U
M GERADOR DE FORMAS DE ONDA
PROGRAMÁVEL
Especificação do trabalho integrador para
a avaliação distribuída da edição de 2002 / 03 da disciplina
EEC2104 (Microprocessadores)
Resumo
O objectivo principal deste documento consiste em apresentar uma especificação para o gerador de formas de onda programável, que constitui o trabalho integrador previsto na avaliação da disciplina EEC2104 (Microprocessadores). Após um breve secção introdutória, referente ao método que será usado para avaliar o trabalho apresentado pelos alunos, seguem-se a descrição do circuito onde será executado o código a desenvolver, a especificação funcional a implementar e a referência a possíveis tarefas complementares, que permitam introduzir uma valorização adicional. A concluir, apresentam-se algumas recomendações relativas à realização do trabalho e à elaboração do relatório, e por fim algumas referências a elementos de estudo directamente relacionados com o trabalho aqui proposto.
Introdução
O modelo adoptado nesta disciplina corresponde à "Avaliação distribuída sem exame final", tal como descrita nas Normas Gerais de Avaliação (Artigo 1.º, ponto 2). A avaliação distribuída terá lugar através da realização de duas provas escritas durante o semestre, sendo a classificação final complementada por uma componente correspondente ao trabalho integrador que é apresentado neste documento. Este trabalho integrador decorrerá nas semanas de 2 e 9 de Dezembro e terá um peso de 20% (já que as provas escritas têm um peso de 40% cada uma), determinado pelo respectivo relatório e pela demonstração de funcionamento, de acordo com as seguintes componentes:
▪ Estrutura: conjunto das matérias apresentadas, relativamente aos assuntos tratados
no trabalho e às decisões tomadas.
▪ Apresentação: Aspectos gráficos.
▪ Linguagem: Correcção linguística.
▪ Conteúdo: Rigor técnico do conteúdo.
▪ Discussão: Interacção com o docente das aulas TP, na demonstração final de
funcionamento.
Os alunos que não apresentarem este trabalho integrador perderão a classificação correspondente, o que limitará a sua classificação máxima a 16 valores.
O modelo de realização previsto para este trabalho mantém os grupos formados no decorrer das aulas teórico-práticas, embora não seja excluída a possibilidade de realização individual. No caso de realização em grupo, o relatório será comum e a diferença entre as notas a atribuir a cada elemento será determinada na etapa final de discussão (referida acima).
Descrição do hardware
O gerador de formas de onda programável pretendido deve ser tão compacto quanto possível, pelo que a indicação do modo de funcionamento pretendido será enviada via RS-232 a partir de um PC (não existirá painel frontal com botões e sinalizadores). O diagrama esquemático do circuito está apresentado na figura 1, onde se verifica a existência de quatro tipos principais de componentes:
▪ O microcontrolador 89C51 (variante com memória de programa do tipo Flash)
▪ O conversor D/A de 8 bits DAC08, ligado à porta 1 do microcontrolador
▪ O circuito que converte a corrente de saída do conversor D/A (entre 0 e 2 mA, a
entrar no pino de saída IOUT) para uma tensão entre –5 V e +5 V
<Doc> 1.0
JMF - gerador programável de formas de onda (Nov. 2001)
A
1 1
Tuesday, November 20, 2001 Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet of +5V -12V +5V +12V -12V +5V -12V +5V +5V MAX232 13 8 11 10 1 3 4 5 2 6 12 9 14 7 R1IN R2 IN T1IN T2I N C+ C1-C2+ C2-V+ V-R1OUT R2 OUT T1OUT T2O U T AT89C51 9 18 19 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 PSEN ALE/PROG EA/VPP P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 DAC08 4 16 14 15 12 11 10 9 8 7 6 5 13 3 1 2 IOUT COMP VREF+ VREF-LSB/B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 MSB/B7 V+ V-VLC /IOUT cabo RS232C TxD RxD GND 1 2 3 saída analógica 1 2 botão de reset 100nF 2K5 + -1/2 TL082 3 2 1 + -1/2 TL082 5 6 7 8 4 100nF 100nF 10K 100nF 100nF 100nF 100nF 2K5 4K7 11,0592MHz 33 pF 33pF 10K 1uF 0K1 1N4148 10K + + + + +
Fig. 1: Diagrama esquemático do gerador de formas de onda programável.
O primeiro passo na realização deste trabalho deve naturalmente consistir numa análise detalhada do diagrama esquemático apresentado acima. Em particular, cada aluno deve certificar-se que compreende a razão da existência de cada componente apresentado. Este passo pode requerer a consulta às folhas de características dos componentes, que estão facilmente disponíveis através da Internet.
Especificação funcional
O gerador de formas de onda programável deve permitir a selecção da forma de onda a gerar, bem como a variação da frequência e dos valores máximo e mínimo, de acordo com os seguintes requisitos:
▪ Formas de onda a suportar: triangular, dente de serra ascendente, dente de serra
▪ Frequência: A gama de frequências a suportar deve começar em 10 Hz e
prolongar-se até ao máximo valor que prolongar-seja permitido pelo relógio do microcontrolador. A variação do valor da frequência não deve alterar os actuais valores máximo e mínimo da tensão de saída. É desejável que a frequência se mantenha, qualquer que seja a forma de onda seleccionada (i.e. se modificarmos a selecção da forma de onda a gerar, o valor actual da frequência não deveria sofrer alteração).
▪ Valores máximo e mínimo: Deve ser possível o ajuste individual dos valores
máximo e mínimo, tendo o valor mínimo como limite superior o valor máximo e este, como limite inferior, o valor mínimo (quando os valores máximo e mínimo especificados forem iguais será gerada uma saída DC com este valor). No caso das formas de onda triangular e em dente de serra, o ajuste de qualquer destes valores deve ser feito mantendo-se o declive, o que implica que a frequência diminui quando aumentarmos a excursão na saída (e vice-versa).
A configuração de funcionamento do nosso gerador de formas de onda programável será integralmente realizada via RS-232 a partir de um PC, de acordo com as seguintes recomendações:
▪ As teclas numéricas (“1” a “4”) deverão ser usadas para seleccionar o parâmetro a
configurar: 1- Forma de onda; 2- Frequência; 3- Valor máximo; 4- Valor mínimo.
▪ As teclas “+” e “-“ devem realizar a acção de incrementar / decrementar
relativamente ao último parâmetro seleccionado (e.g. carregar em “1” e depois em “+” deve passar à forma de onda seguinte, dentro da sequência triangular - serra ascendente – serra descendente – quadrada – triangular - ...).
Se o código da tecla premida não tiver significado, não devem ocorrer alterações relativamente à situação de funcionamento actual. O ajuste do modo de funcionamento pretendido iniciar-se-á normalmente pelos valores máximo e mínimo, após o que se passará ao ajuste da frequência (já que esta não modifica aqueles valores). Se nenhuma forma de onda estiver seleccionada, a saída analógica deve manter-se em 0 V.
Tarefas complementares
Os alunos que se vejam impossibilitados de comparecer a uma das provas de avaliação (e fiquem por essa razão no regime de avaliação “50+50” em vez do “40+40+20”) deverão implementar modos de funcionamento adicionais, que expandam a especificação funcional descrita na secção anterior. Estes novos requisitos serão apresentados caso a caso, devendo os alunos nestas circunstâncias contactar com os docentes, para obter a
Recomendações para a realização do trabalho
Serão valorizadas todas as boas práticas de projecto que têm sido realçadas ao longo das aulas teóricas e teórico / práticas, tais como a programação modular, a utilização de segmentos recolocáveis (sempre que tal seja possível), a inclusão de comentários apropriados à compreensão do código, etc. A elaboração do relatório deve levar em conta as recomendações referidas no início deste documento (estrutura do relatório, apresentação, correcção da linguagem e rigor técnico do conteúdo) e incluir em anexo os ficheiros com o código assembly desenvolvido.
A submissão do relatório deve ser feita em forma impressa e em forma electrónica, ambas com o mesmo conteúdo. O relatório deve integrar todos os elementos considerados necessários para descrever o trabalho realizado, mas de forma concisa e tão sucinta quanto possível (a verbosidade é um factor de penalização). A inclusão de ilustrações deve ser privilegiada face à descrição textual, nomeadamente no que se refere à descrição de modos de funcionamento (e.g. através de fluxogramas), à apresentação de resultados (e.g. formas de onda obtidas na saída), etc. Isto não significa no entanto que não exista lugar no relatório para a inclusão de aspectos de pormenor, sempre que forem considerados necessários (e.g. a indicação da máxima frequência de funcionamento possível e a justificação desse valor).
O relatório em forma electrónica deve incluir um ficheiro (preferencialmente em formato neutro, como PDF ou HTML) com a totalidade do documento apresentado em forma impressa e os ficheiros A51 correspondentes às rotinas desenvolvidas, para além de quaisquer outros elementos adicionais que os alunos considerem relevante incluir. Este conjunto de ficheiros deve ser enviado por correio electrónico para o docente das aulas teórico / práticas, em formato WinZip, sendo o respectivo nome criado por concatenação do identificador SiFEUP dos alunos que integram o grupo (e.g. ee01234-ee01100-ee01177.zip). O envio deste ficheiro deve ter lugar no final da discussão com cada grupo e
constitui a acção que encerra o trabalho aqui proposto.
Referências
▪ Livro recomendado (capítulo 9).
▪ Guiões das aulas teórico / práticas correspondentes às semanas de 4, 18 e 25 de
Novembro (diversos aspectos elementares relacionados com um gerador de formas de onda programável)
▪ Guiões das aulas teórico / práticas correspondentes à semana de 21 de Outubro
