumen del registro TMOD
BIT
7
NOMBRE
GATE
TEMPORIZADOR
1
6
C/ T
1
5
4
3
2
M1
M0
GATE
C/ T
1
1
0
0
1
0
M1
M0
0
0
DESCRIPCION
Bit de compuerta. Si es “1” el temporizador
sólo corre cuando INT 1 está en alto
Bit selector Contador/Temporizador
“1” = Contador de Eventos
“0” = Intervalo de Tiempo
Bit 1 del modo (ver tabla 3)
Bit 0 del modo (ver tabla 3)
Bit de compuerta del temporizador 0
Bit selector Contador/Temporizador del
temporizador 0
Bit 1 del modo de temporizador 0
Bit 0 del modo de temporizador 0
Tabla 3 Resumen de modos del temporizador
M1
0
0
1
1
3.
M0
0
1
0
1
MODO
0
1
2
3
DESCRIPCION
Modo de 13 Bits (modo 8048)
Modo de 16 Bits
Modo 8 Bits con auto recarga
Modo partido:
Temporizador 0: TL0 es un temporizador de 8
bits fijado por bits de modo del temporizador 0.
TH0 es un temporizador de 8 bits fijado por
bits de modo del temporizador 1.
REGISTRO de CONTROL del TEMPORIZADOR (TCON)
El registro TCON contiene bits de estatus y de control para el Temporizador 0 y para el Temporizador
1 (ver Tabla 4). Los cuatro bits superiores en TCON (TCON.4 a TCON.7) se usan para apagar y
encender los temporizadores (TR0, TR1), o para señalar el desborde de un temporizador (TF0, TF1).
Profr. Salvador Saucedo
2
Tales bits se usan extensivamente en los ejemplos en estas notas. Los cuatro bits más bajos en TCON
(TCON.0 a TCON.3) no tienen nada que hacer con los temporizadores. Ellos se usan para detectar e
iniciar interrupciones externas. La discusión de esos bits se hizo en las notas del puerto serial.
Tabla 4 Resumen del registro TCON (Control del Temporizador)
BIT
TCON.7
NOMBRE
TF1
DIRECC. BIT
8FH
TCON.6
TR1
8EH
TCON.5
TF0
8DH
TCON.4
TR0
8CH
TCON.3
IE1
8BH
TCON.2
TCON.1
TCON.0
IT1
IE0
IT0
8AH
89H
88H
DESCRIPCION
Bandera de deborde del temporizador 1. El
hardware la hace “1”, el software la hace “0” o
el hardware cuando salta a rutina de servicio a
interrupción.
Bit de Control del Temporizador 1
“1” = Enciende al timer
“0” = Apaga al timer
Bandera de deborde del temporizador 0. El
hardware la hace “1”, el software la hace “0” o
el hardware cuando salta a rutina de servicio a
interrupción.
Bit de Control del Temporizador 0
“1” = Enciende al timer
“0” = Apaga al timer
Bandera de flanco de interrupción externa 1. El
hardware la hace “1” al detectar flanco
negativo en INT 1 , el software la hace “0” o el
hardware cuando salta a rutina de servicio a
interrupción.
Bandera de tipo de interrupción externa 1.
Bandera de flanco de interrupción externa 0.
Bandera de tipo de interrupción externa 0.
4 MODOS del Temporizador y bandera de Desborde
Cada temporizador se discute a continuación. Ya que hay dos temporizadores en el 80C51, la notación
"x" se usará para implicar ya sea al Temporizador 0 o al Temporizador 1; o sea. "THx" significa bien
TH1 o TH0 dependiendo del timer.
El arreglo de registros de temporizador TLx y THx y de banderas de desborde de temporizador TFx se
muestran en la Figura 2 para cada modo.
4.1 Modo Temporizador de 13 Bits (Modo 0)
El modo 0 es un temporizador en modo de 13-bit que provee compatibilidad con el predecesor del
8051, el microcontrolador de INTEL, el 8048. Este modo no es generalmente usado en diseños nuevos.
(ver Figura 2a.) El byte alto del temporizador (THx) se pone en cascada con los cinco bits menos
significativos del byte bajo (TLx) del temporizador para formar un timer de 13 bits. Los tres bits altos
de TLx no se usan.
Profr. Salvador Saucedo
3
Fig. 2 Modos de operación de los temporizadores.
4.2 Modo Temporizador de 16 Bits (Modo 1)
El modo 1 es un temporizador en modo de 16 bits y es como el modo 0, excepto que el temporizador
está operando como un timer completo de 16 bits. El reloj se aplica a los registros alto y bajo
combinados del temporizador (TLx/THx). A medida que los pulsos del reloj son recibidos, la cuenta del
temporizador sube: 0000H, 0001H, 0002H, etc. Un desborde ocurre en la transición FFFFH a 0000H
del conteo y hace “1” la bandera de desborde del temporizador. El temporizador continúa el conteo. La
bandera de desborde es el bit TFx en TCON que es leído o escrito mediante software. (ver Figura 2b.)
El bis más significativo (MSB) del valor en los registros del temporizador es THx bit 7, y el bit menos
significativo (LSB) es TLx bit 0. El LSB conmuta con una frecuencia igual a la entrada de reloj dividida
por 2, mientras el MSB conmuta a una frecuencia igual a la entrada de reloj dividida por 65,536 (i.e..
Profr. Salvador Saucedo
4
216). Los registros del temporizador (TLx/THx) se pueden leer o escribir en cualquier tiempo por el
software.
4.3 Modo de 8 Bits con Auto Recarga (Modo 2)
El modo 2 es de 8 bits con auto recarga. El byte bajo del temporizador (TLx) opera como un
temporizador de 8 bits mientras el byte alto del temporizador (THx) guarda el valor de recarga. Cuando
el contador se desborda desde FFH a 00H, no sólo es la bandera del temporizador que se hace “1”, sino
que el valor en THx es cargado en TLx; el conteo continúa desde este valor up hacia arriba hasta la
siguiente transición de FFH a 00H, y así indefinidamente. Este modo es conveniente, ya que el
temporizador se desborda a intervalos específicos, periódicos, una vez que TMOD y THx han sido
iniciados. (ver Figura 2c.)
4.4 Modo de Temporizador partido (Modo 3)
El modo 3 es el temporizador partido y es diferente para cada timer. El temporizador 0 en modo 3 es
partido en dos temporizadores de 8 bits. TL0 y TH0 actúan como temporizadores separados con
desbordes que hacen “1” los bits TF0 y TF1 respectivamente.
El temporizador 1 se detiene en modo 3, pero puede ser arrancado al ponerlo en uno de los otros modos.
La única limitación es que la bandera de desborde usual del Temporizador 1. TF1, no es afectada por
los desbordes del Temporizador 1, ya que éste está conectado a TH0.
El modo 3 brinda esencialmente un timer extra de 8 bits: El 8051 parece tener un tercer timer. Cuando
el temporizador 0 está en modo 3, el temporizador 1 puede detenerse y arrancarse al conmutarlo de su
propio modo 3. El puede todavía ser usado por el puerto serial como un generador de baud rate, o él
puede usarse en cualquier manera que no requiera interrupciones (ya que no está más conectado a
TF1).
5 Fuentes de Reloj
La figura 2 nos muestra como los temporizadores son excitados. Hay dos posibles fuentes de reloj,
seleccionadas al escribir al bit contador/temporizador (C/ T ) en TMOD cuando el temporizador es
iniciado. Una fuente de reloj es usada para producir intervalos de tiempo, la otra para contar eventos.
5.1 Generación de Intervalos de Tiempo
Si C/ T = 0, la operación continua del temporizador es seleccionada y el temporizador es avanzado
desde el oscilador interno. Una etapa para dividir por 12 se agrega para reducir la frecuencia de reloj a
valores razonables para la mayoría de las aplicaciones. Cuando la operación continua del temporizador
es seleccionada, el temporizador se usa para producir intervalos regulares de tiempo.
Los registros del temporizador (TLx/THx) incrementan a una tasa de 1/12avo la frecuencia del
oscilador interno: entonces, un cristal de 11.0592 MHz producirá un reloj de 921,600 Hz. Los desbordes
del Temporizador ocurren tras un número fijo de pulsos del reloj, dependiendo en el valor inicial
cargado en los registros del temporizador, TLx/THx.
Fig. 3 Fuentes de señales de Reloj para el timer.
Profr. Salvador Saucedo
5
5.2 Conteo de Eventos
Si C/ T = 1, el temporizador es avanzado desde una fuente externa. En la mayor parte de las
aplicaciones, tal fuente externa suministra al temporizador con un pulso por la ocurrencia de un
"evento” ya que temporizador está contando eventos. El número de eventos está determinado en
software al leer los registros del temporizador TLx/THx, ya que los valores de 16 bits en tales registros
se incrementan en la unidad por cada evento.
La fuente externa de reloj llega a través de las patitas de las funciones alternativas del puerto 3. El bit 4
del puerto 3 (P3.4) sirve como la entrada externa de reloj para el temporizador 0 y es denotada por
"T0" en este contexto. P3.5, o "T1", es la entrada externa de reloj para el temporizador 1. (ver Figura
3). En aplicaciones de conteos, los registros del temporizador se incrementan en respuesta a una
transición de 1 a 0 en la entrada externa. Tx. La entrada externa es muestreada durante S5P2 de cada
ciclo de máquina; luego, cuando la entrada exhibe un “1” en un ciclo y un “0” en el siguiente, el
contador es incrementado. El nuevo valor aparece en los registros del temporizador durante S3P1 del
ciclo que sigue a aquél en que la transición es detectada. Ya que toma dos ciclos de máquina (2.17 μs)
el reconocer una transición de 1 a 0, la frecuencia máxima externa es 460 kHz (asumiendo una
operación de 11.0592 MHz).
6. Arrancando, Deteniendo y Controlando los Temporizadores
La figura 2 ilustra las varias configuraciones para los registros TLx y THx del temporizador, y las
banderas, TFx, de desborde del temporizador. Las dos posibilidades para avanzar los temporizadores se
muestran en la figura 3. Ahora se demostrará como arrancar, parar, y controlar a los temporizadores.
El método más simple para arrancar y parar los temporizadores es con el bit de control de corrida, TRx,
en TCON. TRx es limpiado tras un reset del sistema; ello es, los temporizadores se deshabilitan
(parados) por default. TRx se hace “1” mediante software para echar a volar los temporizadores (ver
figura 4). Ya que TRx está en el registro bit-direccionable TCON, es fácil arrancar y detener los
temporizadores dentro de un programa. Por ejemplo, el temporizador 0 es arrancado mediante
SETB TR0
y detenido mediante
CLR
TR0
El ensamblador llevará a cabo la necesaria conversión simbolica de "TR0” a la dirección correcta del
bit. SETB TR0 es exactamente lo mismo que SETB 8CH.
Fig. 4. Deteniendo y corriendo un Temporizador.
Otro método para controlar los timers es con el bit GATE en TMOD y la entrada externa INTx .
Haciendo GATE = 1 permite al timer ser controlado mediante INTx . ello es útil para medir ancho de
Profr. Salvador Saucedo
6
pulsos como sigue. Asumir que INT 0 es bajo pero pulsará alto por un periodo de tiempo a ser medido.
Iniciar al Timer 0 para modo 2, modo timer de 16-bit, con TL0/TH0 = 0000H, GATE = 1, y TR0 = 1.
Al subir INT 0 , el timer es "permitido" y es avanzado a una tasa de 921.6 kHz. Al bajar INT 0 , el timer
es "detenido" y la duración del pulso en microsegundos es el conteo en TL0/TH0 multiplicado por
1.085. ( INT 0 Puede ser programado para generar una interrupción cuando ella retorne a “0”).
Para completar el cuadro, la figura 5 ilustra al Timer 0 operando en modo 1 como un timer de 16 bits.
Así como los registros TL0/TH0 del timer y a la bandera de desborde TF0, el diagrama muestra las
posibilidades para las fuentes de reloj y para arrancar, detener, y controlar el timer.
Fig. 5. Temporizador 0 en el modo 1.
7 Inicializando y Accesando los Registros del TIMER
Los timers son usualmente iniciados una vez al comienzo de un programa para fijar el modo correcto de
operación. En lo sucesivo, dentro del cuerpo de un programa, los timers se arrancan, detienen, lo bits de
bandera se prueban y limpian, los registros del temporizador son leídos o actualizados, etc., como
requiera la aplicación.
TMOD es el primer registro iniciado, ya que él fija el modo de operación. Por ejemplo, la siguiente
instrucción inicia al Timer 1 como un timer de 16-bits (modo 1) avanzado por el oscilador interno
(intervalo de tiempo):
MOV
TMOD, #00010000B
El efecto de tal instrucción es hacer M1 = 0 y M0 = 1 para modo 1, deja a C/ T = 0 y GATE = 0 para
emplear el reloj interno, y limpiar los bits de modo del Timer 0. (Ver Tabla 2). Por supuesto, el timer
realmente no empieza a correr hasta que su bit de control de corrida, TR1, es puesto a “1”.
Si un conteo inicial es necesario, los registros del timer TL1/TH1 deben también ser inicializados.
Recordando que los timers cuentan de modo ascendente y hacen “1” a la bandera de desborde en una
transición de FFFFH a 0000H, un intervalo de 370 μs debe programarse inicializando TL1/TH1 a 341
cuentas menos que 0000H. El valor correcto es -341 o FEABH. Las siguientes instrucciones hacen la
tarea:
MOV
MOV
TL1, #0ABH
TH1, #0FEH
; = FEABH = 65,195
El timer es entonces arrancado al poner el bit de control de corrida como sigue:
Profr. Salvador Saucedo
7
SETB TRl
La bandera de desborde es automáticamente puesta a “1” 370 μs más tarde. El software puede holgar en
un "lazo de espera" por 370 μs usando una instrucción booleana de brinco condicional que retorna a si
misma en tanto la bandera d desborde no se haga “1”:
WACHA:
JNB
TF1, WACHA
Cuando el timer se desborda, es necesario parar el timer y limpiar la bandera de desborde con software:
CLR
CLR
TR1
TF1
; lo detiene
; limpia bandera
7.1 Leyendo un Timer "en caliente"
En algunas aplicaciones, es necesario leer el valor en los registros del timer "en caliente". Existe un
problema potencial que es simple protegerse contra él en software. Dado que dos registros del timer
deben ser leídos, un "error de fase " puede ocurrir si el byte bajo se desborda en el byte alto entre las
dos operaciones de lectura. Un valor que nunca se tuvo puede ser leído. La solución es leer el byte alto
primero, luego el byte bajo, y entonces leer el byte alto otra vez. Si el byte alto ha cambiado, repetir las
operaciones de lectura. Las instrucciones siguientes leen los contenidos de los registros TL0/TH0 del
timer en los registros R6/R7, lidiando correctamente con tal problema.
REPITE:
MOV
MOV
CJNE
MOV
A,TH0
; Lee byte alto
R6,TL0
A,TH0, REPITE
R7,A
Ejemplo 1 Generación de un tren de Pulsos a 38.5 kHz con 41% de Duty
El siguiente programa crea quince pulsos con periodo de cada onda igual a 26 μs usando sólo software.
En el campo de comentarios para cada instrucción se colocó el número de ciclos de máquina que toma
la instrucción. Al sumar los ciclos se obtiene que el periodo de la onda consta de 24 ciclos de máquina,
diez de ellos en alto y 14 en bajo. Como cada ciclo de máquina dura 1.085 μs, el periodo es igual a
26.04 μs, o sea 38.4 kHz. Se supone un cristal de 11.0592MHz.
MOV
ACALL
NOP
...
LAZO:
SETB
ACALL
CLR
NOP
NOP
ACALL
DJNZ
RET
R2,#15
LAZO
P1.0
DOS
P1.0
DOS
R2,LAZO
DOS: MOV
LOOP: DJNZ
RET
Profr. Salvador Saucedo
R3,#2
R3,LOOP
;
;
;
;
;
;
;
1 (14 EN BAJO)
2+7
1 (10 EN ALTO)
1
1
2+7
2
; 1
; 2*2
; 2 ( 7 CICLOS TOTAL)
8
La rutina dos toma siete ciclos, más otros dos ciclos que toma la instrucción que la llama son nueve en
total. Por lo tanto el número de ciclos que está P1.0 en alto es igual a 10. Notar que al ejecutarse la
P1.0 la patita del puerto se hace “1” hasta el final del ciclo que tarda dicha
instrucción setb
instrucción. El tren de 15 pulsos toma 390 μs.
Ejemplo 2: Onda Cuadrada de 4.8 kHz
Escribir un programa usando al Timer 0 para crear una onda cuadrada de 4.8 kHz en P1.0.
Una onda cuadrada de 4800 Hz requiere un tiempo alto de 104.16 μs y un tiempo bajo de 104.16 μs.
Puesto que esta intervalo es menor que 277 μs, el timer 0 en modo 2 puede usarse. Se supone un cristal
de 11.0592 MHz. Un desborde cada 104.16 μs requiere un valor de recarga en TH0 de 96 cuentas
menos que 00H, o -96. Aquí está el programa:
ORG
MOV
MOV
SETB
BUC: JNB
CLR
CPL
SJMP
END
100H
TMOD, #02H
TH0, #-96
TR0
TF0, BUC
TF0
P1.0
BUC
; 8 bits, modo de auto recarga
;-96 valor de recarga en TH0
; arranca al timer
; espera el desborde
; limpia bandera del desborde del timer
; conmuta bit del puerto
; repite
Este programa usa una instrucción para complementar el bit (CPL) en lugar de las instrucciones
booleanas SETB y CLR del ejemplo previo. Entre cada operación de complemento, un retardo de 1/2 el
periodo deseado (104.16 μs) es programado usando al Timer 0 en el modo de 8-bits con auto-recarga.
El valor de recarga puede ser especificado usando notación decimal como -96, en vez de usar notación
hexadecimal. El ensamblador realiza la conversión necesaria (0A0H). Notar que la bandera de desborde
del timer (TF0) debe ser explícitamente limpiada por el software después de cada desborde.
Los intervalos de tiempo mayores que 277 μs deben usar a timer en modo 1 de 16 bits. El retardo
máximo es 216 = 65,536 cuentas, alrededor de 71.1 milisegundos. El inconveniente del modo 1 es que
los registros del timer deben reiniciarse ras cada desborde, mientras que la recarga es automática en el
modo 2.
Ejemplo 3: Onda Cuadrada de 600 Hz
Escribir un programa usando al Timer 0 para crear una onda cuadrada de 600 Hz en P1.0.
Una onda cuadrada de 600 Hz requiere un tiempo alto de 833.33 μs y un tiempo bajo de 833.33 μs.
Puesto que esta intervalo es mayor que 277 μs, el timer 0 en modo 1 debe usarse. Se supone un cristal
de 11.0592 MHz. Un desborde cada 833.33 μs requiere un valor de recarga en TH0 de 768 cuentas
menos que 0000H, o -768. Aquí está el programa:
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
0100
0100
0103
0106
0109
010B
010E
0110
0112
0114
0116
0116
758901
758CFD
758A00
D28C
308DFD
C28C
C28D
B290
80ED
Profr. Salvador Saucedo
LAZO:
BUC:
ORG 100H
MOV
TMOD, #01H ; 16 bits, modo 1, sin recarga
MOV
TH0, #0FDH ; valor de carga en TH0
MOV
TL0, #00H
; valor de carga en TL0
SETB TR0
; arranca al timer
JNB
TF0, BUC
; espera el desborde
CLR
TR0
; apaga el Timer
CLR
TF0
; limpia bandera del desborde
CPL
P1.0
; conmuta bit del puerto
SJMP LAZO
; repite
end
9
Existe un ligero error en la frecuencia del programa anterior. Tal error se debe al uso de instrucciones
extras insertadas tras el desborde del timer para poder reiniciarlo. Si se necesitan exactamente 600 Hz el
valor de carga se debe ajustar ligeramente para obtenerlo. El ensamblador realiza la conversión
necesaria para pasar el decimal -768 a hexadecimal (0FD00H). Notar que la bandera de desborde del
timer (TF0) debe ser explícitamente limpiada por el software después de cada desborde.
Los intervalos de tiempo mayores que 71.1 ms deben usar a timer en modo 1 de 16 bits pero
combinándolo con un contador dentro de un bucle de software. El retardo máximo del modo 1, como ya
se dijo, es 216 = 65,536 cuentas de 1.085 μs cada una, alrededor de 71.1 milisegundos.
Ejemplo 4. Tres Ondas Cuadradas Usando Interrupciones y un contador
Escribir un programa usando interrupciones para simultáneamente crear tres ondas cuadradas:
una de 14.4 kHz, otra de 300 Hz y una más de 15 Hz en P1.7, P1.6 y P1.5, respectivamente.
La configuración de hardware con la temporización para las formas de onda deseadas se ofrece en la
Figura 6. Tal combinación de salidas sería extremadamente difícil de generar en un sistema sin
interrupciones. El timer 0, provee sincronización para la señal de 14.4 kHz, opera en el modo 2, como
en el ejemplo previo: y el timer 1, provee sincronización para la onda de 300 Hz. Puesto que la señal de
300 Hz necesita 1.666 ms en alto y también 1.666 ms en bajo, el modo 2 no se puede usar para este
caso. (Recordar que 277 μs es el máximo intervalo de tiempo en el modo 2 cuando el 80C31 opera a
11.0592 MHz.) Aquí está el programa:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
0000
0000
000B
000B
001B
001B
001D
0030
0030
0033
0033
0036
0038
003A
003D
003F
0041
0041
0043
0044
0044
0046
0049
004C
004E
0050
0051
0054
0056
0058
0059
802E
8034
8027
758912
MAIN:
758CE0
D28C
D28F
75A88A
7C00
80FE
ORG
SJMP
ORG
SJMP
ORG
SJMP
0
MAIN
00BH
T0ISR
01BH
TlISR
ORG
MOV
0030H
TMOD,#12H ;Timer 1 = modo 1
;Timer 0 = modo 2
TH0,#-32 ;14.4 kHz usando timer 0
TR0
TF1
;fuerza interrupcion timer 1
IE,#8AH ;permite ambos timers interrumpan
R4,#0
; inicia contador
$
MOV
SETB
SETB
MOV
MOV
SJMP
; vector del Timer 0
; vector del Timer 1
B297
32
T0ISR:
CPL
RETI
P1.7
C28E
758DFA
758B00
D28E
B296
0C
BC1404
7C00
B295
32
TlISR:
CLR
MOV
MOV
SETB
CPL
INC
CJNE
MOV
CPL
RETI
END
TR1
; Apaga al timer
TH1, #HIGH(-1536) ; 1.666 ms tiempo alto &
TL1, #LOW(-1536) ; tiempo bajo igual
TR1
; enciende al timer
P1.6
R4
; incrementa contador
R4,#20,FIN
R4,#0
; reinicia contador
P1.5
FIN:
Aquí, el marco es para un programa completo que puede ser instalado en EPROM o ROM en un
producto basado en el 80C31. El programa principal y las ISRs se localizan encima de las localidades
de los vectores para el reset del sistema y ambas interrupciones, aunque la ISR para el timer 0 sólo mide
tres bytes, por lo que bien pudo quedar a partir de la localidad 000BH. Las tres formas de ondas se
crean mediante instrucciones booleanas "CPL"; empero, los intervalos de tiempo necesitan métodos
algo diferentes para cada uno.
Puesto que los registros TL1/TH1 deben ser recargados tras cada desborde (i.e. después de cada
interrupción), la ISR del timer 1 (a) detiene al timer, (b) recarga TL1/TH1, (c) arranca al timer, luego
(d) complementa al bit 6 del puerto 1, y si procede complementa el bit P1.5 para los 15 Hz. Notar
Profr. Salvador Saucedo
10
además, que TL1/TH1 no son inicializados al principio del programa principal, a diferencia de TH0. Ya
que TL1/TH1 deben ser reiniciados tras cada desborde, TF1 se hace “1” en el programa principal por
software para "forzar" una interrupción inicial tan pronto como las interrupciones sean encendidas. Esto
efectivamente hace que la forma de onda de 300 Hz se produzca.
Fig. 6. Formas de onda (sin escala) del ejemplo.
La ISR del Timer 0, como era de esperarse, simplemente complementa el bit 7 del puerto 1 y retorna,
mediante la instrucción RETI al programa principal. SJMP $ se usa en el programa principal para
abreviar la forma de ACA: SJMP ACA. Las dos formas son funcionalmente equivalentes. Notar que
las banderas de desborde TF0 y TF1 no son limpiadas explícitamente por el software, pues al usar
interrupciones dichas banderas son borradas por el hardware al saltar a la ISR (Rutina de Servicio a
Interrupción) respectiva.
Ejemplo 5. Interfaz de un Buzzer
Un buzzer se conecta a P1.7 y un switch sin rebotes se conecta a P1.6. Escribir un programa que
lea el nivel lógico producido por el switch y suene el buzzer por un segundo por cada transición
de1 a 0 detectada.
El buzzer en la figura 7 es un transductor piezo cerámico que vibra cuando es estimulado con un voltaje
de CD. El objetivo aquí es generar un tono alrededor de 3.3 kHz a 5 voltios CD. Un inversor se usa
como driver pues el buzzer toma 8 mA de corriente. Como indican las características de CD del 8051 en
el manual, las patas del Puerto 1 pueden sumir un máximo de 1.6 mA. Crear retardos de software es uno
de las más comunes tareas de programación dadas a estudiantes de microprocesadores. El método usual
de decrementar un contador dentro de un bucle no es necesario en el 8031, pues cuenta con timers
propios. Una subrutina de 1 segundo de retardo usando al Timer 0 se muestra en este ejemplo.
Profr. Salvador Saucedo
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Fig. 7 Ejemplo del zumbador.
La transición de 1 a 0 en P1.6 es detectada esperando por un 1 (JNB
esperando por un 0 (JB P1.6, WACHA). Veamos el programa:
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
0000
0000
0100
0100
0103
0106
0109
010B
010E
0110
0112
0114
0117
011A
011C
011F
0121
0123
0125
0126
CIENTO
CUENTA
758901
3096FD
2096FD
D297
120112
C297
80F1
7F64
758C24
758A01
D28C
308DFD
C28D
C28C
DFEF
22
LAZO:
WACHA:
DELAY:
OTRA:
ACA:
EQU
EQU
ORG
MOV
JNB
JB
SETB
CALL
CLR
SJMP
MOV
MOV
MOV
SETB
JNB
CLR
CLR
DJNZ
RET
END
P1.6,
LAZO)
y
luego
100
;100x9217*1.085 us = 1 SEG
9217
100h
TMOD,#0lH
;usa timer 0 en modo 1
P1.6,LAZO
;espera por 1 en entr.
P1.6,WACHA
;espera por 0 en entr.
P1.7
; ARRANCA AL BUZZER
DELAY
; espera 1 segundo
P1.7
; APAGA AL BUZZER
LAZO
R7, #CIENTO
TH0,#HIGH CUENTA
TL0,#LOW CUENTA
TR0
TF0, ACA
TF0
TR0
R7,OTRA
Hay dos situaciones no manejadas en el ejemplo visto. Primero, si la entrada conmuta durante el
segundo que el buzzer está sonando, la transición no es detectada, ya que el software está ocupado en la
rutina delay. Segundo, si la entrada conmuta rápidamente en fracción de milisegundo la transición
puede ser no detectada tanto por las instrucciones JNB y JB.
PROBLEMAS
Escribir un programa para el 80C31 que produzca una onda casi cuadrada en P1.5 de 48.5
1.
kHz, sin usar los timers.
Escribir un programa en el 80C31 que produzca una onda cuadrada en P1.2 de 12.5 kHz,
2.
usando el timer 0.
Modificar el ejemplo 3 para que la frecuencia sea de 440 Hz.
3.
Modificar ejemplo 1 para obtener una frecuencia de 30.8 kHz con 40% de duty,
4.
tiempo _ alto
duty= 100
%.
periodo
Modificar ejemplo 4 para que la onda en P1.5 sea de 60Hz.
5.
Programar el timer 1 para tener un baud rate de 19,200 bps en el puerto serial.
6.
Modificar ejemplo 5 para que el buzzer suene en una detección si y la siguiente no.
7.
Usar interrupciones en el timer 0, modo 1, para generar en P1.5 un periodo de 20 ms con
8.
33% de duty.
Profr. Salvador Saucedo
12
9.
Programar el timer 0 como contador de eventos, usando interrupciones, para implementar
un reloj en tiempo real que se actualice cada segundo. Poner en RAM interna la hora del día
en hh:mm:ss, en las localidades 60h a 62h. Usar el circuito del diagrama siguiente.
10.
Añadir el circuito dado del problema anterior al cableado de la práctica 5 que corre al
programa monitor, pero usando la entrada INT 0 y programar la interrupción externa. Enviar
el tiempo real a exhibirse en la pantalla de la PC, cada 5 segundos.
Profr. Salvador Saucedo
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Profr. Salvador Saucedo
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