Microprocesadores I Práctica #8 “Medidor de capacitancias

Ing. Oscar Richer.
Microprocesadores I
Práctica #8
“Medidor de capacitancias”
Construya un medidor de capacitancias haciendo uso del 8051. Para ello utilice el circuito
integrado 555 bajo la configuración de un generador de onda cuadrada. La forma de
interconectar el circuito 555 para lograr dicha operación, se muestra a continuación:
+5v
•
R1
7
•
6
R2
•
Cext
+
TIMER
555
3
A pin T1
5
2
1
0.01uf
Fije el valor de las resistencias a R1=4.7KΩ y R2=47KΩ y deje al valor de la
capacitancia CEXT como incógnita (capacitancia por medir). De esta forma, la frecuencia
de la señal cuadrada generada por el circuito 555 será proporcional al valor de la
capacitancia. La relación está dada por:
C = T/0.693(R1 + 2R2) farads.
Por ejemplo, si R1= 4.7KΩ y R2= 47KΩ ==> C = T/68399.1 farads donde T es el
período de la onda cuadrada en segundos.
C = T(1.46200 X 10-5) farads.
= T(14,620) nf.
Utilice la señal cuadrada que se genera por el circuito 555 para alimentarla al pin T1 del
8051. Mida la cantidad de cuentas que se incrementa el contador 1 en un lapso de tiempo
predefinido. Utilice el contador 0 para generar dicho lapso de tiempo. Este lapso deberá
depender del tamaño de condensador que estuviera intentando medir. Por ejemplo, si el
condensador es muy grande, el lapso de tiempo deberá ser grande de manera que permita
al contador 1 avanzar en su cuenta. De otra forma, si el lapso fuera muy corto, el contador
1 no podrá avanzar ni una cuenta.
ANALISIS.
Considere la medición de valores de condensadores que van desde 1 nF hasta los 1000
nF.
Asumiendo un XTAL de 11.0592 MHz y usando la señal de reloj interno para el contador
0, un incremento de una unidad al registro de cuenta de dicho contador, generará un lapso
de tiempo de 1.0850694 useg. Si el condensador que conectamos al 555 fuera de 1 nF,
éste generará una onda cuadrada con un período de 68.3 useg. Si la señal cuadrada que
genera el 555 la conectamos como señal de reloj externa al contador 1, por cada
68.399453 useg. que transcurra, la cuenta en el contador 1 será incrementado en una
unidad. Si el lapso de tiempo que definimos en el contador 0 es de 71,111.1 useg.
(máximo lapso de tiempo si operamos el contador en su modo 1) * 30 (mediante
Software) = 2.133333 seg, la cantidad de cuentas que avance el contador 1 en 2.133333
segs. será igual a 2.133333/68.399453 useg = 31,189. La siguiente tabla muestra la cuenta
a la que llegaría el contador 1 si lo iniciamos en cuenta=0000H y lo paramos al cabo de
2.133333 seg. después de haberlo iniciado, al conectar al 555 diferentes valores de
condensador.
C (nF)
1
10
100
1,000
T (µseg)
68.399453
683.99453
6,839.9453
68,399.453
Cta. final de cont. 1
31,189
3,178
311
31
Conv.
1.0
10.0
100.3
1,006.1
La columna “Conv.” es el resultado de dividir 31,189/(La cuanta final a la que llega el
contador 1). Se puede ver que la medición de la capacitancia es bastante precisa mientras
el valor del condensador se mantenga abajo de los 100 nF. Conforme nos acercamos a los
1,000 nF el error empezará a crecer hasta llegar a ser considerable como se observa para
el caso de 1,000 nF.
Desarrolle un programa para el 8051 que interaccione con el circuito 555 de manera que
pueda determinar el valor, en nano Faradios, que conecta al 555. El condensador por
medir deberá conectarse, el programa del 8051 deberá ejecutarse y el valor del
condensador deberá aparecer bajo DPTR, la parte entera y el acumulador A, la parte
fraccional al terminar de efectuar la ejecución del programa.
Por ejemplo, si el valor de condensador que detecta el microcontrolador fue de 456.3 nF,
al terminar de ejecutar el programa deberá tener almacenado bajo el registro DPTR el
valor de 456 mientras que el acumulador deberá contener el valor de 3.
Si el condensador por medir fuera mayor a 1,000 nF, el registro DPTR deberá contener el
valor de FFFFH. Si el valor por medir fuera menor a 1 nF el valor del registro DPTR
deberá contener 0000H.
Dado que el Software con que se cuenta en la EPROM de la tarjeta DTK-31 no presenta
un comando que permita examinar el contenido de los registros internos del
microcontrolador, es necesario pasar los contenidos de los registros DPTR y el ACC, a
localidades externas de RAM. Estas podrán ser examinadas mediante el comando DUMP.
Pre-reporte:
1. Entregue el listado del programa.
2. Una copia del hardware utilizado para la realización de la práctica.
3. Lista de material requerido.
No olvide incluir en su reporte:
1. El listado del programa debidamente documentado donde se presente el código
maquinal de cada nemónico.
2. Gráfica de los valores de condensador reales contra los medidos.
3. Explique las diferencias encontradas en (2).