Prólogo ....................................................................................................................................
Capítulo 1
.
1.1. 1.2. 1.3.
1.4.
NECESIDAD Y APORTACIONES DE LOS NUEVOS PIC
Las nuevas aplicaciones aplicaciones exigen mayores prestaciones prestaciones Dos nuevas nuevas líneas de PIC: familias PIC y PIC y los ricos (PIC El PIC pobre (PIC Herramientas para trabajar trabajar con los PIC
..............................
Programar PIC es fácil: recordando el viejo Diseñar con con PIC es fácil: presentación presen tación de los sensores analógicos más utilizado u tilizadoss
Capítulo 2
.
ARQUITECTURA. DIAGRAMA DIAGRAMA DE DE CONEXIONES CONEXIO NES Y REPERTORIO DE INSTRUCCIONES
Introducción ................................... ..................................................... ..................................... ..................................... ................................... ................. Procesador RISC con arquitectura arquitectura Harvard Harvard Organización de la memoria de programa Organización Organización de d e la memoria de datos RAM 2.4.1. Registros específicos para el control de la memoria de programa 2.4.2. 2.4.2. Control de la memoria de datos Diagrama de conexionado Repertorio d e instrucciones instrucciones
Programa Prog ramarr PIC es fácil: el primer p rimer programa prog rama con los los
.............................
Diseñar con PIC es fácil: fácil: actuadores actuad ores para pa ra diversas aplicaciones: los los motores
Prólogo ....................................................................................................................................
Capítulo 1
.
1.1. 1.2. 1.3.
1.4.
NECESIDAD Y APORTACIONES DE LOS NUEVOS PIC
Las nuevas aplicaciones aplicaciones exigen mayores prestaciones prestaciones Dos nuevas nuevas líneas de PIC: familias PIC y PIC y los ricos (PIC El PIC pobre (PIC Herramientas para trabajar trabajar con los PIC
..............................
Programar PIC es fácil: recordando el viejo Diseñar con con PIC es fácil: presentación presen tación de los sensores analógicos más utilizado u tilizadoss
Capítulo 2
.
ARQUITECTURA. DIAGRAMA DIAGRAMA DE DE CONEXIONES CONEXIO NES Y REPERTORIO DE INSTRUCCIONES
Introducción ................................... ..................................................... ..................................... ..................................... ................................... ................. Procesador RISC con arquitectura arquitectura Harvard Harvard Organización de la memoria de programa Organización Organización de d e la memoria de datos RAM 2.4.1. Registros específicos para el control de la memoria de programa 2.4.2. 2.4.2. Control de la memoria de datos Diagrama de conexionado Repertorio d e instrucciones instrucciones
Programa Prog ramarr PIC es fácil: el primer p rimer programa prog rama con los los
.............................
Diseñar con PIC es fácil: fácil: actuadores actuad ores para pa ra diversas aplicaciones: los los motores
Capítulo 3
.
3.1. 3.2. 3.3. 3.4.
3.5.
PRINCIPALES REGISTROS DE CONTROL Y MANEJO DE LAS MEMORIAS FLASH Y EEPROM .....................................................................
Los registros registros de control Registro de estado (STATUS) (STATUS) Registro de opciones (OPTIO N) Registro para controlar las interrupcion interrupciones es 3.4.1. Registro Regis tro de control de interrupciones (INTCON) 3.4.2. Registro de permiso de interrupcion interrupciones es (PIE 3.4.3. Registro de de interrupciones 2 3.4.4. 3.4.4 . Registros Registros de los de interrupciones y 2 (PIR 1 y Lectul-a y escritura de memorias EEPROM y FLASH
Pro grama gr amarr PI C es es fác fácil: il: un pr ogram a que maneja las las código EEPROM de datos
de
Diseñar con PIC es fác fácil: il: ampliación de periféricos para pa ra el el t raba ra bajo jo con con PIC
Capítulo 4
.
4.1.
4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.7.
LAS PUERTAS DE Y RECURSOS ESPECIALES ESPECIALES DEL PROCE SADOR ...........................................................................................................
Puertas de 4.1. 1 . Puerta A 4.1.2. Puerta B 4.1.3. Puerta C 4.1.4. 4.1.5. Palabra de configuración . Palabras de identifica identificacion cion Reinicialización o reset (W DT: watchdog Perro Modo de repo so o de bajo consumo Programación de los PIC ,
Prog Pr ogra ramar mar PI PIC C es fác fácil: il: utiliza utilizació ción n de los los recursos del del Diseñar con P IC es fácil fácil:: ampliación ampliación de los recursos del del PIC PI C
Capítulo 5.
5.1. 5.2. 5.3.
LOS TEMPORIZADORES
Tipos y características generales Estructura interna interna y funcionamiento del TMR Registro de control del del TM R ( T1 CON)
CONTENIDO
vii
92
de los registros asociados al al TMR 2
Programar PIC es fácil: iiiidiendo el tiempo ................................................................ 9 3 Diseñar con PIC es fácil: fácil: aplicación de los los PIC PI C al control contro l de motores y sensores .........
Capitulo 6
.
6.1. 6.2. 6.3. 6.4.
DE CAPTURA. ANCHURA DE PULSOS
100
DE
Y
105 105
Introducción Introducción a los módulos módulos CCP CC P Modo captura Modo comparación Chuleta-resumen de los registros registros asociados al módulo de captura y al de
105 105 106 107
..................................................................................................................108 6.5. 6.6.
Modo de pulsos (P WM ) de anchura de pulsos Chuleta-resumen de los registros registros asociados al módulo PWM PW M
Program ar PIC es
109 110
traba tr aba jo con los los módulos módulos CC P ......................... ...................................... ..................... ........ 112
Diseñar con con PIC PI C es fácil: aplicación aplicación de los los microcontrolad micro controladores: ores: la microbótica microbót ica
Capítulo 7
.
7.1. 7.2. 7.3. 7.4.
EL CONVERSOR
129
Programar PIC es fácil: adquisición de valores con los conversores
Capitulo 8
.
8.1. 8.2. 8.3. 8.4.
8.5.
8.6.
129 129 131 136
Presentación del conversor Registros de trabajo Estructura interna configuración del C Chuleta-resumen de los registros asociados al conversos
con PIC es fácil:
M ODUL O DE
Introducción
124
................. 137
valores por pantallas pan tallas LCD ...................... de valores
SERIE
145 145
MSSP...............
153 155 ................................................................ 156 Módulo MSSP trabajando trabaj ando en en 159 Conceptos sobre el bus 12C 160 Conce pto del bus 12C 160 8.5.1. Concepto del bus 12C ......................................................................... 162 Característic Características as generales 162 8.6.1 Transferencia del bit 163
viii
CONTENIDO
8.6.3. Arbitraje sin sincronización de reloj 8.6.4. Formato 8.7. Direccionamiento 8.7.1. Definición del primer byte 8.8. Especificaciones eléctricas 8.8.1. Tiempos .................................................................................................... 8.9. El bus 12C y los PIC 8.10. Chuleta-resumen de los registros usados para el bus 12C 8.11. Funcionamiento del modo 8.1 1.1. Condición de inicio (start) 8.11.2. Condición de repetición de inicio (start) 8.11.3. Modo maestro en transmisión 8.11.4. Modo maestro en recepción 8.11.5. Secuencia de reconocimiento 8.11.6. Condición de parada (stop)
Programar PIC es fácil: comunicación mediante el módulo MSSP
181
Diseñar con PIC es fácil: comunicación de datos digitales por radio frecuencia
186
Capitulo 9
EL USART: SERIE.....................................................................................................................
191
Comunicación serie asíncrona ............................................................................... Generador de baudios............................................................................................. Transmisor asíncrono ............................................................................................. Receptor asíncrono .................................................................................................
191 193 195 198
.
9.1. 9.2. 9.3. 9.4.
Programar PIC es fácil: comunicación serie con el USART
Capítulo 10
.
EL FUTURO
LA F AMILIA
10.1. Esto es otra historia 10.2. Las grandes aportaciones ....................................................................................... 10.2.1. Espacio lineal de direccionamiento 10.2.2. Complejo juego de instrucciones 10.2.3. Diseño optimizado para compilador C 10.2.4. Herramienta modular para la emulación 10.2.5. Otras ventajas 10.3. Diagrama de conexionado ...................................................................................... 10.4. Arquitectura interna 10.5. Organización de la memoria de programa
201
207
CONTENID O
ix
Apéndice A: La familia PIC al completo ............................................................................
223
Bibliografía y direcciones de interés relacionadas con los PIC.........................................
229
Índice ......................................................................................................................................
231
al estudio y desarrollo de Para completar la los lectores que con microcontroladores basándose en Primera del libro PIC. de y ante la aparición de los nuevos que ha comerha n escrito una continuación de dicho libro, reforzados con la cializado recientemente, los colaboración de la profesora Susana de (Universidad de Deusto). Para esta obra es prerrequisito conocer teórica y prácticamente primera parte. Las populares y de tnicrocontroladorec de en productos con tea otras mucho más ambiciosas, que de la década que comenzó en 1990, ha dado requieren programables con mác recursos y mejor rendimiento. Los autores han intentado crear una herramienta de aprendizaje práctica, eficaz y muy que vaya mostrando progresivamente el teórico, el comportamiento práctico, la programación y puesta a punto de las aplicaciones con los modernos microcontroladores PIC. Siguiendo la estrategia la primera parte, dedicada exclusivamente al PIC 16x84, también en ésta se ha elegido de niicrocontroladores el programa teórico-prác Hemos seleccionado los cuatro modelos que comprende la que suponen un espectacular avance con respecto al 16x84. Además de disponer de mayor de memoria y funcionar a más velocidad con mejor rendimiento, ectos microcontroladores poseen todos los recursos que precisan aplicaciones comerciales de nivel medio y alto. También y como atención a los lectores mác exigentes, se describe la familia ecllamada a utilizarse en los proyectos más La mayoría de los temac o capítulos, al igual en la primera parte, los hemos dividido en tres secciones:
Se expone con y y el manejo de cada recurso Cada tema se f
el funcionamiento, las prestaciones, la a un recurso.
PIC es fácil. Para cada tema y para cada
programas y teoría Toda la tas
recurso se han preparado una de con los que se los conceptos expuestos en de propuestos se pueden íntegramente con las por Concretamente se el
xii
Bajo esta estructura el libro consta de 10 temas y un anexo. El primer tema se destina a mostrar necesidad y las aportaciones de los nuevos PIC. Se recuerda la programación general del PIC 16x84, poniendo de relieve algunos detalles que habrá que modificar en los nuevos modelos, y se describe el funcionamiento y control de algunos sensores analógicos, que se utilizarán en los ejercicios. El segundo tema presenta la arquitectura, el diagrama de patitas y el repertorio de instrucciones de la subfamilia En la programación se hace un enfoque de las peculiaridades de los nuevos PIC y los bancos de memoria y en cuanto a los periféricos se estudian los motores. El tercer tema muestra las características y asignación de funciones de los diversos bits de los principales registros de control y las operaciones de de las memorias FLASH y EEPROM, se realiza un programa de de dichas memorias y se estudia la tarjeta de ampliación de periféricos A partir del tema 4 se van analizando los nuevos recursos de los PIC dedicando cada tema a la explicación de un recurso: Puertas de Temporizado1 y 2, Módulos CCP, Conversor AD, Comunicación Serie, etc. Cada tema contiene un programa resuelto que puede realizarse sobre las herramientas de Engineering comentadas anteriormente y a la vez se van describiendo periféricos especiales como los módulos de los microbots, etc., y las nuevas herramientas usadas en los ejercicios, como el para adaptación al de los y las tarjetas de ampliación de periféricos Mi encargada del control de motores DCV y PAP. Finalmente, la obra T I -ainel- Plus y la se completa con un anexo que ofrece las características de los modelos actuales de microcontroladores de Agradecemos muy sinceramente la colaboración de (Bilbao), que ha puesto a nuestra disposición todas las herramientas que hemos necesitado y toda la información sobre sus productos y los ejercicios que soportaban. Los lectores interesados en conocer más a fondo dichas herramientas pueden dirigirse directamente a sus oficinas en Gral. Concha 39,48012 Bilbao, o bien, visitarla a través de Internet Igualmente expresamos tro agradecimiento a los Sres. Benito Moreno y Pepe Bustamante de (Madrid) y a nuestros amigos Goyo y Jorge de Bilbao Para no encarecer el libro se ha prescindido de incluir disquete o CD, puesto que toda la información y programas de interés pueden ser recogidos por Internet (www.microchip.com y Por nuestra parte nos brindamos a ayudar en lo que podamos a nuestros lectores en la dirección
APORTACIONES LOS NUEVOS PIC
1.1.
LAS NUEVAS APLICACIONES EXIGEN MAYORES PRESTACIONES
Es posible diseñar un PLC con un con sólo K palabr -as de memoria de código, 64 bytes datos, 13 líneas de EIS y un A nuestro alumno Iván Trueba no le era suficiente. Por eso, para poder culminar con éxito su proyecto de de Ingeniería Técnica en Electrónica tuvo que ampliar notablemente los recursos del y, enMediante el protocolo del bus 12C aumentó con dos puertas más las líneas de tre otras cosas, añadió un conversor que permitiese el tratamiento de señales analógicas. De esta forma, en lugar de usar un solo circuito integrado que contuviese todo lo necesario, el proyecto requirió más de media docena. (Figura 1. 1 .)
Figura 1.1.
Fotografía del panel par -u el
del PLC ESIDE de
Ti-ueha. Al
en integrados
DE APLICACIONES
Todo lo que utilizó nuestro para el PLC y mu cho más está contenido en uno de los modelos de microcontroladores de la subfamilia Dos de los autores de este libro profesores eri Universidad de Deusto y nos dedicamos a enseñar computadores y microcontroladores a los futuros ingenieros. Somos de la opinión d e que esta tecnología y por eso, en cada curso, dirigimos proyectos a nuestros alum nos y a la hora de poner ejemplos siem pre nos acorda mos de ellos y sus experiencia s. Así que, para no cambia r de alumno. con m otivo de la presentación del proyecto final del Grupo Duro, decidió ser el mejor y para ello proyectó el parking espectacular y completo que pueda uno imaginar. En la Figura 1.2 se ofrece fotografía de la maqueta del controlad a desde un PC. No sólo las barreras de entra da y salida del sino además d ispone de sen sores en todas las plazas para controlar su y la estancia. Por otra parte, en las ventanas del monitor del PC el encargado tiene acceso a información con un alto nivel de ante robos. incendios, etc. Para poder soportar las varias decenas de sensoi-es y teriía el parking, necesitó cinco microcontroladores PIC por bus 12C y con más de 20 circuitos integrados al mencionado bus. En dicha la las se aííadían conversores en real, memorias no volátiles, etc. Director Técnico de considerado uno de los pioneros de la aplicación de los PIC, pasado por el mism o en el diseño de las que fabrica su empresa. La boya revolucionando la pesca atún me diante el uso de a la deriva. Estos artilugios son plataformas constr uidas con m aderas vie jas y todo tipo de materiales que sueltan los barcos al mar. Al cabo de un par de semanas estas platafo rmas han atraído una gran cantidad de plancton que se ha fijado su estructura y actúa com o suculento cebo d e los atunes. Cada barco suelta a la deriva varias decenas de plataformas y para optirnizar el rendimiento de la pesca se precisa conocer su situación y la posible atrac ción de bancos d e atúnidos. Para proporcionar esta información cada artilugio incorpora boya.
NECESIDAD Y APORTACIONES DE LOS NUEVOS PIC
La boya de lleva incorporado un transceptor de última generación con el qu e envía todos los datos a través de la Red Inmarsat . La boya incorpora cuatro sondas de pesca y proporciona información sobre la posición, el rumbo, la velocidad, temperatura del agua y concentración de pescado. La y el sistema de indicadores intermitentes incorporan microcontroladores Mediante paneles solares, batería de alimentación se mantiene cargada indefinidamente. Para desarrollar el sistema de control de la boya tuvo que utilizar los controladores más potentes y veloces del mercado. (Figura 1.3.) Las posibilidades de aplicación de los micr ocontroladores cada vez son mayores, pero también requieren cada vez prestaciones. A continuación, se ofrece una tabla con una relación de posibles clientes y aplicaciones.
M I L E S DE C L I E N T E S Consumo
Telecomunic.
Automoción
Industria
Codex oiiner Compaq DEC IBM Logitech
Beach o
Mitsubishi Panasonic Samsung
1.2.
DOS NUEVAS
Lexus Nissan Robert Bosch
Foxhoro General Electric
Kyocera Nokia Northern Telecom
Mitsunii NCR
DE PIC: FAMILIAS
Pitney Bowes Robertshaw Tandy United Technologies Wayne Systems
Y
lo había anunciado y todos los ingenieros que utilizamos los PIC lo estábamos esper ando ansiosamente, pero hemos tenido que traspasar barrera del 2000 para poder disponer fácilmente y en cantidad de los nuevos PIC adaptados a las exigencias de nues tro tiempo. El ascenso de al segundo puesto del ranking mundial de fabricantes de microcontroladores de 8 bits, según la encuesta de realizada en junio de 1998, debía mantenerse con la aportació n de investigación y desarrollo que ha tenido que hacer la empresa para sacar al mercado estas dos nuevas líneas de
MICROCONTROLADORES
Equipo de TV Receptor de radio Reproductor de CD Control remoto Vídeo consola Cámara Mando de garaje Detector de monóxido de carbono Microondas Lavadora Secadora Aparatos de cocina Aspiradora
Figura 1.4.
Sistema de seguridad del vehículo Detector de radar ABS Velocímetro Ciimatizador Inyección de combustible Suspensión activa Sensor de airbag
Tabla de aplicaciones que requieren caciones.
DE APLICACIONES
Ratón de ordenador Teclado Escáner Impresora Plóter Fotocopiadora Lector de código de barras Unidad de disco
Teléfono celular Teléfono inalámbrico ldentificador de Módem
y
Control de motores Compresor Termostato Utilidades de medida Robótica Procesos de control Detector de humo Lector de tarjetas
que desarrollan dichas apli -
NECESIDAD
Y
APORTACIONES DE LOS NUEVOS PIC
Con la incorporación de esta familia, el conjunto de microcontroladores PIC de buye en cuatro gamas:
8
bits se distri-
8
MICROCONTROLADORES
DE APLICACIONES
serie. En esta subfamilia se ha potenciado muchísimo el tema de las comunicaciones y en cuanto a la serie tipo admite dos modelos. La típica USART, orientada a la comunicación entre subsistemas o máquinas (RS-232) y la MSSP, destinada a la comunicación entre diversos circuitos integrados y que admite el protocolo 12C y SPI de 40 patitas está disponible el protocolo PSP, 3) par -alelo. En los PIC más rápido que la comunicación serie, pero que hipoteca muchas líneas de ocho de la Puerta D y tres de control de la Puerta E. (Figura 1.9.) existe un conversor de 10 bits, AID. En todos los 4) con 5 canales d e entrada en los microcontroladores de 28 patitas y 8 en los de 40 patitas.
2)
1.4.
HERRAMIENTAS PARA TRABAJAR CON LOS
El fabricante se ha esforzado en acompañ ar a los PIC con el complemento adecuado para desarrollar las aplicaciones d e forma sencilla y cómoda. Para ello, trabajando en su conocido entorno MPLAB Integrated Development Environment (IDE), disponible en la dirección de Internet: ha comercializado el kit MPLAB-ICD, (Figura 1.1 O), caracterizado por:
Depuración del en el circuito de aplicación. Ejecución en tiempo real, con puntos de parada hardware. Ejecución paso a paso, Funcionamiento con de 3 a 5,5 V y frecuencia de
a
Estos PIC con memoria FLA SH pueden ser grabados con su programa de aplicación después de su montaje en el producto final. Esta programación llamada en to) tiene las siguientes ventajas:
de datos
1
Líneas de coi
NECESIDAD Y APORTACIONES DE LOS NUEVOS PIC
Reduce considerablemente Disminuye el tiempo y el cost 3." Hace posible la en Posibilita la inclusión de
El kit MPLAB-ICD consiste en una tarjeta conectada al puerto serie del PC y de la que sale una «cabeza» que incorpora uno de los microcontroladores que se inserta en el mismo zócalo que utilizará el PIC definitivo. El MPLAB-ICD une a su alto precio relativo, su especificidad para trabajar exclusivamente con los Con la idea de abaratar las herramientas y usar un sistema de desarrollo universal, ha diseñado un sencillo y económico zócalo adaptador para los PIC en el con el que se puede grabar, borrar, depurar y ejecutar programas en los nuevos PIC, con la posibilidad de conectarle todos los periféricos del sistema de desarrollo y ver su comportamiento en tiempo real. El zócalo adaptador (Figura l.1 se introduce en el zócalo libre de 28 patitas del Mi PIC
En el kit que se comercializa, se incluye, junto con el software necesario, un controlador PIC grabado con un programa que presenta diversos mensajes sobre la pantalla LCD del también permite la grabación de los Ti-ainei: El mencionado PIC 1 sobre el programador La realización de todos los ejercicios, programas y proyectos que se proponen en este libro exigen la siguiente relación de herramientas de ingeniería bilbaína
MICROCONTROLADORES
D I SE N O
DE
Figura 1.1 1.
de desarrollo 2 de adaptación de 3 Tarjeta de de 4 Tarjeta de
PIC
para trabajar con los con conectables por bus con motor, sensores analogicos,
En la Figura 1.12 se aprecia la interconexión de las dos tarjetas de de periféricos al que lleva alojado el zócalo de adaptación que le sistema de desarrollo permite trabajar con los PIC A los PIC se les puede grabar el programa en el modo que re lleva a cabo con una V. La patita se a seleccionar el Modo de a la de alimentación de a recibir los datos en serie y los Programación de
NECESIDAD Y APORTACIONES DE LOS NUEVOS PIC
RECORDANDO EL VIEJO En esta sección demostraremos, capítulo a capítulo, que programación de los nuevos PIC hace más sencilla la realización de ciertas tareas en muchos casos. como consecuencia de sus recursos. Todo es cuestión de probar y no quedarse en meros espectadores, así que manos a la obra que c omienza la función y usted es el principal actor.
Enunciado Vamos a comenzar recordando se trabaja con el para pasar luego a mayores con los PIC Tenemos un PIC trabajando a 4 en el cual se han conectado 2 interruptores en las líneas Puerta A y 2 LEDs eri líneas RBO y RB de la Puerta B. y RA 2 de El programa debe mostrar cuándo el valor lógico que introducen ambos interruptores es cer o. Para ello, si los dos interruptores introducen por la Puerta A nivel lógico 0, los LEDs de la Puerta B deben encenderse, y en los demás casos apagados.
Esquema eléctrico Tras entender lo que pide hay que especificar el esquema eléctrico del circuito para saber cómo están conectados los periféricos. (Figura 1.13.) En dicho esquema se representa el PIC, con los elementos auxiliares que siempre necesita (cristal, alimentación y circuito de reset), y los periféricos de que se utilizan en cada moniento. En este ejercicio tanto los interruptores como los LEDs están conectados para ser activos por nivel En el caso de los interruptores este hecho no altera la resolución del problema, pero si los LED estuvieran conectados para activarse por nivel bajo, el valor para encenderlos y apagarlos se ría justamente el contrario.
Organigrama Otra práctica muy recomendable antes de empezar a programar es plasmar en un organigrama la forma de resolver el problema. (Figura 1.14.) Cuanto más complicado sea dicho enunciado, más abstracto será el organigrama, pudiendo in-
Mhz
Figura 1.13.
eléctrico correspondiente al ejercicio
PA ENTRADA PB SALIDA
APAGAR
ENCENDER
Programa comentado Una vez dados estos pasos previos estamos en disposición de comenzar la programación. Vamos a seguir unas reglas básicas a la hora de escribir los programas que, aunque no son obli gatorias, facilitan la lectura y la comprensión.
Siguiendo estas normas y en base al esquema eléctrico y al organigrama se obtiene el programa que aparece bajo estas líneas. Antes de continuar, qué no intenta resolverlo usted mismo y com prueba luego cómo anda su práctica de programación con los PIC? Recuerde que no hay un modo único de resolución y que se aprende practicando y cometiendo errores. ; Se
LIST
RADIX
HEX
INCLUDE
ORG
0x00 INICIO
indica el tipo de ; procesador ; Sistema de numeración ; hexadecimal ; Se incluye la definición de ; los registros internos en una librería ; Inicio en el Vector de : Reset ; Va a la primera instrucción
14
D I S E NO
DE
Llega hora de probar la del problema para ve r si se Los pasos a realizar siempre los siguientes:
Llamar a un
de textos
está previsto.
y copiar el programa Grabarlo sin formato con extensión
Ensamblarlo con el ensamblador de llamado MPASM. Corregir errores si los hubiera al paso Grabar el microcontrolador utilizando el sistema de desarrollo Trainer y su software de grabación Probar la solución utilizando los periféricos contenidos en el
Se
explican a continua ción detalladam ente los tres últimos pasos.
Utilización del ensamblador MPASM MPASM e s El programa de libre distribución que se puede obtener en la página web de Microchip, y qu e sirve para ensamblar fichero s con extensión ASM. Su aspecto se muestra en la Figura 1.15. Para desplazarse por los campos de pantalla se usan los y el tabulador. Los pasos para ensamblar un programa son:
NECESIDAD Y APORTACIONES DE LOS NUEVOS PIC
Grabación y prueba de un programa en el
Trainer
El sistema de desarrollo Trainer está ideado para grabar en el microcontrolador el pro grama, una vez ensamblado y convertido en formato HEX, y probar posteriormente dicho programa utilizando los periféricos de que dispone. Empezaremos nuestro acercamiento a la placa identificando las partes más importantes de la misma, tal y como se muestra en la Figura 1.16.
16
MICROCONTROLADORES
DE APLICACIONES
Antes de utilizar los periféricos arriba descritos hay que grabar el programa en el PIC. Se realizarán los siguientes pasos:
NECESIDAD Y APORTACIONES DE LOS NUEVOS PIC
17
Si vuelve al programa que acabamos de realizar y grabar, comprobará que las líneas de han sido configuradas de modo que coincidan con los periféricos dispuestos en el Ti-ainer. Para este primer programa sólo necesitamos dos interruptores y la barra de LED, de modo que desconecte la pantalla LCD y el display de 7 segmentos abriendo sus jumpers correspon dientes. Asegúrese de que los jumpers de las líneas están en la posición Digital e introduzca ahora diferentes combinaciones para comprobar el funcionamiento del programa. Si éste no se comporta como esperaba no es un fallo sintáctico, ya que los errores han sido corregidos hasta obtener un programa correctamente ensamblado. El fallo será es decir, deberá repasar el código fuente para comprobar en qué punto difieren el organigrama del programa en ensamblador y corregirlo.
18
MICROCONTROLADORES
DE LOS SENSORES
DE APLICACIONES
UTILIZADOS
Aunque el PIC sirve para realizar un sinfín de aplicaciones comerciales y su aprendizaje es muy didáctico y sencillo, existen ciertas aplicaciones muy comunes para las cuales este PIC no sirve. Estamos hablando de aquellas que requieren la utilización de censores analógicos. Vamos a sentar en este apartado dos sensores que, aunque muy utilizados en diversos aparatos que manejamos a diario, no eran soportados directamente por el PIC Los nuevos PIC al disponer pueden usarlos cómodamente.
El sensor de luminosidad: LDR
Un sensor de luminosidad tipo LDR es un elemento cuya resistencia entre varía en función de la luz que incide sobre su superficie. Así, cuando no existe luz presenta una resistencia infinita y su resistencia va decreciendo, hasta llegar a cero, según va aumentando la luz. Su uso puede ser interesante en todas aquellas aplicaciones en las cuales el hecho de existir más o menos luz determine cierto comportamiento del sistema. Por ejemplo, la iluminación de la entrada a una vivienda, de una habitación o de un criadero de peces, puede regularse automáticamente de modo que se active una o varias bombillas con la detección de determinados niveles de luminosidad. Es un elemento sin polaridad y se puede encontrar con diferentes diámetros según el rango de valores de luminosidad que sea capaz de diferenciar. (Figura l .18.)
NECESIDAD Y APORTACIONES DE LOS NUEVOS PIC
19
A la derecha de la Figura 1.18 se muestra el esquema de conexionado al PIC. La tensión generada según el grado de luminosidad se aplicará por una de las patitas analógicas del PIC de bidamente configurada, y será transformada en un valor digital para su tratamiento posterior. Cuando no exista luz, el voltaje de salida, será 5 V y con luminosidad máxima O V.
El sensor de temperatura estándar: Otro sensor analógico ampliamente utilizado es el de temperatura. En el mercado existen muchos modelos de sensores de temperatura y su elección depende de diversos parámetros, como pueden ser el rango de temperaturas que sean capaces de admitir, la precisión necesaria, el coste, la resistencia que debe presentar a ciertas condiciones ambientales, etc. En la siguiente tabla se presentan los valores de algunos de estos sensores.
SENSOR
INCREMENTO
RANGO
PROPIEDADES
Precisión debido a su comportamiento lineal Resistente.
W
C
PTC (Coeficient e de Temperatura positi vo)
C
-
Diferentes
(Coeficiente de Temperatura negati vo) tipo
- 5 0C
Uno de los sensores son:
Su tensión de salida Su rango de Su tensión de Su precisión es de
- 400
"
Reducido tamaño y rápida respuesta. Baja resistencia a baja temperatura y aumenta rápidamente al superar la temperatura de referencia.
En circuitos de aviso. Protección contra sobretensiones y sobrecorrientes.
Alta resistencia a baja temperatura y al contrario.
Buena fiabilidad a bajo coste. Mu y empleados en electrodomésticos.
C
utilizados es el
Altas temperaturas. Elevada vida útil. Espacios reducidos.
también llamado estándar. Sus características
es proporcional a la temperatura en una proporción de 10 y 100 C. to comprendido entre nto V . esta entre VDC y +30 C. "
GND
Figura 1.19. Aspecto de un La disposición de las patitas del sensor del dibujo se correspon de con un sensor cuya parte plana está orientada hacia arriba.
nectada a O V y se conectará a la línea correspondiente del PIC. A éste llegará el voltaje proporcional a la temperatura captada, que será convertida en un valor binario para su posterior tratamiento.
Bajo la denominación de se hace referencia a una subfamilia de res PIC de la gama media, que se identifica por tener como memoria de programa una de tipo FLASH y una serie de recursos semejante a los modelos más potentes, como por ejemplo los teniendo estos últimos el inconveniente de que su memoria de programa es de tipo EPROM. Dos de los cuatro modelos que componen esta subfamilia están encapsulados con 28 patitas mientras que los otros dos tienen 40 patitas (PIC Con la intención de se (PIC guir potenciando la línea con memoria FLASH, Microchip también comercializa los PIC que con un precio mantiene el encapsulado de 18 patitas, aumen tando considerablemente los recursos internos en comparación con el Como se mostró en el capítulo anterior en la tabla de la Figura 1.5, las principales diferencias en tre los PIC con 28 patitas y los de 40 se concentran especialmente en el número de líneas de disponibles, pero a continuación se citan las tres diferencias más relevantes:
Con la intención de ir acostumbrando al lector a conocer los recursos de los sumen seguidamente. (Figura 2.1 )
se re-
MICROCONTROLADORES
Figura 2.1.
2.2.
DE APLICACIONES
Tabla de los principales recursos de los rnicrocontroladores
PROCESADOR RISC CON ARQUITECTURA HARVARD
Esta arquitectura aplicada por Microchip en sus microcontroladores se caracteriza por la indepen dencia entre la memoria de código y la de datos. Así, tanto la capacidad como el tamaño de los bu ses de cada memoria se adaptan estrictamente a las necesidades del diseño, facilitando el trabajo en paralelo de las dos memorias, lo que permite obtener altas cotas de rendimiento. La filosofía RISC se hace patente en el reducido número de instrucciones que forman su repertorio. Sólo consta de 35 instrucciones, que se ejecutan en un ciclo de instrucción, equivalente a cuatro períodos de reloj, ex cepto las de salto que necesitan dos ciclos. (Figura 2.2.) Una primera aproximación a la arquitectura interna de los se muestra en la Figura 2.3.
ARQUITECTURA, DIAGRAMA DE CONEXIONES Y REPERTORIO DE INSTRUCCIONES
23
para instrucciones y datos son totalmente independientes y se ajustan a las necesiFigura 2.2. Los dades de cada memoria, permitiendo el acceso simultáneo.
Obsérvese en la Figura 2.3 que la memoria de código está direccionada por el PC (Contador de Programa) en conexión con la Pila de 8 niveles. La memoria de datos RAM contiene el Banco de Registros Específicos y el Banco de los Registros de Propósito General y transfiere información direccional por el bus de datos de 8 líneas que interconecta todos los elementos. Finalmente. el Ca 8 bits que trabaja conjuntamente con el Registro de mino de Datos está formado por una Trabajo W.
Dirección
Datos
RECURSOS INTERNOS
24
MICROCONTROLADORES
DE APLICACIONES
En el esquema de la Figura 2.4 se presenta con más detalle la arquitectura correspondiente a los modelos PIC de 40 patitas. Los otros dos modelos de la subfamilia tienen idéntica arquitectura, pero carecen de las puertas D y E, así como de las funciones que éstas soportan.
PUERTA A
13
8
MEMORIA DE
8 NIVELES
(FLASH)
MEMORIA DE DATOS
DE 13
(SRAM) PUERTA
CK I
TEMPORIZADOR DE
DE
BROWN-OUT ,
EN CIRCUITO
PUERTA
CONVERSOR
PUERTA SERIE EEPROM
E