M.C. Luis Ricardo Salgado Garza Depto. Ciencias Computacionales, ITESM-MTY Marzo 2004

Objetivos Diseñar un sistema electrónico de bajo costo basado en un microcontrolador de núcleo 8051 con interfaz USB. Equipar al sistema con dispositivos para generar, capturar, procesar y almacenar datos. Diseñar prácticas orientadas al kit, para desarrollar interfaces de comunicación con un diversos equipos periféricos, utilizando diversas interfaces y protocolos.

Objetivos Diseñar un sistema electrónico de bajo costo basado en un microcontrolador de núcleo 8051 con interfaz USB. Equipar al sistema con dispositivos para generar, capturar, procesar y almacenar datos. Diseñar prácticas orientadas al kit, para desarrollar interfaces de comunicación con un diversos equipos periféricos, utilizando diversas interfaces y protocolos.

Objetivos Diseñar un sistema electrónico de bajo costo basado en un microcontrolador de núcleo 8051 con interfaz USB. Equipar al sistema con dispositivos para generar, capturar, procesar y almacenar datos. Diseñar prácticas orientadas al kit, para desarrollar interfaces de comunicación con un diversos equipos periféricos, utilizando diversas interfaces y protocolos.

Justificación Actualizar “hardware” y contenidos de los cursos relacionados con microcontroladores. –Añadir la funcionalidad de la interfaz USB en la nueva versión de “kits”. –Contar con un “kit” de configuración modular, con dispositivos periféricos diversos y reconfigurables. –Incorporar el manejo de la tecnología de almacenamiento de datos en memoria “flash” y los conceptos relacionados con sistemas de archivos. Aprovechar y potencializar los conocimientos de microcontroladores en los cursos interfaces computacionales y diseño de “device drivers”.

Justificación Actualizar “hardware” y contenidos de los cursos relacionados con microcontroladores. –Añadir la funcionalidad de la interfaz USB en la nueva versión de “kits”. –Contar con un “kit” de configuración modular, con dispositivos periféricos diversos y reconfigurables. –Incorporar el manejo de la tecnología de almacenamiento de datos en memoria “flash” y los conceptos relacionados con sistemas de archivos. Aprovechar y potencializar los conocimientos de microcontroladores en los cursos interfaces computacionales y diseño de “device drivers”.

Justificación Contar con un “kit” didáctico pero que también pueda ser utilizado en proyectos industriales de relativa complejidad. Formar una infraestructura didáctica, basada en una herramienta de “hardware”, que pueda ser compartida con otras instituciones educativas. Disponer de un “kit” de tan bajo costo que pueda ser adquirido por los alumnos y usado posteriormente a su graduación, con un mínimo de equipo adicional requerido.

Justificación Contar con un “kit” didáctico pero que también pueda ser utilizado en proyectos industriales de relativa complejidad. Formar una infraestructura didáctica, basada en una herramienta de “hardware”, que pueda ser compartida con otras instituciones educativas. Disponer de un “kit” de tan bajo costo que pueda ser adquirido por los alumnos y usado posteriormente a su graduación, con un mínimo de equipo adicional requerido.

Justificación Contar con un “kit” didáctico pero que también pueda ser utilizado en proyectos industriales de relativa complejidad. Formar una infraestructura didáctica, basada en una herramienta de “hardware”, que pueda ser compartida con otras instituciones educativas. Disponer de un “kit” de tan bajo costo que pueda ser adquirido por los alumnos y usado posteriormente a su graduación, con un mínimo de equipo adicional requerido.

Microcontrolador Cypress CY7C –“Core” 8051 extendido: 48MHz. 3.3V DC. Interfaz genérica programable (GPIF). “Transceiver” USB. “Serial Interface Engine” (SIE). Interfaz I 2 C. –Compatibilidad USB 1.1 y 2.0. –Arranque desde memoria RAM (interna/externa), memoria FLASH, EEPROM serial o descarga vía USB.

Equipo integrado al sistema Pantalla de cristal líquido (LDC, 20x2). 8 teclas programables. Reloj de tiempo real, respaldado con batería de lítio. Ranura para memoria SD-Flash. Convertidor digital-análogo (un canal) y análogo-digital (3 canales). Memoria RAM externa (64Kbytes). Memoria EEPROM serial externa (64Kbytes). Puerto serial (compatible con RS-232). 3 puertos programables de 8 bits. Conector a líneas del microcontrolador para expansión.

Interfaz con el usuario La pantalla de cristal líquido, alfanumérica, sirve como dispositivo para salida de datos. Su operación esta controlada por el “chip” expansor de puertos. El expansor adicionalmente está conectado a 8 “push-buttons” que sirven como entrada estándar al usuario.

Hora y fecha (“data logger”) La capacidad para mantener actualizada la hora y la fecha en el sistema radica en un reloj de tiempo real DS1307, con respaldo en batería de lítio, con interfaz I 2 C. La facilidad de registro de datos (“data logger”) del sistema radica en la interacción entre el reloj de tiempo real y la interfaz para memorias “flash-SD”.

Interfaz SD La interfaz “Secure Digital” permite la conexión de memorias “flash” para almacenamiento de datos. La interfaz SD también permite la interacción con otros dispositvos que tengan este misma forma de conexión (tarjetas de red, modems, etc.). La interfaz SD permite utilizar el “kit” en prácticas para aprender el uso de los sistemas de archivos o crear un nuevo formato para este propósito. Adicionalmente, el utilizar tarjetas SD permitirá próximamente incursionar en el área de seguidad en el almacenamiento de información, utilizando microcontroladores. La interfaz SD está directamente conectada al puerto E del microcontrolador.

DACs y ADCs El sistema cuenta con un DAC de un canal, con rango de 0 a 5V DC, con interfaz I 2 C. El sistema cuenta con 3 canales de conversión analógico a digital, en el rango de 0 a 5V DC, con interfaz I 2 C.

RAM 8KB RAM internos. 64KB RAM en la tarjeta, externos al CPU, seleccionables en función a la decodificación que realiza un GAL incorporado al sistema. Capacidad de expansión externa mediante un conector con la totalidad de líneas de control, datos y direcciones.

EEPROM 0KB internos. 64KB en EEPROM serial, con interfaz I2C, incorporados en la tarjeta y que almacenan el sistema de arranque “default - stand alone”. 64KB externos, accesibles mediante el conector de expansión y seleccionables mediante el GAL incorporado en la tarjeta.

Lo que falta por mencionar... Puerto serial compatible con RS puertos digitales programables (B y D del microcontrolador y uno más através del expansor de puertos). Alimentación de voltaje externa (12V DC, para ser convertidos a 5V DC y 3.3V DC ).

Diagrama esquemático

Distribución de componentes