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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.

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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 PROPOSITO DIRECCION BIT DIRECCIONABLE TCON Control 88h Si TMOD Modo 89h No TL0 Temporizador 0 Byte bajo 8Ah No TL1 Temporizador 1 Byte bajo 8Bh No TH0 Temporizador 0 Byte alto 8Ch No TH1 Temporizador 1 Byte alto 8Dh No Tabla 2 Resumen del registro TMOD

BIT NOMBRE TEMPORIZADOR DESCRIPCION 7 GATE 1 Bit de compuerta. Si es “1” el temporizador

sólo corre cuando 1INT está en alto 6 C/ T 1 Bit selector Contador/Temporizador

“1” = Contador de Eventos “0” = Intervalo de Tiempo

5 M1 1 Bit 1 del modo (ver tabla 3) 4 M0 1 Bit 0 del modo (ver tabla 3) 3 GATE 0 Bit de compuerta del temporizador 0 2 C/ T 0 Bit selector Contador/Temporizador del

temporizador 0 1 M1 0 Bit 1 del modo de temporizador 0 0 M0 0 Bit 0 del modo de temporizador 0

Tabla 3 Resumen de modos del temporizador

M1 M0 MODO DESCRIPCION 0 0 0 Modo de 13 Bits (modo 8048) 0 1 1 Modo de 16 Bits 1 0 2 Modo 8 Bits con auto recarga 1 1 3 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.

3. 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).

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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 NOMBRE DIRECC. BIT DESCRIPCION TCON.7 TF1 8FH 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.

TCON.6 TR1 8EH Bit de Control del Temporizador 1 “1” = Enciende al timer “0” = Apaga al timer

TCON.5 TF0 8DH 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.

TCON.4 TR0 8CH Bit de Control del Temporizador 0 “1” = Enciende al timer “0” = Apaga al timer

TCON.3 IE1 8BH Bandera de flanco de interrupción externa 1. El hardware la hace “1” al detectar flanco negativo en 1INT , el software la hace “0” o el hardware cuando salta a rutina de servicio a interrupción.

TCON.2 IT1 8AH Bandera de tipo de interrupción externa 1. TCON.1 IE0 89H Bandera de flanco de interrupción externa 0. TCON.0 IT0 88H 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.

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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..

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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.

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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

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pulsos como sigue. Asumir que 0INT 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 0INT , el timer es "permitido" y es avanzado a una tasa de 921.6 kHz. Al bajar 0INT , el timer es "detenido" y la duración del pulso en microsegundos es el conteo en TL0/TH0 multiplicado por 1.085. ( 0INT 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 TL1, #0ABH MOV TH1, #0FEH ; = FEABH = 65,195

El timer es entonces arrancado al poner el bit de control de corrida como sigue:

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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 TR1 ; lo detiene CLR TF1 ; 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 A,TH0 ; Lee byte alto MOV R6,TL0 CJNE A,TH0, REPITE MOV 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 R2,#15 ACALL LAZO NOP ... LAZO: SETB P1.0 ; 1 (14 EN BAJO) ACALL DOS ; 2+7 CLR P1.0 ; 1 (10 EN ALTO) NOP ; 1 NOP ; 1 ACALL DOS ; 2+7 DJNZ R2,LAZO ; 2 RET DOS: MOV R3,#2 ; 1 LOOP: DJNZ R3,LOOP ; 2*2 RET ; 2 ( 7 CICLOS TOTAL)

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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 instrucción setb P1.0 la patita del puerto se hace “1” hasta el final del ciclo que tarda dicha 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 100H MOV TMOD, #02H ; 8 bits, modo de auto recarga MOV TH0, #-96 ;-96 valor de recarga en TH0 SETB TR0 ; arranca al timer

BUC: JNB TF0, BUC ; espera el desborde CLR TF0 ; limpia bandera del desborde del timer CPL P1.0 ; conmuta bit del puerto SJMP BUC ; repite END

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 0100 ORG 100H 6 0100 758901 MOV TMOD, #01H ; 16 bits, modo 1, sin recarga 7 0103 758CFD LAZO: MOV TH0, #0FDH ; valor de carga en TH0 8 0106 758A00 MOV TL0, #00H ; valor de carga en TL0 9 0109 D28C SETB TR0 ; arranca al timer 10 010B 308DFD BUC: JNB TF0, BUC ; espera el desborde 11 010E C28C CLR TR0 ; apaga el Timer 12 0110 C28D CLR TF0 ; limpia bandera del desborde 13 0112 B290 CPL P1.0 ; conmuta bit del puerto 14 0114 80ED SJMP LAZO ; repite 15 0116 16 0116 end

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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 0000 ORG 0 2 0000 802E SJMP MAIN 3 000B ORG 00BH ; vector del Timer 0 4 000B 8034 SJMP T0ISR 5 001B ORG 01BH ; vector del Timer 1 6 001B 8027 SJMP TlISR 7 001D 8 0030 ORG 0030H 9 0030 758912 MAIN: MOV TMOD,#12H ;Timer 1 = modo 1 10 0033 ;Timer 0 = modo 2 11 0033 758CE0 MOV TH0,#-32 ;14.4 kHz usando timer 0 12 0036 D28C SETB TR0 13 0038 D28F SETB TF1 ;fuerza interrupcion timer 1 14 003A 75A88A MOV IE,#8AH ;permite ambos timers interrumpan 15 003D 7C00 MOV R4,#0 ; inicia contador 16 003F 80FE SJMP $ 17 0041 18 0041 B297 T0ISR: CPL P1.7 19 0043 32 RETI 20 0044 21 0044 C28E TlISR: CLR TR1 ; Apaga al timer 22 0046 758DFA MOV TH1, #HIGH(-1536) ; 1.666 ms tiempo alto & 23 0049 758B00 MOV TL1, #LOW(-1536) ; tiempo bajo igual 24 004C D28E SETB TR1 ; enciende al timer 25 004E B296 CPL P1.6 26 0050 0C INC R4 ; incrementa contador 27 0051 BC1404 CJNE R4,#20,FIN 28 0054 7C00 MOV R4,#0 ; reinicia contador 29 0056 B295 CPL P1.5 30 0058 32 FIN: RETI 31 0059 END

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

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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.

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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 P1.6, LAZO) y luego esperando por un 0 (JB P1.6, WACHA). Veamos el programa:

2 0000 CIENTO EQU 100 ;100x9217*1.085 us = 1 SEG 3 0000 CUENTA EQU 9217 4 0100 ORG 100h 5 0100 758901 MOV TMOD,#0lH ;usa timer 0 en modo 1 6 0103 3096FD LAZO: JNB P1.6,LAZO ;espera por 1 en entr. 7 0106 2096FD WACHA: JB P1.6,WACHA ;espera por 0 en entr. 8 0109 D297 SETB P1.7 ; ARRANCA AL BUZZER 9 010B 120112 CALL DELAY ; espera 1 segundo 10 010E C297 CLR P1.7 ; APAGA AL BUZZER 11 0110 80F1 SJMP LAZO 12 0112 7F64 DELAY: MOV R7, #CIENTO 13 0114 758C24 OTRA: MOV TH0,#HIGH CUENTA 14 0117 758A01 MOV TL0,#LOW CUENTA 15 011A D28C SETB TR0 16 011C 308DFD ACA: JNB TF0, ACA 17 011F C28D CLR TF0 18 0121 C28C CLR TR0 19 0123 DFEF DJNZ R7,OTRA 20 0125 22 RET 21 0126 END

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

1. Escribir un programa para el 80C31 que produzca una onda casi cuadrada en P1.5 de 48.5 kHz, sin usar los timers.

2. Escribir un programa en el 80C31 que produzca una onda cuadrada en P1.2 de 12.5 kHz, usando el timer 0.

3. Modificar el ejemplo 3 para que la frecuencia sea de 440 Hz. 4. Modificar ejemplo 1 para obtener una frecuencia de 30.8 kHz con 40% de duty,

duty=periodo

altotiempo _100 %.

5. Modificar ejemplo 4 para que la onda en P1.5 sea de 60Hz. 6. Programar el timer 1 para tener un baud rate de 19,200 bps en el puerto serial. 7. Modificar ejemplo 5 para que el buzzer suene en una detección si y la siguiente no. 8. Usar interrupciones en el timer 0, modo 1, para generar en P1.5 un periodo de 20 ms con

33% de duty.

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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 0INT y programar la interrupción externa. Enviar el tiempo real a exhibirse en la pantalla de la PC, cada 5 segundos.

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