Arquitectura de computadores

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Arquitectura de Computadores

Laboratorio N° 3

Profesor: Jorge Tobar

Alumnos: Felipe Castro, Vanessa Malverde

Fecha: 24/06/2022

Introducción

En la presente experiencia se resolverán problemas prácticos y simulados respecto a la programación y armado de circuitos de un microcontrolador mediante herramientas entregadas en el laboratorio y simuladas mediante el programa proteus y Mplab.

Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales que cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

Algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y funcionan a velocidad de reloj con frecuencias tan bajas como 4 kHz o tan altas como 4 MHz, con un consumo de baja potencia.

Para esta experiencia, se utilizará en el laboratorio el microcontrolador PIC16F877A el cual se puede visualizar en la siguiente imagen.

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Figura : PIC16F877A.

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Figura : PIC16F877A.

Para la experiencia simulada, se utilizará el microcontrolador PIC16F84A el cual se puede visualizar en la siguiente imagen.

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Figura : PIC16F84A.

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Figura : PIC16F84A.

Los objetivos principales de la presente experiencia, son los siguientes:

• Configurar los puertos de salida como salidas digitales.
• Configurar los puertos de entrada como entradas digitales.
• Programar operaciones aritméticas y lógicas en lenguaje ensamblador
• Simular programas en MPLAB para verificar la correcta funcionalidad de la aplicación realizada.
•  Diseñar un circuito programable que realice las operaciones requeridas

Para cumplir con dichos objetivos, se diseñarán dos circuitos simulados y un circuito práctico, los cuales se detallarán a continuación:

Problema 1:

   Se desea diseñar un circuito que sea capaz de visualizar el resultado de una operación lógica o aritmética según sea programado. Este debe ser capaz de admitir dos registros de 3 bits, poder seleccionar entre 4 operaciones (2 lógicas y 2 aritméticas), y obtener el resultado de 3 bit + 1 bit de acarreo + 1 bit indicando si es negativo

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Debe ser capaz de realizarse las siguientes operaciones:

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Problema 2:

Se desea diseñar un circuito que sea capaz de visualizar diferentes tipos de secuencias de luces.

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Figura 1: Microcontrolador.

Al realizar una combinación entre los pines A y B, el circuito debe encender los leds, uno a uno, siguiendo un orden determinado por la siguiente tabla:

                                        Tabla 1: Combinaciones.

Problema 3:

Un sistema de molienda de café está formado por dos motores (M1 y M2) y debe funcionar de la siguiente manera:

• Si el nivel de café se encuentra entre S e I, solo debe funcionar uno de los dos motores.
• Si el nivel sobrepasa el sensor S deben funcionar los dos motores.
• Si el nivel no sobrepasa el sensor I deben estar apagados ambos motores.

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Para desarrollar cada problema, primeramente se programará en lenguaje ensamblador las instrucciones necesarias para satisfacer las combinaciones necesarias.

Una vez programado, se compilará mediante el programa Mplab, arrojando un código en lenguaje máquina (solos 1´s y 0´s).

Con el programa proteus se simulará el circuito para satisfacer las exigencias del enunciado. Finalmente en el microcontrolador PIC16F877A, se introduce el programa compilado, y se prueban las combinaciones requeridas para cada problema.

Desarrollo

Experimento 1

Para desarrollar este circuito, primero se realizó el código en lenguaje ensamblador, para poder desarrollar el circuito correctamente , el cual se podrá visualizar en el anexo.

Luego, se realiza el circuito en Proteus y se compila con el código anteriormente mencionado y convertir las instrucciones en el lenguaje de máquina, con el fin que funcione mediante 1’s y 0’s .  

El cual se puede observar en la siguiente imágen.

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                                               Figura : Circuito PIC16F877A.

Experimento 2

Para desarrollar este circuito, primeramente se realizó una investigación exhaustiva, sobre la codificación en lenguaje ensamblador, y luego se procedió a escribir en lenguaje ensamblador, las instrucciones necesarias para desarrollar correctamente el circuito (código en el anexo).

Una vez listo el código, se procedió a compilarlo, es decir, convertir estas instrucciones en lenguaje máquina, vale decir, 1´s y 0´s. Esto se realizó a través del software MPLAB.

Una vez listo el archivo compilado en formato .HEX, se procedió a diseñar el circuito en el software proteus, el cual se puede observar en la siguiente imagen:

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