Los Instrumentos Virtuales
El icono Virtual Instruments de la barra de herramientas despliega en el Object Selector la lista disponible, de la cual en este momento solo veremos un par de ellas. No tendría sentido que explicásemos los depuradores SPI DEBUGGER e I2C DEBUGGER porque, imagino, aún no tenemos idea de lo que significan. Por otro lado, supongo que tampoco te hace falta leer un tutorial para aprender a usar los voltímetros y los amperímetros. Sobre los demás instrumentos, o son muy poco usados o son igual de sencillos.
Los instrumentos virtuales.
Uso del COUNTER TIMER
Aunque la barra de estado de ISIS va mostrando el tiempo de simulación transcurrido, no es la mejor forma de medir los tiempos de ejecución de los códigos. El Timer Counter se puede configurar comocronómetro (Time), frecuencímetro (Frequency) o contador de pulsos (Count) en su ventana de propiedades , pero también se puede hacer al vuelo en plena simulación. De sus tres terminales normalmente el único que se conecta es el CLK. CE puesto a 0 detiene su operación y RST reinicia el instrumento.
Counter Timer y su ventana de propiedades. Cuando la simulación/depuración esté en ejecución dale clic izquierdo para que aparezca con ventanita más grande, como la sigui ente.
Counter Timer “maximizado”. Observa los cuatro botones, que también presentes en su ventana de propiedades : MODE establece la operación del Counter Timer como cronómetro ( Time), frecuencímetro o contador de pulsos ( Count). MANUAL RESET. Es más cómodo hacer el RESET aquí que desde el pin RST. RESET POLARITY indica si el RESET será en el flanco de subida o de bajada del botón anterior. GATE POLARITY establece si en modo contador el incremento será con los pulsos positivos o negativos. Como práctica, veamos el tiempo exacto que toma una función delay_ms(), por ejemplo de nuestro programa del LED parpadeante flashled. Luego de colocar un Counter Timer sobre el esquemático es conveniente regresar a la categoríaComponent (son “cosas de Proteus”). Iniciamos la simulación/depuración y clicamos el Counter Timer para agrandarlo y verlo mejor. Nos ubicamos en cualquiera de las líneas delay_ms() y reseteamos el Counter Timer.
Ejecutamos toda la sentencia delay_ms(500) con Step Over. Como 500ms es un poco grande veremos desaparecer la ventana de código por ese lapso, pero al final veremos que el cronómetro midió 500377 us, o sea, 500.377 ms. Ahora mediremos el tiempo que transcurre entre las sentencias de las líneas 32 y 35 de este mismo código, solo que esta vez lo haremos empleando la opción Run To Source Line (ejecutar hasta la línea de código indicada).
Sea continuando con la simulación o reiniciándola, debemos seguir los tres pasos indicados en la siguiente figura.
En este punto el triangulito rojo debe señalar la línea 32 y el cronómetro debe indicar 00.000000, como en la siguiente figura. Ahora sigue los dos pasos que allí se indican.
Y… ¡sorpresa! (La sorpresa es para mí porque en verdad no esperaba dar este resultado como ejemplo. ;) Obtuvimos 500.377 ms otra vez. Si ahora se ha ejecutado más código, ¿cómo es que el cronómetro calculó el mismo tiempo?
Sucede que entre las líneas 32 y 35, además del delay que toma 500377us, están las sentenciasPORTB |= 0X01 y PORTB &= ~0X01, las cuales se ejecutan en 0.5us, y el
cronómetro no puede visualizar fracciones de microsegundos. O sea que la diferencia está solo que no se aprecia por ser muy pequeña. Lo que yo hice para medirla fue bajar la frecuencia del AVR a 1MHz. Otra forma de medir tiempos de ejecución entre dos puntos es mediante los breakpoints. Es muy sencillo. Solo hay que seguir los siguientes pasos. No pongo las capturas de pantalla porque creo que ya estoy abusando. ;)
Ponemos los breakpoints en las líneas 32 y 35. Aparte del botón , también se puede hacer con la tecla F9 o, al estilo de Atmel Studio 6, con doble clic en las líneas en cuestión. Aparece un punto rojo por cada breakpoint. Simplemente deja que corra el programa (F12). Se detendrá por sí solo en cada breakpoint que encuentre. Bueno cuando se detenga en el breakpoint de la línea 32 reseteas el cronómetro. Ahora vuelve a presionar Run o F12 y el programa correrá hasta detenerse en el siguiente breakpoint, o sea, en la línea 35. Observa el tiempo medido por el cronómetro.
Uso del Osciloscopio Los primeros Osciloscopios de Proteus solo tenían dos canales y presentaban una interface bastante sencilla. Ahora son de cuatro canales, a colores y algo más complejos. Con todo, la compatibilidad con las versiones anteriores se mantiene, y a veces inclusive prefiero las primeras.
Osciloscopio de cuatro canales. Se puede notar una clara distinción de seis recuadros, cuatro de los cuales corresponden a los cuatro canales ( Channel) A, B, C y D, con colores distintos. Los diales Position desplazan las gráficas de cada canal hacia arriba o hacia abajo, en el eje Y.
Los diales de tensión fijan la amplitud de voltaje por división. Va desde 2mV/div hasta 20V/div. Con la barra deslizadora de cada canal se marca para que las señales sean tratadas como continuas (DC), solo sus componentes alternas (AC), el nivel de tierra (GND) o para que no aparezca ( OFF). Las opciones del recuadro Trigger se pueden emplear para muestrear las señales de manera que se tengan gráficas más fluidas sin desfases. En realidad, se usa raramente porque este osciloscopio es más bien ideal y poca falta ese tipo de calibraciones. En el recuadro Horizontal el dial inferior establece el tiempo base para los canales, va desde 0.5µs/div hasta 200ms/div. Mientras más pequeño sea más anchas se verán las ondas.
Creo que un buen diseño para probar las funciones de este osciloscopio será un sencillo circuito amplificador conformado por un op-amp. Tomaremos las señales de tensión en la entrada y en la salida.
El circuito a implementar es el mostrado abajo. Al menos al inicio no te relajes y ármalo tal como está. Al op-amp no se le cambia nada, el alternador tiene 1khz de frecuencia y 100mV de amplitud. Donde veo que muchos meten la pata es en las fuentes de alimentación. Si tienes dudas puedes regresar a la sección Edición de las Propiedades de los Objetos.
Circuito de prueba. Al correr la simulación notaremos solo una onda.
Formas de onda en la entrada y en la salida del circuito. Pero luego de una adecuada calibración de los diales tendremos una imagen así: (Fíjate en la posición de los diales.)
Señales de entrada y la salida reguladas y centradas.
Gráficos de Simulación Dada la potencia del osciloscopio de Proteus, el uso de gráficos para visualizar datos de la simulación podría parecer redundante. Bastará con revisar los ejemplos incluidos en Proteus para darse cuenta de que eso no es del todo cierto. Los gráficos de Proteus son muy parecidos a los obtenidos por programas como PSPICE o Electronics Workbench. De hecho, utilizan los mismos modelos de SPICE y el mecanismo para construirlos suele ser similar, sobre todo en los gráficos analógicos. Sucede que casi todos los modelos digitales de Proteus son nativos. Vamos previendo por tanto que podemos optar por gráficos analógicos o digitales, aunque eso no significa que un gráfico analógico no pueda incluir una señal digital o viceversa. Continuando con el diseño anterior en este ejercicio vamos a capturar las gráficas de las tensiones de entrada y salida del amplificador.
Circuito amplificador simple. Primeramente selecciona la categoría Graph Mode de la barra de herramientas. Del Object Selectorescoge ANALOGUE y luego dibuja un rectángulo en el esquemático con el botón izquierdo del mouse. Quedará como el que aparece a la derecha de la siguiente figura.
Pasos para colocar un gráfico de simulación. Ahora vamos a colocar los Probes o sondas de voltaje (también los hay de corriente). Para ello seleccionamos su categoría Voltage Probe y sin darle importancia al Object Selector hacemos clic sobre los puntos del circuito cuyas tensiones tomaremos. Aparecerán esas pequeñas flechitas azulesque se conocen como Probes (sondas). Yo solo he puesto dos probes: uno en la entrada y otro en la salida del circuito. Puedes editar las propiedades de los probes como cualquier otro objeto. Como ves, yo les cambié de nombre: Vi para el primero y Vo para el segundo. Es solo para darles algo de identidad.
Colocando sondas en el circuito. Ahora selecciona un probe y con el botón izquierdo arrástralo y suéltalo sobre el rectángulo de la gráfica. Si el probe cayó bien, debió haber aparecido uno similar dentro del rectángulo. Al final verás que el probe original no se ha movido (si lo hizo, es que fallaste ;). Luego haz lo mismo con el otro probe. El rectángulo quedará como éste.
Rectángulo de gráficos con los Probes Vi y Vo. Ahora desplegamos el menú contextual del rectángulo de gráficos y escogemos la opción Maximize (Show Window) para ver las gráficas en una ventana propia. Podemos conseguir el mismo resultado clicando a la franjita verde superior, allí donde dice ANALOGUE ANALYSIS.
Ventana “maximizada” del rectángulo de gráficos. Llegó el momento esperado. Ejecutamos la generación de la gráfica yendo al menú Graph Simulate Graph ya sea en ISIS o en la nueva ventana de gráficos. Momentáneamente la barra de estado de ISIS mostrará el progreso de la simulación y cuando haya finalizado, veremos la gráfica esperada.
Ventana de gráficos con los resultados de la simulación. Bueno, en realidad no tanto. Esperábamos ver ondas sinusoidales, ¿cierto? Debe ser que están tan juntas que no se notan. Si deseas puedes estirar la imagen con los botones de ZOOM disponibles en la parte baja. Una mejor decisión es establecer la simulación de un tramo más corto. Esto se puede configurar en la ventana de propiedades del rectángulo de gráficos en ISIS o aquí mismo yendo al menú Graph Edit Graph… Con esto veremos una ventana como la de abajo. Start time y Stop time determinan el margen temporal de la gráfica presentada. Por defecto valen 0 y 1 con lo que la simulación será en el primer segundo. Es demasiado tiempo. Por eso vimos tantas ondas. Así que vamos a establecer un margen más pequeño, digamos desde Start time=100ms hasta Stop time=1010ms. Con esto tendremos una simulación entre los tiempos 100ms y 110ms.
Configuración de los márgenes de la simulación para gráficos. Volvemos a correr la simulación con el menú Graph Simulate Graph o presionando el botón del hombrecito rojo corriendo. Y...
Generación de los gráficos en el tramo 100ms - 110ms. Eso sí se ve mucho mejor. Nota que los márgenes de la gráfica dicen 100 ms y 110 ms, tal cual lo indicamos. Los demás detalles de la gráfica, como el uso del cursor, las coordenadas de tiempo y valores de señal en cada punto mostrados en l a zona inferior, cambio de colores, etc., los dejo a tu observación. Solo es cuestión de echarle ojo.
