Mikro Basic

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Ilustrado y Editado por: Christian Bodington Esteva Diseño de la portada / Arte por: Christian Bodington Esteva

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CONTENIDO Prologo. Capitulo I. 1.1.1.2.1.3.1.4.1.5.1.6.-

Herramientas de diseño. Entorno de Desarrollo Integrado de mikroBasic. Estructura de un programa. Crear un nuevo proyecto en mikroBasic. Conociendo el entorno de desarrollo integrado. Componentes y operadores en mikroBasic. 1.6.1.1.6.2.1.6.3.1.6.4.1.6.5.1.6.6.1.6.7.1.6.8.-

Subrutinas. Variables. Arrays. Constantes. Alias. Operadores Aritméticos. Operadores Bit a Bit. Operadores de Comparación.

Capitulo II. 2.1.2.2.2.3.2.4.-

Arquitectura Básica del microcontrolador PIC16F877. El oscilador externo. Circuito de Reset. Consideraciones técnicas de diseño. 2.4.1.2.4.2.2.4.3.2.4.4.-

Estado lógico de un pin I/O. Lectura de un estado lógico en un pin I/O. El opto-acoplador como dispositivo de enlace. Fuente de poder 5Vdc – 3.3Vdc.

2.5.- Configuración de puertos de entrada y salida en un microcontrolador PIC. 2.6.- Primeros ejemplos de programación en mikroBasic. 2.6.1.- Ejemplo #1. Control de Leds. 2.6.2.- Ejemplo #2. Control de Leds con pulsadores. 2.6.3.- Ejemplo #3. Librería Button.

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Capitulo III. Pantallas LCD y GLCD. 3.1.- Pantallas LCD, estudio de la librería LCD de mikroBasic. 3.1.1.3.1.2.3.1.3.3.1.4.3.1.5.-

Identificación de los pines de una pantalla LCD. Conexión y configuración de una pantalla LCD. Rutina Lcd_Init(). Rutina Lcd_Cmd(). Rutina Lcd_Out().

3.1.5.1.- Ejemplo #4. Imprimir mensaje en pantalla LCD. 3.1.5.2.- Ejemplo #5. Uso de comandos en pantalla LCD. 3.1.5.3.- Ejemplo #5.1. Uso de comandos en pantalla LCD. 3.1.6.- Rutina Lcd_Out_Cp(). 3.1.6.1.- Ejemplo #6. Uso de la rutina Lcd_Out_Cp(). 3.1.7.- Rutina Lcd_Chr(). 3.1.8.- Rutina Lcd_Chr_Cp(). 3.1.8.1.- Ejemplo #7. Uso de rutinas Lcd_Chr() y Lcd_Chr_Cp(). 3.2.- Parámetros de rutinas cargados en variables. 3.2.1.- Ejemplo #8. Uso de variables como parámetros. 3.2.2.- Ejemplo #9. Imprime el contenido de dos variables tipo String. 3.3.- Imprimir el contenido de una variable en una pantalla LCD. 3.3.1.- Ejemplo #10. Imprimir el contenido de una variable. 3.3.2.- Ejemplo #11. Imprime el resultado de una operación, suma y resta de un número cargado en una variable a través de pulsadores. 3.3.3.- Ejemplo #12. Crear un menú de opciones en la pantalla. 3.4.- Pantalla Gráfica o GLCD (Graphic Liquid Crystal Display). 3.4.1.- Conexión y configuración de una pantalla GLCD. 3.5.- Librería GLCD. 3.5.1.- Rutina Glcd_Init(). 3.5.2.- Ejemplo #13. Uso de la rutina Glcd_Init(). 3.5.3.- Módulo de Fuentes en mikroBasic. ii

3.5.3.1.- Ejemplo #14. Cómo incluir un módulo de fuentes. 3.5.4.- Rutina Glcd_Fill(). 3.5.5.- Rutina Glcd_Set_Font(). 3.5.6.- Rutina Glcd_Write_Text(). 3.5.6.1.- Ejemplo #15. Imprimir el contenido de una variable tipo Word. 3.5.7.- Rutina Glcd_Dot(x, y, color). 3.5.7.1.- Ejemplo #16. Encender o apagar un pixel específico. 3.5.7.2.- Ejemplo #17. Cambio de color o color inverso en la pantalla. 3.5.7.3.- Ejemplo #18. Cambio de estado de un pixel. 3.5.8.- Rutina Glcd_Line(x1, y1, x2, y2, color). 3.5.8.1.- Ejemplo #19. Dibuja línea entre coordenadas específicas. 3.5.8.2.- Ejemplo #20. Dibuja línea entre coordenadas, color inverso. 3.5.9.- Rutina Glcd_V_Line(y1, y2, x, color). 3.5.9.1.- Ejemplo #21. Dibuja línea vertical entre coordenadas específicas. 3.5.10.- Rutina Glcd_H_Line(x1, x2, y, color). 3.5.10.1.- Ejemplo #22. Dibuja línea horizontal entre coordenadas. 3.5.11.- Rutina Glcd_Rectangle(x1, y1, x2, y2, color). 3.5.11.1.- Ejemplo #23. Dibuja un cuadrado o rectángulo. 3.5.11.2.- Ejemplo #24. Dibuja una serie de rectángulos consecutivos. 3.5.12.- Rutina Glcd_Box(x1, y1, x2, y2, color). 3.5.12.1.- Ejemplo #25. Dibuja un cuadrado o rectángulo sólido. 3.5.12.2.- Ejemplo #26. Dibuja un cuadrado o rectángulo sólido, color inverso. 3.5.13.- Glcd_Circle(x, y, radio, color). 3.5.13.1.- Ejemplo #27. Dibuja un círculo en la pantalla. 3.5.13.2.- Ejemplo #28. Dibuja un círculo, color inverso. 3.5.13.3.- Ejemplo #29. Dibuja círculos consecutivos. iii

Capítulo IV. Librería Trigon – Funciones Trigonométricas. 4.1.- Funciones Trigonométricas. Sin(x), Sinh(x), Cos(x), Cosh(x), Tan(x), Tanh(x) Asin(x), Acos(x), Atan(x), Atan2(x, y), Log(x), Log10(x), Sqrt(x), Exp(x), Pow(x, y), fabs(x). 4.1.1.- Ejemplo #30. Cálculo del seno de un valor x. 4.1.2.- Ejemplo #31. Cálculo del coseno de un valor x. 4.1.3.- Ejemplo #32. Cálculo de la tangente de un valor x. 4.1.4.- Ejemplo #33. Calculadora.

Capítulo V. Librería Sound. 5.1.- Rutinas de la librería de sonido de mikroBasic. Cálculos de frecuencias de la escala musical. 5.1.1.- Ejemplo #34. Reproduce las notas de la escala musical en la octava A4, y muestra las frecuencias a través de la pantalla LCD. 5.1.2.- Ejemplo #35. Elaboración de un piano de una octava musical.

Capítulo VI. Teclado Matricial y Teclado PS/2. 6.1.- Teclado Matricial. 6.2.- Librería KeyPad. 6.2.1.- Rutina KeyPad_Init(). 6.2.2.- Rutina KeyPad_Key_Press(). 6.2.2.1.- Ejemplo #36. Lectura de un teclado matricial. 6.2.2.2.- Ejemplo #37. Como enmascarar el resultado de la lectura del teclado matricial. 6.3.- Teclado PS/2. 6.4.- Librería PS/2. 6.4.1.- Rutina Ps2_Config(). 6.4.2.- Rutina Ps2_Key_Read(). 6.4.2.1.- Ejemplo #38. Lectura de un teclado PS/2. 6.4.2.2.- Ejemplo #39. Lectura de teclas de funciones especiales. 6.4.2.3.- Ejemplo #40. Mostrar símbolo ASCII y valor correspondiente a una tecla presionada.

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Capítulo VII. Memoria de Datos EEPROM. 7.1.- Memoria de datos EEPROM. 7.2.- Librería EEPROM. 7.1.1.- Rutina EEPROM_Read(). 7.2.2.- Rutina EEPROM_Write(). 7.2.2.1.- Ejemplo #41. Sistema de control de acceso con clave de 6 dígitos almacenada en la memoria EEPROM. 7.2.2.2.- Ejemplo #42. Sistema de control de acceso mejorado. Se permite el cambio de clave desde el teclado. Capítulo VIII. Conversor A/D. 8.1.- El conversor A/D. 8.1.1.8.1.2.8.1.3.8.1.4.8.1.5.-

El registro ADCON0. El registro ADCON1. Ejemplo #43. Conversión A/D de una señal analógica. Ejemplo #44. Conversión A/D con voltaje de referencia. Ejemplo #45. Conversión A/D, datos adicionales en la pantalla.

8.2.- El Acelerómetro. 8.2.1.- Ejemplo #46. Acelerómetro 3D, conversión A/D de datos en los ejes X, Y, Z. 8.2.2.- Cálculo del voltaje de entrada del conversor A/D. 8.2.3.- Cálculo de la aceleración en base al voltaje calculado en cada eje. 8.2.4.- Ejemplo #47. Visualizar voltaje y aceleración calculada en la GLCD. 8.3.- Termocupla. 8.3.1.- AD594/AD595, cálculo de la linealidad. 8.3.2.- Ejemplo #48. Termómetro digital con termocupla tipo J. Capítulo IX. Comunicación Serial Asíncrona RS232. 9.1.- Comunicación Serial Asíncrona RS232. 9.2.- Librería UART. 9.2.1.- Rutina UART1_Init(). 9.2.2.- Rutina UART1_Data_Ready(). v

9.2.3.9.2.4.9.2.5.9.2.6.9.2.7.-

Rutina UART1_Read(). Ejemplo #49. Recepción de datos vía RS232. Ejemplo #50. Almacenar y visualizar una cadena de caracteres. Rutina UART1_Write(). Ejemplo #51. Transmisión y recepción de datos vía RS232.

9.3.- ¿Cómo extraer información específica de una cadena de datos?. 9.3.1.- Ejemplo #52. Extraer información de una cadena de datos. 9.4.- Módulo de comunicaciones BlueTooth. 9.4.1.- Widcomm BlueTooth Software 5.0.1.3900. 9.4.2.- Comunicación Serial inalámbrica BlueTooth. 9.5.- Módulo GPS (OEM), comunicación serial RS232. 9.5.1.- Protocolo NMEA. 9.5.2.- Ejemplo #53. Extrae coordenadas geográficas y número de satélites utilizador por el módulo GPS. 9.6.- Programación en Visual Basic 6.0 para ejemplos de comunicación serial RS232. 9.6.1.- Ejemplo #54. Captura de datos enviados desde un módulo VB. 9.6.2.- Ejemplo #55. Captura de datos enviados desde un microcontrolador a una hoja de cálculo de Microsoft Excel. Capítulo X. Multi Media Card (MMC) y Secure Card (SD) Memory. 10.1.- Librería MMC/SD. 10.1.1.10.1.2.10.1.3.10.1.4.10.1.5.-

Rutina Rutina Rutina Rutina Rutina

Mmc_Init(). Mmc_Read_Cid(). Mmc_Read_Csd(). Mmc_Write_Sector(). Mmc_Read_Sector().

10.2.- Registro CID. 10.2.1.- Ejemplo #56. Lectura del registro CID en una memoria SD. 10.3.- Registro CSD Versión 2.0. 10.3.1.- Ejemplo #57. Lectura del registro CSD en una memoria SD. vi

10.4.- WinHex. 10.4.1.- Ejemplo #58. Almacenamiento de datos en sectores específicos de la memoria SD. 10.4.2.- Ejemplo #59. Lectura de datos de un sector específico. 10.5.- Sistema de archivos FAT. 10.5.1.- Rutina Mmc_Fat_Init(). 10.5.2.- Rutina Mmc_Fat_QuickFormat(). 10.5.3.- Ejemplo #60. Cómo dar formato a una tarjeta de memoria SD desde el microcontrolador PIC. 10.5.4.- ¿Cómo crear un archivo en una tarjeta de memoria SD?. 10.5.5.- Rutina Mmc_Fat_Assign(). 10.5.6.- Ejemplo #61. Crear un archivo .txt con atributo de sólo lectura. 10.5.7.- Ejemplo #62. Crear un archivo .txt con atributo de sólo lectura y archivo oculto. 10.5.8.- Ejemplo #63. Crear un subdirectorio o carpeta. 10.5.9.- Ejemplo #64. Atributo “Archivo”. 10.6.- Ingresar datos en un archivo almacenado en la memoria SD. 10.6.1.- Ejemplo #65. Almacena cadena de caracteres enviada desde la terminal de comunicaciones de mikroBasic vía RS232. 10.7.- Asignar fecha y hora a un archivo. 10.7.1.- Ejemplo #66. Asigna fecha y hora a un archivo. 10.8.- Verificar si un archivo de nombre específico existe. 10.8.1.- Ejemplo #67. Verifica si existe un archivo en la memoria SD. 10.9.- Insertar datos en un archivo existente. 10.9.1.- Ejemplo #68. Insertar cadena de datos en un archivo existente.

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Capítulo XI. Servomotores. 11.1.- ¿Qué es un Servomotor?. 11.1.1.- Ejemplo #69. Control de un servomotor. 11.1.2.- Ejemplo #70. Posiciones pre-definidas.

Capítulo XII. PWM. 12.1.- PWM. 12.2.- Librería PWM. 12.2.1.12.2.2.12.2.3.12.2.4.12.2.5.12.2.6.12.2.7.-

Rutina PWM1_Init(). Rutina PWM1_Set_Duty(). Rutina PWM1_Start(). Rutina PWM1_Stop(). PWM2. Ejemplo #71. Genera señal PWM controlada. Ejemplo #72. Control de un Motor DC.

Apéndice A. Tabla ASCII. Apéndice B. Prácticas en formato digital. Bibliografía.

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Prólogo

La segunda edición del libro “Basic para Microcontroladores PIC” esta basado en el estudio del compilador mikroBasic Pro, de la empresa MikroElektronika. El contenido de esta obra facilita un verdadero inicio rápido en la programación de microcontroladores PIC gracias a una completa librería diseñada para el control de una gran variedad de periféricos, facilitando el desarrollo de proyectos electrónicos a través de 72 ejemplos prácticos, analizados y comentados detalladamente en base a los microcontroladores PIC16F877, PIC18F442, PIC18F452 y PIC18F458. La mayoría de los proyectos han sido desarrollados con la ayuda del entrenador de microcontroladores “EasyPic5” de mikroElektronika, además de una serie de componentes adicionales de fácil adquisición y bajo costo. Al igual que en la primera edición, la metodología empleada ha sido orientada para que el lector pueda expandir sus conocimientos para generar nuevas ideas en la implimentación de este compilador sobre esta tecnología ya anteriormente estudiada. Esta obra es la primera parte de un extenso estudio de mikroBasic, adaptado a nuestro idioma y pensado para aquellas personas con conocimientos básicos en la programación de estos componentes. Los puntos de estudios más importantes han sido el control de puertos, pantallas LCD y GLCD, sonido, funciones trigonométricas, teclado matricial y PS/2, memoria de datos EEPROM, conversor A/D, control de dispositivos como potenciómetros, acelerómetro 3D, termocupla, comunicación serial RS-232, BlueTooth, módulos GPS, programación en Visual Basic para control de puertos, multimedia card (MMC y SD), almacenamiento masivo de datos, creación de archivos en formato FAT desde el microcontrolador PIC, servomotores y PWM. MikroBasic hace posible el desarrollo de nuevas ideas en muy poco tiempo, haciendo del estudio de los microcontroladores un tema sencillo y accesible.

Christian Bodington Esteva

Capitulo I

1.1.- Herramientas de Diseño En la elaboración de proyectos electrónicos con microcontroladores PIC, resulta muy importante considerar una serie de herramientas que vamos a describir a continuación y las cuales pueden ser proporcionadas en su gran mayoría por la empresa Mikroelektronika (www.mikroe.com). Esta empresa se ha dado a la tarea de diseñar tanto el software de programación para microcontroladores PIC, como el hardware necesario para poder aprender todo lo relacionado al tema que a continuación estaremos abordando a través de muchos ejemplos prácticos los cuales tienen una gran variedad de periféricos disponibles, tales como pantallas LCD, GLCD, teclados matriciales, teclados PS/2, dispositivos de comunicación serial, entre otros. Software: para la programación en Lenguaje Basic, contamos con el Ambiente Integrado de Desarrollo MikroBasic de MikroElektronika. Con esta herramienta estaremos realizando la programación en cada uno de los proyectos propuestos a partir del capítulo II.

Figura 1.1 (Fuente: http://www.mikroe.com)

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•

Programador de Microcontroladores PIC de MikroElektronika: es un programador de la familia Flash de Microchip, de conexión universal USB, el cual puede ser acoplado a una placa de circuito impreso la cual contiene todas las bases disponibles del tipo DIP como lo demuestra la figura 1.2. También es posible hacer arreglos en nuestros circuitos para dejar un puerto de conexión para el programador, y así poder realizar cambios en nuestros programas sin retirar el microcontrolador de nuestros diseños. Esta opción, denominada ICSP (In-Circuit Serial Programming), simplifica el trabajo a la hora de reprogramar nuestros diseños.

Figura 1.2 (Fuente: http://www.mikroe.com)


•

Placa entrenadora de Mikroelektronika: una herramienta diseñada para trabajar en conjunto con los compiladores de mikroElektronika, proporcionan diferentes módulos interconectados entre ellos, facilitando la elaboración de prácticas con microcontroladores. Estos entrenadores de microcontroladores además incorporan su propio programador de microcontroladores PIC de conexión USB 2.0. El entrenador recomendado en esta edición es el EasyPIC5.

Figura 1.3 (Fuente: http://www.mikroe.com/en/tools/easypic5) •

Herramientas de corte, extractor de circuitos integrados, cable rígido para conexiones en la placa de prototipos.

Figura 1.4


•

Osciloscopio: este instrumento se requiere para el desarrollo de algunas prácticas en las cuales se hace necesario medir las señales generadas desde el microcontrolador.

Figura 1.5 •

Componentes electrónicos: microcontroladores PIC en los modelos definidos en cada ejemplo práctico, resistencias, diodos, servomotores, condensadores, cristales y otros componentes de fácil adquisición. Cada proyecto cuenta con una tabla en la cual se describen los componentes electrónicos que deberán ser utilizados en el cada montaje.

Figura 1.6


1.2.- Entorno de Desarrollo Integrado de mikroBasic. MikroBasic cuenta con su propia interfaz de programación la cual podemos descargar de la pagina oficial http://www.mikroe.com en su versión de demostración y con sus respectivas limitaciones. Para obtener una versión completa de este compilador, será necesario efectuar la compra on-line, la cual puede ser tangible o no tangible, es decir, para descargar on-line una vez aprobada la compra, o para recibir en nuestros hogares en físico. El link para la descarga es el siguiente: http://www.mikroe.com/en/download/

Figura 1.7

El archivo descargado del link anteriormente mencionado luce como se muestra a continuación:

Figura 1.8


Haciendo doble clic sobre el mismo, iniciamos el proceso de instalación del programa.

Figura 1.9

Figura 1.10 En la figura anterior podemos ver la ventana de bienvenida, y al hacer clic en siguiente, la ventana del contrato de licencia para el usuario.


Figura 1.11

Para poder continuar con la instalación, seleccionamos la opción de aceptación de los términos explicados en el acuerdo de licencia, y seguidamente hacemos clic en “Next”. A continuación veremos los componentes del programa disponibles para la instalación: •

El compilador.

•

Los archivos de ayuda del compilador.

•

Ejemplos de programas desarrollados para los módulos del circuito entrenador de Mikroelektronika.


Figura 1.12 Al hacer clic en el botón “Next”, veremos la ruta de instalación por defecto del compilador en nuestro PC.

Figura 1.13 9 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Podemos dejar la ruta sugerida o podemos cambiarla según convenga. Al haber seleccionado anteriormente todos los componentes en la instalación, podemos observar que el espacio requerido se acerca a los 75 MB. Ahora para iniciar la instalación, hacemos clic en el botón “Install”, acción con la cual veremos el progreso de la instalación en nuestro disco, como lo demuestran las siguientes imágenes:

Figura 1.14

Figura 1.15


Figura 1.16

Figura 1.17


Al hacer clic en el botón “Finish”, el programa de instalación nos preguntará si deseamos instalar el soporte ICD (In-Circuit Debugger) de mikroBasic:

Figura 1.18

Figura 1.19 Al hacer clic en el botón “Si” veremos la ventana de bienvenida a la guía de instalación, y seguidamente nos encontraremos con la ventana del acuerdo de licencia de programa.


Figura 1.20 Seleccionamos la opción para la aceptación de la licencia y hacemos clic en el botón “Next”. Un componente adicional a seleccionar es el software para el programador de microcontroladores de mikroelektronika. Si ya poseemos el hardware correspondiente a este software, seleccionamos la casilla para la instalación del software “PicFlash”. Este programador viene integrado en las tarjetas entrenadoras, e incluso se vende por separado en su versión USB.


Figura 1.21 Haciendo clic en el botón “Next”, estaremos viendo la ruta de instalación por defecto o ruta sugerida por el programa de instalación. Esta ruta se puede mantener igual o ser cambiada según convenga al usuario. Una vez seleccionada la ruta, hacemos clic en el botón “Install” y esperamos a que termine el proceso de instalación como se muestra en las siguientes imágenes:

Figura 1.22


Figura 1.23

El siguiente paso será la instalación para el soporte Lv18PICFLASH:

Figura 1.24


Figura 1.25


Figura 1.27


Figura 1.29

También será necesaria la instalación de los drivers para el programador de microcontroladores de mikroelektronika:

Figura 1.30


Figura 1.31 Terminada la instalación de drivers, la instalación de mikroBasic nos pregunta si deseamos ejecutar el software inmediatamente. Al hacer clic en el botón “Si” podremos ver que la interfaz de programación se abre y queda lista para iniciar a programar nuestros proyectos. Inicialmente se podrá observar que la misma abre automáticamente un ejemplo de programación en lenguaje Basic, “Led_Blinking.pbas”.

Figura 1.32


Figura 1.33

Figura 1.34


1.3.- Estructura de un programa: Para que nuestros programas tengan una apariencia ordenada y se facilite la comprensión del mismo ante otros programadores que deseen realizar mejoras a éste, es necesario establecer una estructura que nos permita identificar fácilmente cada una de las partes que lo componen.

A

B

C

D

Figura 1.35

En la figura 1.35 se puede observar la estructura básica de un programa hecho en mikroBasic, y en la cual hemos identificado las cuatro secciones que consideramos más importantes para lograr un programa bien estructurado. Sección A: Corresponde al encabezado del programa, en el cual siempre es conveniente incorporar información básica del mismo, como el nombre, la identificación de autor, Copyright, fecha de elaboración o fecha de los últimos cambios realizados, versión del programa que se está realizando, e incluso una breve descripción acerca del objetivo del programa y su aplicación en un determinado circuito electrónico. Sección B: Esta sección empieza en la columna cero del editor de texto de mikroBasic, y en ella se pueden declarar variables, sub-funciones, configuraciones de dispositivos periféricos y etiquetas de cada una de las subrutinas que serán programadas. Las etiquetas identifican puntos específicos o subrutinas dentro de un programa. Son definidas por el programador y deben tener al final de cada una de ellas el símbolo de “dos puntos”, que definen el final de la misma. 21 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Sección C: Estará destinada para las instrucciones de programa y la misma está separada de la columna cero del editor de texto por una tabulación, es decir, cuando el cursor se encuentra en la columna cero, presionamos una vez la tecla “TAB”, y de esta manera establecemos un espacio mínimo, siempre igual o superior entre la sección B y C. Sección D: Esta destinada para realizar comentarios acerca de la función que estará cumpliendo una instrucción específica en nuestro programa. Cada comentario debe empezar siempre con una comilla simple como se muestra a continuación: ' Define el Oscilador para un Cristal ' de 4 Mhz.

Cuando un comentario es demasiado extenso, podemos continuar el mismo en la siguiente línea, siempre que la frase comience con su respectiva comilla. Los comentarios ayudan al diseñador a identificar cada línea de programa o cada una de las funciones de cada subrutina, garantizando así una buena documentación en cada uno de los programas que realizamos.


1.4.- Crear un nuevo proyecto en mikroBasic: Saber como crear un proyecto en mikroBasic es un paso sencillo pero muy importante, ya que de ello depende que nuestros programas sean compilados correctamente. Veamos a continuación los pasos a seguir: •

Desplegamos el menú “Project” y seguidamente seleccionamos la opción “New Project”. Enseguida veremos la ventana de bienvenida.

Figura 1.36

•

En el paso 1, seleccionamos la opción “Next” para pasar a la siguiente ventana en la cual elegiremos el modelo de microcontrolador que deseamos utilizar en nuestro proyecto.


Figura 1.37 •

En el paso 2 debemos seleccionar el valor exacto del cristal que estaremos utilizando como oscilador externo de nuestro microcontrolador PIC.

Figura 1.38


•

En el paso 3, debemos seleccionar la ruta sobre la cual deseamos grabar el proyecto, al igual que el nombre del proyecto. Para esto, simplemente seleccionamos la carpeta señalada en la figura 1.39, a través de la cual podremos acceder a cualquiera de las unidades de almacenamiento en nuestro PC.

Figura 1.39

Figura 1.40


Figura 1.41 •

En el paso 4 es posible agregar a nuestros proyectos archivos que contengan código creado con anterioridad, los cuales pudieran contener subrutinas generalizadas para el control de periféricos comunes como pantallas LCD o teclados. En caso de no disponer de ningún archivo adicional para el proyecto, simplemente continuamos seleccionando la opción “Next”.


•

En el paso 5 tenemos la opción de incluir todas las librerías disponibles para el microcontrolador anteriormente seleccionado en nuestro proyecto. También tenemos la opción de no incluir ninguna de ellas. Esto se debe a que mikroBasic cuenta con una amplia selección de librerías para el control de dispositivos periféricos o procesos de cálculo o conversión de datos que nos permitirán hacer de la programación algo fácil y rápida a la hora de diseñar un programa, pero no necesariamente necesitaremos de todas las librerías en un solo proyecto. Si elegimos la opción “Include All” podremos estar seguros de que cada librería empleada en nuestro programa funcionará correctamente. Si elegimos la opción “Include None (Advance)” tendremos que realizar la selección de las librerías que deseamos utilizar desde el administrador de librerías de mikroBasic, el cual veremos mas adelante.

Figura 1.43 •

El paso 6 en la creación de un nuevo proyecto nos dice que hemos finalizado la configuración del mismo. MikroBasic esta ahora listo para empezar a programar nuestro primer proyecto, tal y como se puede observar en la figura 1.44.


Figura 1.44

Figura 1.45


1.5.- Conociendo el entorno de desarrollo integrado. MikroBasic cuenta con un entorno de desarrollo integrado bastante completo y apropiado. En él podremos encontrar una serie de opciones y herramientas, de las cuales hemos resaltado las que consideramos más importantes a la hora de elaborar un programa.

A

B D

C

E Figura 1.46 En la sección A, podemos encontrar las opciones del menú principal, además de todos los accesos directos a cada funcion del software a través de pequeños botones ordenados y de fácil acceso.

La sección B es el editor en el cual se escribirán los programas de cada proyecto bajo las recomendaciones realizadas en punto 1.3 de este capítulo. 29 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

En la sección C se puede observar el administrador de librerías, el cual deberá ser tomado en cuenta siempre que nuestros proyectos incluyan el uso de cualquiera de las librerías disponibles en mikroBasic. En la sección D se encuentra en explorador de código el cual resulta my útil cuando realizamos programas muy extensos. En él se muestra cada elemento declarado en un programa. Podremos acceder directamente a uno de estos elementos haciendo doble clic en ellos. La sección E muestra dos pestañas importantes. La primera pestaña se llama “Messages” o “Mensajes”, contiene un área en la cual se mostrarán los resultados del procedimiento de compilación de un programa. Si se genera un error de compilación, éste será mostrado en esta ventana mostrando el tipo de error y su ubicación en la ventana de edición. La segunda pestaña se llama “Quick Converter” y contiene una herramienta de conversión de unidades en diferentes formatos. Veamos a continuación la descripción de cada menú en la sección A de la imagen 1.46.

Menú “File”:

Figura 1.47

•

New Unit: Abre una nueva ventana de edición de programas para mikroBasic. En esta ventana escribiremos el código de programa de nuestros proyectos.

•

Open: A través de esta opción podremos abrir cualquier archivo asociado a nuestros proyectos de programación.

•

Recent Files: Al seleccionar esta opción, podremos ver una lista de nombres de los archivos mas recientes en los cuales hemos estado trabajando.


•

Save: Salva o guarda los cambios realizados en la ventana de programación.

•

Save As: Salva o guarda los cambios realizados en la ventana de programación con un nombre o ruta diferente.

• •

Close: Cierra la ventana de código activa. Print Preview: Una vista previa de la ventana de código activa antes de la impresión.

•

Print: Imprime la ventana de código Activa.

•

Exit: Cierra el entorno de programación de mikroBasic.

Menú “Edit”:

Figura 1.48 •

Undo: Deshace el último cambio en el editor.

•

Redo: Rehace el último cambio en el editor. 31

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•

Cut: Corta el texto seleccionado y lo coloca en el portapapeles.

•

Copy: Copia el texto seleccionado y lo coloca en el portapapeles.

•

Paste: Pega el contenido del portapapeles en el editor.

•

Delete: Borra el texto seleccionado.

• • •

•

Select All: Selecciona todo el texto en la ventana activa del editor. Find: Despliega la ventana de búsqueda del editor de texto. Find Next: Busca la siguiente coincidencia de texto en la ventana activa del editor. Find Previous: Busca la coincidencia anterior en la ventana activa del editor.

•

Replace: Reemplaza el texto especificado por el usuario en la ventana activa del editor.

•

Find In Files: Busca un texto en la ventana o ventanas activas, e incluso de alguna carpeta especificada por el usuario.

•

Goto Line: Va a la línea deseada en la ventana activa del editor.

Sub-Menú “Advanced”:


•

Comment: Convierte líneas de código de programa previamente seleccionadas en comentarios. Si no hemos seleccionado ninguna línea de código, simplemente aparece una comilla simple, asignando el resto de la línea como un espacio disponible para realizar comentarios.

•

Uncomment: Remueve la propiedad de comentario de una o varias líneas seleccionadas.

•

Indent: Aplica una tabulación o sangría al texto seleccionado.

•

Outdent: Elimina una tabulación o sangría al texto seleccionado.

•

Lowercase: Cambia todo el texto seleccionado a minúsculas.

•

Uppercase: Cambia todo el texto seleccionado a mayúsculas.

•

Titlecase: Cambia a mayúscula la primera letra del texto seleccionado.

Menú “View”:

Figura 1.50

Sub-Menú “Toolbars”: A través de este sub-menú podemos seleccionar cuales herramientas estarán visibles o disponibles en la sección “A” del entorno de desarrollo integrado.


Figura 1.51 Sub-menú “Debug Windows”: A través de este sub-menú podemos seleccionar las ventanas disponibles en el depurador de mikroBasic.

Figura 1.52

•

Routine List o Lista de Rutinas: Muestra la ventana en la cual podremos ver una lista de todas las rutinas que hemos creado en un programa. Al hacer doble clic sobre el nombre de la rutina, el editor posiciona el cursor al inicio de ésta.


Figura 1.53 •

Project Settings: Despliega la ventana de configuración del proyecto, en la cual podemos seleccionar el modelo de microcontrolador PIC que deseamos utilizar en nuestro proyecto, la frecuencia o valor del cristal del oscilador externo, y por último las opciones disponibles para la compilación y ventana de depuración de mikroBasic.

Figura 1.54


•

Code Explorer o Explorador de Código: Despliega la ventana del explorador de código de mikroBasic.

Figura 1.55 •

Project Manager o Administrador de Proyectos: A través de esta ventana es posible acceder a todo el contenido del proyecto.

Figura 1.56

Esta ventana posee además botones de acceso rápido a algunas funciones importantes: o

Salvar un grupo de proyectos: En mikroBasic es posible tener más de un proyecto abierto en entorno de desarrollo integrado. Este botón nos permitirá almacenar este grupo de proyectos bajo un único nombre. En la 36


siguiente figura se muestra un ejemplo de un grupo de proyectos disponibles en la ventana de administración de proyectos.

Figura 1.57

•

Abrir un grupo de proyectos: A través de esta opción podremos abrir un grupo de proyectos previamente creado.

•

Cerrar un Proyecto.

•

Cerrar un grupo de proyectos.

•

Agregar un proyecto al grupo de proyectos actual.

•

Eliminar un proyecto del grupo de proyectos actual.

•

Agregar un archivo al proyecto activo.

•

Eliminar un archivo del proyecto activo.

•

Compilar un proyecto.

•

Inicia el software de programación de microcontroladores PIC de mikroElektronika. 37


•

Library Manager o Administrador de Librerías: El administrador de librerías de mikroBasic contiene todas las librerías disponibles para un microcontrolador previamente seleccionado.

Figura 1.58 •

Actualiza el administrador de librerías.

•

Compila todas las librerías disponibles.

•

Incluye todas las librerías en un proyecto.

•

No incluye ninguna de las librerías en el proyecto.

•

•

Restaura el estado de las librerías justo antes de la última grabación del proyecto.

Bookmarks o Marcadores: Esta opción despliega una ventana en la cual podremos agregar accesos directos a puntos específicos en un programa. Al hacer doble clic en alguno de estos accesos directos, el cursor se ubicará automáticamente en la línea o dirección especificada.


Figura 1.59 •

Quick Converter o Conversor rápido de datos: Despliega la ventana de conversión de datos de mikroBasic.

•

Messages o Mensajes: Despliega la ventana de mensajes de error del compilador.

•

Macro Editor o Editor de Macros: Despliega una ventana en la cual podremos grabar una secuencia de acciones sobre el entorno de desarrollo integrado, es decir, podríamos grabar una secuencia de ordenes que nos permita por ejemplo abrir el terminal de comunicaciones de mikroBasic y hacer que se conecte bajo ciertos parámetros específicos con tan solo activar su Macro correspondiente.

Figura 1.60

•

Inicia el proceso de grabación en la secuencia de pulsaciones de teclas sobre el entorno de desarrollo integrado de mikroBasic.

•

Detiene el proceso de grabación de la secuencia de pulsaciones de teclas. 39


•

•

Permite ejecutar una Macro previamente grabada.

•

Crea un nuevo Macro.

•

Borra la Macro seleccionada.

Windows o Ventanas: A través de esta opción podremos ver un listado de todas las ventanas desplegables en el entorno de desarrollo integrado de mikroBasic.

Menú “Project”:

Figura 1.61


•

Build: Compila el proyecto activo en el entorno de desarrollo de integrado.

•

Build All Projects: Compila todos los proyectos abiertos.

•

Build + Program: Compila y programa el proyecto activo.

•

View Assembly: Muestra el código generado en lenguaje ensamblador.

•

View Statistics: Muestra las estadísticas del proyecto activo.

•

View Listing: Muestra el listado de asignación de memoria del PIC: direcciones de instrucciones, registros, las rutinas y las etiquetas.

•

Edit Search Paths: Edita rutas de búsqueda.

•

Clean Project Folder: Esta opción limpia o borra de la carpeta de proyecto los archivos generados cuando se realiza la compilación del mismo.

•

Add File To Project: Permite agregar cualquier tipo de archivo relacionado a un proyecto en desarrollo.

• •

Remove File From Project: Borra un archivo específico de un proyecto. Import Project: Permite importar proyectos de versiones anteriores de mikroBasic.

•

New Project: Abre el asistente para la creación de nuevos proyectos.

•

Open Project: Abre un proyecto existente.

•

Save Project: Salva un proyecto activo en el entorno de desarrollo integrado.

•

Edit Project: Despliega una ventana a través de la cual podemos configurar los fusibles de programación del microcontrolador.


Figura 1.62 •

Open Project Group: Abrir un grupo de proyectos: A través de esta opción podremos abrir un grupo de proyectos previamente creado.

•

Close Project Group: Cerrar un grupo de proyectos.

•

Save Project As: Permite salvar un proyecto con un nombre diferente.

• •

Recent Projects: Muestra un listado de los proyectos abiertos últimamente. Close Project: Cierra un proyecto activo.

Menú “Run”: Contiene todos los comandos relacionados con el depurador de mikroBasic.


Menú “Tools”: Contiene todas las herramientas disponibles en mikroBasic.

Figura 1.64

Menú “Help”: A través de este menú podremos acceder a toda la ayuda disponible acerca del compilador, accesos directos al foro de discusión, página Web oficial de mikroElektronika, formulario de registro del compilador e información de registro actual.

Figura 1.65


Nota Importante: En la versión DEMO del compilador mikroBasic, el archivo de salida .HEX generado cuando compilamos un programa esta limitado a 2K bytes. Es muy importante que adquiera la licencia correspondiente para la versión completa del compilador, para poder llevar a cabo todos los ejemplos propuestos en esta edición. La licencia es suministrada en línea por la empresa “MikroElektronika” y el proceso de registro es sumamente sencillo. Tener la licencia del compilador nos garantiza además el acceso al soporte técnico de la empresa y el acceso a las continuas actualizaciones que se realizan para mejorar el producto.

Figura 1.66


1.6.- Componentes y operadores en mikroBasic. 1.6.1.- Subrutinas: Una subrutina se presenta como un algoritmo separado del algoritmo principal, y estará destinado a resolver una tarea específica. Las subrutinas pueden ser referidas cada vez que sea necesario, llamando a la etiqueta que corresponde a ésta, la cual debe ir siempre al inicio de la misma.

Led1:

Etiqueta

For Z = 0 To 9 LED = Encendido Delay_ms(1000) LED = Apagado Delay_ms(1000) Next Z GoTo Inicio

Subrutina

End.

MikroBasic cuenta con una serie de herramientas de programación entre las cuales podemos mencionar las etiquetas, variables, identificadores, constantes, comentarios y símbolos entre otras. Algunas de estas herramientas son de uso obligatorio a la hora de realizar un programa, y otras que no son de uso obligatorio, nos facilitarán el trabajo considerablemente. 1.6.2.- Variables: En las variables podemos almacenar datos temporalmente, los cuales podrán ser consultados o modificados cada vez que sea necesario. Normalmente la definición de variables se hace al inicio de un programa y para ello se utiliza el formato: DIM “variable” As “tipo de variable” Tipo de Variable

Tamaño

bit

1–bit

0 or 1

Rango

sbit

1–bit

0 or 1

byte, char

8–bit

0 .. 255

short

8–bit

-127 .. 128

word

16–bit

0 .. 65535

integer

16–bit

-32768 .. 32767

longword

32–bit

0 .. 4294967295

longint

32–bit

-2147483648 .. 2147483647

float

32–bit

±1.17549435082 * 10-38 .. ±6.80564774407 * 1038

Figura 1.67

El nombre de la variable es elegido por el programador y el tipo de variable se define según el tipo de dato que se desea almacenar temporalmente. 45 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

1.6.3.- Arrays: Las variables Arrays tienen un determinado número de “elementos”, definido según el tamaño de la variable. Las variables Arrays tipo Bit, pueden almacenar 256 elementos; las variables Arrays tipo Byte pueden almacenar hasta 96 elementos y las variables Arrays tipo Word hasta 48 elementos, los cuales se pueden accesar en cualquiera de los tres casos a través de un índice. Este índice se específica entre corchetes como se muestra en los siguientes ejemplos: Para declarar una variable tipo Array utilizamos la siguiente sintaxis: Dim Variable As Byte[7] El primer elemento de esta variable es Dato[0] y el último elemento es Dato[7], lo cual significa que hemos declarado una variable array de 8 elementos. En este caso podemos almacenar un byte en cada elemento, siempre que especifiquemos el índice. Ejemplo: Almacenar en cada elemento de la variable “Dato” los valores 200, 15, 56, 75, 80, 20, 33, 45. Dato[0] = 200 Dato[1] = 15 Dato[2] = 56 Dato[3] = 75 Dato[4] = 80 Dato[5] = 20 Dato[6] = 33 Dato[7] = 45 En algunos casos se debe verificar la hoja de datos del microcontrolador, ya que la cantidad de elementos que se pueden almacenar en variables Arrays tipo Byte o Word puede variar según el modelo del mismo.

1.6.4.- Constantes: Ayudan a identificar un valor constante en nuestro programa, facilitando aún más la comprensión del mismo a la hora de verificar su funcionamiento. Las constantes deben ser siempre declaradas al inicio de un programa, junto con las variables (área de declaración). La sintaxis para declarar una constante es la siguiente: Const “nombre de la constante” As “tipo” = “Valor” Ejemplo: Const

PI

As

Const Meses As

Float = 3.1416 Byte[12] = (31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31)


1.6.5.- Alias: Proveen un nombre único y específico a elementos o variables dentro de nuestro programa. Para definir un símbolo, utilizamos la palabra “Symbol”, seguida del alias del elemento, el símbolo de igualdad “=”, y por último el elemento en cuestión: Symbol

{alias}

=

{elemento}

Por ejemplo, si deseamos controlar un motor DC a través de uno de los pines del puerto A de un microcontrolador, resultaría mucho mas sencillo referirse a este pin como “Motor”, en vez de referirse a él como “PortA.0”. Entonces, Symbol

Motor = PORTA.0

Veamos otros ejemplos: Symbol

Relay = PORTB.0

Symbol

Sensor = PORTA.0

Symbol

LED

= PORTA.1

Symbol

RC0

= PORTC.0

1.6.6.- Operadores Aritméticos: Entre los operadores aritméticos más utilizados tenemos los que se muestran en la siguiente tabla:

Operadores

Operación

Operandos

Resultado

+

Suma

byte, short, word, integer, longint, longword, float


-

Resta



*

multiplicación


word, integer, longint, longword, float

/

División, en punto flotante.


float

div

División, redondea hacia el entero mas cercano.

byte, short, word, integer, longint, longword


módulo, devuelve el resto de la división entera (no se byte, short, word, integer, longint, longword puede utilizar con punto flotante)


mod

Figura 1.68


1.6.7.- Operadores Bit a Bit: En la siguiente tabla veremos los operadores binarios proporcionados para el lenguaje Basic: Operador and or xor not

Operación AND Lógico OR Lógico OR Exclusiva (XOR) NOT Lógico Figura 1.69

Con estos operadores resulta muy sencillo realizar operaciones binarias, como lo demuestra el siguiente ejemplo: Si aplicamos una AND lógica, donde deseamos filtrar los siete bits más significativos del valor almacenado en la siguiente variable: Var1 = %00101001 Entonces, Var1 = Var1 and %00000001 El resultado de esta operación es Var1 = %00000001

1.6.8.- Operadores de Comparación: Los operadores de comparación normalmente son utilizados con la instrucción If…Them… para realizar comparaciones entre variables o datos extraídos de alguna operación aritmética.

Operador = <> > < >= <=

Operación Igual Diferente Mayor que Menor que Mayor o Igual que Menor o Igual que Figura 1.70


Capitulo II

2.1.- Arquitectura básica del microcontrolador PIC16F877. Para iniciar con el estudio de la programación en mikroBasic, nos plantearemos tres objetivos que consideramos importantes para entrar en materia: •

Familiarizarse con la arquitectura básica de los microcontroladores que estaremos empleando a lo largo de esta edición.

•

Familiarizarse con la estructura de programa de mikroBasic, muy importante a la hora de realizar un programa ordenado y libre de errores, por muy pequeño que este sea.

•

El estudio de las primeras prácticas, cortas y de fácil comprensión con el fin de adquirir confianza en el uso de instrucciones y librerías de mikroBasic.

Arquitectura Básica del microcontrolador PIC16F877: Uno de los microcontroladores seleccionados para el estudio de la programación de microcontroladores en lenguaje Basic ha sido el PIC16F877. Veamos a continuación algunas de sus características técnicas más importantes: •

CPU: Risc (Reduced Instruction Set Computer).

•

Frecuencia Máxima: 20 Mhz.

•

Memoria RAM: 368 x 8 Bytes de memoria de Datos.

•

EEPROM: 256 x 8 Bytes de memoria EEPROM de datos.

•

Memoria de programa Flash: 8KB x 14 Bits.

•

Protección de código programable.

•

Voltaje de Operación: 2.0 voltios a 5.5 voltios.

•

Bajo consumo de potencia: < 0.6 mA typical @ 3V, 4 Mhz / 20 μA typical @ 3V, 32 kHz.

•

5 puertos digitales programables como entrada/salida: A, B, C, D, E.

•

1 conversor A/D de 8 canales x 10 Bits.

•

Puerto Serial Síncrono (SSP) con SPI e I2C.


•

Puerto Serial Universal (USART/SCI).

•

2 Módulos CCP (Capture, Compare, PWM)

•

3 Timers: Timer0 8 Bits contador/temporizador y pre-escalador de 8 Bits; Timer1 16 Bits contador/temporizador y pre-escalador; Timer2 8 Bits contador/temporizador con registro de 8 Bits, pre-escalador y Post-Escalador.

Figura 2.1


Descripción de los pines del microcontrolador PIC16F877:

PIN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Identificación MCLR/Vpp RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VrefRA3/AN3/Vref+ RA4/TOCKI RA5/AN4/SS RE0/RD/AN5 RE1/WR/AN6 RE2/CS/AN7 VDD VSS OCS2/CLKOUT OSC1/CLKIN RC0/T1OSO/T1CKI RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7 VSS VDD RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD

Descripción del Pin Reset y entrada de voltaje de programación. Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto A Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto A Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto A Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto A Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto A Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto A Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto E Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto E Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto E Pin de Alimentación de 5Vdc Pin de Alimentación a Tierra (GND) Salida del oscilador a cristal. Entrada del oscilador a cristal o fuente externa de reloj. Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto C Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto C Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto C Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto C Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto D Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto D Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto D Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto D Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto C Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto C Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto C Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto C Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto D Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto D Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto D Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto D Pin de Alimentación a Tierra (GND) Pin de Alimentación de 5Vdc Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto B Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto B Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto B Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto B Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto B Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto B Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto B Pin de Entrada/Salida (I/O) del puerto B

Figura 2.2


2.2.- El Oscilador externo.

Figura 2.3

Es un circuito indispensable para el funcionamiento del microcontrolador y el cual además, define la velocidad a la cual va a trabajar. Para hacer funcionar nuestro diseño podemos elegir entre las siguientes cuatro opciones: •

Oscilador LP: Oscilador de bajo consumo (Low Power).

•

Oscilador XT: Cristal / Resonador.

•

Oscilador HS: Oscilador de alta velocidad (High Speed).

•

Oscilador RC: Resistencia / Condensador.

En los modos de oscilador LP, XT y HS el cristal debe ser conectado a los pines 13 y 14, Osc2/CLKin y Osc1/CLKout respectivamente, como se muestra en la figura 2.4.


Los valores de los condensadores cerámicos vienen dados según la tabla que se muestra a continuación: Modo LP XT HS

Frecuencia 32 kHz 200 kHz 2 MHz 4 MHz 4 MHz 10 MHz

Osc1/CLKin 68 - 100 pF 15 - 33 pF 15 - 33 pF 15 - 33 pF 15 - 33 pF 15 - 33 pF

Osc2/CLKout 68 - 100 pF 15 - 33 pF 15 - 33 pF 15 - 33 pF 15 - 33 pF 15 - 33 pF

Figura 2.4 Por ejemplo, para un oscilador tipo XT, podemos utilizar un cristal de cuarzo como el de la figura 2.5.

Figura 2.5 Al conectar el microcontrolador a la fuente de alimentación de 5 Vdc y medir la señal de salida del oscilador XT con un osciloscopio, en el pin 14 (Osc2/CLKout) del microcontrolador, podremos ver la onda generada bajo los siguientes parámetros de medición seleccionados en el equipo: • •

Voltios/Div: 200mV Time/Div: 100ns


La lectura de la frecuencia y período en este caso sería la siguiente: • •

Frecuencia: 3,972 Mhz Período: 251,71 ns

Cristal de cuarzo TTL: Este tipo de cristal consta de cuatro pines, de los cuales solo tres están implementados de la siguiente manera:

Figura 2.7 Pin 1: NC (Este pin no se encuentra conectado internamente) Pin 7: GND Pin 8: Salida TTL Pin 14: +5Vdc En su salida se obtiene un tren de pulsos como se puede observar en la figura 2.8, bajo los siguientes parámetros de medición seleccionados en un osciloscopio: • •

Voltios/Div: 2V Time/Div: 100ns


La lectura de la frecuencia y período en este caso sería la siguiente: •

Frecuencia: 3,999 Mhz

•

Período: 250,013 ns

El oscilador externo en modo RC resulta ser el más sencillo de todos y por ende el más económico. Su configuración lo hace menos preciso debido a que existe una tolerancia de error en sus componentes, sin olvidar también que la temperatura puede afectar la operación de este tipo de oscilador. Los valores recomendados para este oscilador son los siguientes: •

5 Kohm ≤ R1 ≤ 100 Kohm

•

C1 > 20 pF

Figura 2.9


2.3.- Circuito de Reset: El Pin denominado MCLR (Master Clear), siempre debe ser tomado en cuenta cuando se diseña un circuito con microcontroladores PIC. A través de este Pin se podrá reiniciar el dispositivo, si a éste se le aplica un nivel lógico bajo (0V), por lo tanto resulta importante destacar que para que un programa cargado en un microcontrolador se mantenga en ejecución, el Pin MCLR debe estar siempre en un nivel lógico alto (5V). Si deseamos tener control externo del reset de un microcontrolador PIC, debemos considerar el circuito de la figura 2.10:

Figura 2.10

Este circuito permite reiniciar el microcontrolador cada vez que el pulsador de “Reset” es presionado.


2.4.- Consideraciones técnicas de diseño. A continuación veremos algunos circuitos básicos que deben ser tomados en cuenta para el desarrollo de prácticas con microcontroladores PIC. Estos circuitos son muy útiles cuando deseamos visualizar el resultado de una acción programada en el microcontrolador. 2.4.1.- Estado Lógico de un pin I/O. Una manera muy sencilla de ver el estado lógico de un pin configurado como salida en cualquiera de los puertos de microcontrolador es a través del uso de Leds, como se observa en los circuitos de la figura 3.11. En el circuito, el Led “D1” se iluminará solo cuando el estado lógico del pin de salida del puerto (RB1) sea igual a “1”, es decir, 5 voltios. El Led “D2” se iluminará solo cuando el estado lógico de la salida del puerto (RB0) sea igual a “0”, es decir, 0 voltios.

Figura 2.11 Esto significa que si deseamos realizar un programa en mikroBasic encargado de cambiar el estado lógico de un pin específico, en cualquiera de los puertos de un microcontrolador, una forma “básica” de visualizar este cambio es a través del uso de Leds. 57 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

2.4.2.- Lectura de un estado lógico en un pin I/O: El microcontrolador también nos permite capturar datos o señales externas para luego ser procesadas y convertidas en respuestas que pueden definir una acción específica en nuestros circuitos de prueba. Un ejemplo común podría ser el uso de un pulsador para hacer destellar un led cada vez que éste sea presionado. Si deseamos introducir un nivel lógico bajo (0V), o alto (5V), a una de las entradas de un microcontrolador a través de un pulsador, podríamos considerar los circuitos de la figura 2.12, los cuales nos proporcionan dos formas diferentes de hacerlo:

Figura 2.12 El primer circuito en la figura 2.12 mantiene un nivel lógico alto (5V) mientras el pulsador permanece abierto. Al presionar el pulsador, el nivel lógico en el pin I/O del puerto pasa a ser bajo (0V). El segundo circuito de la figura 2.12 mantiene un nivel lógico bajo (0V) mientras el pulsador permanece abierto. Al presionar el pulsador, el nivel lógico en el pin I/O del puerto pasa a ser alto (5V). 58 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

2.4.3.- El Opto-acoplador como dispositivo de enlace: El opto-acoplador es un componente muy útil cuando se requiere acoplar circuitos electrónicos digitales con etapas de manejo de potencia o con otros circuitos. Este componente en una de sus versiones, se compone básicamente de un diodo LED el cual se encarga de iluminar un fototransistor, para que éste conduzca corriente a través del colector.

Figura 2.13 En la configuración de la figura 2.13, cuando en el pin I/O aplicamos un 1 lógico (5V), el LED del opto-acoplador enciende y el fototransistor conduce la corriente a tierra; por lo tanto, en la salida tendremos un 0 lógico (0V). Si apagamos el LED, el transistor no conduce, de tal manera que en la salida tendremos un 1 lógico (5V). En la configuración de la figura 2.14, cuando en el pin I/O aplicamos un 1 lógico (5V), el LED del opto-acoplador enciende y el fototransistor conduce para poner en la salida un 1 lógico (5V). Mientras haya un 0 lógico en la entrada, el fototransistor permanecerá abierto entre el emisor y colector, dando como resultado un 0 lógico (0V) en la salida.


Figura 2.14 Una configuración muy común para el control de dispositivos de potencia como motores eléctricos, luces incandescentes, solenoides, etc., se puede ver en la figura 2.15, la cual se basa en cualquiera de los dos circuitos antes mencionados (figura 2.13 y figura2.14), en la cual se ha incluido un relé a través del cual circulará la corriente necesaria entre sus contactos, para hacer funcionar cualquiera de estos dispositivos de potencia.

Figura 2.15


2.4.4.- Fuente de poder, 5Vdc / 3.3Vdc:

En caso de no disponer de una fuente de poder regulada, proponemos la construcción de un diseño sencillo que podemos implementar en todos los proyectos propuestos. En la figura 2.16 se puede observar el diseño de una fuente regulada con salidas de voltaje de +5 Vdc y +3.3 Vdc:

Figura 2.16


2.5.- Configuración de Puertos como Entrada o Salida en un microcontrolador PIC. Como los pines de los puertos pueden ser configurados como “entradas” o como “salidas”, es importante tomar en cuenta los registros de configuración de puertos, los cuales para el caso específico del PIC16F877 son cinco:

TrisA (registro de configuración I/O del puerto A), es un registro de 8 bits, encargado de determinar cual de los pines del puerto “A” será “entrada” o “salida”. Los tres Bits más significativos de este registro no se encuentran implementados para este modelo de microcontrolador, como se puede observar en el diagrama de pines del dispositivo (figura 2.17). En este caso, el puerto “A” solo cuenta con 5 pines I/O (RA0, RA1, RA2, RA3 y RA4). Para determinar si uno de los pines de un puerto será “entrada” o “salida”, es importante conocer la siguiente regla, la cual aplica para todos los modelos de microcontroladores PIC en los cuales estaremos trabajando: •

Si configuramos un Bit de un registro TRIS con un “1”, el pin del puerto correspondiente a este Bit se comportará como una “entrada”.

•

Si configuramos un Bit de un registro TRIS con un “0”, correspondiente a este Bit se comportará como una “salida”.

el pin del puerto

Esto significa que si deseáramos configurar el Pin RA0 del puerto “A” como una “salida”, tendremos entonces que poner un “0” en el Bit 0 del registro “TRISA”

Un ejemplo de configuración de los pines I/O del puerto A es el siguiente:

Registro TrisA 1 1 1

1

0

Bit menos significativo

RA4 RA3 RA2 RA1 RA0

Figura 2.17 Al ver la figura 2.17, se puede observar que el pin RA0 ha sido configurado como salida y el resto de los pines como entrada. En mikroBasic, expresar este paso en forma de código es muy sencillo: TrisA = %11110

(“%” para expresar la configuración en Binario), ó:

TrisA = $1E (”$” para expresar la configuración en Hexadecimal)


Esto significa que el puerto A se comportará de la siguiente forma: • •

RA0 = salida. RA1 a RA4 = entradas.

TrisB, es un registro de 8 bits en el cual se configuran los pines del puerto B, ya sea como entrada o como salida, por ejemplo:

1

1

Registro TrisB 1 1 1 1

1

0

RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0

Bit menos significativo

Figura 2.18 1 = Entrada (Al configurar un bit del registro TrisB en “1”, éste se comporta como entrada). 0 = Salida (Al configurar un bit del registro TrisB en “0”, éste se comporta como salida). Para el caso particular del puerto B, se puede observar que el pin RB0 ha sido configurado como salida en este ejemplo, y el resto de los pines como entrada. “Consideramos importante configurar los pines que no estarán en uso como entrada, ya que de esta forma podemos evitar daños en el hardware interno del microcontrolador en caso de una conexión errónea al experimentar con éste en un tablero de pruebas.” La configuración en mikroBasic en forma de código de programa en este caso sería: TrisB = %11111110 (si se desea hacer la notación en binario), ó: TrisB = $FE (si se desea hacer la notación en hexadecimal) En este caso podemos determinar que el puerto “B” se comportará de la siguiente forma: •

RB0 = Salida.

•

RB1 a RB7 = Entradas.

El mismo caso aplica para los registros de configuración de los puertos C, D y E. Sus registros de configuración TRISC, TRISD y TRISE deberán ser siempre configurados para determinar su función dentro de un proyecto electrónico.


2.6.- Primeros ejemplos de programación en mikroBasic: 2.6.1.- Ejemplo de programación #1: Un ejemplo sencillo para determinar que hemos iniciado de forma correcta todo lo referente a la configuración de un nuevo proyecto en mikroBasic, es intentar realizar el encendido de uno o dos Leds a través de uno de los puertos disponibles en el microcontrolador. Normalmente los pasos que vamos a realizar para lograr este objetivo son los pasos básicos para realizar el resto de nuestros proyectos. Estos pasos serán descritos a continuación y el programa para el encendido de dos Leds estará basado en el diagrama esquemático de la figura 2.19.

Figura 2.19

Dos puntos importantes a considerar sobre este diagrama esquemático son: •

El Led “D1” tiene su “ánodo” conectado al pin RB1 del puerto “B”, por lo tanto el Led sólo encenderá cuando RB1 = 1.

•

El Led “D2” tiene su “cátodo” conectado al pin RB0 del puerto “B”, por lo tanto el Led sólo encenderá cuando RB0 = 0


Empecemos con la creación de un nuevo proyecto, siguiendo los pasos comentados en la sección “Crear un nuevo proyecto en mikroBasic”. Una vez creado el proyecto podremos ver en el entorno de desarrollo integrado de mikroBasic la siguiente ventana de programación:

Figura 2.20 Nótese que en la ventana de programación mikroBasic ha generado automáticamente una pequeña estructura de programa que nos servirá de guía para comenzar a programar. En este caso, lo primero que vamos a agregar será la línea de configuración del puerto “B”, ya que en él hemos conectado los Leds que deseamos encender. Para determinar la palabra de configuración del registro TRISB, veamos la siguiente figura:

1

1

Registro TrisB 1 1 1 1

0

0

RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0


TRISB = %11111100 Agregamos esta línea en la estructura del programa: program Ejemplo1 ' Area de declaración.

main:

' Programa Principal

TRISB = %11111100

' Configuración del Puerto "B"

End.

Este paso se verá de la siguiente manera en la pantalla de nuestro PC:

Figura 2.22

El siguiente paso será hacer que los Leds enciendan. Para esto es posible especificar el estado de un pin determinado del puerto “B” de la siguiente forma: •

Para referirnos al Pin RB0: PortB.0 = (estado deseado del pin).

•

Para referirnos al Pin RB1: PortB.1 = (estado deseado del pin).


Veamos: program Ejemplo1 ' Area de declaración. main:


TRISB = %11111100


PORTB.0 = 1

' El Led D2 enciende con un "0".

PORTB.1 = 1

' El Led D1 enciende con un "1".

End.

Figura 2.23 Por último y para verificar que todo funciona según lo esperado, compilamos el programa a través del acceso directo “Build” en la barra de herramientas: Build Si el programa no tiene errores, podremos ver en la ventana de errores que el resultado de compilar el programa ha sido satisfactorio:


Figura 2.24 Este resultado significa que el compilador ha creado además el archivo de extensión .hex el cual utilizaremos para grabar el microcontrolador y de esta forma poder verificar el correcto funcionamiento del programa sobre el circuito.


2.6.2.- Ejemplo de programación #2: En este ejemplo hemos cambiado el conexionado de los Leds y hemos incluido dos pulsadores. P1 está conectado entre Vcc y una resistencia “Pull Down” al igual que P2. El estado de los pulsadores será medido a través de los pines RD0 y RD1 del puerto “D”. Esto significa que debemos configurar los pines RD0 y RD1 como entradas a través de registro TRISD, para poder tomar lectura del estado en el cual se encuentran, de tal forma que podamos tomar una decisión y generar una salida en los pines RB0 y RB1. Es importante observar que cuando los dos pulsadores se encuentran normalmente abiertos, el estado de los pines es el siguiente: • •

RD0 = 0 RD1 = 0

Al presionar cada pulsador, el estado en estos pines cambia: • •

RD0 = 1 RD1 = 1

Figura 2.25


El objetivo del programa que haremos a continuación será encender los Leds de forma individual asignando a cada uno de ellos un pulsador. Al encender uno de estos Leds, éste deberá permanecer encendido durante 2 segundos. • •

El Led D1, enciende cuando presionamos el pulsador P1. El Led D2, enciende cuando presionamos el pulsador P2.

Analicemos el siguiente programa leyendo detenidamente cada línea de código y sus respectivos comentarios: program Ejemplo2 ' Area de declaración.

main:

'

Programa Principal.

TRISB = %11111100 ' Configuración del Puerto "B" TRISD = %11111111 ' Configuración del Puerto "D"

PORTB.0 = 0

' Inicializamos el pin RB0, para asegurar que el ' el Led D1 esté apagado.

PORTB.1 = 0


Pulsadores: If PortD.0 = 1 Then GoSub Led1 End If

' Verificamos el estado del pulsador "P1". ' Si P1 es presionado, llama a la subrutina "Led1".

If PortD.1 = 1 Then GoSub Led2 End If


GoTo Pulsadores

' Salta a la etiqueta "Pulsadores" para iniciar el ' proceso de verificación de los pulsadores.

Led1: PORTB.0 = 1 delay_ms(2000) PORTB.0 = 0 Return

' ' ' '

Enciende el Led D1, conectado en RB0 Hace una pausa de 2 segundos o 2000 milisegundos. Apaga el Led D1. Retorno del llamado Gosub.

' ' ' '


Led2: PORTB.1 = 1 delay_ms(2000) PORTB.1 = 0 Return End.

Para comprobar su correcto funcionamiento, compilamos el programa y grabamos el microcontrolador PIC. Observe siempre la ventana de errores de mikroBasic; esta ventana provee buena información en caso de errores de sintaxis en el cuerpo del programa.


Si todo ha funcionado correctamente, pasaremos ahora a mejorar la estructura del programa haciendo uso de “Alias”, a través de los cuales daremos nombres a los pines de los puertos que estamos utilizando en el circuito. Es decir, en vez de dirigirnos a ellos como PortB.0, PortB.1, PortD.0 y PortD.1, sustituiremos estos por los siguientes Alias: • • • •

El pin RB0 ó PortB.0 lo llamaremos “D1” El pin RB1 ó PortB.1 lo llamaremos “D2” El pin RD0 ó PortD.0 lo llamaremos “P1” El pin RD1 ó PortD.1 lo llamaremos “P2”

Verifique estos cambios en el siguiente código de programa: program Ejemplo2 ' Area de declaración. Symbol D1 = PORTB.0 Symbol D2 = PORTB.1

' Alias del Pin RB0 ' Alias del Pin RB1

Symbol P1 = PortD.0 Symbol P2 = PortD.1

' Alias del Pin RD0 ' Alias del Pin RD1

main:

'

Programa Principal.

TRISB = %11111100 ' Configuración del Puerto "B" TRISD = %11111111 ' Configuración del Puerto "D" D1 = 0


D2 = 0


Pulsadores: If P1 = 1 Then GoSub Led1 End If


If P2 = 1 Then GoSub Led2 End If


GoTo Pulsadores


Led1: D1 = 1 delay_ms(2000) D1 = 0 Return

' ' ' '


' ' ' '


Led2: D2 = 1 delay_ms(2000) D2 = 0 Return End.


2.6.3.- Ejemplo de programación #3: En este ejemplo haremos uso de la librería “Button” de mikroBasic. “Button” permite eliminar rebotes en pulsadores o interruptores, evitando así errores de lectura que pueden generar mal funcionamiento de nuestros diseños. La sintaxis de esta rutina es la siguiente: Button(Puerto, Pin, Tiempo, Estado Activo) •

Puerto: En este campo debemos especificar en cual de los puertos estaremos conectando el pulsador o interruptor.

•

Pin: Este campo representa un pin específico del puerto que estaremos utilizando para tomar lectura de un pulsador o interruptor.

•

Tiempo: Este campo es un período de anti-rebote en milisegundos. Este valor puede variar entre 1 y 255. Cada unidad de tiempo mide aproximadamente 0.98 milisegundos, por lo tanto, si usamos el valor máximo para el período de anti-rebote, es decir “255”, el tiempo de anti-rebote será de 250 milisegundos.

•

Estado Activo: Este parámetro puede ser cero (0) ó uno (1). A través de este campo podemos definir si el pulsador o interruptor estará activo con un 0 lógico o con un 1 lógico.

Esta rutina también devuelve un resultado (255), si el pulsador o interruptor han estado en un estado activo durante el tiempo especificado. En caso contrario, devuelve un cero (0). Veamos un ejemplo práctico, basado en el ejemplo de programación #2.

program Ejemplo3 ' Area de declaración. Symbol D1 = PORTB.0 Symbol D2 = PORTB.1


Dim Estado As Byte main:

'

Programa Principal.



D2 = 0


Pulsadores: Estado = Button(PortD, 0, 255, 1) ' Verificamos si P1 fue presionado, estado activo = 1. If Estado = 255 Then GoSub Led1 End If

' Verificamos el resultado de la rutina “Button”. ' Si P1 es presionado, llama a la subrutina "Led1".


Estado = Button(PortD, 1, 255, 1) ' Verificamos si P2 fue presionado, estado activo = 1. If Estado = 255 Then GoSub Led2 End If

' Verificamos el resultado de la rutina “Button”. ' Si P1 es presionado, llama a la subrutina "Led2".

GoTo Pulsadores



' ' ' '

Enciende el Led D1, conectado en RB0 Hace una pausa de 1 segundo o 1000 milisegundos. Apaga el Led D1. Retorno del llamado Gosub.

' ' ' '



Observando los cambios realizados en el programa, tenemos que: •

Hemos eliminado los “Alias” de los pulsadores.

•

Declaramos la variable “Estado” tipo Byte, para almacenar el estado de la rutina “Button”. Si un pulsador permanece activo durante el tiempo de anti-rebote especificado, la rutina “Button” nos devolverá el valor “255” el cual es almacenado en la variable “Estado”.

•

Evaluamos el contenido de la variable “Estado” y seguidamente tomamos una decisión con respecto al puerto de salida.

Para comprender mejor el funcionamiento de esta rutina, analizaremos la señal generada por el pulsador y la salida generada por el microcontrolador para encender o apagar los Leds. En la siguiente imagen, hemos representado el estado del pulsador P1 en el canal “Rojo” del osciloscopio, y el Led D1 en el canal “Verde” del osciloscopio.

Cuando activamos momentáneamente el pulsador P1, pero no lo mantenemos activo el tiempo suficiente para cumplir con el período de tiempo de anti-rebote, ocurre que el valor devuelto por la rutina “Button” es igual a cero (0). En este caso, podremos observar que en la salida correspondiente al Led D1 no hay actividad alguna, como lo demuestra la figura 2.26.


Figura 2.26

Si mantenemos el pulsador P1 activo el tiempo suficiente para vencer el tiempo de antirebote, la rutina “Button” devuelve el valor “255”. Entonces podremos generar la salida deseada en el pin del puerto correspondiente al Led D1 (Canal Verde):

Figura 2.27


El canal verde de la figura 2.27 muestra un pulso de 1 segundo de duración, generado desde la subrutina “Led1” del programa. Si medimos con el osciloscopio el tiempo de anti-rebote, podremos observar que es igual o aproximado a 250 milisegundos:

Tiempo Anti-rebote

Figura 2.28 Este tiempo es medido desde que inicia el pulso en el canal rojo del osciloscopio, hasta el inicio del pulso del canal verde. En este ejemplo, el tiempo medido en el osciloscopio ha dado como resultado un tiempo de antirrobote igual a 250 milisegundos.

También es posible utilizar la rutina Button de la siguiente manera: program Ejemplo_3_1 ' Area de declaración. Symbol D1 = PORTB.0 Symbol D2 = PORTB.1 main:

'


Programa Principal.



D2 = 0


Pulsadores: If Button(PortD, 0, 255, 1) Then ' Verificamos si P1 fue presionado, estado activo = 1.


GoSub Led1 End If

' Si P1 es presionado, llama a la subrutina "Led1".

If Button(PortD, 1, 255, 1) Then ' Verificamos si P2 fue presionado, estado activo = 1. GoSub Led2 ' Si P1 es presionado, llama a la subrutina "Led2". End If GoTo Pulsadores



' ' ' '


' ' ' '



Observe que hemos eliminado la variable “Estado” en el programa y hemos simplificado la subrutina “Pulsadores”.


Capitulo III. Pantallas LCD y GLCD

A continuación estudiaremos las librerías encargadas del control de pantallas LCD y GLCD de mikroBasic PRO a través de ejemplos claros y de fácil entendimiento.

Pantalla LCD Alfanumérica

Pantalla Gráfica GLCD

3.1.- Pantallas LCD, estudio de la librería LCD de mikroBasic. El primer paso siempre será tener un diagrama de pines de la pantalla LCD y a su vez definir de una vez el conexionado con los puertos del microcontrolador, incluso antes de realizar cualquier programación. Al hacer esto, entonces tendremos una base sobre la cual trabajar el programa, en el cual debemos definir los pines de conexión de la misma, de manera que el microcontrolador sepa donde dirigir la información y las instrucciones que controlarán estos módulos. 3.1.1.- Identificación de los pines de una pantalla LCD: Veamos a continuación la descripción de cada uno de los pines de una pantalla LCD:

Figura 3.1. Pinout de un módulo LCD con conexión a Vcc, Gnd y Control de contraste.

Pin 1, 2 y 3: como se puede observar en la figura 6.4, en la mayoría de las pantallas LCD, el Pin No. 1 y 2 corresponden a la alimentación de la pantalla, GND y Vcc, donde el voltaje 77 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

máximo comúnmente soportado es de 5 Vdc. El Pin No.3 corresponde al control de contraste de la pantalla. Pin 4: "RS" (trabaja paralelamente al Bus de datos del modulo LCD, Pines 7 al 14, es decir, cuando RS es cero, el dato presente en el bus corresponde a un registro de control o instrucción, pero cuando RS es uno, el dato presente en el bus corresponde a un registro de datos o caracter alfanumérico. Pin 5: "R/W" (Read/Write), este pin es utilizado para leer un dato desde la pantalla LCD o para escribir un dato en la pantalla LCD. Si R/W = 0, esta condición indica que podemos escribir un dato en la pantalla. Si R/W = 1, esta condición nos permite leer un dato desde la pantalla LCD. Pin 6: "E" (Enable), este es el pin de habilitación, es decir, si E = 0 el módulo LCD se encuentra inhabilitado para recibir datos, pero si E = 1, el módulo LCD se encuentra habilitado para trabajar, de tal manera que podemos escribir o leer desde el modulo LCD. Pin 7 al14: "Bus de Datos”, el Pin 7 hasta el Pin 14 representan 8 líneas que se utilizan para colocar el dato que representa una instrucción para el modulo LCD o un carácter alfanumérico. Pin 15-16: "BackLight", en muchos modelos de LCD, los pines 15 y 16 son respectivamente el “Ánodo” y el “Cátodo”, aunque se pueden encontrar en el mercado modelos de pantallas LCD donde esta condición es configurable desde la parte posterior del circuito impreso a través de “Jumpers”, o conexiones donde podemos invertir los Pines, de manera tal que el Pin 15 sea el “Cátodo” y el Pin 16 el “Ánodo”, como se muestra en la figura 3.2.

Figura 3.2 3.1.2.- Conexión y configuración de una pantalla LCD: Una pantalla LCD puede ser conectada a un microcontrolador utilizando los ocho bits del bus de datos (D0 a D7) o solamente los cuatro bits mas significativos del bus de datos (D4 a D7). Al emplear los ocho bits, estos deberán estar conectados en un solo puerto y nunca en puertos diferentes. Si deseamos trabajar solo con los cuatro bits más significativos del bus, estos deberán ser conectados en los cuatro bits menos significativos de un puerto o en los cuatro bits más significativos del puerto seleccionado.


Los pines E (Pin 6) y RS (Pin 4) pueden estar conectados en cualquier puerto del microcontrolador. Por último, el Pin R/W deberá estar conectado a tierra (GND) para indicar a la pantalla LCD que estaremos escribiendo en ella. Un dato interesante resulta ser el hecho de que las pantallas LCD pueden ser controladas utilizando dos configuraciones distintas para el bus de datos: •

La primera configuración es a 4 bits de datos, lo cual reduce a la mitad la cantidad de pines a ser utilizados en un puerto de un microcontrolador PIC. MikroBasic cuenta con una librería para el control de pantallas LCD a 4 bits, denominada “LCD Library”.

•

La segunda configuración posible es a 8 bits de datos, lo cual requiere que conectemos todos los pines del bus (D0 hasta D7 en la pantalla LCD), en uno de los puertos disponibles de un microcontrolador PIC. Esta configuración será descartada en esta ocasión, ya que la idea es optimizar los recursos disponibles en nuestro hardware utilizando la menor cantidad de puertos en nuestros circuitos.

Comenzaremos a realizar las prácticas basadas en la configuración de 4 bits, como se sugiere en el siguiente diagrama esquemático. Diagrama de conexión entre un módulo LCD y un PIC16F877 en configuración de 4 bits:


El primer punto importante será aprender a inicializar una pantalla LCD con mikroBasic. El primer paso que debemos realizar será especificar en el programa de que manera han sido conectados los pines de control y datos de la pantalla LCD en el puerto elegido del microcontrolador. Basados en el diagrama esquemático de la figura 3.3, la configuración de pines se realiza de la siguiente manera:

' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As

sbit sbit sbit sbit sbit sbit

At At At At At At

LCD_RS_Direction LCD_EN_Direction LCD_D4_Direction LCD_D5_Direction LCD_D6_Direction LCD_D7_Direction

RB4_bit RB5_bit RB0_bit RB1_bit RB2_bit RB3_bit As As As As As As


At At At At At At

TRISB4_bit TRISB5_bit TRISB0_bit TRISB1_bit TRISB2_bit TRISB3_bit

' Fin de la configuración de conexiones

La configuración anterior puede ser interpretada de la siguiente manera: Pin de Control en la LCD: RS Pin de Control en la LCD: E

→ →

PortB.4 PortB.5

Pin de datos en la LCD: D4 Pin de datos en la LCD: D5 Pin de datos en la LCD: D6 Pin de datos en la LCD: D7

→ → → →

PortB.0 PortB.1 PortB.2 PortB.3

3.1.3.- LCD_Init() Esta rutina es necesaria para inicializar un módulo LCD. Normalmente se ubica al inicio del programa, después de la etiqueta de inicio y no en la zona de declaración de variables o configuración de pines de la pantalla. Ejemplo: main: '

Programa Principal

LCD_Init()


3.1.4.- Lcd_Cmd(comando) Esta rutina es importante para el control de una pantalla LCD, la cual puede facilitar la programación de ciertas funciones importantes. En el campo “comando” de la rutina, podemos especificar algunas funciones las cuales se describen en la siguiente tabla: Comando LCD

Propósito

_Lcd_First_Row

Mueve el cursor a la primera columna

_Lcd_Second_Row

Mueve el cursor a la segunda columna

_Lcd_Third_Row

Mueve el cursor a la tercera columna

_Lcd_Fourth_Row

Mueve el cursor a la cuarta columna

_Lcd_Clear

Limpia la pantalla LCD

_Lcd_Return_Home

Cursor a la posición de inicio

_Lcd_Cursor_Off

Apaga el cursor en la pantalla LCD

_Lcd_Underline_On

Cursor “Underline” encendido

_Lcd_Blink_Cursor_On

Activa la intermitencia en el cursor

_Lcd_Move_Cursor_Left

Mueve el cursor a la izquierda sin alterar el contenido de la RAM

_Lcd_Move_Cursor_Right Mueve el cursor a la derecha sin alterar el contenido de la RAM _Lcd_Turn_On

Activa o enciende la pantalla LCD

_Lcd_Turn_Off

Desactiva o apaga la pantalla LCD

_Lcd_Shift_Left

Desplazamiento a la izquierda sin alterar el contenido de la RAM

_Lcd_Shift_Right

Desplazamiento a la derecha sin alterar el contenido de la RAM

Figura 3.4 Tal y como esta especificado en la tabla anterior, es posible realizar fácilmente acciones como mover el cursor o limpiar la pantalla entre otras como se demuestra en el próximo ejercicio, pero antes veamos otras rutinas importantes.

3.1.5.- Lcd_Out(Fila, Columna, Texto) La rutina Lcd_Out() nos permite escribir en una posición específica de la pantalla LCD, su estructura es muy sencilla y se ve como sigue a continuación: Ejemplo: Lcd_Out(1, 4, “mikroBasic”) Este ejemplo se interpreta de la siguiente forma: Escribir la palabra “mikroBasic” (sin incluir las comillas) en la línea 1 de la pantalla, empezando en la columna 4. Si deseamos escribir en la segunda línea de la pantalla, pero a partir de la primera columna, entonces el cambio en la rutina sería el siguiente: Lcd_Out(2, 1, “mikroBasic”) 81 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

3.1.5.1.- Ejemplo de programación #4: Veamos a continuación un ejemplo de programación, basados en el diagrama esquemático 3.3, y utilizando las rutinas hasta ahora comentadas: program Proyecto_LCD_1 ' Sección de Declaración ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At


RB4_bit RB5_bit RB0_bit RB1_bit RB2_bit RB3_bit

As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones main: '

Programa Principal

LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_CLEAR)

' Limpia la pantalla LCD

LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF)

' Apaga el cursor en la pantalla

Delay_ms(1000)

' Retardo de 1 segundo

LCD_Out(1,4,"mikroBasic")

' Imprime en la linea 1 y columna 4

End.

El resultado de este ejemplo se puede observar en la figura 3.5.

Figura 3.5

Antes de compilar y analizar el programa, es importante verificar si la librería LCD ha sido incluida al crear el proyecto. Esto lo sabremos fácilmente desplegando la pestaña del administrador de librerías, en la cual deberán estar seleccionadas las librerías correspondientes a este ejercicio:


Figura 3.6

Observe que cuando la librería correspondiente no ha sido incluida, las rutinas de nuestros programas son subrayadas por una línea roja ondulada indicando que no han sido reconocidas las rutinas en el programa.


La siguiente imagen demuestra como se debe ver nuestro programa para que no se generen errores al compilar:

Figura 3.7 Si observamos cada línea de programación, y analizamos cada una de ellas, tenemos que: •

El primer paso ha sido configurar los pines de control y datos de la pantalla LCD en el formato anteriormente especificado con respecto al puerto elegido en el microcontrolador.

•

Inicializamos la pantalla LCD a través de la rutina LCD_Init().

•

Limpiamos la pantalla LCD con el comando correspondiente, según la tabla de la figura 3.4.

•

Apagamos el cursor en la pantalla.

•

Hacemos una pausa de 1000 milisegundos o 1 segundo.

•

Escribimos la palabra “mikroBasic” en la línea 1, columna 4 de la pantalla LCD. 84


3.1.5.2.- Ejemplo de programación #5: Veamos otro ejemplo utilizando otros comandos de la tabla: program Proyecto_LCD_2 ' Sección de Declaración Dim I As Byte ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



Programa Principal

LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_CLEAR) LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) Delay_ms(1000) LCD_Out(1,4,"mikroBasic")

' ' ' '

Delay_ms(2000) LCD_Cmd(_Lcd_Blink_Cursor_On)

' Retardo de 2 segundo ' Encendemos el Cursor en la Pantalla LCD

Delay_ms(3000)


For I = 0 To 10

' ' ' '

Lazo For-Next para realizar 10 repeticiones del siguiente comando: Mueve el cursor un espacio a la Izquierda Retardo de 300 milisegundos

' ' ' '

Lazo For-Next para realizar 10 repeticiones del siguiente comando: Mueve el cursor un espacio a la derecha Retardo de 300 milisegundos

LCD_Cmd(_Lcd_Move_Cursor_Left) Delay_ms(300)

Limpia la pantalla LCD Apaga el cursor en la pantalla Retardo de 1 segundo Imprime en la linea 1 y columna 4

Next I For I = 0 To 10 LCD_Cmd(_Lcd_Move_Cursor_Right) Delay_ms(300) Next I Delay_ms(1000)


Lcd_Cmd(_Lcd_Turn_Off) delay_ms(2000) GoTo main

' Apagamos la pantalla LCD ' Retardo de 2 segundos ' Salto a la etiqueta “main”

End.

A diferencia del programa en el primer ejercicio, ahora hemos activado el cursor en modo intermitente, para luego hacer una pausa de tres segundos y empezar a desplazar el mismo diez posiciones hacia la izquierda y luego diez posiciones a la derecha. Para poder ver el movimiento del cursor se ha incluido una pequeña pausa de 300 milisegundos. Por último 85 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

apagamos la pantalla LCD a través del comando _Lcd_Turn_Off, esperamos 2 segundos y comenzamos el proceso haciendo un salto a la etiqueta “main”. También podemos desplazar el contenido impreso en la pantalla LCD hacia la izquierda o hacia la derecha, utilizando los dos últimos comandos de la figura 3.4: • •

_Lcd_Shift_Left _Lcd_Shift_Right

3.1.5.3.- Ejemplo de programación #5.1: Verifique el siguiente programa y lea detenidamente sus comentarios. Rápidamente podrá notar los cambios con respecto al ejemplo anterior: program Proyecto_LCD_3 ' Sección de Declaración Dim I As Byte ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones main: LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_CLEAR) LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF)

' Inicializamos la pantalla LCD ' Limpia la pantalla LCD ' Apaga el cursor en la pantalla

Delay_ms(1000) LCD_Out(1,4,"mikroBasic")

' Retardo de 1 segundo ' Imprime en la fila 1 y columna 4

Delay_ms(2000) LCD_Cmd(_Lcd_Blink_Cursor_On)


Delay_ms(3000)


For I = 0 To 10

' ' ' '

Lazo For-Next para realizar 10 repeticiones del siguiente comando: desplaza el contenido hacia la Izquierda Retardo de 300 milisegundos

' ' ' '

Lazo For-Next para realizar 10 repeticiones del siguiente comando: desplaza el contenido hacia la derecha Retardo de 300 milisegundos

LCD_Cmd(_Lcd_Shift_Left) Delay_ms(300) Next I For I = 0 To 10 LCD_Cmd(_Lcd_Shift_Right) Delay_ms(300)


Next I Delay_ms(1000)


Lcd_Cmd(_Lcd_Turn_Off) delay_ms(2000) GoTo main

' Apagamos la pantalla LCD ' Retardo de 2 segundos ' Salto a la etiqueta main

End.

3.1.6.- Lcd_Out_Cp(“caracteres”) Esta es otra rutina útil en el manejo de la pantalla LCD. La función de esta rutina es escribir en la pantalla LCD los caracteres especificados en la posición en la cual ha quedado el cursor.

3.1.6.1.- Ejemplo de programación #6: program Proyecto_LCD_4 ' Sección de Declaración ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones main: LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_Clear) LCD_Cmd(_LCD_Cursor_Off)


Delay_ms(1000) LCD_Out(1,3,"mikro")

' Retardo de 1 segundo ' Imprime en la fila 1 y columna 3

LCD_Cmd(_Lcd_Move_Cursor_Right)

' Mueve el cursor un espacio a la derecha

Lcd_Out_Cp("Basic")

' Imprime la palabra "Basic" en la posición ' en la cual quedó el cursor

End.


Figura 3.8 Otras dos rutinas de mikroBasic para el manejo de pantallas LCD son las que se muestran a continuación: 3.1.7.- Lcd_Chr() Lcd_Chr(fila, columna, “caracter”): Esta rutina imprime un solo caracter en la fila y columna especificada. 3.1.8.- Lcd_Chr_Cp() Lcd_Chr_Cp(“caracter”): Esta rutina imprime un caracter en la posición en la cual ha quedado el cursor. 3.1.8.1.- Ejemplo de programación #7: El siguiente ejercicio, imprime en la fila 1, columna 8 de la pantalla LCD el caracter “@”. program Proyecto_LCD_5 ' Sección de Declaración ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones main: LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_Clear) LCD_Cmd(_LCD_Cursor_Off)

' Inicializa la pantalla LCD ' Limpia la pantalla LCD ' Apaga el cursor en la pantalla

Delay_ms(1000) LCD_Chr(1,8,"@") Delay_ms(1000) Lcd_Chr_Cp("%")

' ' ' '

Retardo de 1 segundo Imprime un caracter en la fila 1 y columna 8 Retardo de 1 segundo Impreime el caracter en la posición actual del cursor

End.


El resultado será el siguiente:

Figura 3.9

3.2.- Parámetros de rutinas cargados en variables: Los parámetros de las rutinas son los campos que debemos completar dentro de ellas, para obtener un resultado específico según la función para la cual ha sido creada. Por ejemplo, los parámetros dentro de la rutina Lcd_Out(fila, columna, texto) los cuales hemos estudiado anteriormente, pueden ser cargados en forma de “variables”, y el tipo de variable a definir dependerá de sus funciones específicas dentro de la misma. Para visualizar este concepto de forma clara, supongamos que deseamos imprimir en la primera línea de la pantalla e iniciando en la primera columna la palabra “mikro”. La forma más directa y sencilla de hacer esto sería: LCD_Out(1,1,"mikro")

' Imprime en la linea 1 y columna 3

Pero en algunos casos, será necesario controlar estos parámetros a través de variables las cuales pueden cambiar su valor o contenido según sea necesario para la aplicación que estemos desarrollando. Dim fila As Byte ' declaración de la variable "fila" tipo byte columna As Byte ' declaración de la variable "columna" tipo byte texto As String[10] ' declaración de la variable "texto" tipo string main: fila = 1 columna = 1 texto = “mikro Basic” . . Lcd_Out(fila, columna, texto) . . End.


3.2.1.- Ejemplo de programación #8: program Proyecto_LCD_6 ' Sección de Declaración Dim fila As Byte columna As Byte

' declaración de la variable "fila" tipo byte ' declaración de la variable "columna" tipo byte


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones main: fila = 1 columna = 3

' cargamos la variable con el numero de la fila ' cargamos la variable con el numero de la columna

LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_Clear) LCD_Cmd(_LCD_Cursor_Off)


Delay_ms(1000)


LCD_Out(fila,columna,"mikro Basic")

' Imprime en la fila 1, columna 3

LCD_Cmd(_Lcd_Move_Cursor_Right)

' Mueve el cursor un espacio a la derecha

Lcd_Out_Cp("Basic")

' Imprime la palabra "Basic" en la posición ' en la cual quedó el cursor

End.

Se puede observar en el programa anterior que hemos sustituido los valores en la rutina LCD_Out(1, 3, “mikro Basic”) por sus respectivas variables, declaradas al inicio del programa, y a las cuales les dimos el nombre de “fila” y “columna”. Veamos otro ejemplo de programación en el cual se carga el texto que se desea imprimir en dos variables separadas:


3.2.2.- Ejemplo de programación #9: program Proyecto_LCD_7 ' Sección de Declaración Dim fila columna texto1 texto2

As As As As

Byte Byte string[8] string[8]

' ' ' '

declaración de la variable "fila" tipo byte declaración de la variable "columna" tipo byte Variable tipo String "texto1" Variable tipo String "texto2"


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones main: fila = 1 ' cargamos la variable columna = 3 ' cargamos la variable texto1 = "mikro" ' cargamos el texto texto2 = "Basic" ' cargamos el texto

con el numero con el numero "mikro" en la "Basic" en la

de la fila de la columna variable variable



Delay_ms(1000)


LCD_Out(fila,columna,texto1)


LCD_Cmd(_Lcd_Move_Cursor_Right) Lcd_Out_Cp(texto2)

' Mueve el cursor un espacio a la derecha ' Imprime la palabra "Basic" en la posición ' en la cual quedó el cursor

End.

Figura 3.10


3.3.- Imprimir el contenido de una variable numérica en una pantalla LCD: Es muy importante tomar en cuenta que para visualizar el contenido de una variable numérica a través de la pantalla LCD, debemos seguir un procedimiento sencillo el cual involucra una de las librerías de mikroBasic denominada “Conversions”. Esta librería contiene varias rutinas a través de las cuales podremos convertir el contenido de una variable en un string de datos, los cuales podrán ser presentados en la pantalla con la ayuda de la rutina Lcd_Out(), tal y como lo estudiamos en el ejemplo de programación #9. Para comprender de forma clara este punto, supongamos que se desea visualizar el contenido numérico de las siguientes variables en la pantalla LCD: ' Area de declaración. Dim Var_1 As Byte Var_2 As Word Var_3 As Float

. . main:

' Programa Principal. Var_1 = 127 Var_2 = 15000 Var_3 = 3.1416

. . End. Observe que la primera variable (numero_1) es del tipo “Byte” y tiene un valor cargado igual a 127. Si intentamos imprimir en la pantalla LCD el contenido de esta variable a través del campo “texto” de la rutina Lcd_out(), el resultado será un error de sintaxis a la hora de compilar el programa: Error

Incompatible types (“complex type” to “simples type”)

Esto debido a que la rutina Lcd_Out() sólo es capáz de imprimir variables tipo “cadena” o “string”. En este caso, la solución se extrae de la librería “Conversions” de mikroBasic, la cual posee una rutina específica para cada caso de conversión de variables según su tipo de declaración: •

ByteToStr(“variable tipo Byte a convertir”, “variable tipo string”): convierte una variable tipo “Byte” en una cadena de caracteres los cuales serán almacenados en una variable tipo “string” previamente declarada.

•

WordToStr(“variable tipo Word a convertir”, “variable tipo string”): convierte una variable tipo “Word” en una cadena de caracteres los cuales serán almacenados en una variable tipo “string” previamente declarada. 92


•

FloatToStr(“variable tipo Float a convertir”, “variable tipo string”): convierte una variable tipo “Float” en una cadena de caracteres los cuales serán almacenados en una variable tipo “string” previamente declarada.

•

IntToStr(“variable tipo Integer a convertir”, “variable tipo string”): convierte una variable tipo “Integer” en una cadena de caracteres los cuales serán almacenados en una variable tipo “string” previamente declarada.

Veamos a continuación un ejemplo de conversión de datos almacenados en tres diferentes tipos de variables, Byte, Word y Float.

3.3.1.- Ejemplo de programación #10: program Proyecto_LCD_8 ' Sección de Declaración Dim Var_1 Var_2 Var_3 Txt

As As As As

Byte Word Float String[10]

' ' ' '

Declaramos Declaramos Declaramos Declaramos

la la la la

primera primera primera primera

variable variable variable variable

tipo tipo tipo tipo

Byte. Word. Float. String.


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones main: Var_1 = 127 Var_2 = 15000 Var_3 = 3.14159265

' Inicializamos la variable “Var_1”. ' Inicializamos la variable “Var_2”. ' Inicializamos la variable “Var_3”.

Variables: LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_Clear) LCD_Cmd(_LCD_Cursor_Off) Lcd_Out(1, 1, "Variable Byte: ByteToStr(Var_1, Txt) LCD_Out(2, 7, Txt)

' Inicializamos la pantalla LCD. ' Limpia la pantalla LCD. ' Apaga el cursor en la pantalla. ")

Delay_ms(2000) Lcd_Out(1, 1, "Variable Word: WordToStr(Var_2, Txt) LCD_Out(2, 6, Txt) Delay_ms(2000)

' Imprime mensaje en la pantalla LCD. ' Convierte el contenido de la variable. ' Imprime en la fila 1, columna 1. ' Retardo de 2 segundos.

")

' Imprime mensaje en la pantalla LCD. ' Convierte el contenido de la variable. ' Imprime en la fila 1, columna 1. ' Retardo de 2 segundos.


Lcd_Out(1, 1, "Variable Float: FloatToStr(Var_3, Txt) LCD_Out(2, 5, Txt)

")

' Imprime mensaje en la pantalla LCD. ' Convierte el contenido de la variable. ' Imprime en la fila 1, columna 1.

Delay_ms(2000)

' Retardo de 2 segundos.

GoTo Variables

' Salta a la etiqueta “Variables”.

End.

3.3.2.- Ejemplo de programación #11: Para hacer un poco más interesante la tarea de mostrar datos en la pantalla LCD, vamos a agregar un par de pulsadores normalmente abiertos en el puerto D del microcontrolador. Específicamente en los puertos RD0 y RD1, los cuales debemos de configurar como entrada, y los cuales cuentan además con una resistencia Pull Down de 10 kohm, como se demuestra en el siguiente diagrama esquemático:

Figura 3.11

Para este ejemplo se ha realizado un programa que muestra el valor cargado en una variable a la cual hemos denominado “Dato”, y la cual podrá ser incrementada al accionar el pulsador “P1” conectado en RD0; el valor de esta variable también se podrá decrementar al accionar el pulsador “P2” conectado en RD1. Los puertos han sido configurados de la siguiente manera: •

Puerto D: se configura como entrada ya que en los pines RD0 y RD1 estarán conectados los pulsadores P1 y P2. 94


•

Puerto B: se inicializa según la configuración de la pantalla LCD, la cual en este caso se mantiene con respecto al diagrama esquemático 3.11.

La variable “dato” ha sido inicializada con un valor cargado igual a 25. Para aumentar o disminuir este valor, simplemente se pregunta si en RD0 o en RD1 hay un cambio de estado lógico. Debemos considerar que el estado lógico presente en ambos pines es cero (0) cuando el pulsador está normalmente abierto, esto gracias a las resistencias Pull Down de 10kohm. Al presionar cualquiera de los dos pulsadores, el estado lógico de los pines pasa a ser uno (1). Adicionalmente se establecen dos condiciones en el planteamiento de este ejercicio que se deben cumplir cuando la variable aumenta o disminuye su valor, fijando límites en los extremos, es decir, un límite inferior igual a uno (1), y un límite superior igual a cincuenta (50): •

La primera condición al pulsar P1 para el incremento es: cuando la variable “dato” sea igual a 51, actualizamos su valor a 50, de tal manera que el valor máximo a ser mostrado en la pantalla sea igual a cincuenta, el cual es el límite superior fijado propuesto en el planteamiento anterior.

•

La segunda condición al pulsar P2 para disminuir el valor cargado en la variable es: cuando la variable “dato” sea igual a cero (0), actualizamos su valor a uno (1), de tal manera que su valor mínimo a ser mostrado en la pantalla siempre sea igual a uno (1), el cual es el límite inferior propuesto.

program Proyecto_LCD_8 ' Sección de Declaración Dim texto1 texto2 txt dato

As As As As

string[16] string[16] String[6] Byte

' ' ' '

Variable Variable Variable Variable

tipo String "texto1" tipo String "texto2" de contenido temporal tipo String tipo Byte para cargar datos


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones TRISD = $FF

' Configuración del puerto C como entrada.

main: dato = 25 texto1 = "P1 Suma P2 Resta" texto2 = "Dato = "

' cargamos el texto en la variable ' cargamos el texto en la variable




LCD_Out(1, 1,texto1)


While true LCD_Out(2, 1,texto2) ByteToStr(dato, txt) Lcd_Out(2, 8, txt)

While PortD.0 = 1

dato = dato + 1 delay_ms(300)

' ' ' '

Imprime en la fila 1, columna 1 Convierte el valor numérico en String. Imprime el contenido cargado en "txt" en la fila 2, columna 8.

' ' ' ' '

Verifica si la condición expresada se cumple, es decir, pregunta si RD0 fue presionado. Si RD0 no es igual a 1, significa que el pulsador P1 no ha sido presionado, por lo tanto no se ejecutan las instrucciones dentro de while-wend.

' ' ' '

Incrementa en una unidad el valor de la variable "dato" Realiza una pausa de 300 milisegundos para evitar que el incremento de la variable sea muy acelerado mientras el pulsador P1 esté presionado.

ByteToStr(dato, txt)' Convierte el valor numérico en String. Lcd_Out(2, 8, txt) ' Imprime el contenido cargado en "txt" en la fila 2, ' columna 8. If dato = 51 Then

' Fijamos un límite superior (50) a la variable dato y se ' se interpreta asi: si dato es igual a 51, entonces ' volvemos a hacer a "dato" igual a 50:

dato = 50 End If Wend While PortD.1 = 1

dato = dato - 1 delay_ms(300)

' ' ' ' '


' ' ' '

Decrementa en una unidad el valor de la variable "dato" Realiza una pausa de 300 milisegundos para evitar que el decremento de la variable sea muy acelerado mientras el pulsador P1 esté presionado.

ByteToStr(dato, txt)' Convierte el valor numérico en String. Lcd_Out(2, 8, txt) ' Imprime el contenido cargado en "txt" en la fila 2, ' columna 8. If dato = 0 Then

' Fijamos un límite inferior (1) a la variable dato y se ' se interpreta asi: si dato es igual a 0, entonces ' volvemos a hacer a "dato" igual a 1:

dato = 1 End If Wend Wend End.


Al compilar y grabar este ejemplo en el microcontrolador, el resultado inicial será el que vemos en la siguiente figura:

Figura 3.12

Se puede observar que no es necesario presionar ningún pulsador para que el dato inicial de la variable (25) aparezca en pantalla. Este dato se presenta al iniciar el programa gracias a que hemos programado las dos siguientes líneas de código justo antes de empezar a preguntar por el estado de los pulsadores:

main:

. . . While true LCD_Out(2, 1,texto2)


ByteToStr(dato, txt) Lcd_Out(2, 8, txt)

' Convierte el valor numérico en String. ' Imprime el contenido cargado en "txt" en la fila 2, ' columna 8.

While PortD.0 = 1

. . .

Se observa además en el programa que estamos realizando una conversión de la variable que almacena el dato, de byte a string, debido a que no podemos representar directamente el contenido de una variable tipo byte como caracteres ASCII en la pantalla LCD.


Es por esto que damos uso a la librería “Conversions” la cual deberá estar seleccionada en la pestaña de librerías, como se muestra en la siguiente figura:

Figura 3.13

Lo siguiente será verificar si al presionar P1, la variable “dato” aumenta su valor:

While PortD.0 = 1

dato = dato + 1 delay_ms(300)

' ' ' ' '


' ' ' '

Incrementa en una unidad el valor de la variable "dato" Realiza una pausa de 300 milisegundos para evitar que el incremento de la variable sea muy acelerado mientras el pulsador P1 esté presionado.

ByteToStr(dato, txt)' Convierte el valor numérico en String. Lcd_Out(2, 8, txt) ' Imprime el contenido cargado en "txt" en la fila 2, ' columna 8.


If dato = 51 Then

' Fijamos un límite superior (50) a la variable dato y se ' se interpreta asi: si dato es igual a 51, entonces ' volvemos a hacer a "dato" igual a 50:

dato = 50 End If Wend

En esta parte, debemos observar que todas estas instrucciones será ejecutadas sólo si PortD.0 = 1. Entonces, al presionar P1, la condición en la instrucción “while” se cumple y el microcontrolador pasa a ejecutar la siguiente línea en la cual incrementamos el valor de la variable “dato” en una unidad. Después tenemos un retardo de 300 milisegundos, con la finalidad de evitar que el incremento en la variable sea muy acelerado mientras el pulsador P1 se encuentra presionado. Seguidamente reescribimos el nuevo valor de la variable en la pantalla LCD y verificamos si este valor es mayor a 50. El mismo procedimiento se cumple para el análisis del pulsador P2, el cual decrementa el valor de la variable “dato”

3.3.3.- Ejemplo de programación #12:

En el siguiente proyecto nos hemos basado en el diagrama de la figura 3.11 para efectuar la programación del microcontrolador. La idea principal en este ejemplo, será mostrar un menú inicial en la pantalla LCD, tal y como se observa a continuación:

Figura 3.14


•

Al accionar el pulsador “P1”, se deberá mostrar el siguiente submenú (figura 3.15), el cual deberá permanecer visible durante 5 segundos para luego retornar al menú inicial:

Figura 3.15 •

Al accionar el pulsador “P2”, se deberá mostrar el siguiente submenú (figura 3.16), el cual también deberá permanecer visible durante 5 segundos para luego retornar al menú inicial:

Figura 3.16 Lea detenidamente los comentarios de cada línea del programa. Observe que en esta oportunidad hemos utilizado un alias para cada una de las entradas utilizadas en el puerto D (RD0 se llamará Pulsador_1, y RD1 se llamará Pulsador_2). program Proyecto_LCD_9 ' Sección de Declaración Symbol Pulsador_1 = PortD.0 Symbol Pulsador_2 = PortD.1

' Alias para RD0 ' Alias para RD1

Dim texto1 texto2

' Variable tipo String "texto1" ' Variable tipo String "texto2"

As string[16] As string[16]


As As As As As As


At At At At At At

LCD_RS_Direction LCD_EN_Direction LCD_D4_Direction LCD_D5_Direction


As As As As

sbit sbit sbit sbit

At At At At

TRISB4_bit TRISB5_bit TRISB0_bit TRISB1_bit


LCD_D6_Direction As sbit At TRISB2_bit LCD_D7_Direction As sbit At TRISB3_bit ' Fin de la configuración de conexiones TRISD = $FF

' Configuración del puerto D como entrada.

main: LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_Clear) LCD_Cmd(_LCD_Cursor_Off)


Delay_ms(1000)


menu: texto1 = "P1: Ver Mensaje1" texto2 = "P2: Ver Mensaje2"


LCD_Out(1, 1,texto1) LCD_Out(2, 1,texto2)

' Imprime en la fila 1, columna 1 ' Imprime en la fila 1, columna 1

If Pulsador_1 = 1 Then GoSub menu1 End If

' Pregunta si RD0 fue presionado. ' Si fué presionado, salta a la subrutina "menu1"

If Pulsador_2 = 1 Then GoSub menu2 End If

' Pregunta si RD1 fue presionado. ' Si fué presionado, salta a la subrutina "menu2"

GoTo menu

' Repite el proceso a partir de la etiqueta "menu"

menu1: texto1 = " Menu #1 " texto2 = "Mensaje #1 aqui!"


LCD_Out(1, 1,texto1) LCD_Out(2, 1,texto2) delay_ms(5000)

' Imprime en la fila 1, columna 1 ' Imprime en la fila 1, columna 1 ' Retardo o pausa de 5 segundos

Return

' retorna a la siguiente linea despues del último llamado ' a la etiqueta "menu1"

menu2: texto1 = " Menu #2 " texto2 = "Mensaje #2 aqui!"


LCD_Out(1, 1,texto1) LCD_Out(2, 1,texto2) delay_ms(5000)

' Imprime en la fila 1, columna 1 ' Imprime en la fila 1, columna 1 ' Retardo o pausa de 5 segundos

Return

' retorna a la siguiente linea despues del último llamado ' a la etiqueta "menu2"

End.


Analizando el programa tenemos que: •

El primer paso ha sido crear un Alias a los pines de entrada RD0 y RD1. En este caso, como el pulsador P1 lo hemos conectado en el pin RD0, entonces le hemos dado el nombre o alias de “pulsador_1”. Para el pulsador P2, el cual está conectado en el pin RD1 hemos designado el alias de “pulsador_2”. Los alias son muy útiles a la hora de realizar programas relativamente extensos, ya que de esta forma no es necesario tener que estar recordando en cual pin hemos conectado un pulsador, Led, relé o cualquier otro dispositivo de entrada o salida. Bastará entonces con recordar el nombre del mismo previamente asignado a través de un alias.

•

Declaración de las variables en las cuales deseamos almacenar el texto a ser mostrado en la pantalla LCD.

•

Configuración de pines de la pantalla LCD con respecto al puerto elegido en el microcontrolador. Inicializamos y limpiamos la pantalla, apagamos el cursor y realizamos una pausa de 1 segundo.

• •

Cargamos el mensaje del menú principal en las variables designadas para cada línea de la pantalla LCD.

•

Imprimimos el contenido de las variables en la pantalla LCD, en las posiciones especificadas en la rutina Lcd_Out.

•

Preguntamos si algunos de los pulsadores ha accionado. Si uno de ellos fue accionado, se realiza un salto con retorno a la rutina correspondiente. Si ninguno ha sido accionado, se repite todo el proceso a partir de la etiqueta “menu”.


3.4.- Pantalla Gráfica o GLCD (Graphic Liquid Crystal Display). MikroBasic cuenta con librerías para el control de pantallas GLCD, facilitando la tarea y haciendo que nuestros proyectos se vean mejor, ofreciendo además funciones que no podríamos tener con una pantalla alfanumérica convencional. Por su puesto, el uso de una pantalla gráfica se justifica cuando es necesario incluir en nuestros proyectos mas espacio para la visualización de datos, sin dejar atrás el hecho de que podremos realizar gráficos o dibujos que complementen dicha información, y los cuales nunca podremos realizar en una pantalla alfanumérica convencional. Para realizar el estudio de estas librerías, hemos realizado el siguiente diagrama de conexión entre un módulo GLCD y un microcontrolador PIC16F877. La pantalla GLCD utilizada para estos ejemplos es la LGM12864B-NSW-BBS, la cual se puede adquirir al igual que muchos otros componentes en http://www.mikroe.com

Figura 3.17


3.5.- Configuración de pines de control y datos en mikroBasic.

Al igual que para una pantalla LCD, el primer paso siempre será establecer la configuración de pines entre el módulo GLCD y el microcontrolador. Sin este paso el módulo nunca arrancará, evitando que podamos avanzar en la programación de nuestros proyectos. Para inicializar la pantalla GLCD según la configuración de pines del diagrama de la figura 3.17, usaremos el siguiente arreglo:

' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At

Dim GLCD_CS1_Direction GLCD_CS2_Direction GLCD_RS_Direction GLCD_RW_Direction GLCD_EN_Direction GLCD_RST_Direction


As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd

• • • • • • • •

Puerto de Control  PortD CS1  0 (RB0) CS2  1 (RB1) RS  2 (RB2) RW  3 (RB3) EN  4 (RB4) RST  5 (RB5) Puerto de datos  PortD

Los pines CS1 y CS2 son importantes, debido a que la pantalla Glcd está dividida en dos partes iguales, similar a un libro abierto con dos páginas en blanco en las cuales podremos escribir. Llamemos a estas dos páginas CS1 (primera página) y CS2 (segunda página).


Figura 3.18

Si deseamos escribir una palabra o el contenido de una variable en la pantalla, incluso si deseamos graficar algo, se tomará como pagina de inicio la primera. Por ejemplo, si deseamos escribir la palabra “mikroBasic” en la línea 4, columna 0 de la pantalla Glcd (usando la rutina Glcd_Write_Text("mikroBasic", 0, 4, 1) la cual estudiaremos mas adelante), y declaramos los pines CS1 y CS2 como se sugiere a continuación, con respecto al diagrama esquemático de la figura 3.17: Dim GLCD_CS1 As sbit At RB0_bit GLCD_CS2 As sbit At RB1_bit

Entonces, la palabra “mikroBasic” aparecerá en la página de la izquierda, es decir, en la página 1.

Figura 3.19

Pero si llegáramos a invertir esta configuración, ya sea por software: Dim GLCD_CS1 As sbit At RB1_bit GLCD_CS2 As sbit At RB0_bit


También por hardware, invirtiendo el conexionado de pines entre el microcontrolador y la pantalla, y manteniendo la ubicación de la palabra “mikroBasic” en la pantalla, es decir, línea 4 y columna 0, el resultado sería que la palabra “mikroBasic” sigue estando en la primera página, solo que esta vez se encontrará a la derecha de la pantalla, tal y como se muestra a continuación:

Figura 3.20

3.5.- Librería GLCD. La librería GLCD nos ofrece un repertorio de rutinas muy útiles que nos permiten hacer de la programación para el control de estos dispositivos una tarea sencilla y de fácil comprensión. Realizaremos un estudio detenido de cada rutina aplicando su función específica en ejemplos cortos y sencillos para tener una base clara y práctica sobre el tema y la cual será empleada en varios nuevos proyectos en los capítulos posteriores a éste.

3.5.1.- Rutina Glcd_Init(). Para inicializar la pantalla Glcd se debe usar la rutina Glcd_Init(), como lo demostraremos mas adelante con un programa de ejemplo. Una vez inicializada la pantalla, podremos escribir o a dibujar en ella, utilizando algunas rutinas disponibles en la librería Glcd de mikroBasic. El tamaño de la fuente por defecto, cuando utilizamos la rutina para escribir texto es de 5 x 7 pixeles. Esto significa que podremos escribir texto en la pantalla en una ubicación específica, sin necesidad de llamar a un archivo de fuentes en el programa. Un ejemplo de esto se puede ver a continuación en el siguiente ejemplo. La rutina que utilizaremos para escribir en la pantalla en este ejemplo está explicada detalladamente mas adelante.


3.5.2.1.- Ejemplo de programación #13: program pantalla_glcd_01 ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd main: Glcd_Init() Glcd_Fill(0)

' Inicializamos la pantalla ' Limpiamos la pantalla

Glcd_Write_Text("Lenguaje Basic", 22, 1, 1) Glcd_Write_Text("para", 54, 2, 1) Glcd_Write_Text("Microcontroladores", 8, 3, 1) Glcd_Write_Text("PIC", 55, 4, 1) Glcd_Write_Text("''Pantalla GLCD''", 16, 6, 1) End.

El resultado de este ejemplo se verá de la siguiente manera en la pantalla Glcd:

Figura 3.21


Sin embargo, es importante saber que los caracteres que vamos a escribir también pueden estar asociados a un módulo de fuentes adicional, el cual define la forma o estilo de cada carácter de una manera personalizada.

3.5.3.- Módulo de Fuentes en mikroBasic. Este módulo de fuentes es un archivo de extensión .mbas el cual podemos crear para definir el estilo de caracteres que deseamos mostrar en la pantalla LCD. Por ejemplo, podríamos crear un archivo de fuentes de nombre “mis_fuentes.mbas”, y en él definir el estilo de cada caracter que deseamos mostrar en la pantalla Glcd. Para crear este archivo de fuentes, es importante saber como crear la fuente para cada caracter. Al igual que en la primera edición del libro “Basic para microcontroladores PIC”, vamos a apoyarnos en una pequeña tabla cuadriculada para generar un caracter de estilo personalizado. Los caracteres que a continuación vamos a definir serán de 5 columnas por 8 filas. Empecemos creando un “font” para la letra A:

Figura 3.22

En la figura anterior, cada cuadro estará asociado a un píxel en la pantalla. Cada caracter estará asociado a su vez a un valor que representaremos en hexadecimal, para cada una de las columnas de la figura anterior. Es decir, si observamos la siguiente figura, podremos ver que hemos identificado cada fila y cada columna. La primera columna “c1”, tendrá un valor asociado que dependerá directamente de los píxeles que deseamos activar para formar una figura. Entonces, basados en la columna 1 de la figura 3.22, podríamos decir que solo activaremos los píxeles correspondientes a las filas 2, 3, 4, 5, 6 y 7 (marcados por una “x”).


c1 c2 c3 c4 c5 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8

x x x x x x

Figura 3.23

Esta columna deberá generar un byte el cual representaremos en el archivo “mis_fuentes.mbas”, en su forma hexadecimal, donde el bit menos significativo será la fila 1 y el bit mas significativo será la fila 8, siendo la “x” un píxel activo y recordando del sistema numérico binario lo siguiente:

c1 c2 c3 c4 c5 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8

1 2 4 8 16 32 64 128

Figura 3.24

Sumando los píxeles activos o marcados por la “x” tenemos que: 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 = 126, en hexadecimal: $7E

F7

F6

F5

23 = 8

22 = 4

21 = 2

20 = 1

F1

2 4 = 16

F2

2 5 = 32

F3

2 6 = 64

F4

2 7 = 128

F8

Para recordar un poco esta conversión, acostemos la columna 1 en sentido horario y veamos lo siguiente:


Byte = 01111110

x

x

F1

F5

x

F2

x

F3

x

F4

x

F6

E

F7

F8

7

Figura 3.26

Valor Hexadecimal:

0111 = 7  07h 1110 = 14  0Eh

Entonces, el valor del byte en Hexadecimal es 7Eh, ó en formato hexadecimal para mikroBasic, $7E. Calculando los valores para el resto de las columnas, tenemos que:

f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8

c1 c2 c3 c4 c5 x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Figura 3.27

C1 = 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 = 126 (dec) = $7E (hex) C2 = 1 + 16 = 17 (dec) = $11 (hex) C3 = 1 + 16 = 17 (dec) = $11 (hex) C4 = 1 + 16 = 17 (dec) = $11 (hex) C5 = 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 = 126 (dec) = $7E (hex) 110 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Veamos a continuación un módulo de “fonts” ya creado, y ubiquemos el caracter “A” en el código: module mis_fuentes const Fuentes5x8 As Byte[490] = ( $00,$00,$00,$00,$00, $00,$00,$4f,$00,$00, $00,$07,$00,$07,$00, $14,$7f,$14,$7f,$14, $24,$2a,$7f,$2a,$12, $23,$13,$08,$64,$62, $36,$49,$55,$22,$20, $00,$05,$03,$00,$00, $00,$1c,$22,$41,$00, $00,$41,$22,$1c,$00, $14,$08,$3e,$08,$14, $08,$08,$3e,$08,$08, $50,$30,$00,$00,$00, $08,$08,$08,$08,$08, $00,$60,$60,$00,$00, $20,$10,$08,$04,$02, $3e,$51,$49,$45,$3e, $00,$42,$7f,$40,$00, $42,$61,$51,$49,$46, $21,$41,$45,$4b,$31, $18,$14,$12,$7f,$10, $27,$45,$45,$45,$39, $3c,$4a,$49,$49,$30, $01,$71,$09,$05,$03, $36,$49,$49,$49,$36, $06,$49,$49,$29,$1e, $00,$36,$36,$00,$00, $00,$56,$36,$00,$00, $08,$14,$22,$41,$00, $14,$14,$14,$14,$14, $00,$41,$22,$14,$08, $02,$01,$51,$09,$06, $3e,$41,$5d,$55,$1e, $7e,$11,$11,$11,$7e, $7f,$49,$49,$49,$36, $3e,$41,$41,$41,$22, $7f,$41,$41,$22,$1c, $7f,$49,$49,$49,$41, $7f,$09,$09,$09,$01, $3e,$41,$49,$49,$7a, $7f,$08,$08,$08,$7f, $00,$41,$7f,$41,$00, $20,$40,$41,$3f,$01, $7f,$08,$14,$22,$41, $7f,$40,$40,$40,$40, $7f,$02,$0c,$02,$7f, $7f,$04,$08,$10,$7f, $3e,$41,$41,$41,$3e, $7f,$09,$09,$09,$06, $3e,$41,$51,$21,$5e, $7f,$09,$19,$29,$46, $26,$49,$49,$49,$32, $01,$01,$7f,$01,$01, $3f,$40,$40,$40,$3f, $1f,$20,$40,$20,$1f, $3f,$40,$38,$40,$3f, $63,$14,$08,$14,$63, $07,$08,$70,$08,$07, $61,$51,$49,$45,$43, $00,$7f,$41,$41,$00, $02,$04,$08,$10,$20, $00,$41,$41,$7f,$00, $04,$02,$01,$02,$04, $40,$40,$40,$40,$40, $00,$00,$03,$05,$00,

'* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '* '*

Espace ! */ " */ # */ $ */ % */ & */ ' */ ( */ ) */ ' */ + */ , */ - */ . */ / */ 0 1 */ 2 */ 3 */ 4 */ 5 */ 6 */ 7 */ 8 */ 9 */ as */ */ < */ = */ > */ ? */ @ A */ B */ C */ D */ E */ F */ G */ H */ I */ J */ K */ L */ M */ N */ O */ P Q */ R */ S */ T */ U */ V */ W */ X */ Y */ Z */ [ */ \ */ ] */ ^ */ _ */ `

$20 */

$30 */

$40 */

$50 */

$60 */


$20,$54,$54,$54,$78, $7F,$44,$44,$44,$38, $38,$44,$44,$44,$44, $38,$44,$44,$44,$7f, $38,$54,$54,$54,$18, $04,$04,$7e,$05,$05, $08,$54,$54,$54,$3c, $7f,$08,$04,$04,$78, $00,$44,$7d,$40,$00, $20,$40,$44,$3d,$00, $7f,$10,$28,$44,$00, $00,$41,$7f,$40,$00, $7c,$04,$7c,$04,$78, $7c,$08,$04,$04,$78, $38,$44,$44,$44,$38, $7c,$14,$14,$14,$08, $08,$14,$14,$14,$7c, $7c,$08,$04,$04,$00, $48,$54,$54,$54,$24, $04,$04,$3f,$44,$44, $3c,$40,$40,$20,$7c, $1c,$20,$40,$20,$1c, $3c,$40,$30,$40,$3c, $44,$28,$10,$28,$44, $0c,$50,$50,$50,$3c, $44,$64,$54,$4c,$44, $08,$36,$41,$41,$00, $00,$00,$77,$00,$00, $00,$41,$41,$36,$08, $08,$08,$2a,$1c,$08, $08,$1c,$2a,$08,$08, $ff,$ff,$ff,$ff,$ff, $06,$09,$09,$06,$00 )

'* a */ '* b */ '* c */ '* d */ '* e */ '* f */ '* g */ '* h */ '* i */ '* j */ '* k */ '* l */ '* m */ '* n */ '* o */ '* p '* q */ '* r */ '* s */ '* t */ '* u */ '* v */ '* w */ '* x */ '* y */ '* z */ '* { */ '* | */ '* } */ '* <- */ '* -> */ '* ' oC $81

$70 */

$80 */

implements End.

Esta tabla posee el código para crear 98 caracteres personalizados, donde cada caracter tiene asignado 5 bytes, dando como resultado la declaración de 490 variables tipo byte, como se observa en la cabecera de la tabla: const

Fuentes5x8 As Byte[490] = (

Se puede observar claramente que el caracter “A” tiene asignado los 5 bytes, correspondientes a los cálculos que hemos efectuado anteriormente. De igual forma deberán existir los bytes calculados para cada uno de los caracteres que deseamos mostrar en la pantalla Glcd. Una vez que hemos realizado todos los cálculos para cada uno de los caracteres, procedemos a dar el formato adecuado al archivo de “fonts” que hemos creado. Este archivo, el cual llevará el nombre de “mis_fuentes.mbas” (este nombre puede ser también personalizado), deberá ser grabado en una ruta conocida, por ejemplo, en la misma carpeta en la cual crearemos el proyecto para visualizar caracteres en la pantalla. Hagamos el ejercicio tomando como punto de partida la creación del archivo de fuentes personalizadas mostrado anteriormente:


1.- Abrimos mikroBasic:

Figura 3.28 Hacemos clic en el menú “File” y seleccionamos la opción “New Unit”, o simplemente accedemos a esta opción a través del atajo “Ctrl+N”.

Figura 3.29


2.- Copiamos el código del archivo de fuentes personalizadas que hemos creado con anterioridad, y lo guardamos en una ruta conocida con el nombre de mis_fuentes.mbas como se muestra a continuación:


Este archivo es importante porque contiene el código responsable de dar forma a cada número, letra, o caracter especial que deseamos mostrar en la pantalla Glcd. Además, este archivo deberá estar en la misma ruta o carpeta en la cual está el proyecto en el cual realizaremos el código correspondiente para escribir en la pantalla. 3.- Creamos un nuevo proyecto en mikroBasic, el cual estará basado en el diagrama esquemático de la figura 3.17. Haciendo clic en el menú “Project” y seguidamente en “New Project”. En este punto, tendremos la asistencia de mikroBasic a través de “New Project Wisard” para configurar convenientemente nuestro proyecto.

Figura 3.31


Veamos ahora el programa de ejemplo que nos permitirá finalmente escribir en la pantalla Glcd en base al módulo de fuentes descrito anteriormente. 3.5.3.1.- Ejemplo de programación #14: program Proyecto_Glcd_02 Include mis_fuentes ' Incluimos el archivo de fuentes Dim

texto As String[20] ' Declaramos una variable tipo String en la cual ' cargaremos un mensaje de un máximo de 20 caracteres.


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd main: Glcd_Init() Glcd_Fill(0x00)

' Limpiamos la pantalla

Glcd_Set_Font(@fuentes5x8, 5, 8, 32) ' Elegimos el módulo de fuentes texto = "mikroBasic" Glcd_Write_Text(texto, 35, 3, 1)

' cargamos la variable con un mensaje ' Escribimos el contenido de la ' variable "texto"

End.


Analicemos el programa: •

Incluimos el módulo de fuentes “mis_fuentes.mbas” en el programa a través de la instrucción “include”. No es necesario escribir la extensión del archivo.

•

Declaramos una variable tipo string, en cual almacenaremos el contenido del mensaje que deseamos mostrar en la pantalla.

•

Configuramos e inicializamos la pantalla Glcd, basados en el diagrama de conexión de la figura 3.17.

•

Limpiamos la pantalla Glcd, llenando cada píxel con un cero lógico a través de la rutina Glcd_Fill(), la cual detallaremos a continuación.

•

Cargamos el módulo de fuentes de 5x8 a través de la rutina Glcd_Set_Font(), la cual detallaremos a continuación.

•

Cargamos el mensaje en la variable “texto”.

•

Enviamos el mensaje cargado en la variable “texto” a la pantalla Glcd a través de la rutina Glcd_Write_Text() la cual detallaremos a continuación.

3.5.4.- Glcd_Fill(). La rutina Glcd_Fill(), es utilizado para llenar el contenido de la memoria de la pantalla con el dato especificado. Normalmente, esta rutina es utilizada para limpiar la pantalla llenando la misma con un cero lógico (0) en cada píxel, o para verificar la pantalla observando cada píxel encendido al aplicar un uno lógico (1) en cada uno de ellos. Entonces, si escribimos Glcd_Fill(0), tendremos todos los píxeles apagados, y si escribimos Glcd_Fill($FF) tendremos todos los píxeles encendidos. En nuestro programa, hemos escrito Glcd_Fill(0x00), la cual es una forma de un número en hexadecimal.

3.5.5.- Glcd_Set_Font(). La rutina Glcd_Set_Font(), es utilizada para seleccionar el tipo de fuente que deseamos mostrar dentro de nuestro archivo de fuentes creado. Esto infiere que podemos tener en el mismo archivo de fuentes distintos modelos de fuentes definidos por un nombre declarado como variable al inicio de cada tabla de datos. Por ejemplo: module mis_fuentes


const Fuentes5x8 As Byte[490] = ( $00,$00,$00,$00,$00, '* Espace . . . . $06,$09,$09,$06,$00 ' oC $81 )

$20 */

const Fuentes3x6 as byte[195] = ( $00,$00,$00, '* Espace $20 */ . . . . $04,$08,$00 '* ` $60 */ ) implements End.

Observe que en el módulo “mis_fuentes”, ahora tenemos fuentes para caracteres de 5x8 pixeles llamado “Fuentes5x8”, y fuentes para caracteres de 3x6 pixeles llamado “Fuentes3x6”. En nuestro programa hemos elegido las fuentes de 5x8 de la siguiente forma: Glcd_Set_Font(dirección

de la fuente, ancho, alto, posición inicial en la tabla ASCII)

Glcd_Set_Font(@fuentes5x8, 5, 8, 32)

El primer campo de la rutina define que fuentes debe tomar el modulo Glcd. Se accede al nombre de la fuente “fuentes5x8” a través de operador “@”. El segundo campo (ancho ó font_width) define la cantidad de columnas que tiene la fuente especificada. El tercer campo (alto ó font_height) define la cantidad de filas que tiene la fuente especificada. El cuarto campo (font_offset) define el carácter inicial en la tabla ASCII a partir del cual la pantalla Glcd asociará los caracteres cargados en la variable “texto” con la tabla de fuentes que hemos creado en nuestro archivo “mis_fuentes.mbas”.


3.5.6.- Glcd_Write_Text().

La rutina Glcd_Write_Text() escribe un texto previamente cargado en el campo correspondiente de la rutina, en la pantalla Glcd. La rutina cuenta con cuatro campos los cuales describiremos a continuación: Glcd_Write_Text(texto, posición en x, línea, color) En el campo “texto” podemos escribir directamente un mensaje entre comillas, o podemos escribir la variable tipo string en la cual hemos cargado el mensaje. El campo “Posición en x”, indica a partir de que píxel en el eje X de la pantalla empezaremos a escribir nuestro mensaje. En nuestro ejemplo hemos utilizado una pantalla de 128 x 64 pixeles, siendo 128 la cantidad de pixeles del eje X. Entonces, si observamos el programa, podremos observar que el punto de partida de nuestro mensaje con respecto al eje X de la pantalla será el píxel número 35. El campo “línea”, indica el número de línea en la cual vamos a escribir, a partir de la línea 0 hasta la línea 7. La cantidad de líneas en este tipo de pantallas al escribir texto, depende sólo del tamaño de la fuente que hemos creado. En nuestro caso, tendremos un total de 8 líneas para una fuente de 5x8 pixeles. En el campo color, escribimos “1” cuando deseamos que los caracteres tengan sus pixeles encendidos y el fondo apagado, y escribimos “0” cuando deseamos que el fondo de los caracteres tengan sus pixeles encendidos y los pixeles del los caracteres apagados. Es decir, si el campo “color” es igual a 1, el resultado será el siguiente:

Figura 3.33


Es decir, si el campo “color” es igual a 0, el resultado será el siguiente:

Figura 3.34

Realice los cambios necesarios en la rutina Glcd_Write_Text() en el programa anteriormente expuesto de tal manera que pueda mostrar un mensaje personalizado no mayor a 20 caracteres, en diferentes posiciones variando los campos de ésta. Veamos ahora la forma de presentar el contenido almacenado en una variable en la pantalla Glcd. En este caso es importante mencionar nuevamente que esto será posible si utilizamos la librería “Conversions”, la cual nos permite convertir el contenido de una variable tipo byte, Word, LongWord, LongInt, Float, Int, todas en un string de datos listos para ser visualizados.

Veamos algunos ejemplos prácticos de conversión. Para una variable tipo byte: Dim

dato As Byte datoStr As String[3]

dato = 20  Conversión: byteToStr(dato, datoStr)

Para una variable tipo word: Dim

dato As Word datoStr As String[5]

dato = 1023  Conversión: wordToStr(dato, datoStr)


Para una variable tipo float: Dim

dato As Float datoStr As String[16]

dato = 3.1415161718  Conversión: floatToStr(dato, datoStr)

Veamos a continuación un ejemplo en el cual se imprime el valor de una variable tipo Word en una posición predeterminada de la pantalla Glcd.

3.5.6.1.- Ejemplo de programación #15: program Proyecto_Glcd_03 Include mis_fuentes ' Incluimos el archivo de fuentes Dim texto As String[20]

' Declaramos una variable tipo String en la cual ' cargaremos un mensaje de un máximo de 20 caracteres.

Dim dato As Word ' Declaramos una variable tipo Word. datoStr As String[5] ' Declaramos una variable tipo String. ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd main: dato = 32768 wordToStr(dato, datoStr)

' Cargamos un valor en la variable “dato” ' Convertimos la variable de word a string.

Glcd_Init() Glcd_Fill(0x00)


Glcd_Set_Font(@fuentes5x8, 5, 8, 32) ' Elegimos el módulo de fuentes texto = "Variable Dato: " Glcd_Write_Text(texto, 5, 1, 1) Glcd_Write_Text(datoStr, 94, 1, 1)

' ' ' ' '

cargamos la variable con un mensaje Escribimos el contenido de la variable "texto" Escribimos el contenido de la variable "datoStr"

End.



Figura 3.35

MikroBasic cuenta con algunas otras rutinas para graficar en una pantalla Glcd que seguramente nos ayudaran a desarrollar nuevas ideas para nuestros proyectos. Veamos a continuación cuales son las rutinas para crear gráficos de una forma simple y rápida.

3.5.7.- Glcd_Dot(x, y, color). Esta rutina nos permite encender o apagar un píxel específico en la pantalla, a través de sus coordenadas (x, y). El campo color tiene tres posibles estados: • • •

0, apaga el píxel especificado. 1, enciende el píxel especificado. 2, invierte el estado del píxel especificado.

Veamos el siguiente ejemplo, basado en el diagrama esquemático de la figura 3.17. 3.5.7.1.- Ejemplo de programación #16: program Proyecto_Glcd_04 ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 As sbit At RB0_bit GLCD_CS2 As sbit At RB1_bit


GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As

sbit sbit sbit sbit

At At At At


RB2_bit RB3_bit RB4_bit RB5_bit

As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd main: Glcd_Init() Glcd_Fill(0) Glcd_Dot(64, 32, 1)

' Inicializamos la pantalla ' Limpiamos la pantalla ' activamos el píxel en X = 0 , Y = 0

End.

El resultado es el siguiente:

Figura 3.36

El programa enciende el píxel de coordenadas X = 64, Y = 32, es decir, en el centro de la pantalla GLCD la cual es de 128 x 64 pixeles. Para poder observar el efecto opuesto, en vez de limpiar la pantalla a través de la rutina Glcd_Fill(0), llenaremos con un 1 lógico en cada píxel, utilizando la rutina Glcd_Fill($FF), y seguidamente apagaremos un píxel específico de coordenada (64, 32).

3.5.7.2.- Ejemplo de programación #17: program Proyecto_Glcd_05 ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 As sbit At RB0_bit GLCD_CS2 As sbit At RB1_bit GLCD_RS As sbit At RB2_bit


GLCD_RW As sbit At RB3_bit GLCD_EN As sbit At RB4_bit GLCD_RST As sbit At RB5_bit Dim GLCD_CS1_Direction GLCD_CS2_Direction GLCD_RS_Direction GLCD_RW_Direction GLCD_EN_Direction GLCD_RST_Direction

As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd main: Glcd_Init() Glcd_Fill($FF)

' Inicializamos la pantalla ' Llenamos la pantalla

Glcd_Dot(64, 32, 0)

' activamos el píxel en X = 0 , Y = 0

End.

Para ver el efecto de cambio de estado de un Píxel cuando el campo “color” es igual a 2, hacemos una pequeña modificación al programa anterior, de tal manera que el píxel especificado cambie de estado cada 1 segundo.

3.5.7.3.- Ejemplo de programación #18: program Proyecto_Glcd_06 ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



' Inicializamos la pantalla ' Llenamos la pantalla con un 1 lógico en cada pixel

intermitencia: Glcd_Dot(64, 32, 2) Delay_ms(1000) GoTo intermitencia

' cambiamos el estado del píxel en X = 64 , Y = 32 ' retardo de 1 segundo ' salto a la etiqueta "intermitencia"

End.


3.5.8.- Glcd_Line(x1, y1, x2, y2, color). Esta rutina dibuja una línea entre dos coordenadas específicas, (x1, y1) y (x2, y2). El estado de los píxeles de la línea, al igual que en la rutina anterior está definido por el campo “color”. Es decir, cuando el campo “color” es igual a: • • •

0, apaga los píxeles de la línea. 1, enciende los píxeles de la línea. 2, invierte el estado de los píxeles en la línea.

Veamos un ejemplo práctico.


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At




Glcd_Line(30, 15, 100, 15, 1)

' Linea Horzontal: ' (x1=30, y1=15)(x2=100, y2=15)

Glcd_Line(20, 20, 20, 50, 1)

' Linea Vertical: ' (x1=20, y1=20)(x2=20, y2=50)

Glcd_Line(25, 58, 100, 20, 1)

' Linea Diagonal: ' (x1=25, y1=58)(x2=100, y2=20)

End.



Figura 3.37 Veamos como sería el efecto inverso.


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



' Inicializamos la pantalla ' Llenamos la pantalla

Glcd_Line(30, 15, 100, 15, 0)

' Linea Horzontal: ' (x1=30, y1=15)(x2=100, y2=15)

Glcd_Line(20, 20, 20, 50, 0)

' Linea Vertical: ' (x1=20, y1=20)(x2=20, y2=50)

Glcd_Line(25, 58, 100, 20, 0)

' Linea Diagonal: ' (x1=25, y1=58)(x2=100, y2=20)

End.



Figura 3.38

3.5.9.- Glcd_V_Line(y1, y2, x, color). Esta rutina nos permite dibujar una línea vertical en la pantalla Glcd. Para esto, solo será necesario indicar los dos valores entre los cuales se dibujará la línea, y el valor correspondiente al eje x, en el cual estará ubicada dicha línea. Al igual que en la rutina anterior, cuando el campo “color” es igual a: • • •


Veamos un ejemplo práctico. 3.5.9.1.- Ejemplo de programación #21: program Proyecto_Glcd_09 ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At

Dim GLCD_CS1_Direction GLCD_CS2_Direction GLCD_RS_Direction GLCD_RW_Direction GLCD_EN_Direction


As As As As As

sbit sbit sbit sbit sbit

At At At At At

TRISB0_bit TRISB1_bit TRISB2_bit TRISB3_bit TRISB4_bit


GLCD_RST_Direction As sbit At TRISB5_bit ' Fin de la configuración del módulo Glcd main: Glcd_Init() Glcd_Fill(0)


Glcd_V_Line(1, 62, 63, 1)

' Linea Vertical: ' (y1=1)(Y2=62)(x=63)

End.


Figura 3.39

3.5.10.- Glcd_H_Line(x1, x2, y, color). Esta rutina nos permite dibujar una línea horizontal en la pantalla Glcd. Para esto, solo será necesario indicar los dos valores entre los cuales se dibujará la línea, y el valor correspondiente al eje y, en el cual estará ubicada dicha línea. Al igual que en la rutina anterior, cuando el campo “color” es igual a: • • •


Veamos un ejemplo práctico.

3.5.10.1.- Ejemplo de programación #22: program Proyecto_Glcd_10 ' Configuración de conección del módulo Glcd


Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At




Glcd_H_Line(1, 127, 32, 1)

' Linea Horizontal: ' (y1=1)(Y2=62)(x=63)

End.


Figura 3.40


3.5.11.- Glcd_Rectangle(x1, y1, x2, y2, color). Esta rutina nos permite dibujar un cuadrado o rectángulo especificando tan solo dos esquinas opuestas diagonales, Las coordenadas de estas dos esquinas determinarán el tamaño en píxeles, y el campo “color” aplica las mismas reglas de las rutinas anteriores: • • •


Veamos a continuación dos ejemplos prácticos. 3.5.11.1.- Ejemplo de programación #23: program Proyecto_Glcd_11 ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At




Glcd_Rectangle(26, 26, 102, 38, 1)

' Rectángulo: ' (x1=26)(Y1=26)(x2=102)(y2=38)

End.



Analice cuidadosamente el siguiente ejemplo. 3.5.11.2.- Ejemplo de programación #24: program pantalla_glcd_12 Dim x1 x2 y1 y2

As As As As

Byte Byte Byte Byte

' Declaración de variables para coordenadas de puntos. ' ' '


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd main: x1 y1 x2 y2

= = = =

0 0 127 63

' Inicializamos las variables con los datos necesarios ' para generar un rectangulo de coordenadas máximas en una ' pantalla de 128 x 64 píxeles.

Glcd_Init() Glcd_Fill(0)


rectangulo: Glcd_Rectangle(x1, y1, x2, y2, 1) delay_ms(500)

' Rectángulo: ' (x1=26)(Y1=26)(x2=102)(y2=38) ' retardo de 500 milisegundos

x1 = x1 + 2 y1 = y1 + 2

' Incrementamos en dos unidades el valor de x1 ' Incrementamos en dos unidades el valor de y1

x2 = x2 - 2 y2 = y2 - 2

' Decrementamos en dos unidades el valor de x2 ' Decrementamos en dos unidades el valor de x2

If x1 > 30 Then GoSub inicializa End If

' ' ' '

Imponemos un límite en el tamaño del cuadro. Si el límite se cumple, inicializamos las coordenadas y limpiamos la pantalla para repetir todo el proceso.

GoTo rectangulo

' Salta a la etiqueta "rectangulo"

inicializa: delay_ms(500)

' Retardo de 500 milisegundos

x1 = 0 y1 = 0 x2 = 127 y2 = 63 Glcd_Fill(0) Return

' Inicializamos las variables: ' ' ' ' Limpia la pantalla ' Retorno

End.


El resultado será el siguiente: Cada 500 milisegundos se formará un rectángulo de menor tamaño que el anterior hasta llegar al límite especificado en el programa para luego limpiar la pantalla y repetir el proceso ilimitadamente.

Figura 3.42

3.5.12.- Glcd_Box(x1, y1, x2, y2, color).

Al igual que en la rutina anterior, con esta rutina podemos dibujar un cuadrado o rectángulo. La diferencia radica en que esta vez se activaran todos los píxeles internos. Veamos un ejemplo.


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd


main: Glcd_Init() Glcd_Fill(0)


Glcd_Box(26, 26, 102, 38, 1)

' Rectángulo: ' (x1=26)(Y1=26)(x2=102)(y2=38)

End.


Figura 3.43 Si invertimos el fondo de la pantalla y cambiamos el campo “color” en la rutina a “0” tenemos que:


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At




Glcd_Box(26, 26, 102, 38, 0)

' Rectángulo: ' (x1=26)(Y1=26)(x2=102)(y2=38)

End.



Figura 3.44 3.5.13.- Glcd_Circle(x, y, radio, color). Esta rutina genera un circulo en la pantalla Glcd, siendo (x, y) la coordenada del centro del circulo, de radio definido en píxeles en el campo del mismo nombre, y al igual que en las rutinas anteriores, de color activo específico. Veamos un ejemplo.


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd main: Glcd_Init() Glcd_Fill(0) Glcd_Circle(63, 31, 25, 1)

' Inicializamos la pantalla ' Limpiamos la pantalla ' Círculo.

End.



Figura 3.45 (Como ejercicio adicional a este ejemplo, se podría aumentar el tamaño del radio, sobrepasando el límite permitido por el número de píxeles de la pantalla. El resultado es muy interesante).

La solución respectiva para su forma inversa sería la siguiente:


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At




Glcd_Circle(63, 31, 25, 0)

' Círculo.

End.



Figura 3.46

Otro ejemplo interesante podría ser dibujar una secuencia de círculos utilizando la instrucción For – Next:

3.5.13.3.- Ejemplo de programación #29: program pantalla_glcd_17 Dim Radio As Byte I

As Byte

' ' ' '

Declaramos la variable "Radio" para poder modificar el tamaño de los circulos consecutivos. Variable para generar repeticiones a través de la instrucción For-Next.


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd main: Radio = 26

' Establecemos el radio del primer circulo.

Glcd_Init() Glcd_Fill(0)


For I = 0 To 10

' Díez repeticiones de la siguiente rutina:

Glcd_Circle(63, 31, Radio, 1)

' Círculo

Radio = Radio - 2

' Decrementamos el radio en 2 unidades.


delay_ms(500)

' Retardo de 500 milisegundos.

Next I End.

El resultado es el siguiente:

Figura 3.47


Capítulo IV. Librería Trigon – Funciones Trigonométricas

4.1.- Funciones Trigonométricas. Veamos a continuación algunas funciones trigonométricas disponibles en mikroBasic que nos permitirán realizar algunos cálculos complejos de una forma sencilla y práctica: •

sin(x): calcula el seno del valor de “x”. Retorna un valor en radianes entre -1 y 1.

•

sinh(x): calcula el seno hiperbólico de “x”, definido matemáticamente como

•

cos(x): calcula el coseno del valor de “x”. Retorna un valor en radianes entre -1 y 1.

•

cosh(x): calcula el coseno hiperbólico de “x”, definido matemáticamente como

•

tan(x): calcula el valor de la tangente de “x” en radianes.

•

tanh(x): calcula la sinh(x)/cosh(x).

•

Asin(x): calcula el arco seno del valor de “x” en el intervalo de -1 a 1. Retorna un valor en radianes entre – π/2 y π/2.

•

Acos(x): calcula el arco coseno del valor de “x” en el intervalo de -1 a 1. Retorna un valor en radianes entre 0 y π.

•

Atan(x): Calcula el arco tangente del valor de “x”, es decir, el valor cuya tangente es “x”. Retorna un valor en radianes entre – π/2 y π/2.

•

Atan2(x, y): Es similar a calcular la arcotangente de Y / X, excepto que los signos de ambos argumentos se utilizan para determinar el cuadrante del resultado y X se le permite ser cero.

•

Log(x): calcula el logaritmo natural o neperiano (ln) de “x”.

•

Log10(x): calcula el logaritmo base 10 de “x”.

•

sqrt(x): calcula la raíz cuadrada de “x”.

•

exp(x): La función devuelve el valor de e, la base de los logaritmos naturales, elevado a la potencia “x”, es decir, e x .

tangente

hiperbólica

de

“x”,

definida

e x − e−x . 2

e x + e−x . 2

matemáticamente


como

•

pow(x, y): devuelve el valor de “x” elevado a la potencia “y”, es decir, x y .

•

fabs(x): retorna el valor absoluto de “x”.

4.1.1.- Ejemplo de programación #30: Veamos un ejemplo de programación para el uso de funciones trigonométricas, basados en el diagrama esquemático de la figura 4.1:

Figura 4.1 Ejemplo para el calculo del sin(x), donde x = -0.5 program Trigon ' Sección de Declaración Dim X As Float Y As Float txt As String[11]

' Variable del tipo punto flotante. ' Variable del tipo punto flotante. ' Arreglo tipo string para visualizar datos en pantalla.


As As As As As As


At At At At At At


LCD_RS_Direction As sbit At TRISB4_bit LCD_EN_Direction As sbit At TRISB5_bit


LCD_D4_Direction LCD_D5_Direction LCD_D6_Direction LCD_D7_Direction

As As As As

sbit sbit sbit sbit

At At At At


' Fin de la configuración de coneciones main: '

Programa Principal

LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_CLEAR) LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF)


X = -0.5

' Cargamos el valor de X en la variable.

Y = Sin(X)

' ' ' '

floatToStr(Y, txt)

Calculamos el seno de "X", el resultado se carga en la variable "Y". Convertimos el resultado de Float a String para mostrarlo en la pantalla LCD.

' A continuación escribimos los resultados en la pantalla LCD: Lcd_Out(1, 1, "Trigon. sin(x): ") Lcd_Out(2, 1, "sin(0.5)=") Lcd_Out(2, 10, txt) End.

El resultado:

Figura 4.2


4.1.2.- Ejemplo de programación #31: Ejemplo para el calculo del cos(x), donde x = 1. program Trigon ' Sección de Declaración Dim X As Float Y As Float txt As String[11]



As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



Programa Principal



X = 1


Y = Cos(X)

' ' ' '

floatToStr(Y, txt)

Calculamos el coseno de "X", el resultado se carga en la variable "Y". Convertimos el resultado de Float a String para mostrarlo en la pantalla LCD.

' A continuación escribimos los resultados en la pantalla LCD: Lcd_Out(1, 1, "Trigon. cos(x): ") Lcd_Out(2, 1, "cos(1) = ") Lcd_Out(2, 10, txt) End.

El resultado:

Figura 4.3


4.1.3.- Ejemplo de programación #32: Ejemplo para el calculo de la tan(x), donde x = 0.6. program Trigon ' Sección de Declaración Dim X As Float Y As Float txt As String[11]



As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



Programa Principal



X = 0.6


Y = tan(X)

' ' ' '

floatToStr(Y, txt)

Calculamos la tangente de "X", el resultado se carga en la variable "Y". Convertimos el resultado de Float a String para mostrarlo en la pantalla LCD.

' A continuación escribimos los resultados en la pantalla LCD: Lcd_Out(1, 1, "Trigon. tan(x): ") Lcd_Out(2, 1, "tan(0.6)=") Lcd_Out(2, 10, txt) End.

El resultado:

Figura 4.4


4.1.4.- Ejemplo de programación #33: En el siguiente ejemplo de programación realizaremos un programa para el control de una calculadora sencilla, cuya función principal será realizar las siguientes operaciones en base a dos valores introducidos desde un teclado: • • • • •

Suma. Resta. Multiplicación. División. Raíz Cuadrada de un valor.

El procedimiento para realizar una operación en la calculadora es el siguiente: 1. 2. 3. 4.

Ingresamos el primer valor de la operación. Pulsamos el botón correspondiente al tipo de operación: + - * / Ingresamos el segundo valor de la operación. Pulsamos el botón de "Igualdad" para obtener el resultado.

En el caso del cálculo de la raíz cuadrada de un número: 1. Ingresamos el valor de la operación. 2. Pulsamos el botón correspondiente al cálculo de la raíz cuadrada “Sqrt”.

Si deseamos realizar una nueva operación, se deberá pulsar el botón de “Reset” del circuito para inicializar todo el programa. Analice y lea detenidamente los comentarios realizados en cada línea del programa, ya que la explicación del procedimiento de cálculo se encuentra a lo largo de todo el cuerpo del programa. El ejemplo está basado en el diagrama esquemático de la figura 4.5. El microcontrolador elegido para este ejemplo ha sido el PIC18F442. Se debe tomar en cuenta que cada botón en el teclado deberá tener la configuración mostrada en el recuadro que contiene un pulsador con una resistencia “Pull Down”.


Figura 4.5 program calculadora ' Sección de Declaración Dim pulsador

As Byte

' Variable para almacenar el resultado de ' la rutina "keypad".

txt As String[25]

' Variable para la conversión de Byte a String.

Digito As Byte[15]

' ' ' ' ' '

Arreglo para almacenar los digitos introducidos desde cada pulsador. Variable tipo punto flotante para almacenar cada valor de una operación, ejemplo, si la operación es una suma: 5485 + 3654 = Resultado, entonces almacenaremos 5485 en la variable "Valor[1]" y 3654 en la variable "Valor[2]"

Operacion As Byte

' ' ' ' '

Para determinar que tipo de operación vamos a hacer con los valores, es decir, si Operación = 1 será una suma; si Operación = 2 será una resta; si Operación = 3 será una multiplicación; si Operación = 4 será una división.

Resultado As Float

' Variable tipo punto flotante para almacenar el Resultado

Valor As Float[3]


' de una operación matemática. Es Punto Flotante ya que en ' algunos operaciones vamos a obtener un resultado con no ' entero, o con decimales. Ejemplo: 45 / 2 = 22.50 I As Byte

' Variable para controlar el indice del arrego "Digito[n]"

X As Byte

' Variable para controlar el indice del arreglo "Valor[n]"


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



Programa Principal

Operacion = 0 pulsador = 0

' Inicializamos la variable "Operacion" ' Inicializamos la variable "Pulsador"



I = 1

' Inicializamos el indice del arreglo Digito[n] ' en 1.

X = 1

' Inicializamos el indice del arreglo Valor[n] ' en 1.

Valor[1] = 0 Valor[2] = 0

' Inicializamos la variable Valor[1] ' Inicializamos la variable Valor[2]

Lcd_Out(1, 1, "Calculadora: Lcd_Out(2, 1, "

") ")

' Escribimos un mensaje en la pantalla.

inicio: GoTo Teclado

' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '

' Llamamos a la subrutina "Teclado" para verificar si alguno de ' los pulsadores ha sido presionado.

Cada dígito que introducimos desde el Teclado para un Valor de la operación matemática que deseamos realizar, es almacenado en el arreglo Digito[n], iniciando desde Digito[1], es decir, si quisieramos hacer una suma: 1521 + 50 = Resultado. los dígitos del primer valor (1500) se almacenarán en las variables: Digito[1] = 1, Digito[2] = 5, Digito[3] = 2 y Digito[4] = 1 Es muy importante recordar que el procedimiento para realizar una operación en una calculadora común, es el siguiente: 1ro.2do.3ro.4to.-

Ingresamos el primer valor de la operación. Pulsamos el botón correspondiente al tipo de operación: + - * / Ingresamos el segundo valor de la operación. Pulsamos el botón de "Igualdad" para obtener el resultado.

Cada vez que introducimos un nuevo dígito, incrementamos el indice de referencia del arreglo Digito[I], es decir, I = I + 1. De esta forma nos aseguramos que cada dígito de un valor de la operación queda almacenado en su propia variable. Luego para llevar este valor (1500) a una sola variable de tipo punto flotante,


' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '

realizamos la siguiente operación:

' ' ' '

La siguiente subrutina, realiza este cálculo hasta el dígito numero nueve de un valor, y los cálculos de la explicación que acabamos de ver se realizan diferente pero generan el mismo resultado. Analice cómo se realiza el cálculo del valor[1] a continuación:

Si I = 1, osea, si solo hemos introducido un digito, entonces: Valor[1] = Digito[1] = 1 Si I = 2, entonces hemos introducido un segundo digito: Valor[1] = (Digito[1] * 10) + Digito[2]), con valores sería: Valor[1] = ( 1 * 10) + 5 ) = 15 Si I = 3, entonces hemos introducido un tercer digito: Valor[1] = ((Digito[1] * 100) + (Digito[2] * 10) + Digito[3]), con valores sería: Valor[1] = (( 1 * 100) + ( 5 * 10) + 2 ) = 152 Si I = 4, entonces hemos introducido un cuarto digito: Valor[1] = ((Digito[1] * 1000) + (Digito[2] * 100) + (Digito[3] * 10) + Digito[4]) Valor[1] = (( 1 * 1000) + ( 5 * 100) + ( 2 * 10) + 1) Valor[1] = 1521

sigue: If I = 1 Then Valor[X] = Digito[1] End If

' Si I = 1, significa que hemos introducido el ' primer dígito del Valor, entonces, Valor[X] será igual ' al valor cargado en Digito[1] en la subrutina "Teclado".

If I = 2 Then ' Significa que hemos introducido un segundo dígito. Digito[1] = Digito[1] * 10 Valor[X] = Digito[1] + Digito[2] End If If I = 3 Then ' Significa que hemos introducido un tercer dígito. Valor[X] = Valor[X] * 10 Valor[X] = Valor[X] + Digito[3] End If If I = 4 Then ' Significa que hemos introducido un cuarto dígito. Valor[X] = Valor[X] * 10 Valor[X] = Valor[X] + Digito[4] End If If I = 5 Then ' Significa que hemos introducido un quinto dígito. Valor[X] = Valor[X] * 10 Valor[X] = Valor[X] + Digito[5] End If If I = 6 Then ' Significa que hemos introducido un sexto dígito. Valor[X] = Valor[X] * 10 Valor[X] = Valor[X] + Digito[6] End If If I = 7 Then ' Significa que hemos introducido un septimo dígito. Valor[X] = Valor[X] * 10 Valor[X] = Valor[X] + Digito[7] End If If I = 8 Then ' Significa que hemos introducido un octavo dígito. Valor[X] = Valor[X] * 10 Valor[X] = Valor[X] + Digito[8] End If If I = 9 Then ' Significa que hemos introducido un noveno dígito. Valor[X] = Valor[X] * 10 Valor[X] = Valor[X] + Digito[9] End If I = I + 1

' Incrementa el indice del arreglo "Digito[n]" cada ' vez que introducimos un dígito.

' A medida que vamos introduciendo dígitos al valor deseado para la operación


' matemática, es bueno ir mostrando los mismos en la pantalla LCD: WordToStr(Valor[X], txt)

' Convertimos el valor actual de "Valor[X]" en string.

Lcd_Out(1, 1, "Calculadora: Lcd_Out(2, 1, txt) GoTo inicio Suma:

' ' ' ' ' ' '

")

' Mostramos el mensaje en pantalla. ' Mostramos el valor convertido.

' Salta a inicio para esperar un nuevo dígito.

Esta subrutina se ejecuta cuando pulsamos la tecla "Suma" conectada al pin RD2 del puerto "D" del microcontrolador. Cuando llegamos a esta subrutina, significa que ya hemos terminado de introducir los dígitos de la variable "Valor[1]", por lo tanto, lo que hacemos en adelante es mantener en memoria qué tipo de operación deseamos realizar a través de la asignación de un valor cargado en la variable "Operación" el cual se corresponderá al tipo de operación asignada.

Operacion = 1

' 1 nos indicará que deberemos sumar Valor[1] y Valor[2].

I = 1

' Inicializamos el indice del arreglo Digito[n], ya que en adelante ' estas variables serán utilizadas para almacenar los dígitos del ' segundo valor de la operación matemática.

X = 2

' X = 2 debido a que el resultado de introducir los dígitos del ' segundo valor de la operación será almacenado en "Valor[2]".

Lcd_Out(1, 1, "Calculadora: + Lcd_Out(2, 1, "

GoTo inicio

Resta:

") ")

' Anunciamos el tipo de operación en la LCD, ' en este caso se observa que hemos agregado ' el símbolo "+".

' Salta a la etiqueta "inicio" para recibir los digitos del ' segundo valor de la operación matemática.

' Esta subrutina se ejecuta cuando pulsamos la tecla "Resta" conectada al ' pin RD3 del puerto "D" del microcontrolador.

Operacion = 2

' 2 nos indicará que deberemos restar Valor[1] y Valor[2].

I = 1 X = 2 Lcd_Out(1, 1, "Calculadora: Lcd_Out(2, 1, "

") ")

GoTo inicio Multiplica: ' Esta subrutina se ejecuta cuando pulsamos la tecla "Mult." conectada ' al pin RD4 del puerto "D" del microcontrolador. Operacion = 3 I = 1 X = 2

' 3 nos indicará que deberemos multiplicar Valor[1] y Valor[2].

Lcd_Out(1, 1, "Calculadora: X Lcd_Out(2, 1, "

") ")

GoTo inicio Divide: ' Esta subrutina se ejecuta cuando pulsamos la tecla "Div." conectada al ' pin RD5 del puerto "D" del microcontrolador. Operacion = 4

' 4 nos indicará que deberemos dividir Valor[1] y Valor[2].

I = 1 X = 2 Lcd_Out(1, 1, "Calculadora: / Lcd_Out(2, 1, "

") ")

GoTo inicio RaizCuadrada:

' Esta subrutina se ejecuta cuando pulsamos la tecla "Sqrt" ' conectada al pin RD6 del puerto "D" del microcontrolador.


Resultado = Sqrt(Valor[1])

' Calcula la raiz cuadrada de Valor[1] y almacena ' el resultado en la variable.

FloatToStr(Resultado, txt)

' Convierte el resultado en un string para poder ' mostrarlo en la pantalla LCD.

Lcd_Out(1, 1, "Calculadora:Sqrt") ' Especificamos el tipo de operación. Lcd_Out(2, 1, txt) ' Mostramos el resultado en la pantalla LCD. GoTo Fin Igualdad:

' Salta a la rutina de Lazo Infinito.

' Esta subrutina se ejecuta cuando pulsamos la tecla "Igualdad" ' conectada al pin RD7 del puerto "D" del microcontrolador.

' En esta rutina es cuando identificamos el tipo de operación (+ - * /) que ' deseamos para los dos valores cargados en Valor[1] y Valor[2].

' Si Operacion = 1 entonces Suma los dos valores. If Operacion = 1 Then Resultado = Valor[1] + Valor[2] End If ' Si Operacion = 2 entonces Resta los dos valores. If Operacion = 2 Then Resultado = Valor[1] - Valor[2] End If ' Si Operacion = 3 entonces Multiplica los dos valores. If Operacion = 3 Then Resultado = Valor[1] * Valor[2] End If ' Si Operacion = 4 entonces Divide los dos valores. If Operacion = 4 Then Resultado = Valor[1] / Valor[2] End If FloatToStr(Resultado, txt)

' Convierte el resultado en un string para poder ' mostrarlo en la pantalla LCD.

Lcd_Out(1, 1, "Calculadora: = Lcd_Out(2, 1, txt)

")

' Especificamos el tipo de operación. ' Mostramos el resultado en la pantalla LCD.

Fin: GoTo Fin ' Lazo Infinito. Si deseamos realizar una nueva operación matemática ' entoces debemos reiniciar el microcontrolador a través del pulsador ' "Reset" del circuito. ' ' ' ' '

La siguiente subrutina se encarga de verificar si uno de los pulsadores en el circuito ha sido presionado. Cuando un pulsador es presionado, se carga el valor correspondiente a la tecla en la variable "Digito[I]".

Teclado: If Button(PortC, 0, 150, 1) Then Digito[I] = 1 GoTo sigue End If If Button(PortC, 1, 150, 1) Then Digito[I] = 2 GoTo sigue End If If Button(PortC, 2, 150, 1) Then Digito[I] = 3 GoTo sigue End If


If Button(PortC, 3, 150, 1) Then Digito[I] = 4 GoTo sigue End If If Button(PortC, 4, 150, 1) Then Digito[I] = 5 GoTo sigue End If If Button(PortC, 5, 150, 1) Then Digito[I] = 6 GoTo sigue End If If Button(PortC, 6, 150, 1) Then Digito[I] = 7 GoTo sigue End If If Button(PortC, 7, 150, 1) Then Digito[I] = 8 GoTo sigue End If If Button(PortD, 0, 150, 1) Then Digito[I] = 9 GoTo sigue End If If Button(PortD, 1, 150, 1) Then Digito[I] = 0 GoTo sigue End If ' Los siguientes pulsadores están asignados para realizar un salto a las ' subrutinas correspondientes a la operación matemática deseada: ' Si pulsamos el botón "Suma", entonces el programa salta a la subrutina "Suma": If Button(PortD, 2, 150, 1) Then GoTo Suma End If ' Si pulsamos el botón "Resta", entonces el programa salta a la subrutina "Resta": If Button(PortD, 3, 150, 1) Then GoTo Resta End If ' Si pulsamos el botón "Mult.", entonces el programa salta a la subrutina "Multiplicacion": If Button(PortD, 4, 150, 1) Then GoTo Multiplica End If ' Si pulsamos el botón de "Div.", entonces el programa salta a la subrutina "Divide": If Button(PortD, 5, 150, 1) Then GoTo Divide End If ' Si pulsamos el botón "Sqrt", entonces el programa salta a la subrutina "RaizCuadrada": If Button(PortD, 6, 150, 1) Then GoTo RaizCuadrada End If ' Si pulsamos el botón "Igualdad", entonces el programa salta a la subrutina "Igualdad": If Button(PortD, 7, 150, 1) Then GoTo Igualdad End If


GoTo inicio

' Salta a la etiqueta incio.

End.

Al ejecutar el programa anterior, podremos ver en la pantalla LCD el siguiente mensaje:

Figura 4.6 En este punto, el programa está listo para recibir los dígitos del primer valor. Veamos un ejemplo de una operación matemática: 1521 + 50 = 1571.00000 Ingresamos el primer valor:

Figura 4.7


Seguidamente elegimos en el teclado el tipo de operación:

Figura 4.8 Ingresamos el segundo valor:

Figura 4.9 Por último, pulsamos la tecla de igualdad para visualizar el resultado:


Capítulo V. Librería Sound

5.1.- Rutinas de la librería de sonido de mikroBasic. A través de esta librería, mikroBasic nos facilita la generación de sonidos de frecuencias predefinidas y con una duración que podemos especificar fácilmente. Esta librería cuenta con dos únicas rutinas: •

Sound_Init(Puerto, Pin).

•

Sound_Play(Frecuencia, Duración).

Estas dos rutinas son muy intuitivas por lo cual será muy sencillo visualizar un diseño que genere tonos audibles para el oído humano. Un ejemplo práctico y útil para demostrar el uso de esta librería, será crear un programa capaz de generar las frecuencias correspondientes a la escala de notas musicales universal:

Do Do#

Re

Re# Mi

Fa

Fa#

Sol

Sol# La

La# Si


Acerca de las notas musicales, existe un convenio mundial en el cual se toma la nota “LA” como nota de referencia o como nota para afinar instrumentos musicales, y cuya frecuencia es de 440 Hz. Este convenio ha determinado el uso de frecuencias específicas denominadas “notas”, y este arreglo de frecuencias a su vez ha sido dividido en intervalos denominados “octavas”. Cada “octava” se compone de 12 notas musicales. Las notas que tienen el símbolo # en la figura 5.1 se denominan semitonos o bemoles. La nota de referencia “La”, se encuentra en la “octava” A4, cuyas 12 frecuencias especificaremos a continuación y las cuales utilizaremos como punto de partida para la generación de tonos de una escala musical. Una formula matemática para obtener las frecuencias de las notas musicales a partir de una nota de referencia, ha sido la de multiplicar la frecuencia de dicho tono por la raíz duodécima de 2, es decir, por 1,05945454545. Esto significa que si deseamos hallar la frecuencia para la nota inmediatamente superior a la nota de referencia “La”, la formula matemática correspondiente para calcular este valor seria la siguiente: La # = 440 Hz × 12 2 = 440 × 1.059454545 = 466.15 Hz Si deseáramos hallar la nota inmediatamente inferior a la nota de referencia “L”, entonces la formula matemática para calcular este valor sería la siguiente: La # =

440 Hz 12

2

=

440 Hz = 415.30 Hz 1.059454545

Entonces, realizando los cálculos para todas las notas de la “octava” A4, tenemos que:

Nota

Frecuencia

Do Do# Re Re# Mi Fa Fa# Sol Sol# La La# Si

261.64 Hz 277.20 Hz 293.68 Hz 311.14 Hz 329.64 Hz 349.24 Hz 370.00 Hz 392.00 Hz 415.30 Hz 440.00 Hz 466.15 Hz 493.86 Hz Figura 5.2 153


Veamos como reproducir el sonido que cada nota de la figura 5.1 a través de un programa en mikroBasic, el cual esta diseñado en base al diagrama esquemático de la figura 5.3:

Figura 5.3

5.1.1.- Ejemplo de programación #34: En el siguiente programa de ejemplo, hemos declarado los valores de las frecuencias correspondientes a cada nota principal de la octava A4 como constantes (No se reproducirán los semitonos en este ejemplo, por lo tanto no se declaran). Estos valores serán visualizados en la pantalla LCD mientras cada una de las notas es reproducida a través del parlante o “Speaker” conectado al pin RD0 del puerto “D”. Recuerde verificar que la librería “Sound” ha sido seleccionada para su proyecto para no tener errores al momento de compilar este ejemplo. program Sound1 ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At




As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones txt As String[6]

' Variable de contenido temporal tipo String

' Frecuencias de notas principales de la "octava" A4: Const Const Const Const Const Const Const Const

nota_Do nota_Re nota_Mi nota_Fa nota_Sol nota_La nota_Si nota_Do5

= = = = = = = =

261.64 293.68 329.64 349.24 392.00 440.00 493.86 523.28

' Nota "Do" de cuarta octava musical.

' Nota "Do" de quinta octava musical.

main: LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_CLEAR) LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF)

' Limpia la pantalla LCD ' Apaga el cursor en la pantalla

Sound_Init(PORTD, 0)

' Asignamos el pin RD0 para generar los tonos.

FloatToStr(nota_Do, txt) Lcd_Out(1, 1, "Nota Do: ") Lcd_Out(1, 10, txt) Sound_Play(nota_Do, 500)

' ' ' ' '

Convertimos la constante "nota_Do" en un "string" Visualizamos el mensaje correspondiente en la LCD. Se imprime el contenido de la variable "txt" Se reproduce el sonido correspondiente a la nota durante 500 milisegundos.

FloatToStr(nota_Re, txt) Lcd_Out(1, 1, "Nota Re: ") Lcd_Out(1, 10, txt) Sound_Play(nota_Re, 500)

' ' ' ' '

Convertimos la constante "nota_Re" en un "string" Visualizamos el mensaje correspondiente en la LCD. Se imprime el contenido de la variable "txt" Se reproduce el sonido correspondiente a la nota durante 500 milisegundos.

FloatToStr(nota_Mi, txt) Lcd_Out(1, 1, "Nota Mi: ") Lcd_Out(1, 10, txt) Sound_Play(nota_Mi, 500)

' ' ' ' '

Convertimos la constante "nota_Mi" en un "string" Visualizamos el mensaje correspondiente en la LCD. Se imprime el contenido de la variable "txt" Se reproduce el sonido correspondiente a la nota durante 500 milisegundos.

FloatToStr(nota_Fa, txt) Lcd_Out(1, 1, "Nota Fa: ") Lcd_Out(1, 10, txt) Sound_Play(nota_Fa, 500)

' ' ' ' '

Convertimos la constante "nota_Fa" en un "string" Visualizamos el mensaje correspondiente en la LCD. Se imprime el contenido de la variable "txt" Se reproduce el sonido correspondiente a la nota durante 500 milisegundos.

FloatToStr(nota_Sol, txt) Lcd_Out(1, 1, "Nota Sol: ") Lcd_Out(1, 10, txt) Sound_Play(nota_Sol, 500)

' ' ' ' '

Convertimos la constante "nota_Sol" en un "string" Visualizamos el mensaje correspondiente en la LCD. Se imprime el contenido de la variable "txt" Se reproduce el sonido correspondiente a la nota durante 500 milisegundos.

FloatToStr(nota_La, txt) Lcd_Out(1, 1, "Nota La: ") Lcd_Out(1, 10, txt) Sound_Play(nota_La, 500)

' ' ' ' '

Convertimos la constante "nota_La" en un "string" Visualizamos el mensaje correspondiente en la LCD. Se imprime el contenido de la variable "txt" Se reproduce el sonido correspondiente a la nota durante 500 milisegundos.


FloatToStr(nota_Si, txt) Lcd_Out(1, 1, "Nota Si: ") Lcd_Out(1, 10, txt) Sound_Play(nota_Si, 500)

' ' ' ' '

Convertimos la constante "nota_Si" en un "string" Visualizamos el mensaje correspondiente en la LCD. Se imprime el contenido de la variable "txt" Se reproduce el sonido correspondiente a la nota durante 500 milisegundos.

FloatToStr(nota_Do5, txt) Lcd_Out(1, 1, "Nota Do5: ") Lcd_Out(1, 10, txt) Sound_Play(nota_Do5, 500)

' ' ' ' '

Convertimos la constante "nota_Do5" en un "string" Visualizamos el mensaje correspondiente en la LCD. Se imprime el contenido de la variable "txt" Se reproduce el sonido correspondiente a la nota durante 500 milisegundos.

End.

Para reproducir una octava superior a esta (A4), bastará con multiplicar por 2 el valor de las frecuencias de ésta, entonces estaremos reproduciendo los tonos correspondientes a una quinta octava. Esto infiere que si deseamos oír los tonos correspondientes a una sexta octava, entonces podríamos multiplicar la octava A4 por 3, o la quinta octava por 2.

Constantes para la octava A4 completa: ' Frecuencias de notas de la "octava" A4: Const Const Const Const Const Const Const Const Const Const Const Const

nota_Do nota_DoB nota_Re nota_ReB nota_Mi nota_Fa nota_FaB nota_Sol nota_SolB nota_La nota_LaB nota_Si

= = = = = = = = = = = =

261.64 277.20 293.68 311.14 329.64 349.24 370.00 392.00 415.30 440.00 466.15 493.86


Constantes para la quinta octava: ' Frecuencias de notas de la quinta "octava": Const Const Const Const Const Const Const Const Const Const Const Const


= = = = = = = = = = = =

261.64 277.20 293.68 311.14 329.64 349.24 370.00 392.00 415.30 440.00 466.15 493.86

* * * * * * * * * * * *

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

' Nota "Do" de quinta octava musical.



El siguiente ejercicio es la representación de un pequeño piano con una “octava” A4 completa. En este caso hemos eliminado la pantalla LCD y hemos agregado 12 pulsadores los cuales estarán conectados a los puertos C y D del microcontrolador PIC. Observe que el parlante ha sido conectado en el pin RD7.


Analice el siguiente programa, leyendo detenidamente los comentarios en cada línea. program Piano ' Frecuencias de notas principales de la "octava" A4: Const Const Const Const Const Const Const Const Const Const Const Const


= = = = = = = = = = = =

261.64 277.20 293.68 311.14 329.64 349.24 370.00 392.00 415.30 440.00 466.15 493.86


main: TRISC = $FF TRISD = $7F

' Configuración de pines del puerto C. ' Configuración de pines del puerto D.

Sound_Init(PORTD, 7)

' Asignamos el pin RD7 para generar los tonos.

If Button(PortC, 0, 50, 1) Then ' Verificamos si "Do" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_Do, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If If Button(PortC, 1, 50, 1) Then ' Verificamos si "Do#" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_DoB, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If If Button(PortC, 2, 50, 1) Then ' Verificamos si "Re" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_Re, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If If Button(PortC, 3, 50, 1) Then ' Verificamos si "Re#" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_ReB, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If If Button(PortC, 4, 50, 1) Then ' Verificamos si "Mi" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_Mi, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If If Button(PortC, 5, 50, 1) Then ' Verificamos si "Fa" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_Fa, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If If Button(PortC, 6, 50, 1) Then ' Verificamos si "Fa#" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_FaB, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If If Button(PortC, 7, 50, 1) Then ' Verificamos si "Sol" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_Sol, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos.


End If If Button(PortD, 0, 50, 1) Then ' Verificamos si "Sol#" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_SolB, 200)

' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos.

End If If Button(PortD, 1, 50, 1) Then ' Verificamos si "La" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_La, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If If Button(PortD, 2, 50, 1) Then ' Verificamos si "La#" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_LaB, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If If Button(PortD, 3, 50, 1) Then ' Verificamos si "Si" fue presionado, estado activo = 1. Sound_Play(nota_Si, 200) ' Se reproduce el sonido correspondiente a la nota ' durante 200 milisegundos. End If GoTo main End.


Capítulo VI. Teclado Matricial y Teclado PS/2

6.1.- Teclado Matricial. Para introducir datos de forma manual en un microcontrolador, nada mejor que un teclado matricial para este fin. Los teclados matriciales más comunes son de 3 columnas por 4 filas, y de 4 columnas por 4 filas, como los mostrados en la figura 6.1:

Figura 6.1

Figura 6.2 El principio de funcionamiento de un teclado matricial es muy sencillo. Básicamente cuando pulsamos un botón en el teclado, estamos uniendo una fila con una columna.


Por ejemplo, al presionar la tecla “1”, estaremos conectando la columna 1 con la fila 1; si pulsamos la tecla “4”, estaremos conectando nuevamente la columna 1, esta ves con la fila 2; si pulsamos la tecla “9”, entonces estaremos conectando la columna 3 con la fila 3. Existen diversas formas de conectar e interpretar el funcionamiento de un teclado matricial. En el diagrama de la figura 6.4 se puede apreciar un teclado matricial 4x4 conectado a los pines del puerto D, los cuales se han distribuido y configurado de la siguiente manera:

Puerto D RD0 RD1 RD2 RD3 RD4 RD5 RD6 RD7

Teclado 4x4 Columna 1 Columna 2 Columna 3 Columna 3 Fila 1 Fila 2 Fila 3 Fila 4

Figura 6.3 Los pines RD0, RD1, RD2 y RD3 correspondientes a las columnas se comportan como entradas, y los pines RD4, RD5, RD6 y RD7 correspondientes a las filas se comportan como salidas. Observe en el diagrama esquemático, que los pines RD0, RD1, RD2 y RD3 tienen una resistencia “Pull-Down” de 10 Kohm, lo cual significa que si leemos cualquiera de estas entradas, asumiendo que ninguna tecla ha sido presionada, entonces siempre habrá un cero lógico (0) presente en cada una de ellas.


Figura 6.4

En la primera edición del libro “Basic para microcontroladores PIC”, analizar un teclado matricial para saber cual de las teclas había sido presionada, requería de una serie de pasos en los cuales debíamos enviar un pulso a través de cada salida del puerto en el cual se encontraba conectado el teclado matricial y seguidamente preguntar en cada una de las entradas si el estado lógico presente había cambiado, de tal manera que pudiésemos reconocer cual de las teclas en ese instante había sido presionada. Con mikroBasic, la tarea del análisis de un teclado matricial ha sido simplificada de tal manera a través de su librería “KeyPad”, que tan solo requerimos de una sola rutina para capturar el dato que identificará a la tecla presionada en un determinado momento. Por supuesto, antes de utilizar esta rutina, siempre es importante inicializar el puerto en el cual estaremos conectando el teclado.


Los primeros ejercicios los estaremos programando en base al diagrama esquemático de la figura 6.4, por lo tanto el puerto de conexión del teclado será el puerto D del microcontrolador PIC16F877. Antes de empezar, debemos recordar verificar que hemos seleccionado las librerías correspondientes a los periféricos que tenemos conectados al microcontrolador. En este caso, la pestaña de librerías del proyecto se debería ver de la siguiente forma:

Figura 6.5


6.2.- Librería KeyPad. La configuración del puerto correspondiente al teclado matricial se debe hacer de la siguiente manera: dim keypadPort as byte at PORTC

Como en otros capítulos, esta línea de programación se hace al inicio del programa, en la sección de declaración de variables. Esta línea es muy importante, ya que sin ella el compilador no podrá determinar en cual de los puertos del microcontrolador estará ubicado el teclado matricial. Lo siguiente a tomar en cuenta será la rutina de inicialización para el teclado matricial. Esta rutina inicializa el puerto elegido para que sea capaz de trabajar con el teclado. 6.2.1.- Keypad_Init(). Una vez inicializado el puerto, solo nos queda preguntar en el programa si alguna de las teclas ha sido presionada, y si ese fuese el caso, cual es el valor correspondiente de ésta para cargarlo en una variable y poder visualizarlo en la pantalla LCD. En el siguiente ejemplo podremos ver la rutina encargada de extraer el dato correspondiente a la tecla presionada en el teclado en un determinado momento. Este paso es posible gracias a la siguiente rutina. 6.2.2.- Keypad_Key_Press(). El dato correspondiente a la tecla presionada se cargará en una variable tipo “Byte” previamente declarada. Por ejemplo: Dim Pulsador As Byte Pulsador = Keypad_Key_Press() Cuando el microcontrolador procesa esta línea (asumiendo que hemos conectado un teclado matricial de 4 filas por 4 columnas), un valor entre 1 y 16 es cargado en la variable “Pulsador”.


Figura 6.6

Estos valores se corresponden con las teclas de la siguiente manera:

Tecla Presionada 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 # D

Valor cargado en la variable 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Figura 6.7

Un dato importante a considerar sobre esta rutina, es que el valor es cargado en la variable justo cuando presionamos la tecla, a diferencia de la siguiente rutina, que carga el valor en la variable cuando liberamos la tecla: Dim Pulsador As Byte Pulsador = Keypad_Key_Click() 165 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Veamos a continuación el programa que captura el valor correspondiente a una tecla presionada. El resultado cargado en la variable se verá en la pantalla LCD.

6.2.2.1.- Ejemplo de programación #36: program Proyecto_KeyPad_01 ' Sección de Declaración Dim keypadPort

As Byte At PORTD ' ' pulsador As Byte ' ' pulsadorStr As String[5] '

Declaramos en puerto en el cual estará conectado el Teclado matricial. Variable para almacenar el resultado de la rutina "keypad". Variable para la conversión de Byte a String.


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de coneciones

main: '

Programa Principal

pulsador = 0

' Inicializamos la variable "Pulsador"

LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_CLEAR) LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) Delay_ms(500)

' ' ' '

Inicializamos la pantalla LCD Limpia la pantalla LCD Apaga el cursor en la pantalla Retardo de 500 milisegundos

GoSub Teclado byteToStr(pulsador, pulsadorStr) Lcd_Out(1, 1, "Tecla:") Lcd_Out(1, 7,pulsadorStr)

' ' ' '

Llamamos a la subrutina del Teclado. Convertimos el resultado a "String". Escribimos la palabra "Tecla:" Imprime el resultado de la rutina KeyPad.

GoTo inicio

' Saltamos a la etiqueta "inicio".

inicio:

Teclado: pulsador = Keypad_Key_Press()

' Si un pulsador ha sido, captura el valor ' decimal correspondiente a éste.

delay_ms(300)


Return

' Retorna una línea despues del llamado a la ' rutina "teclado".

End.


Al compilar y grabar el programa en el microcontrolador, el resultado mientras ninguna tecla haya sido presionada será el siguiente:

Figura 6.8 A presionar cada una de las teclas, el resultado deberá corresponder a la tabla de la figura 6.7. Observe que el valor de la tecla presionada efectivamente se mantiene en pantalla mientras la tecla se encuentra en ese estado. Si deseáramos cargar el valor correspondiente a la tecla en la variable “Pulsador” al soltar la tecla, entonces la subrutina “teclado” deberá verse de la siguiente manera: Teclado: pulsador = Keypad_Key_Click()


delay_ms(300)


Return


Analizando el programa, podemos observar que primero hemos hecho lo necesario para configurar los puertos de conexión entre el microcontrolador y los periféricos, además de la declaración de dos variables, una para almacenar el dato obtenido desde el teclado matricial y la otra para realizar la conversión del contenido de la primera variable de “byte” a “string”, de tal manera que podamos mostrar en resultado en la pantalla LCD. Luego inicializamos la pantalla LCD, limpiamos la pantalla y apagamos el cursor y por último, hacemos un llamado con retorno a la subrutina “teclado” la cual extraerá el valor correspondiente si es que hay alguna tecla presionada, para luego regresar y mostrar el dato en la pantalla LCD haciendo la respectiva conversión del dato cargado en la variable “Pulsador”. Es de esta manera que podremos ver un valor en la pantalla LCD entre 1 y 16, cada uno de ellos correspondientes a un pulsador en un teclado matricial 4 x 4. Pero estos valores que estamos mostrando en pantalla no necesariamente se corresponden con los valores o letras impresas sobre cada tecla. Veamos de nuevo la figura del teclado y cómo está identificada cada tecla: 167 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Figura 6.9

La asociación de valores versus teclas de la tabla de la figura 6.7 pudiera ser confusa a la hora de realizar un programa, ya que sólo la identificación en las tres primeras teclas se corresponde con el valor que vamos a obtener de la rutina “Keypad”, ya que cuando presionamos la cuarta tecla, en vez de ver una “A” en la pantalla, estaremos viendo un “4” como valor correspondiente a esta tecla. Lo mismo ocurre para el resto de las teclas, por ejemplo, la siguiente tecla en el orden que corresponde a los valores capturados por la rutina “Keypad” sería la tecla identificada con el número “4” sobre ella, pero el valor correspondiente a ella cargado en la variable es el número “5”, y esto continúa igual para el resto de las teclas hasta la última, identificada en este caso con la letra “D” y cuyo valor correspondiente a ser cargado en la variable es igual a “16”. Para evitar confusiones al respecto a la hora de querer mostrar en pantalla cual de las teclas ha sido presionada, lo que haremos será enmascarar en valor obtenido por la rutina “Keypad”, de manera tal que podamos ver la identificación sobre la tecla y no el valor capturado correspondiente a cada una de ellas.


6.2.2.2.- Ejemplo de programación #37: program Proyecto_KeyPad_02 ' Sección de Declaración Dim keypadPort pulsador

As Byte At PORTD ' ' As Byte ' '

Declaramos en puerto en el cual estará conectado el Teclado matricial. Variable para almacenar el resultado de la rutina "keypad".


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



Programa Principal

pulsador = 0


LCD_Init()

' Inicializamos la pantalla LCD

LCD_Cmd(_LCD_CLEAR)


LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF)

' Apaga el cursor en la pantalla

inicio: GoSub Teclado

' Llamamos a la subrutina del Teclado.

' Enmascaramos los valores de las teclas con el equivalente ASCII del valor ' o letra impresa sobre cada tecla: ' Abra la tabla Ascii Chart desde el menú "Tools" para comparar. If pulsador = 0 Then pulsador = 160 End If

' 49 en Ascii es " "

If pulsador = 1 Then pulsador = 49 End If

' 49 en Ascii es "1"






' 65 en Ascii es "A"

If pulsador = 5 Then


pulsador = 52 End If







' 66 en Ascii es "B"








' 67 en Ascii es "C"


' 42 en Ascii es "*"




' 35 en Ascii es "#"


' 68 en Ascii es "D"

Lcd_Out(1, 1, "Tecla:") Lcd_Chr(1, 8, pulsador)

' Escribimos la palabra "Tecla:" ' Imprime el caracter Ascii del valor en la variable.

GoTo inicio




delay_ms(300)


Return


End.


De esta forma podremos ver el valor o letra impresa sobre cada tecla, es decir, si presionamos la tecla “A”, veremos esta misma en la pantalla:

Figura 6.10 Si presionamos la tecla “*”, veremos este mismo símbolo en la pantalla:

Figura 6.11

Si presionamos la tecla “#”, veremos este mismo símbolo en la pantalla:

Figura 6.12 Lo mismo aplica para resto de las teclas.


6.3.- Teclado PS/2. MikroBasic posee una librería para el control de un teclado QWERTY - PS/2, a través del cual podremos introducir datos a nuestros proyectos. Al igual que muchas de las librerías anteriormente estudiadas, posee una rutina de inicialización y una rutina de captura de datos para el teclado.

Figura 6.13

Básicamente la librería “PS/2” resuelve la comunicación entre el microcontrolador y un teclado Qwerty en una sola vía, ya que sólo se utilizan dos líneas denominadas “Data” t Clk”. Esto significa que cuando presionamos una tecla, la información de ésta es enviada hacia el microcontrolador para ser procesada por el mismo (no hay comunicación desde el microcontrolador hacia el teclado). Para que esta librería funcione correctamente, es importante mencionar que el oscilador externo del microcontrolador debe ser igual o mayor a 6 Mhz. Otro punto importante a considerar será el uso de dos resistencias “Pull Up” en los pines de comunicación del teclado, “data” y “Clk”. Un teclado qwerty consta por lo regular de 101 teclas entre letras, números, símbolos o teclas de funciones especiales. Cuando hacemos uso de esta librería, la rutina encargada de realizar la comunicación y extracción de datos del teclado nos devuelve un valor numérico que corresponderá a la tecla presionada, o dicho de otra manera, nos devolverá el valor ASCII del símbolo correspondiente en la tecla; incluso es capaz de detectar mas de un símbolo en una misma tecla, cuando hacemos uso de las funciones “Shift” o “Alt”.


Una configuración común de un teclado Qwerty la podemos observar en la siguiente figura:

Figura 6.14

Los valores correspondientes a cada uno de los símbolos en un teclado estándar han sido escritos en color rojo en la siguiente figura al lado derecho de cada símbolo, para tener una referencia del valor ASCII en cada tecla.

Figura 6.15


Los valores para las teclas de funciones especiales los podemos observar en la siguiente tabla: Tecla

Valor Retornado

F1

1

F2

2

F3

3

F4

4

F5

5

F6

6

F7

7

F8

8

F9

9

F10

10

F11

11

F12

12

Enter

13

Page Up

14

Page Down

15

Backspace

16

Insert

17

Delete

18

Windows

19

Ctrl

20

Shift

21

Alt

22

Print Screen

23

Pause

24

Caps Lock

25

End

26

Home

27

Scroll Lock

28

Num Lock

29

Left Arrow

30

Right Arrow

31

Up Arrow

32

Down Arrow

33

Escape

34

Tab

35

Figura 6.16. (Fuente: www.mikroe.com) 174 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Los ejemplos de programación estarán basados en el siguiente diagrama esquemático:

Figura 6.17

La identificación de los pines en un conector PS/2 con respecto al símbolo del mismo en el diagrama esquemático se puede observar en la siguiente figura:

Figura 6.18 (Fuente: www.mikroe.com)


6.4.- Librería PS/2. Siempre será imprescindible realizar la declaración al inicio de un programa de los pines de comunicación del teclado PS/2, como se muestra a continuación: Dim PS2_Data Dim PS2_Clock

As sbit At PORTC.0 As sbit At PORTC.1

Dim PS2_Data_Direction As sbit At TRISC.0 Dim PS2_Clock_Direction As sbit At TRISC.1

Se puede ver que en estas líneas han sido definidos los pines del puerto en el cual han sido conectados los pines de comunicación del teclado, “Data” y Clk”. Esta definición se realizó en base al diagrama esquemático propuesto anteriormente. Adicionalmente a esto, la librería PS/2 cuenta con dos rutinas a través de las cuales inicializamos el teclado y extraemos los datos: • •

Ps2_Config() Ps2_Key_Read()

6.4.1.- Ps2_Config(). Esta rutina se encarga de inicializar el microcontrolador para trabajar con el teclado PS/2.

6.4.2.- Ps2_Key_Read(valor, función, estado) Esta rutina tiene tres campos que hemos denominado “valor”, “especial” y “estado”. •

Valor: almacena el valor correspondiente al símbolo en la tecla presionada.

•

Función: Es una bandera cuyo estado cambia entre 1 y 0, y nos indica si una tecla de función especial ha sido presionada o no. Si una tecla de función especial ha sido presionada, el estado de este campo será igual a 1.

•

Estado: Este campo será igual a 1 si una tecla ha sido presionada. Si no hay teclas presionadas, este campo será igual a 0.

Para entender como funcionan estas dos rutinas, realizaremos un ejemplo de un programa capaz de mostrar el valor ASCII de cada símbolo sobre el teclado en la pantalla LCD, exceptuando los valores de las teclas de funciones especiales.


Antes de empezar a programar, recordemos que cuando creamos un nuevo proyecto en mikroBasic, siempre es importante verificar hemos seleccionado las librerías correspondientes a los periféricos que estaremos utilizando en la práctica. En este caso, las librerías a seleccionar deberán ser las siguientes:

Figura 6.19 Veamos el siguiente ejercicio: 6.4.2.1.- Ejemplo de programación #38: program PS2_01 ' Declaración de variables y puertos para Librería PS/2: Dim PS2_Data PS2_Clock


PS2_Data_Direction As sbit At TRISC.0 PS2_Clock_Direction As sbit At TRISC.1 ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At


LCD_RS_Direction As sbit At TRISB4_bit LCD_EN_Direction As sbit At TRISB5_bit


LCD_D4_Direction LCD_D5_Direction LCD_D6_Direction LCD_D7_Direction

As As As As

sbit sbit sbit sbit

At At At At


' Fin de la configuración de coneciones

Dim Valor, funcion, estado As Byte Dim txt As String[4] main: LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_CLEAR) LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF)

' Inicializamos la pantalla LCD. ' Limpiamos la pantalla LCD. ' Apagamos el Cursor.

Ps2_Config() Delay_ms(100)

' Inicializamos MCU para comunicación con PS/2. ' Retardo de 100 milisegundos.

Lcd_Out(1, 1, "Caracter: ") Lcd_Out(2, 1, "ASCII: ")

' Escribimos la palabra "Caracter:" en la primera línea. ' Escribimos la palabra "ASCII:" en la segunda línea

While TRUE Ps2_Key_Read(Valor, funcion, estado)

' Verificamos si ha sido presionada una tecla.

' Seguidamente, verificamos el estado de cada campo o variable en la rutina, ' y entregamos un resultado sólo si se cumple la condición planteada: ' si el campo o variable "estado" es diferente de cero (lo cual significa que ha sido ' presionada una tecla), y... ' si el campo o variable "funcion" es igual a cero (lo cual significa que ninguna ' tecla de función especial ha sido presionada) y... ' si el campo o variable "valor" es diferente de cero...

entonces:

If (estado <> 0) And (funcion = 0) And (Valor <> 0) Then ByteToStr(Valor, txt) Lcd_Out(1, 11, txt)

' Convertimos la variable "valor" en un string de datos. ' Mostramos el string de datos en la pantalla LCD, en la ' posición especificada, línea 1, columna 11.

LCD_Chr(2, 12, Valor)

' Mostramos el equivalente ASCII en la posición ' especificada, línea 2, columna 12.

End If Delay_ms(10)

' Hacemos una pausa de 10 milisegundos.

Wend End.

Analizando el programa detenidamente, podemos observar que gran parte del mismo solo define la configuración de los dispositivos periféricos conectados al microcontrolador. •

En primer lugar, se realizó la definición de pines para el conexionado del teclado PS/2 y la pantalla LCD. Luego hemos definido las variables necesarias para cargar los datos capturados desde el teclado.

•

A partir de la etiqueta “main”, hacemos lo necesario para inicializar la pantalla LCD y para preparar las comunicaciones entre el teclado y el microcontrolador. En este punto es recomendable realizar una pausa de al menos 100 milisegundos, para dar tiempo suficiente sobre la inicialización de los periféricos. 178


•

Escribimos el texto que identificará los datos a ser mostrados en cada una de las líneas de la pantalla LCD. En este ejemplo escribimos la palabra “Caracter:” en la línea 1, columna 1; y la palabra “ASCII:” en la línea 2, columna 1 de la pantalla.

•

Realizamos el resto del programa en un ciclo infinito, en el cual estaremos capturando los datos provenientes del teclado PS/2, para luego ser almacenados y mostrados en la pantalla LCD.

Veamos los resultados de este ejercicio si presionamos la siguiente tecla de ejemplo:

Figura 6.20 Al presionar la tecla señalada por un círculo en la figura anterior, el resultado en la pantalla deberá ser el siguiente:

Figura 6.21


Pero si presionamos la tecla “Shift” o “Mayúscula” y luego la misma tecla señalada, entonces el resultado cambia:

Figura 6.22

Lo mismo ocurrirá si presionamos cualquier otra tecla, siempre y cuando no sea una tecla de función especial, ya que en este primer ejemplo no hemos contemplado el uso de las mismas. Si queremos obtener el valor correspondiente a las teclas de funciones especiales de la figura 6.16, tendremos que reconsiderar el estado de la variable “función” cuando definimos el condicional que nos permitirá saber si una de estas teclas ha sido presionada para capturar el valor correspondiente. Esto significa que en el condicional “If”, la variable “función” deberá ser igual a 1 para determinar que una tecla de “función especial” ha sido presionada. If (estado <> 0) And (funcion = 1) And (Valor <> 0) Then

Debido a que las teclas de funciones especiales no retornan un valor equivalente a un símbolo (ASCII), eliminaremos del ejemplo anterior las líneas correspondientes a la información presentada en la segunda línea de la pantalla LCD.


6.4.2.2.- Ejemplo de programación #39: program PS2_02 ' Declaración de variables y puertos para Librería PS/2: Dim PS2_Data PS2_Clock



As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de coneciones Dim Valor, funcion, estado As Byte Dim txt As String[4] main: LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_CLEAR) LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF)



' Inicializamos MCU para comunicación con PS/2.

Lcd_Out(1, 1, "Tecla Func.: ") ' Escribimos la palabra "Caracter:" en la primera línea. While TRUE Ps2_Key_Read(Valor, funcion, estado)


' Seguidamente, verificamos el estado de cada campo o variable en la rutina, ' y entregamos un resultado sólo si se cumple la condición planteada: ' si el campo o variable "estado" es diferente de cero (lo cual significa que ha sido ' presionada una tecla), y... ' si el campo o variable "funcion" es igual a uno (lo cual significa que una de las ' teclas de función especial ha sido presionada) y... ' si el campo o variable "valor" es diferente de cero...

entonces:

If (estado <> 0) And (funcion = 1) And (Valor <> 0) Then ByteToStr(Valor, txt) Lcd_Out(1, 13, txt)


End If Delay_ms(10)


Wend End.


De este ejemplo podremos ver en la pantalla LCD solamente los valores correspondientes a las teclas de funciones especiales, especificados en la tabla de la figura 6.16. Esto significa que si presionamos la tecla “ESC”, deberíamos poder ver su valor correspondiente “34” en la pantalla LCD como se muestra a continuación:

Figura 6.23

Si presionamos la tecla “Print Screen”, el valor correspondiente según la tabla de la figura 6.16 cargado en la variable “valor” sería:

Figura 6.24

Veamos el siguiente ejemplo en el cual mostraremos el símbolo ASCII correspondiente a una tecla en la primera línea de la pantalla LCD, y el valor correspondiente a las teclas de funciones especiales en la segunda línea de la pantalla.


6.4.2.3.- Ejemplo de programación #40: program PS2_03 ' Declaración de variables y puertos para Librería PS/2: Dim PS2_Data PS2_Clock



As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de coneciones Dim Valor, funcion, estado As Byte Dim txt As String[4] main: LCD_Init() LCD_Cmd(_LCD_CLEAR) LCD_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF)



' Inicializamos MCU para comunicación con PS/2. ' Retardo de 100 milisegundos.

Lcd_Out(1, 1, "ASCII: ") ' Escribimos la palabra "Caracter:" en la primera línea. Lcd_Out(2, 1, "Tecla Func.: ") ' Escribimos la palabra "ASCII:" en la segunda línea While TRUE Ps2_Key_Read(Valor, funcion, estado)


' Seguidamente, verificamos el estado de cada campo o variable en la rutina, ' y entregamos un resultado sólo si se cumple la condición planteada: ' si el campo o variable "estado" es diferente de cero (lo cual significa que ha sido ' presionada una tecla), y... ' si el campo o variable "funcion" es igual a cero (lo cual significa que ninguna ' tecla de función especial ha sido presionada) y... ' si el campo o variable "valor" es diferente de cero...

entonces:

If (estado <> 0) And (funcion = 0) And (Valor <> 0) Then Lcd_Chr(1, 8, Valor)

' Mostramos el equivalente ASCII en la posición ' especificada, línea 2, columna 12.

Else If (estado <> 0) And (funcion = 1) And (Valor <> 0) Then ByteToStr(Valor, txt) Lcd_Out(2, 13, txt)



End If End If Delay_ms(10)


Wend End.


Capítulo VII. Memoria de Datos EEPROM

7.1.- La Memoria de Datos EEPROM. La memoria EEPROM de datos resulta muy importante cuando necesitamos almacenar información que no queremos que se pierda al desconectar la energía de nuestros proyectos. La capacidad de esta memoria varía según el modelo de microcontrolador que escojamos, y no todos cuentan con esta característica. Sin embargo los microcontroladores que hemos estado utilizando en esta edición cuentan con este hardware en su arquitectura interna. Por ejemplo, un PIC16F877 cuenta con una memoria de datos de 256 bytes al igual que la serie de la familia PIC18FXX2 y la serie de la familia PIC18FXX8. Esta es una información puede ser verificada directamente en la hoja de características técnicas de cada microcontrolador. Sin embargo, haremos un mapa de memoria de datos para el microcontrolador PIC16F877, a través del cual explicaremos la forma de almacenar información en posiciones predeterminadas en la programación de cada ejemplo propuesto. Mapa de memoria de un microcontrolador PIC16F877: 0000: 0008: 0010: 0018: 0020: 0028: 0030: 0038: 0040: 0048: 0050: 0058: 0060: 0068: 0070: 0078: 0080: 0088: 0090: 0098: 00A0: 00A8: 00B0: 00B8: 00C0: 00C8: 00D0: 00D8: 00E0: 00E8: 00F0: 00F8:

Memoria de Datos PIC16F877 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2A 2B 2C 2D 2E 2F 30 21 32 33 34 35 36 37 38 39 3A 3B 3C 3D 3E 3F 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E 5F 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6A 6B 6C 6D 6E 6F 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7A 7B 7C 7D 7E 7F 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 8A 8B 8C 8D 8E 8F 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 9A 9B 9C 9D 9E 9F A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 AA AB AC AD AE AF B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 BA BB BC BD BE BF C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE CF D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 DA DB DC DD DE DF E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 EA EB EC ED EE EF F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 FA FB FC FD FE FF


7.2.- Librería EEPROM. Guardar y leer datos resulta muy sencillo al trabajar en mikroBasic. Este compilador cuenta con una librería para el control de la memoria EEPROM, la cual tiene una rutina para la lectura de datos y otra para la escritura de datos en posiciones específicas dentro del mapa de memoria. Veamos a continuación la sintaxis de estas dos rutinas. Lectura de la memoria EEPROM de datos: 7.2.1.- EEPROM_Read(Dirección). El campo “Dirección” se refiere a la posición dentro del mapa de memoria que deseamos leer. Ejemplo:

Dato = EEPROM_Read(0x01)

' Lectura de la memoria EEPROM de datos en la ' dirección 0x01 del mapa de memoria.

Escritura de la memoria EEPROM de datos: 7.2.2.- EEPROM_Write(Dirección, Dato). El campo “Dirección” se refiere a la posición dentro del mapa de memoria que deseamos escribir o re-escribir. El campo “Dato” se refiere a la información que deseamos almacenar, la cual podrá estar cargada en una variable tipo Byte previamente definida. Ejemplo: EEPROM_Write(0x01,Dato)

' Escribe el contenido de la variable “Dato” en la ' dirección 0x01.

La idea principal en cada proyecto será familiarizarse con el uso de la memoria de datos, almacenando en ella información que deberá poder ser consultada aunque el circuito sea reiniciado o apagado. Como se puede observar en la figura 7.2, se requiere el uso de un teclado matricial 4x4 para el ingreso de datos y una pantalla LCD, con la cual se podrá visualizar toda la información a ser consultada.


Figura 7.2

En este ejercicio vamos a almacenar datos en la memoria EEPROM, para luego ser consultados y verificados. Vamos a desarrollar a continuación un sistema de control de acceso, en el cual el usuario deberá introducir una contraseña previamente almacenada en la memoria de datos. Si la contraseña es correcta, se genera un mensaje de confirmación en la pantalla. Si la contraseña es incorrecta, se genera un mensaje de error. Basados en el diagrama esquemático de la figura 7.2, empezamos el programa realizando la configuración de los pines de control de los dispositivos periféricos conectados al microcontrolador. Antes de empezar a programar, es importante tomar en cuenta cuales serán las posiciones en la memoria de datos para guardar la contraseña. Para un sistema de control de acceso donde la contraseña será de seis dígitos, y donde cada dígito deberá ser almacenado en una posición específica, convenientemente podemos tomar las posiciones en el mapa de la memoria de datos a partir de la dirección “$10” por ejemplo, hasta la dirección “$15”, como se puede apreciar en la siguiente tabla: 187 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

0000: 0008: 0010: 0018: 0020: 0028: 0030: 0038: 0040: 0048: 0050: 0058: 0060: 0068: 0070: 0078: 0080: 0088: 0090: 0098: 00A0: 00A8: 00B0: 00B8: 00C0: 00C8: 00D0: 00D8: 00E0: 00E8: 00F0: 00F8:

Memoria de Datos PIC16F877 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2A 2B 2C 2D 2E 2F 30 21 32 33 34 35 36 37 38 39 3A 3B 3C 3D 3E 3F 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E 5F 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6A 6B 6C 6D 6E 6F 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7A 7B 7C 7D 7E 7F 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 8A 8B 8C 8D 8E 8F 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 9A 9B 9C 9D 9E 9F A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 AA AB AC AD AE AF B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 BA BB BC BD BE BF C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE CF D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 DA DB DC DD DE DF E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 EA EB EC ED EE EF F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 FA FB FC FD FE FF

Tabla 7.3

7.2.2.1.- Ejemplo de programación #41. Ahora analice detenidamente el siguiente programa tomando en cuenta cada comentario. Notará que la clave que hemos establecido en el programa es una serie de dígitos consecutivos “123456””. program EEPROM_1 ' Sección de Declaración Dim keypadPort pulsador



' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6

As As As As As

sbit sbit sbit sbit sbit

At At At At At

RB4_bit RB5_bit RB0_bit RB1_bit RB2_bit


LCD_D7 As sbit At RB3_bit LCD_RS_Direction LCD_EN_Direction LCD_D4_Direction LCD_D5_Direction LCD_D6_Direction LCD_D7_Direction

As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de coneciones Dim Clave As Byte[7] Digito As Byte[7] Contador As Byte main: '

' Arreglo para almacenar temporalmente la Clave. ' Arreglo para comparar la Clave con los digitos pulsados. ' Variable para acumulador temporal.

Programa Principal



Sound_Init(PORTE, 0)

' Asignamos el pin RE0 para generar los tonos de confirmación ' cuando se introduce un dígito en el teclado.

inicio: pulsador = 0


' Almacenamos los digitos de la contraseña en la memoria EEPROM, en las ' posiciones asignadas por el diseñador del programa. ' La contraseña inicial será: 123456 EEPROM_Write(10, EEPROM_Write(11, EEPROM_Write(12, EEPROM_Write(13, EEPROM_Write(14, EEPROM_Write(15,

1) 2) 3) 5) 6) 7)

' ' ' ' ' '

1er 2do 3er 4to 5to 6to

digito digito digito digito digito digito

de de de de de de

Lcd_Out(1, 1, "Control - Acceso") Lcd_Out(2, 1, "** Bienvenido **") Delay_Ms(2000)

la la la la la la

contraseña contraseña contraseña contraseña contraseña contraseña

en en en en en en

la la la la la la

dirección dirección dirección dirección dirección dirección

10 11 12 13 14 15

del del del del del del

mapa. mapa. mapa. mapa. mapa. mapa.

' Escribimos un mensaje en la línea 1. ' Escribimos un mensaje en la línea 2.

' Pausa de 2 segundoa para poder visualizar en mensaje en la ' pantalla LCD.

Clave: Clave[1] Clave[2] Clave[3] Clave[4] Clave[5] Clave[6]

= = = = = =

EEPROM_Read(10) EEPROM_Read(11) EEPROM_Read(12) EEPROM_Read(13) EEPROM_Read(14) EEPROM_Read(15)

' ' ' ' ' '

Leemos Leemos Leemos Leemos Leemos Leemos

Lcd_Out(1, 1, "Introduzca su ") Lcd_Out(2, 1, "Clave de Acceso:")

el el el el el el


Digito Digito Digito Digito Digito Digito

de de de de de de

la la la la la la

Clave Clave Clave Clave Clave Clave

almacenada. almacenada. almacenada. almacenada. almacenada. almacenada.


Delay_Ms(2000)


Contador = 0

' Inicializamos la variable del Contador temporal.

espera: GoSub Teclado

' Verificamos si una tecla ha sido presionada.

If pulsador = 0 Then GoTo espera End If

' Si no se presionó ninguna tecla, la variable "Pulsador" ' permanece en cero, y ocurre un salto a "espera".

Sound_Play(880, 80)

' Genera un sonido para anunciar la tecla presionada.

Contador = Contador + 1

' Aumentamos en una unidad el Contador. De esta manera ' es posible llevar la cuenta de la cantidad de dígitos ' que necesitamos introducir desde el Teclado.


Digito[Contador] = pulsador

' ' ' '

El valor cargado desde el teclado es almacenado en la variable de indice igual a "Contador", para luego ser comparada con el digito correspondiente a la clave almacenada en la EEPROM.

If Contador = 6 Then GoTo Comprobar End If

' Si Contador = 6, entonces el último digito de la ' clave fué introducido desde el teclado.

GoTo espera

' Salta a la etiqueta "espera" si la clave no ha ' sido completada.

Comprobar: ' Si DIGITO[X] es igual a CLV[X] el digito es correcto, ' y salta a la etiqueta "paseX", ' si es diferente salta a la subrutina "error"; veamos… If Digito[1] = Clave[1] Then GoTo pase1 Else GoTo ErrorClave End If

' ' ' '

Comparamos el 1er digito de la clave. Si es correcto, pasa a comparar el siguiente. de lo contrario... salta al mensaje de error de clave.

' ' ' '

Comparamos el 2do digito de la clave. Si es correcto, pasa a comparar el siguiente. de lo contrario... salta al mensaje de error de clave.

' ' ' '


' ' ' '

Comparamos el 4to digito de la clave. Si es correcto, pasa a comparar el siguiente. de lo contrario... salta al mensaje de error de clave.

pase1: If Digito[2] = Clave[2] Then GoTo pase2 Else GoTo ErrorClave End If pase2: If Digito[3] = Clave[3] Then GoTo pase3 Else GoTo ErrorClave End If pase3: If Digito[4] = Clave[4] Then GoTo pase4 Else GoTo ErrorClave End If pase4: If Digito[5] = Clave[5] Then GoTo pase5 Else GoTo ErrorClave End If

' ' ' '


' ' ' '

Comparamos el 6to digito de la clave. Si es correcto, salta al mensaje de clave correcta. de lo contrario... salta al mensaje de error de clave.

pase5: If Digito[6] = Clave[6] Then GoTo ClaveCorrecta Else GoTo ErrorClave End If

' Si los seis dígitos han sido correctos ' se ejecuta la subrutina correspondiente. ErrorClave: Lcd_Out(1, 1, "Error de Acceso!") Lcd_Out(2, 1, "****************")


Delay_ms(2000)

' Pausa de 2 segundoa para poder visualizar


' en mensaje en la pantalla LCD. GoTo Clave


ClaveCorrecta: Lcd_Out(1, 1, " Clave Correcta ") Lcd_Out(2, 1, "****************")


Delay_ms(2000)

' Pausa de 2 segundoa para poder visualizar ' en mensaje en la pantalla LCD

Final: GoTo Final

' Lazo infinito.



delay_ms(300)


Return


End.

Para verificar el funcionamiento de este ejercicio, es muy importante recordar que un teclado de 4 filas por 4 columnas nos devuelve valores consecutivos partiendo de la primera tecla, entre 1 y 16. Esto significa que los valores impresos en cada tecla no van a coincidir con los valores entregados por la rutina del teclado matricial.

Tecla Presionada 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 # D

Valor cargado en la variable 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Figura 7.4 Entonces, si la clave del sistema que hemos elegido como ejemplo es 123456, observando la figura 7.4 nos daremos cuenta que las teclas que debemos presionar consecutivamente serán: 1, 2, 3, A, 4 y 5.


Para lograr que la clave a introducir desde el teclado sea la que hemos propuesto, entonces los valores a cargar en la memoria EEPROM de datos deberán ser: 1, 2, 3, 5, 6 y 7. Esta es una forma de relacionar los dígitos impresos en las teclas y los dígitos reales de la clave elegida.

7.2.2.2.- Ejemplo de programación #42. Veamos ahora algunas modificaciones importantes en el ejemplo anterior, en el cual se ha creado la posibilidad de cambiar la “clave de fábrica” del sistema por una clave personalizada de seis dígitos, la cual deberá quedar almacenada en las mismas posiciones de la memoria EEPROM de datos. Para lograr este objetivo, debemos tomar en cuenta lo siguiente: •

En el programa anterior, la clave de fábrica es almacenada en sus respectivas posiciones cada vez que el microcontrolador es reiniciado. En este nuevo ejemplo, esta situación deberá ser controlada, debido a que si realizamos un cambio de clave en el sistema, y éste es reiniciado, lo correcto sería mantener la nueva clave y no la de fábrica. Para evitar que la nueva clave sea re-escrita por la clave de fábrica, tomaremos la posición cero “0” de la memoria EEPROM de datos para crear una bandera que nos indique si la clave ha sido modificada por primera vez. Entonces, si iniciamos el sistema y su clave nunca ha sido modificada, el valor en la posición cero de la memoria EEPROM será siempre igual a $FF. Una vez que decidamos cambiar la clave en el sistema a través de un nuevo menú de opciones que vamos a crear, entonces tendremos que modificar esta bandera asignando un valor (por ejemplo “1”) en la posición cero de la memoria EEPROM de datos.

•

Una vez introducida la nueva clave, a través de un procedimiento que está detalladamente explicado en los comentarios del programa, procederemos a almacenar la clave en las mismas posiciones de la memoria EEPROM de datos en las cuales se encuentra la “clave de fábrica”.

•

Cada vez que introducimos un digito para almacenar la nueva clave, se deberá generar un sonido de confirmación de cada tecla pulsada. El sonido es sumamente importante en este proyecto, ya que permite al usuario saber que un dígito ha sido introducido en el sistema.

•

Por último, para comprobar que la nueva clave efectivamente ha sido almacenada con éxito, será necesario reiniciar el sistema para que éste solicite el ingreso con clave nuevamente. También es posible verificar estos cambios en la memoria EEPROM de datos a través del programador de microcontroladores PIC, tomando una lectura de la memoria EEPROM como se muestra en la figura 7.5.


Figura 7.5 En la figura 7.5 se muestra el contenido de la memoria EEPROM de datos del microcontrolador. Observe que los valores de la clave de fábrica (123456, 123567 en relación a los valores entregados por la rutina del teclado) se encuentran en las posiciones 10, 11, 12, 13, 14 y 15. Observe además que el valor en la posición 0 de la memoria es $FF. Cuando hacemos el primer cambio de clave, por ejemplo, 456789, cuyos valores relacionados a la rutina del teclado serán 5, 6, 7, 9, 10 (“A” en Hexadecimal) y 11 (“B” en Hexadecimal), este mapa se verá de la siguiente manera:

Figura 7.6 Observe además que la bandera en la posición cero la ha sido cambiada con un nuevo valor, “1” en nuestro ejemplo.


Analice detenidamente el siguiente programa, siga paso a paso los comentarios y saltos de línea para una mejor comprensión: program Control_Acceso ' Sección de Declaración Dim keypadPort pulsador




As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de coneciones Dim Clave As Byte[7] Digito As Byte[7] Contador As Byte

' Arreglo para almacenar temporalmente la Clave. ' Arreglo para comparar la Clave con los digitos pulsados. ' Variable para acumulador temporal.

ClavedeFabrica As Byte ' Bandera para determinar si la Clave ha sido modificada. main: '

Programa Principal



Sound_Init(PORTE, 0)

' Asignamos el pin RE0 para generar los tonos.

inicio: pulsador = 0 ' ' ' ' ' ' '


Es importante verificar si la "Clave de fábrica" ha sido cambiada, ya que sino realizamos esta comprobación, la clave de fábrica será re-escrita cada vez que reiniciemos el sistema. Para esto, crearemos una bandera en la posición 0 de la memoria de datos. Entonces, si el sistema es iniciado por primera vez, esta posición será igual a $FF (Cuando tenemos un microcontrolador nuevo, y no hemos almacenado datos en su EEPROM, esta contiene en cada una de sus posiciones este valor, $FF).

' Al leer la posición “0” y compararla con un valor que va a definir que la clave ha ' sido cambiada, entonces sabremos si debemos saltar la rutina que almacena la ' clave de fábrica cada vez que se reinicia el microcontrolador. ' El valor para definir que la clave fue cambiada será “1”. Mas adelante, en la ' rutina respectiva al cambio de clave, este valor se almacenará en la posición ' “0” de la EEPROM de datos. ClavedeFabrica = EEPROM_Read(0)

If ClavedeFabrica = 1 Then GoTo Bienvenido End If

' Carga el valor almacenado en la posición 0 ' de la EEPROM en la variable.

' Si el valor es igual a 1, la Clave fue cambiada, ' y se salta la grabación de la clave de fábrica.


' Si la bandera o valor de la posición 0 de la EEPROM no ha sido modificada, ' almacenamos los digitos de la contraseña en la memoria EEPROM, en las ' posiciones asignadas por el diseñador del programa. ' La contraseña o clave de fábrica será: 123456 EEPROM_Write(10, EEPROM_Write(11, EEPROM_Write(12, EEPROM_Write(13, EEPROM_Write(14, EEPROM_Write(15,

1) 2) 3) 5) 6) 7)

' ' ' ' ' '


digito digito digito digito digito digito

de de de de de de

la la la la la la


en en en en en en

la la la la la la


10 11 12 13 14 15



Bienvenido: Lcd_Out(1, 1, "Control - Acceso") Lcd_Out(2, 1, "** Bienvenido **") Delay_Ms(2000)



Clave: Clave[1] Clave[2] Clave[3] Clave[4] Clave[5] Clave[6]

= = = = = =

EEPROM_Read(10) EEPROM_Read(11) EEPROM_Read(12) EEPROM_Read(13) EEPROM_Read(14) EEPROM_Read(15)

' ' ' ' ' '

Leemos Leemos Leemos Leemos Leemos Leemos

Lcd_Out(1, 1, "Introduzca su ") Lcd_Out(2, 1, "Clave de Acceso:")

el el el el el el


Digito Digito Digito Digito Digito Digito

de de de de de de

la la la la la la

Clave Clave Clave Clave Clave Clave

almacenada. almacenada. almacenada. almacenada. almacenada. almacenada.


Delay_Ms(2000)


Contador = 0


espera: GoSub Teclado


If pulsador = 0 Then GoTo espera End If

' Si no se presionó ninguna tecla, la variable "Pulsador" ' permanece en cero, y ocurre un salto a "espera".

Sound_Play(880, 80)





' ' ' '


If Contador = 6 Then GoTo Comprobar End If


GoTo espera


Comprobar: ' Si DIGITO[X] es igual a CLV[X] el digito es correcto, ' y salta a la etiqueta "paseX", ' si es diferente salta a la subrutina "error"; veamos… If Digito[1] = Clave[1] Then GoTo pase1 Else GoTo ErrorClave

' ' ' '



End If pase1: If Digito[2] = Clave[2] Then GoTo pase2 Else GoTo ErrorClave End If

' ' ' '

Comparamos el 2do digito de la clave. Si es correcto, pasa a comparar el siguiente. de lo contrario... salta al mensaje de error de clave.

' ' ' '


' ' ' '


pase2: If Digito[3] = Clave[3] Then GoTo pase3 Else GoTo ErrorClave End If pase3: If Digito[4] = Clave[4] Then GoTo pase4 Else GoTo ErrorClave End If pase4: If Digito[5] = Clave[5] Then GoTo pase5 Else GoTo ErrorClave End If

' ' ' '


' ' ' '

Comparamos el 6to digito de la clave. Si es correcto, salta al mensaje de clave correcta. de lo contrario... salta al mensaje de error de clave.

pase5: If Digito[6] = Clave[6] Then GoTo ClaveCorrecta Else GoTo ErrorClave End If

' Si los seis dígitos han sido correctos ' se ejecuta la subrutina correspondiente. ErrorClave: Lcd_Out(1, 1, "Error de Acceso!") Lcd_Out(2, 1, "****************")


Delay_ms(2000)

' Pausa de 2 segundoa para poder visualizar ' en mensaje en la pantalla LCD.

GoTo Clave


ClaveCorrecta: Lcd_Out(1, 1, " Clave Correcta ") Lcd_Out(2, 1, "****************")


Delay_ms(2000)

' Pausa de 2 segundoa para poder visualizar ' en mensaje en la pantalla LCD ' Inicializamos la variable "Pulsador"

Pulsador = 0 Menu: Lcd_Out(1, 1, "Cambio de Clave ") Lcd_Out(2, 1, "****************")


Delay_ms(2000)

' Pausa de 2 segundoa para poder visualizar ' en mensaje en la pantalla LCD


Opcion_1: Lcd_Out(1, 1, "Presione C para") Lcd_Out(2, 1, "cambiar la clave")


GoSub Teclado


If Pulsador = 0 Then GoTo Opcion_1 End If

' Si pulsador = 0, significa que ninguna tecla ' ha sido presionada. Entonces salta a “Opcion_1”

Sound_Play(880, 80)


If Pulsador = 12 Then GoTo CambiodeClave Else GoTo Menu End If

' ' ' '

Si pulsador = 12, entonces hemos presionado la tecla "C" en el Teclado matricial. De lo contrario... Salta al menú de inicio.

CambiodeClave: Lcd_Out(1, 1, " Introduzca la Lcd_Out(2, 1, " clave nueva Contador = 0

") ")



espera_2: GoSub Teclado


If pulsador = 0 Then GoTo espera_2 End If

' Si no se presionó ninguna tecla, la variable "Pulsador" ' permanece en cero, y ocurre un salto a "espera_2".

Sound_Play(880, 80)





' ' ' '


If Contador = 6 Then GoTo GrabarClave End If


GoTo espera_2


GrabarClave: delay_ms(1000) Lcd_Out(1, 1, " Lcd_Out(2, 1, " EEPROM_Write(10, EEPROM_Write(11, EEPROM_Write(12, EEPROM_Write(13, EEPROM_Write(14, EEPROM_Write(15,

Grabando la nueva clave

Digito[1]) Digito[2]) Digito[3]) Digito[4]) Digito[5]) Digito[6])

EEPROM_Write(0, 1)

Sound_Play(440, 2000) Lcd_Out(1, 1, " Reinicie el Lcd_Out(2, 1, " sistema...

' ' ' ' ' '

") ") 1er 2do 3er 4to 5to 6to

' Escribimos un mensaje en la línea 1. ' Escribimos un mensaje en la línea 2. digito digito digito digito digito digito

de de de de de de

la la la la la la


en en en en en en

la la la la la la


10 11 12 13 14 15



' Ponemos un 1 en la posición elegida para la bandera que ' determina si hemos cambiado la clave de fábrica. ' Generamos un sonido de confirmación de 2 segundos. ") ")



Fin: GoTo Fin

' Lazo infinito.



delay_ms(300)


Return


End.

El resultado en este ejemplo es el siguiente: Al iniciar el programa, veremos una pantalla de bienvenida durante dos segundos y luego la pantalla que nos indica cuando podremos ingresar la clave.

Figura 7.7

Figura 7.8


Si al ingresar la clave cometemos un error, el mensaje será el siguiente:

Figura 7.9 Si la clave es la correcta, entonces el mensaje será el siguiente:

Figura 7.10 Transcurridos 2 segundos después del mensaje de confirmación de la clave correcta, veremos el siguiente mensaje que nos indica que debemos cambiar la clave:


Para esto debemos presionar la tecla “C” en el teclado matricial del circuito. Este mensaje se quedará en la pantalla hasta que se introduzca esta orden.

Figura 7.12 Seguidamente será necesario ingresar los nuevos dígitos de la clave, recordando que cada vez que presionamos una tecla debemos esperar el tono de confirmación del sistema:

Figura 7.13

Al terminar de ingresar la clave, podremos ver un mensaje indicando que la misma esta siendo almacenada en la memoria EEPROM de datos del microcontrolador. También escucharemos un sonido de dos segundos de duración. Recuerde que el propósito de este tiempo es dejar al usuario la oportunidad de poder leer el contenido del mensaje publicado en la pantalla.


Figura 7.14

Por último, el sistema muestra un mensaje que indica que el sistema deberá ser reiniciado para poder verificar la nueva clave.

Figura 7.15

En este punto, el programa ha entrado en un lazo infinito.


Capítulo VIII. Conversor A/D.

8.1.- El conversor A/D. Los microcontroladores de las familias PIC16F87x y PIC18Fxxx de los cuales estaremos hablando a continuación, poseen un convertidor Analógico-Digital que convierte una señal analógica en un número de 8 o 10 bits, según sea la configuración elegida por el diseñador. En los microcontroladores PIC de 28 pines como el PIC16F870, encontraremos que solo poseen 5 entradas para la conversión A/D, y en el caso particular de los microcontroladores de 40 pines como el PIC16F877 o el PIC18F442 por ejemplo, se puede observar que poseen 8 canales para conversión A/D, identificadas por las siglas AN(n), las cuales se encuentran distribuidas entre el puerto A y el puerto E, como se muestra en el diagrama de pines de la figura 8.1:

Figura 8.1

En el microcontrolador PIC16F877, cada canal de conversión A/D está conectado a un pin ubicado en el puerto “A” y en el puerto “E”. Por ejemplo, el canal AN0 corresponde al pin # 2 del microcontrolador, o expresado de otra manera, al pin RA0 del puerto A. El canal AN1 corresponde al pin # 3; el canal AN2 corresponde al pin # 4 y así sucesivamente; entonces se puede ver claramente que el puerto A cuenta con cinco de los ocho canales del conversor A/D, y los otros tres canales están ubicados en los pines correspondientes al puerto E del microcontrolador.


El conversor A/D de estos microcontroladores es de 10 bits, lo cual significa que tenemos 210 = 1024 datos de conversión, como se puede observar en la tabla de la figura 8.2.

REGISTRO ALTO (ADRESH) BIT 6

BIT 5

BIT 4

BIT 3

BIT 2

REGISTRO BAJO (ADRESL)

BIT 1

BIT 0

BIT 7

BIT 6

BIT 5

BIT 4

BIT 3

BIT 2

BIT 1

BIT 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 1

0 0 1 1 0

0 1 0 1 0

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

0 0 1 1 1 1

1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1

1018 1019 1020 1021 1022 1023

…………

…………

0 1 2 3 4

BIT 7

…………

Decimal

Figura 8.2 Para comprender aún mejor este punto, veamos el siguiente ejemplo: Si se configura el conversor A/D a 8 bits e introducimos una señal cuya amplitud varía entre 0 y 5 voltios, y donde el voltaje de referencia del conversor es 5 voltios, entonces la resolución que obtendremos en la conversión sería la siguiente:

Resolución =

Vimax 2n

Resolución =

5V 28

Resolución =

5V 256

Resolución = 0.0196 ≈ 0.02 V

Esto significa que la resolución a 8 bits para el ejemplo planteado es de 20 mV por cada paso que da el conversor A/D entre 0 y 255.


Si configuramos el conversor A/D a 10 bits, entonces tenemos que 210 = 1024, y por lo tanto obtenemos una resolución mayor, lo cual podemos demostrar realizando los cálculos correspondientes: Resolución =

Vimax 2n

Resolución =

5V 210

Resolución =

5V 1024

Resolución = 0.00488 ≈ 0.0049 V

Entonces la resolución a 10 Bits es de 4.9 mV por cada paso que da el conversor A/D entre 0 y 1023. Veamos el diagrama de bloques del conversor A/D (figura 8.3):

Figura 8.3


Resulta interesante saber que se puede obtener más resolución en términos de voltios por paso, si utilizamos un voltaje de referencia menor al de la alimentación del microcontrolador a través de los pines “Ref+” o “Ref-“ según sea el caso. Por ejemplo, si aplicamos un voltaje de referencia positivo igual a 2.5 voltios en el pin RA3/AN3/Ref+ del puerto A, el cual ha sido previamente configurado para esto, entonces:

Resolución =

Vimax 2n

Resolución =

2.5V 210

Resolución =

2.5V 1024

Resolución = 0.00244 ≈ 0.0025 V

La resolución del conversor A/D sería de 2.5 mV por cada paso entre 0 y 1023. Hay una serie de pasos que debemos tomar en cuenta para llevar a cabo una conversión A/D, basados en el diagrama de bloques de la figura 8.3:

Lo primero, será configurar los canales de entrada que utilizaremos para introducir la señal analógica al conversor A/D y los canales para voltajes de referencia, en el caso de ser necesario. Esto se hace seleccionando la combinación correspondiente en los bits PCFG3, PCFG2 PCFG1 y PCFG0 del registro de control ADCON1 (figura 8.4).

Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

Bit 1

Bit 0

ADFM

------

------

------

PCFG3

PCFG2

PCFG1

PCFG0

Figura 8.4


En este punto es muy conveniente detenerse a analizar la tabla de la figura 8.5, que define cuales pines del puerto A y E serán entradas al conversor A/D, según la combinación elegida. PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0 AN7

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 x 0 1 0 1 0 1 0 1

A A D D D D D A D D D D D D D

AN6

AN5

AN4

AN3

AN2

AN1

AN0


A A D D D D D A A A A D D D D

A A A A D D D A A A A A D D D

A Vref+ A Vref+ A Vref+ D Vref+ A Vref+ Vref+ Vref+ Vref+ D Vref+

A A A A D D D VrefA A VrefVrefVrefD Vref-

A A A A A A D A A A A A A D D

A A A A A A D A A A A A A A A

Vref+ Vref-

Vdd RA3 Vdd RA3 Vdd RA3 Vdd RA3 Vdd RA3 RA3 RA3 RA3 Vdd RA3

Vss Vss Vss Vss Vss Vss Vss RA2 Vss Vss RA2 RA2 RA2 Vss RA2

Figura 8.5 El segundo paso será activar el canal en el cual se encuentra presente la señal analógica para que pase a la etapa de muestreo. La selección de las entradas analógicas se realiza configurando los bits CHS2 (bit 5), CHS1 (bit 4) y CHS0 (bit 3) del registro ADCON0 (figura 8.6): Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

Bit 1

Bit 0

ADCS1

ADCS0

CHS2

CHS1

CHS0

GO/DONE

------

ADON

Figura 8.6 CHS2 CHS1 CHS0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

Canal/Pin Canal 0 (AN0)/RA0 Canal 1 (AN1)/RA1 Canal 2 (AN2)/RA2 Canal 3 (AN3)/RA3 Canal 4 (AN4)/RA5 Canal 5 (AN5)/RE0 Canal 6 (AN6)/RE1 Canal 7 (AN7)/RE2

= = = = = = = =

Figura 8.7

En mikroBasic, la conversión de datos A/D es posible gracias a su librería “ADC”, la cual podemos ubicar fácilmente en la pestaña de librerías, y la cual cuenta con tan solo una rutina, capaz de hacer todo el trabajo fácilmente y sin complicaciones.


Debemos saber que es posible seleccionar el canal que deseamos utilizar, con la rutina correspondiente en la librería, Adc_Read(canal), en la cual sólo se especifica cual será el canal de entrada de la señal a ser convertida. El resultado de la lectura del canal especificado podrá ser almacenado en una variable previamente declarada, tal y como se muestra en el siguiente ejemplo:

Dim humedad As Word humedad = Adc_Read(2) Significa que el resultado de la conversión de una señal presente en la entrada “AN0” será almacenado en la variable “humedad”, la cual ha sido previamente definida en el programa, tipo Word, debido a que el conversor está configurado a 10 bits. Aunque la rutina Adc_Read(canal) se encarga de controlar el registro ADCON0 ahorrando algunas líneas de programa, consideramos conveniente hacer una revisión de los registros de control del conversor A/D.

8.1.1.- El registro ADCON0. Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

Bit 1

Bit 0

ADCS1

ADCS0

CHS2

CHS1

CHS0

GO/DONE

------

ADON

Figura 8.8 Bit 7 y Bit 6: Selección del reloj del conversor A/D. ADCS1 ADCS0 Conversión del Reloj 0 0 = Fosc/2 0 1 = Fosc/8 1 0 = Fosc/32 1 1 = FRC

Figura 8.9 Bit 5, Bit 4 y Bit 3: Selección del canal de entrada. CHS2 CHS1 CHS0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

Canal/Pin Canal 0 (AN0)/RA0 Canal 1 (AN1)/RA1 Canal 2 (AN2)/RA2 Canal 3 (AN3)/RA3 Canal 4 (AN4)/RA5 Canal 5 (AN5)/RE0 Canal 6 (AN6)/RE1 Canal 7 (AN7)/RE2

= = = = = = = =


Bit 2: Estado de la conversión. GO/DONE: Solo funciona si ADON = 1 1 = Conversión A/D en progreso. 0 = Conversión A/D detenida. Bit 1: Este bit no está implementado. Bit 0: Enciende el conversor A/D. 1 = conversor A/D encendido. 0 = conversor A/D apagado.

8.1.2..- El registro ADCON1. Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

Bit 1

Bit 0

ADFM

------

------

------

PCFG3

PCFG2

PCFG1

PCFG0

Figura 8.11 Bit 7: Justificación del resultado de la conversión a 10 bits a la derecha o izquierda. 1 = Justifica a la derecha. 0 = Justifica a la Izquierda. Bit 6 al Bit 4: No están implementados. Bit3, Bit 2, Bit 1 y Bit 0: Configuración

PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0 AN7

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 x 0 1 0 1 0 1 0 1


AN6

AN5

AN4

AN3

AN2

AN1

AN0








Vref+ Vref-




A = Entrada Analógica D = I/O Digital Cuando realizamos la conversión A/D a 10 bits, el resultado de la conversión se almacena en dos registros, ADRESH y ADRESL, los cuales unidos forman un solo registro de 16 bits, solo que en la parte alta de éste, los 6 bits mas significativos (Bit 2 al Bit 7 de ADRESH, figura 8.13) no son tomados en cuenta, es decir, son considerados como “0”. Esto da como resultado que el valor máximo a ser almacenado en él será: 0000001111111111, es decir, 1023. REGISTRO ALTO (ADRESH)


BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0


0

0

0

0

0

0

Figura 8.13 En la conversión a 10 bits también es muy importante considerar el bit 7 (ADFM) del registro de control ADCON1, ya que este bit mantiene el resultado de la conversión de 10 bits justificado, ya sea a la derecha si ADFM = 1, como lo demuestra la figura 8.14, o a la izquierda si ADFM = 0 como lo demuestra la figura 8.15:

REGISTRO ALTO (ADRESH)




0

0

0

0

0

0

Figura 8.14

REGISTRO ALTO (ADRESH)




0

0

0

0

0

0

Figura 8.15

Cuando justificamos el resultado de la conversión A/D a la izquierda, el bit menos significativo de éste es el bit 6 del registro ADRESL, y el bit más significativo es el bit 7 del registro ADRESH. Para realizar los siguientes ejemplos de programación, hemos propuesto un circuito inicial en el cual tendremos conectado al microcontrolador una pantalla Glcd para visualizar los resultados de la conversión, y un potenciómetro con el cual estaremos variando el nivel de voltaje entre 0 voltios y 5 voltios en una de las entradas del conversor, específicamente en RA2. A medida que vayamos avanzando, iremos incorporando nuevas características a cada ejercicio, de tal manera que podamos generar algunas nuevas ideas que sirvan en el desarrollo de proyectos que requieran de una conversión A/D. 209 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

8.1.3.- Ejemplo de programación #43: El diagrama esquemático de la figura 8.16 muestra el conexionado entre en microcontrolador y sus periféricos:

Figura 8.16

Recordemos los pasos a seguir cuando de una pantalla Glcd se trata: 1. Ya que vamos a imprimir texto en la pantalla Glcd, lo primero será invocar al archivo de fuentes creado anteriormente, en el capítulo de Pantallas LCD y GLCD. 2. Realizamos la configuración de pines de control y datos de la pantalla Glcd.

3. Declaramos algunas variables, en las cuales estaremos almacenando los datos producto de la conversión A/D y el texto a ser mostrado en la pantalla. 4. Configuramos los registros correspondientes al conversor A/D y puertos.


5. Inicializamos la pantalla Glcd e invocamos el módulo de fuentes deseado, pues recordemos que en un archivo de fuentes, podemos tener más de un módulo. 6. En un lazo infinito, realizamos la conversión A/D y la cargamos en una variable tipo Word. El valor convertido desde la entrada analógica y almacenado en la variable, lo convertimos de Word a string para poder visualizarlo correctamente en la pantalla. 7. Finalmente, cargamos el texto y el contenido de la variable tipo string en una posición predeterminada de la pantalla Glcd. Veamos a continuación la solución al planteamiento. program ADC_01 Include mis_fuentes ' Incluimos el archivo de fuentes ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd Dim texto As String[20] Dim dato As Word Dim DatoStr As string[4]

' ' ' ' '

Declaramos una variable tipo String en la cual cargaremos un mensaje de un máximo de 20 caracteres. Variable de 16 bits para cargar el valor de la conversión A/D. Variable para conversión datos.

main: ADCON1 = 0 TRISA

= $FF

' Configura el puerto A como analógico, ' VDD es el voltaje de referencia --> Vref. ' Configura el puerto A como entrada.

Glcd_Init() ' Inicializamos la pantalla Glcd_Fill(0) ' Limpiamos la pantalla Glcd_Set_Font(@fuentes5x8, 5, 8, 32) ' Elegimos el módulo de fuentes While (TRUE) dato = Adc_Read(2)

' Carga el resultado de la conversión de ' 10 bits en la variable.

wordtostr(dato, DatoStr)

' Conversión de word a string

texto = "Conversion A/D: " Glcd_Write_Text(texto, 6, 1, 1) Glcd_Write_Text(DatoStr, 92, 1, 1)

' Cargamos la variable con un mensaje. ' Escribimos el contenido ' Escribimos el contenido

Wend End.


El resultado de este programa será la pantalla que vemos en la figura 8.17, en la cual podremos observar el valor de la variable “dato” convertida en un string de uno a cuatro dígitos, la cual puede variar su valor entre 0 y 1023 al modificar la posición del potenciómetro conectado en la entrada del conversor A/D:

! ! ! !

Figura 8.17



Veamos ahora como podríamos configurar este ejemplo, para hacer uso de un voltaje de referencia en el conversor A/D, de tal manera que podamos variar la resolución de la conversión de datos. Para esto, será necesario tomar en cuenta nuevamente el registro ADCON1 y la tabla de configuración de pines del conversor: Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

Bit 1

Bit 0

ADFM

------

------

------

PCFG3

PCFG2

PCFG1

PCFG0

Figura 8.18 Recordemos entonces que para configurar los pines de entrada del conversor, debemos hacer uso de los bits 0 al 3 del registro ADCON1, basados en la siguiente tabla de configuración de pines del mismo. En este ejemplo, elegiremos como pin de voltaje de referencia positivo a RA3 y mantendremos RA2 como pin de entrada analógica. Esto significa que una de las configuraciones posibles representadas en la tabla, puede ser la que encontramos en la línea 2 de la misma, como se muestra a continuación:

PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0 AN7

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 x 0 1 0 1 0 1 0 1


AN6

AN5

AN4

AN3

AN2

AN1

AN0








Vref+ Vref-



Figura 8.19 La configuración de los bits en el registro ADCON1 entonces deberá ser igual a: ADCON1 = %00000001

(en binario)

o visto de otra manera: ADCON1 = 1

(en decimal) 213


Pero antes de continuar con el ejercicio, veamos como debería quedar el circuito propuesto:

Figura 8.20

Observe que hemos puesto un potenciómetro de 5 kohm adicional con respecto al circuito anterior y conectado al pin RA3, de tal manera que podamos variar el voltaje de referencia aplicado al mismo. En base a lo estudiado anteriormente, podríamos deducir que para este nuevo circuito, si giramos el potenciómetro REF hasta obtener un voltaje de referencia de 5 Voltios, al variar la entrada en RA2 el resultado en la pantalla debería ser el mismo en comparación con el ejemplo anterior, es decir, al variar el recorrido del potenciómetro POT de extremo a extremo, la lectura debe variar entre 0 y 1023.


El cálculo de la resolución se vería así: Resolución =

Vimax 2n

Resolución =

5V 210

Resolución =

5V 1024

Resolución = 0.00488 ≈ 0.0049 V Resolución = 4.9 mV

¿Pero que sucede si ponemos un voltaje de referencia igual a 2.5 voltios? Fácilmente podremos ver el resultado variando el potenciómetro REF hasta obtener el voltaje de referencia deseado. Con un voltaje de referencia igual a la mitad del voltaje que aplicamos en RA2, la resolución en la conversión sería:

Resolución =

Vimax 2n

Resolución =

2.5V 210

Resolución =

2.5V 1024

Resolución = 0.00244 ≈ 0.0025 V Resolución = 2.5 mV

En este caso se podrá observar que la conversión entre 0 y 5 voltios en el pin RA2 se hará en la mitad del recorrido del potenciómetro POT.


Para esto, el único cambio necesario en el programa será con respecto a la configuración del registro ADCON1: program ADC_02 Include mis_fuentes ' Incluimos el archivo de fuentes ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd Dim texto As String[20] Dim dato As Word Dim DatoStr As string[8]

' ' ' ' '



= $FF

' Configura el puerto A como analógico, ' RA3 es el voltaje de referencia --> Vref. ' Configura el puerto A como entrada.



wordtostr(dato, DatoStr)




Wend End.

En vista de que hemos estado convirtiendo el nivel de un voltaje que varía entre 0 y 5 voltios en datos de de 10 bits a través del conversor A/D, sería interesante agregar mas información en la pantalla Glcd en base a éstos, como por ejemplo, el valor del voltaje en la entrada analógica. Esto también significa que basados en los datos obtenidos en la conversión A/D los cuales varían entre 0 y 1023, el voltaje de referencia seleccionado a través del potenciómetro POT 216 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

en RA3 y el valor de la resolución calculada, podemos saber cual es el voltaje aplicado en la entrada RA2, para luego presentar el mismo en la pantalla Glcd. Esto es posible gracias a un sencillo cálculo, como lo demostraremos a continuación: 1. Sabemos que la conversión genera datos entre 0 y 1023 los cuales son almacenados temporalmente en una variable que hemos llamado “dato”. 2. sabemos además el valor calculado de la resolución para un voltaje de referencia igual al voltaje aplicado en RA3.

Por ejemplo, si tenemos un valor de conversión igual a 512, y el voltaje de referencia del conversor es de 5 voltios, entonces: Voltaje = (Resolución x Valor de la conversión A/D) Voltaje en RA2 = (4.9 mV x 512) Voltaje = 2,5088 voltios Esto significa que el voltaje en la entrada RA2 cuando la conversión nos ha entregado un valor igual a 512, debería ser igual o aproximadamente el voltaje calculado. Convirtamos esta formula en código y observemos el resultado:

8.1.5.- Ejemplo de programación #45: program ADC_03 Include mis_fuentes ' Incluimos el archivo de fuentes ' Configuración de conección del módulo Glcd Dim GLCD_DataPort As Byte At PORTD Dim GLCD_CS1 GLCD_CS2 GLCD_RS GLCD_RW GLCD_EN GLCD_RST

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd Dim Voltaje As Float VoltajeStr As string[8] datoflt As Float

' Variable para almacenar el valor a calcular, el ' cual deberá ser tipo Float. ' Variable para presentar la información en la Glcd ' Esta variable se ha decladaro para cargar el valor ' de la conversión en formato de punto flotante,


' debido a que haremos cálculos de punto flotante a ' través de la formula planteada en la explicación. Dim texto As String[20] Dim dato As Word

Dim DatoStr As string[8]

' ' ' '

Declaramos una variable tipo String en la cual cargaremos un mensaje de un máximo de 20 caracteres. Variable de 16 bits para cargar el valor de la conversión A/D.

' Variable para conversión datos.


= $FF




datoflt = dato wordtostr(dato, DatoStr)




Voltaje = datoflt * 0.0049

' Calculamos el valor del voltaje, sabiendo que ' la resolución es igual a 0.0049 voltios.

FloatToStr(Voltaje, VoltajeStr)

' Convertimos el valor de Float a String

texto = "Volt. RA2: " ' Cargamos la variable con un mensaje. Glcd_Write_Text(texto, 6, 2, 1) ' Escribimos el contenido en la línea 2 Glcd_Write_Text(VoltajeStr, 72, 2, 1) ' Escribimos el contenido de la variable Wend End.

Se observa en el programa que hemos agregado tres nuevas variables. Considerando que realizaremos cálculos cuyos resultados generan decimales, dos de estas variables han sido declaradas como “float” o punto flotante. En una de estas variables, “Voltaje”, almacenaremos el resultado en el cálculo del valor del voltaje en RA2, por lo cual esta variable deberá ser tipo “float”. La otra variable tipo “float” se denominó “datoflt”, y en ella cargaremos el valor de la conversión proveniente de la variable “dato” la cual ha sido ya declarada anteriormente como “word”. En la tercera nueva variable, almacenaremos la conversión de la variable “Voltaje” de “float” a “string”, para poder visualizar el dato en la pantalla Glcd. Por último, se han agregado las líneas de programa correspondientes al cálculo de la formula, conversión de datos e impresión de datos en la pantalla.


Veamos a continuación algunos de los resultados de la conversión en la pantalla Glcd:

Figura 8.21


Figura 8.22


8.2.- El Acelerómetro. En el siguiente ejemplo realizaremos un programa para el control de un acelerómetro triaxial, el cual posee tres salidas analógicas las cuales deseamos representar en un formato digital en la pantalla Glcd, y en la cual incluiremos además de los datos de la conversión A/D de cada salida, los valores de los voltajes calculados en cada una de ellas, en base a algunas características del dispositivo, las cuales estudiaremos a continuación. El acelerómetro propuesto es de la empresa Dimension Engineering LLC. http://www.dimensionengineering.com/DE-ACCM3D2.htm El modelo elegido ha sido el siguiente: Buffered 3D Accelerometer, Código: DE-ACCM3D2

Figura 8.23 (Fuente: http://www.dimensionengineering.com/DE-ACCM3D2.htm)

Antes de empezar, veamos resumidamente que es un acelerómetro y que utilidad tendría en nuestros proyectos electrónicos. Básicamente, un acelerómetro es un instrumento capaz de medir aceleraciones y fuerzas inducidas por la gravedad. Es un dispositivo muy utilizado hoy en día en equipos como cámaras fotográficas, juegos de video, reproductores portátiles entre otros, para detectar el movimiento o giro del mismo.


En pocas palabras, podríamos medir la dirección hacia la cual se encuentra un objeto con respecto al espacio tridimensional X, Y, Z.

Veamos a continuación algunas características importantes de este modelo: •

El voltaje de operación está entre 3.5V y 15V, debido a que incorpora un regulador de voltaje de 3.3V.

•

El circuito cuenta con un punto de conexión (regulator bypass) a través del cual podemos alimentar el acelerómetro entre 2.4V y 3.6V, y prescindir del regulador de voltaje.

•

Si decidimos utilizar el regulador de voltaje, podremos utilizar el punto de conexión (regulador bypass), para tomar el voltaje de referencia para el conversor A/D, el cual en este caso será de 3.3V.

•

El circuito posee protección en su entrada, en caso de una conexión de polaridad invertida en la entrada al regulador de voltaje.

•

Mide un rango de ±2g en sus tres ejes X, Y, Z, con una sensibilidad de hasta 720 mV/g.

Según los datos proporcionados por su fabricante, los datos de rangos de sensibilidad para los siguientes voltajes de operación son los siguientes: •

Para un voltaje de operación = 3.6V, la sensibilidad = 760 mV/g.

•


•


•


En nuestro caso, haremos uso del regulador de voltaje de 3.3V, por lo cual los cálculos se realizarán en base a la sensibilidad correspondiente, S = 666 mV/g. Los voltajes máximos en cada salida observando la placa del acelerómetro en sus posiciones extremas, considerando que la alimentación del acelerómetro es de 3.3V son los siguientes:


Figura 8.24 (Fuente: http://www.dimensionengineering.com/DE-ACCM3D2.htm)

Veamos algunos ejemplos proporcionados por el fabricante. Calculo de la aceleración en base a un voltaje medido en la salida X del acelerómetro. Datos conocidos: • • •

Voltaje de alimentación = 3.3V Voltaje en la salida X = 1.95V A 3.3V, el punto de 0g en el acelerómetro es equivalente a 1.66V en su salida.

Entonces, 1.95V – 1.66V = +0.29V con respecto al punto de 0g del acelerómetro. Si sabemos que la sensibilidad a 3.3V es 666 mV/g, 0.29V ÷ 0.666 V/g = 0.435 g Esto da como resultado que la aceleración en el eje X es +0.435 g


Calculemos ahora la inclinación del circuito en el eje Y, con respecto al voltaje en la salida correspondiente. Para este cálculo utilizaremos un voltaje de ejemplo, igual a 1.85 V. Datos conocidos: •

Voltaje de alimentación = 3.3V

•

El voltaje en la salida Y cuando el circuito está orientado en paralelo con respecto al suelo es igual a 1.66V (ver figura 8.25).

Figura 8.25 •

El voltaje en la salida Y = 1.85V:

Figura 8.26

Entonces, 1.85V – 1.66V = +0.19V con respecto al punto de 0g. Con una sensibilidad de 666 mV/g, 0.19 V ÷ 0.666 V/g = 0.2852 g Arc Sen (0.2852) = 0.289215


Este resultado expresado en radianes pude ser convertido en grados de la siguiente forma: Angulo = (180 x 0.289215) / 3.14159 = 16.57 º La inclinación del circuito de la figura 8.26 es igual a 16.5 º con respecto al suelo.

En base a los datos proporcionados anteriormente, realizaremos los siguientes ejercicios de programación, partiendo del diagrama esquemático propuesto en la figura 8.27.

Figura 8.27

Lo primero que debemos observar en el diagrama esquemático, es que la configuración entre la pantalla Glcd y el microcontrolador no ha cambiado, por lo cual continuamos con la misma configuración de pines de control y datos en nuestros programas. En este caso, podemos ver que las salidas del acelerómetro han sido conectadas en el puerto A, incluyendo el pin denominado “bypass” o “BP” en el acelerómetro, del cual tomaremos el voltaje de referencia para el conversor A/D.



As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd Dim texto As String[20]


Eje_X As Word

' Variable de 16 bits para cargar el valor de la ' conversión A/D de la salida X del Acelerómetro.

Eje_Y As Word

' Variable de 16 bits para cargar el valor de la ' conversión A/D de la salida Y del Acelerómetro.

Eje_Z As Word

' Variable de 16 bits para cargar el valor de la ' conversión A/D de la salida Z del Acelerómetro.


' Variable para conversión datos.

main: ADCON1 = 1

' Configura el puerto A como analógico, ' RA3 es el voltaje de referencia --> Vref.

TRISA

' Configura el puerto A como entrada.

= $FF

Glcd_Init() Glcd_Fill(0) Glcd_Set_Font(@fuentes5x8, 5, 8, 32)

' Inicializamos la pantalla ' Limpiamos la pantalla ' Elegimos el módulo de fuentes

While (TRUE) texto = "Acelerometro" Glcd_Write_Text(texto, 25, 0, 1)

' Cargamos la variable con un titulo. ' Escribimos el contenido en la línea 0

texto = "Eje Dato" Glcd_Write_Text(texto, 2, 2, 1)

' Cargamos la variable con un Sub-titulo. ' Escribimos el contenido en la línea 2

Eje_X = Adc_Read(0)

' Carga el resultado de la conversión de ' de 10 bits en la variable.

wordtostr(Eje_X, DatoStr)


texto = "X:" ' Cargamos la variable con un mensaje. Glcd_Write_Text(texto, 5, 4, 1) ' Escribimos el contenido en la línea 4 Glcd_Write_Text(DatoStr, 16, 4, 1) ' Escribimos el contenido de la conversión Eje_Y = Adc_Read(1)



wordtostr(Eje_Y, DatoStr)


texto = "Y:" ' Cargamos la variable con un mensaje. Glcd_Write_Text(texto, 5, 5, 1) ' Escribimos el contenido en la línea 5 Glcd_Write_Text(DatoStr, 16, 5, 1) ' Escribimos el contenido de la variable Eje_Z = Adc_Read(2)


wordtostr(Eje_Z, DatoStr)


texto = "Z:" ' Cargamos la variable con un mensaje. Glcd_Write_Text(texto, 5, 6, 1) ' Escribimos el contenido en la línea 6 Glcd_Write_Text(DatoStr, 16, 6, 1) ' Escribimos el contenido de la variable Wend End.

Analizando el programa, nos podremos dar cuenta que hemos agregado tres nuevas variables para almacenar el resultado de la conversión A/D de cada una de las salidas del acelerómetro. Estas tres variables llamadas “Eje_X”, “Eje_Y” y “Eje_Z” han sido declaradas tipo “word”, ya que la conversión A/D está configurada por defecto a 10 bits, por lo cual una variable de 8 bits (byte), no funcionaría en este caso. Eje_X As Word


Eje_Y As Word


Eje_Z As Word


Otra de las cosas importantes a resaltar es que el registro ADCON1 esta configurado para que los pines del puerto “A” que deseamos utilizar en la conversión, RA0, RA1 y RA2 sean entradas análogas, y para que el pin RA3 sirva de voltaje de referencia positivo. ADCON1 = 1


También contamos con un título para nuestro proyecto, el cual ha sido ubicado en la primera línea de la pantalla Glcd, al igual que el título de las dos columnas de datos ubicado en la segunda línea de la pantalla. texto = "Acelerometro" Glcd_Write_Text(texto, 25, 0, 1)

' Cargamos la variable con un titulo. ' Escribimos el contenido en la línea 0

texto = "Eje Dato" Glcd_Write_Text(texto, 2, 2, 1)

' Cargamos la variable con un Sub-titulo. ' Escribimos el contenido en la línea 2

Por último, tenemos las rutinas correspondientes a la captura y conversión de datos del acelerómetro: 227 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Eje_X = Adc_Read(0)


wordtostr(Eje_X, DatoStr)


texto = "X:" ' Cargamos la variable con un mensaje. Glcd_Write_Text(texto, 5, 4, 1) ' Escribimos el contenido en la línea 4 Glcd_Write_Text(DatoStr, 16, 4, 1) ' Escribimos el contenido de la conversión

Eje_Y = Adc_Read(1)


wordtostr(Eje_Y, DatoStr)


texto = "Y:" ' Cargamos la variable con un mensaje. Glcd_Write_Text(texto, 5, 5, 1) ' Escribimos el contenido en la línea 5 Glcd_Write_Text(DatoStr, 16, 5, 1) ' Escribimos el contenido de la variable Eje_Z = Adc_Read(2)


wordtostr(Eje_Z, DatoStr)


texto = "Z:" ' Cargamos la variable con un mensaje. Glcd_Write_Text(texto, 5, 6, 1) ' Escribimos el contenido en la línea 6 Glcd_Write_Text(DatoStr, 16, 6, 1) ' Escribimos el contenido de la variable

Las rutinas para la captura y conversión A/D, son básicamente las mismas. Solo hemos cambiado las variables en las cuales estamos almacenando el dato correspondiente a cada salida del acelerómetro, la conversión de datos de “word” a “string” y las posiciones correspondientes a los mensajes y resultados a ser mostrados en la pantalla Glcd.

El resultado de este programa se deberá ver de esta manera:

Figura 8.28


Como se puede ver en la figura 8.28, nuestro programa ha sido capaz de mostrarnos el valor de la conversión A/D para cada una de las salidas del acelerómetro. Pero éste sería mas útil aún si pudiésemos contar con estos valores expresados en términos de voltaje y aceleración, tal y como lo estudiamos antes de empezar a hacer este ejercicio. 8.2.2.- Cálculo del voltaje de entrada del conversor A/D. Empecemos calculando el voltaje en cada una de las entradas del conversor A/D. Los datos que debemos tomar en cuenta para este cálculo serían los siguientes: Para calcular el voltaje necesitamos saber el valor de la resolución en la conversión A/D: Resolución =

Vimax 2n

Resolución =

3.3V 210

Resolución =

3.3V 1024

Resolución = 0,003222 V

Las formulas para el cálculo de voltaje en cada entrada serían las siguientes:

Voltaje en RA0 = Valor de la conversión cargado en la variable “Eje_X” x 0.003222 V Voltaje en RA1 = Valor de la conversión cargado en la variable “Eje_Y” x 0.003222 V Voltaje en RA2 = Valor de la conversión cargado en la variable “Eje_Z” x 0.003222 V


8.2.3.- Calculo de la aceleración en base al voltaje calculado en cada eje. Datos conocidos: • • •

Voltaje de alimentación = 3.3V Voltajes calculados en cada entrada analógica. A 3.3V, el punto de 0g en el acelerómetro es equivalente a 1.66V en su salida.

Entonces, La aceleración para el Eje X: Voltaje en RA0 – 1.66V = Voltaje con respecto al punto de 0g del acelerómetro. Si sabemos que la sensibilidad a 3.3V es 666 mV/g: Voltaje con respecto al punto de 0g del acelerómetro ÷ 0.666 V/g = Aceleración en X.

La aceleración para el Eje Y: Voltaje en RA1 – 1.66V = Voltaje con respecto al punto de 0g del acelerómetro. Si sabemos que la sensibilidad a 3.3V es 666 mV/g: Voltaje con respecto al punto de 0g del acelerómetro ÷ 0.666 V/g = Aceleración en Y.

La aceleración para el Eje Z: Voltaje en RA2 – 1.66V = Voltaje con respecto al punto de 0g del acelerómetro. Si sabemos que la sensibilidad a 3.3V es 666 mV/g: Voltaje con respecto al punto de 0g del acelerómetro ÷ 0.666 V/g = Aceleración en X.



As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración del módulo Glcd Dim texto As String[20]


Eje_X As Word


Eje_Y As Word


Eje_Z As Word


' Variables para calculos de voltaje y aceleración en cada Eje del ' acelerómetro. Todas las variables son declaradas tipo "Float" ya que ' los cálculos realizados generan decimales en el resultado. Volt_Eje_X Volt_Acell_X Acell_X

As Float As Float As Float

Volt_Eje_Y Volt_Acell_Y Acell_Y


Volt_Eje_Z Volt_Acell_Z Acell_Z


Dato_Temp

As Float


' Variable para conversión de datos.

main: ADCON1 = 1


TRISA

' Configura el puerto A como entrada.

= $FF

Glcd_Init() Glcd_Fill(0) Glcd_Set_Font(@fuentes5x8, 5, 8, 32)

' Inicializamos la pantalla ' Limpiamos la pantalla ' Elegimos el módulo de fuentes

Acelerometro: texto = "Acelerometro"

' Cargamos la variable con un titulo.


Glcd_Write_Text(texto, 25, 0, 1)

' Escribimos el contenido en la línea 0

texto = " Volt. Acell." Glcd_Write_Text(texto, 2, 2, 1)

' Cargamos la variable con un Sub-titulo. ' Escribimos el contenido en la línea 2.

'************************************************************************* ' Rutina correspondiente al Eje X del Acelerómetro *********************** Eje_X = Adc_Read(0)


texto = "X:" Glcd_Write_Text(texto, 2, 4, 1)

' Cargamos la variable con un mensaje. ' Escribimos el contenido en la línea 4

' Calculamos el Voltaje en RA0: Dato_Temp = Eje_X Volt_Eje_X = Dato_Temp * 0.003222

' Cargamos el valor de la conversion A/D ' en una variable temporal tipo "Float". ' Calculamos el voltaje en RA0.

FloatToStr(Volt_Eje_X, DatoStr) ' Conversión de float a string Glcd_Write_Text(DatoStr, 15, 4, 1) ' Escribimos el contenido de la conversión. ' Calculamos la Aceleración: Volt_Acell_X =

Volt_Eje_X - 1.66

Acell_X = Volt_Acell_X / 0.666

' Voltaje con respecto al punto de 0g ' del acelerómetro. ' Se calcula la aceleración.

FloatToStr(Acell_X, DatoStr) ' Se convierte el resultado a string. Glcd_Write_Text(DatoStr, 65, 4, 1) ' Se imprime el dato en pantalla. '************************************************************************* ' Rutina correspondiente al Eje Y del Acelerómetro *********************** Eje_Y = Adc_Read(1)


texto = "Y:" Glcd_Write_Text(texto, 2, 5, 1)

' Cargamos la variable con un mensaje. ' Escribimos el contenido en la línea 5.

' Calculamos el Voltaje en RA1: Dato_Temp = Eje_Y Volt_Eje_Y = Dato_Temp * 0.003222


FloatToStr(Volt_Eje_Y, DatoStr) ' Conversión de float a string Glcd_Write_Text(DatoStr, 14, 5, 1) ' Escribimos el contenido de la variable. ' Calculamos la Aceleración: Volt_Acell_Y =

Volt_Eje_Y - 1.66

Acell_Y = Volt_Acell_Y / 0.666

' Voltaje con respecto al punto de 0g ' del acelerómetro. ' Se calcula la aceleración.

FloatToStr(Acell_Y, DatoStr) ' Se convierte el resultado a string. Glcd_Write_Text(DatoStr, 65, 5, 1) ' Se imprime el dato en pantalla. '************************************************************************* ' Rutina correspondiente al Eje Z del Acelerómetro *********************** Eje_Z = Adc_Read(2)


texto = "Z:" Glcd_Write_Text(texto, 2, 6, 1)

' Cargamos la variable con un mensaje. ' Escribimos el contenido en la línea 6.


' Calculamos el Voltaje en RA2: Dato_Temp = Eje_Z Volt_Eje_Z = Dato_Temp * 0.003222


FloatToStr(Volt_Eje_Z, DatoStr) ' Conversión de word a string Glcd_Write_Text(DatoStr, 14, 6, 1) ' Escribimos el contenido de la variable. ' Calculamos la Aceleración: Volt_Acell_Z = Volt_Eje_Z - 1.66

' Voltaje con respecto al punto de 0g ' del acelerómetro.

Acell_Z = Volt_Acell_Z / 0.666

' Se calcula la aceleración.

FloatToStr(Acell_Z, DatoStr) ' Se convierte el resultado a string. Glcd_Write_Text(DatoStr, 65, 6, 1) ' Se imprime el dato en pantalla. GoTo Acelerometro End.

El resultado de este programa se puede observar en la siguiente figura:

Figura 8.29 Obviamente, estos valores estarán variando constantemente mientras estemos moviendo el acelerómetro en diferentes direcciones sobre cada eje.


8.3.- Termocupla. A continuación haremos una breve introducción al estudio de un dispositivo que resulta ser muy utilizado en la industria para el control de niveles de temperaturas de rangos muy amplios, entre -200ºC y 1700ºC. La termocupla o termopar es un sensor compuesto por dos diferentes tipos de metales unidos en una de sus puntas, los cuales generan una diferencia de potencial que depende de la temperatura aplicada a ella. Esta es una propiedad que se conoce con el nombre de efecto Seebeck, efecto termoeléctrico descubierto a inicios de la segunda década del siglo dieciocho por Thomas Johann Seebeck. Hoy en día se fabrican diferentes tipos de termocuplas, las cuales han sido clasificadas según ciertas características propias de cada metal. Podemos conseguir en el mercado termocuplas tipo B, J, K, E, N, R y S. Las termocuplas tipo J y tipo K son las más comunes debido a que poseen características como una alta sensibilidad, en el rango de 40 uV/ºC a 52 uV/ºC aproximadamente, además de un alto rango de temperaturas que pueden ser medidas. Los metales correspondientes a la termocupla tipo J son el hierro y el constantán. Su rango de temperatura es de -200ºC hasta 750ºC. Los metales correspondientes a la termocupla tipo K son el cromo y el aluminio. Su rango de temperatura es de -200ºC hasta 1250ºC. Resulta muy importante mencionar que el voltaje generado por la unión de estos metales no es lineal, con respecto al rango de temperatura medido. Para solucionar este inconveniente, utilizaremos un amplificador-compensador entre la termocupla y el microcontrolador:

Figura 8.30 (Fuente: hoja de datos del dispositivo AD594/AD595) 234 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

8.3.1.- AD594/AD595, cálculo de la linealidad. Veamos como se resuelve el problema de linealidad en estos dispositivos. El AD594 es un amplificador-compensador para termocuplas tipo J, y el AD595 es un amplificador-compensador para termocuplas tipo K. Estos dispositivos generan en su salida 10 mV/ºC. Debido a que sabemos el voltaje que generan las uniones en las termocuplas tipo J y K, podemos hallar la ganancia de salida del amplificador fácilmente: Para una termocupla tipo J, el voltaje generado por la unión de sus metales es de 51.7 uV/ºC. Si calculamos la ganancia del amplificador en AD594, tenemos que: Ganancia =

10mV /º C 0.0517 mV /º C

= 193.42

Para una termocupla tipo K, el voltaje generado por la unión de sus metales es de 40.44 uV/ºC. Si calculamos la ganancia del amplificador en AD595, tenemos que: Ganancia =

10mV /º C 0.04044mV /º C

= 247.27

La no linealidad se produce cuando aplicamos el voltaje generado por las termocuplas en la entrada del amplificador operacional. Esta acción un induce un desplazamiento de entrada con respecto a la de salida del amplificador de 16 uV para el AD594, y de 11 uV para el AD595. El AD594 y el AD595 están calibrados de fábrica para generar un voltaje igual a 250mV en su salida cuando aplicamos una temperatura de 25ºC en la unión de las termocuplas. Para compensar este desplazamiento, el AD594 realiza el cálculo del voltaje en su salida en base a la siguiente formula: Salida en AD594 = (Voltaje de Termocupla tipo J + 16uV) * Ganancia Veamos un ejemplo numérico suponiendo que aplicamos una temperatura ideal de 30ºC en una termocupla tipo J. El valor correspondiente al voltaje generado por la unión de los metales en la termocupla tipo J se especifica en una tabla de valores publicada por la norma IEC 584 (IEC es el acrónimo de International Electrotechnical Commission), Figura 8.31. 1. Según la tabla de la figura 8.31, sabemos que una termocupla tipo J genera 1536 uV a una temperatura de 30ºC. 2. Además sabemos que la ganancia del amplificador es igual a 193.42 Entonces, Salida en AD594 = (1536 uV + 16uV) * 193.42 235 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Salida en AD594 = 1552 uV * 193.42 Salida en AD594 = 300187.84 uV Salida en AD594 = 300 mV.

Tabla de valores de voltajes de una termocupla tipo J Temp ºC

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

-220

10 -8096

-210

-8096

-8076

-8057

-8037

-8017

-7996

-7976

-7955

-7934

-7912

-7890

-200

-7890

-7868

-7846

-7824

-7801

-7778

-7755

-7731

-7707

-7683

-7659

-190

-7659

-7634

-7609

-7584

-7559

-7533

-7508

-7482

-7455

-7429

-7402

-180

-7402

-7375

-7348

-7321

-7293

-7265

-7237

-7209

-7180

-7151

-7122

-170

-7122

-7093

-7064

-7034

-7004

-6974

-6944

-6914

-6883

-6852

-6821

-160

-6821

-6790

-6758

-6727

-6695

-6663

-6630

-6598

-6565

-6532

-6499

-150

-6499

-6466

-6433

-6399

-6365

-6331

-6297

-6263

-6228

-6194

-6159

-140

-6159

-6124

-6089

-6053

-6018

-5982

-5946

-5910

-5874

-5837

-5801

-130

-5801

-5764

-5727

-5690

-5653

-5615

-5578

-5540

-5502

-5464

-5426

-120

-5426

-5388

-5349

-5311

-5272

-5233

-5194

-5155

-5115

-5076

-5036

-110

-5036

-4996

-4956

-4916

-4876

-4836

-4795

-4755

-4714

-4673

-4632

-100

-4632

-4591

-4550

-4508

-4467

-4425

-4383

-4341

-4299

-4257

-4215

-90

-4215

-4172

-4130

-4087

-4044

-4001

-3958

-3915

-3872

-3829

-3785

-80

-3785

-3742

-3698

-3654

-3610

-3566

-3522

-3478

-3433

-3389

-3344

-70

-3344

-3299

-3255

-3210

-3165

-3120

-3074

-3029

-2984

-2938

-2892

-60

-2892

-2847

-2801

-2755

-2709

-2663

-2617

-2570

-2524

-2478

-2431

-50

-2431

-2384

-2338

-2291

-2244

-2197

-2150

-2102

-2055

-2008

-1960

-40

-1960

-1913

-1865

-1818

-1770

-1722

-1674

-1626

-1578

-1530

-1481

-30

-1481

-1433

-1385

-1336

-1288

-1239

-1190

-1141

-1093

-1044

-995

-20

-995

-945

-896

-847

-798

-748

-699

-650

-600

-550

-501

-10

-501

-451

-401

-351

-301

-251

-201

-151

-101

-50

0

0

0

50

101

151

202

253

303

354

405

456

507

10

507

558

609

660

711

762

813

865

916

967

1019

20

1019

1070

1122

1174

1225

1277

1329

1381

1432

1484

1536

30

1536

1588

1640

1693

1745

1797

1849

1901

1954

2006

2058

40

2058

2111

2163

2216

2268

2321

2374

2426

2479

2532

2585

50

2585

2638

2691

2743

2796

2849

2902

2956

3009

3062

3115

60

3115

3168

3221

3275

3328

3381

3435

3488

3542

3595

369

70

369

3702

3756

3809

3863

3917

3971

4024

4078

4132

4186

80

4186

4239

4293

4347

4401

4455

4509

4563

4617

4671

4725

90

4725

4780

4834

4888

4942

4996

5050

5105

5159

5213

5268

100

5268

5322

5376

5431

5485

5540

5594

5649

5703

5758

5812

110

5812

5867

5921

5976

6031

6085

6140

6195

6249

6304

6359

120

6359

6414

6468

6523

6578

6633

6688

6742

6797

6852

6907

130

6907

6962

7017

7072

7127

7182

7237

7292

7347

7402

7457

140

7457

7512

7567

7622

7677

7732

7787

7843

7898

7953

8008


150

8008

8063

8118

8174

8229

8284

8339

8394

850

8505

8560

160

8560

8616

8671

8726

8781

8837

8892

8947

9003

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1040

60293

60351

60410

60468

60527

60585

60643

60702

60760

60818

60876

1050

60876

60935

60993

61051

61109

61168

61226

61284

61342

61400

61459

1060

61459

61517

61575

61633

61691

61749

61807

61865

61923

61981

62039

1070

62039

62097

62156

62214

62272

62330

62388

62446

62504

62562

62619

1080

62619

62677

62735

62793

62851

62909

62967

63025

63083

63141

63199

1090

63199

63257

63314

63372

63430

63488

63546

63604

63662

63719

63777

1100

63777

63835

63893

63951

64009

64066

64124

64182

64240

64298

64355

1110

64355

64413

64471

64529

64586

64644

64702

64760

64817

64875

64933

1120

64933

64991

65048

65106

54164

65222

65279

65337

65395

65453

65510

1130

65510

65568

65626

65683

65741

65799

65856

65914

65972

66029

66087

1140

66087

66145

66202

66260

66318

66375

66433

66491

66548

66606

66664


1150

66664

66721

66779

66836

66894

66952

67009

67067

67124

67182

67240

1160

67240

67297

67355

67412

67470

67527

67585

67643

67700

67758

67815

1170

67815

67873

67930

67988

68042

68103

68160

68217

68275

68332

68390

1180

68390

68447

68505

68562

68619

68677

68734

68792

68849

68906

68964

1190

68964

69021

69078

69135

69193

69250

69307

69364

69422

69479

69536

1200

69536

Figura 8.31

El AD595 realiza el cálculo del voltaje en su salida en base a la siguiente formula: Salida en AD595 = (Voltaje de Termocupla tipo K + 11 uV) * Ganancia Veamos un ejemplo numérico suponiendo que aplicamos una temperatura ideal de 160ºC en una termocupla tipo K. El valor correspondiente al voltaje generado por la unión de los metales en la termocupla tipo K se especifica en una tabla de valores publicada por la norma IEC 584 (IEC es el acrónimo de International Electrotechnical Commission), Figura 8.32. 3. Según la tabla de la figura 8.32, sabemos que una termocupla tipo K genera 6539 uV a una temperatura de 160ºC. 4. Sabemos que la ganancia del amplificador es igual a 247.27 Entonces, Salida en AD594 = (6539 uV + 11uV) * 247.27 Salida en AD594 = 6550 uV * 247.27 Salida en AD594 = 1619618.5 uV Salida en AD595 = 1619.6 mV


Tabla de valores de voltajes de una termocupla tipo K Temp ºC

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-270

-6458

-6457

-6456

-6455

-6453

-6452

-6450

-6448

-6446

-6444

-6461

-260

-6441

-6438

-6435

-6432

-6429

-6425

-6421

-6417

-6413

-6408

-6404

-250

-6404

-6399

-6394

-6388

-6382

-6377

-6371

-6364

-6358

-6351

-6344

-240

-6344

-6337

-6329

-6322

-6314

-6306

-6297

-6289

-6280

-6271

-6262

-230

-6262

-6253

-6243

-6233

-6223

-6213

-6202

-6192

-6181

-6170

-6158

-220

-6158

-6147

-6135

-6123

-6111

-6099

-6087

-6074

-6061

-6048

-6035

-210

-6035

-621

-6007

-5994

-5980

-5965

-5951

-5936

-5922

-5907

-5891

-200

-5891

-5876

-5860

-5845

-5829

-5813

-5796

-5780

-5763

-5747

-5730

-190

-5730

-5712

-5695

-5678

-566

-5642

-5624

-5606

-5587

-5569

-5550

-180

-5550

-5531

-5512

-5493

-5474

-5454

-5434

-5414

-5394

-5374

-5354

-170

-5354

-5333

-5313

-5292

-5271

-5249

-5228

-5207

-5185

-5163

-5141

-160

-5141

-5119

-5097

-5074

-5051

-5029

-5006

-4983

-4959

-4936

-4912

-150

-4912

-4889

-4865

-4841

-4817

-4792

-4768

-4743

-4719

-4694

-4669

-140

-4669

-4644

-4618

-4593

-4567

-4541

-4515

-4489

-4463

-4437

-4410

-130

-4410

-4384

-4357

-4330

-4303

-4276

-4248

-4221

-4193

-4166

-4138

-120

-4138

-4110

-4082

-4053

-4025

-3997

-3968

-3939

-3910

-3881

-3852

-110

-3852

-3823

-3793

-3764

-3734

-3704

-3674

-3644

-3614

-3584

-3553

-100

-3553

-3523

-3492

-3461

-3430

-3399

-3368

-3337

-3305

-3274

-3242

-90

-3242

-3211

-3179

-3147

-3115

-3082

-3050

-3018

-2985

-2953

-2920

-80

-2920

-2887

-2584

-2821

-2788

-2754

-2721

-2687

-2654

-2620

-2586

-70

-2586

-2552

-2518

-2484

-2450

-2416

-2381

-2347

-2312

-2277

-2243

-60

-2243

-2208

-2173

-2137

-2102

-2067

-2032

-1996

-1961

-1925

-1889

-50

-1889

-1853

-1817

-1781

-1745

-1709

-1673

-1636

-1600

-1563

-1527

-40

-1527

-1490

-1453

-1416

-1379

-1342

-135

-1268

-1231

-1193

-1156

-30

-1156

-1118

-1081

-1043

-1005

-968

-930

-892

-854

-816

-777

-20

-777

-739

-701

-6621

-624

-585

-547

-508

-469

-431

-392

-10

-392

-353

-314

-275

-236

-197

-157

-118

-79

-39

0

0

0

39

79

119

158

198

238

277

317

357

397

10

397

437

477

517

557

597

637

677

718

758

798

20

798

838

879

919

960

1000

1041

1081

1122

1162

1203

30

1203

1244

1285

1325

1366

1407

1448

1489

1529

1570

1611

40

1611

1652

1693

1734

1776

1817

1858

1899

1940

1981

2022

50

2022

2064

2105

2146

2188

2229

2270

2312

2353

2394

2436

60

2436

2477

21519

2560

2601

2643

2684

2726

2767

2809

2850

70

2850

2892

2933

2975

3016

3058

3100

3141

3183

3224

3266

80

3266

3307

3349

3390

3432

3473

3515

3556

3598

3639

3681

90

3681

3722

3764

3805

3847

3888

3930

3971

4012

4054

4095

100

4095

4137

4178

4219

4261

4302

4343

4384

4426

4467

4508

110

4508

4549

4590

4632

4673

4714

4755

4796

4837

4878

4919

120

4919

4960

5001

5042

5083

5124

5164

5205

5246

5287

5327

130

5327

5368

5409

5450

5490

5531

5571

5612

5652

5693

5733

140

5733

5774

5814

5855

5895

5936

5976

6016

6057

6097

6137

150

6137

6177

6218

6258

6298

6338

6378

6419

6459

6499

6539

160

6539

6579

6619

6659

6699

6739

6779

6819

6859

6899

6939

170

6939

6979

7019

7059

7099

7139

7179

7219

7259

7299

7338

180

7338

7378

7418

7458

7498

7538

7578

7618

7658

7697

7737

190

7737

7777

7817

7857

7897

7937

7977

8017

8057

8097

8137


200

8137

8177

8216

8256

8296

8336

7276

8416

8456

8497

8537

210

8537

8577

8617

8657

8697

8737

8777

8817

8857

8898

8938

220

8938

8978

9018

9058

9099

9139

9179

9220

9260

9300

9341

230

9341

9381

9421

9462

9502

9543

9583

9624

9664

9705

9745

240

9745

9786

9826

9867

9907

9948

9989

10029 10070 10111 10151

250

10151 10192

10233

10274

10315

10355 10396 10437 10478 10519 10560

260

10560 10600

10641

10682

10723

10764 10805 10846 10887 10928 10969

270

10969 11010

11051

11093

11134

11175 11216 11257 11298 11339 11381

280

11381 11422

11463

11504

11546

11587 11628 11669 11711 11752 11793

290

11793 11835

11876

11918

11959

12000 12042 12083 12125 12166 12207

300

12207 12249

12290

12332

12373

12415 12456 12498 12539 12581 12623

310

12623 12664

12706

12747

12789

12831 12872 12914 12955 12997 13039

320

13039 13080

13122

13164

13205

13247 13289 13331 13372 13414 13456

330

13456 13497

13539

13581

16623

13665 13706 13748 13790 13832 13874

340

13874 13915

13597

13999

14041

14083 14125 14167 14208 14250 14292

350

14292 14334

14376

14418

14460

1452

360

14712 14754

14796

14838

14880

14922 14964 15006 15048 15090 15132

370

15132 15174

15216

15258

15300

15342 15384 15426 15468 15510 15552

380

15552 15594

15636

15679

15721

15763 15805 15847 15889 15931 15974

390

15974 16016

16058

16100

16142

16184 16227 16269 16311 16353 16395

400

16395 16438

16480

16522

16564

16607 16649 16691 16733 16776 16818

410

16818 16860

1692

16945

16987

17029 17072 17114 17156 17199 17241

420

17241 17283

17326

17368

17410

17453 17495 17537 17580 17622 17664

430

17664 17707

17749

17792

17834

17876 17919 17961 18004 18046 18088

440

18088 18131

18173

18216

18258

18301 18343 18385 18428 18470 18513

450

18513 18555

18598

18640

18683

18725 18768 18810 18853 18895 18938

460

18938 18980

19023

19065

19108

19150 19193 19235 19278 19320 19363

470

19363 19405

19448

19490

19533

19576 19618 19661 19703 19746 19788

480

19788 19831

19873

19916

19959

20001 20044 20086 20129 20172 20214

490

20214 20257

20299

20342

20385

20427

500

20640 20683

20725

2768

20811

20853 20896 20938 20981 21024 21066

510

21066 21109

21152

21194

21237

21280 21322 21365 21407 21450 21493

520

21493 21535

21578

21621

21663

21706 21749 21791 21834 21876 21919

530

21919 21962

22004

22047

22090

22132 22175 22218 22260 22303 22346

540

22346 22388

22431

22473

22516

22559 22601 22644 22687 22729 22772

550

22772 22815

22857

22900

22942

22985 23028 23070 23113 23156 23198

560

23198 23241

23284

23326

23369

23411 23454 23497 23539 23582 23624

570

23624 23667

23710

23752

23795

23837 23880 23923 23965 24008 24050

580

24050 24093

24136

24178

24221

2263

590

24476 24519

24561

24604

24646

24689 24731 24774 24817 24859

600

24902 24944

24987

25029

25072

25114 25157 25199 25242 25284 25327

610

25327 25396

25412

25454

25497

25539 25582 25624 25666 25709 25751

620

25751 25794

25836

25879

25921

25964 26006 26048

630

26176 26218

26260

26303

26345

26387 26430 26472 26515 26557 26599

640

26599 26642

26684

26726

26769

26811 26853 26896 26938 26980 27022

650

27022 27065

27107

27149

27192

27234 27276 27318 27361 27403 27445

660

27445 27487

27529

27572

27614

27656 27698 27740 27783 27825 27867

670

27867 27909

27951

27993

28035

28078 28120 28162 28204 28246 28288

680

28288 28330

28372

28414

28456

28498 28540 28583 28625 28667 28709

690

28709 28751

28793

28835

28877

28919 28961 29002 29044 29086 29128

14544 14586 14628 14670 14712

2070

20512 20555 20598 20640

24306 24348 24391 24434 24476

2691

2492

26133 26176


700

29128 29170

29212

29254

29296

29338 29380 29422 29464 29505 29547

710

29547 29589

29631

29673

29715

29756 29798

720

29965 30007

30049

30091

30132

30174 30216 30257 30299 30341 30383

730

30383 30424

30466

30508

30549

30591

740

30799 30840

30882

30924

3965

31007 31048 31090 31131 31173 31214

750

31214 31256

31297

31339

3138

31422 31463 31504 31546 31587 31629

760

31629 31670

31712

31753

31794

31836 31877 31918 31960 32001 32042

770

32042 32084

32125

32166

32207

32249 32290 32331 32372 32414 32455

780

32455 32496

32537

32578 329619 32661 32702 32743 32784 32825 32866

790

32866 32907

32948

32990

33031

33072 33113 33154 33195 33236 33277

800

33277 33318

33359

33400

33441

33482 33523 33564 33604 33645 33686

810

33686 33727

33768

33809

33850

33891 33931 33972 34013 34054 34095

820

34095 34136

34176

34217

34258

34299 34339 34380 34421 34461 34502

830

34502 34543

34583

34624

34665

34705 34746 34787 34827 34868 34909

840

34909 34949

34990

35030

35071

35111 35152 35192 35233 35273 35314

850

35314 35354

35395

35435

35476

35516 35557 35597 35637 35678 35718

860

35718 35758

35799

35839

35880

35920 35960 36000 36041 36081 36121

870

36121 36162

36202

36242

36282

36323 36363 36403 36443 36483 36524

880

36524 36564

36604

36644

36684

36724 36764 36804 36844 36885 36925

890

36925 36965

37005

37045

37085

37125 37165

900

37325 37365

27405

37445

37484

37524 37564 37604 37644 37684 37724

910

37724 37764

37803

37843

37883

37923 37963 38002 38042 38082 38122

920

38122 38162

38201

38241

38281

38320 38360 38400 38439 38479 38519

930

38519 38558

38598

38638

38677

38717 38756 38796 38836 38875 38915

940

38915 38954

38994

39033

39073

39112 39152 39191 39231 39270 39310

950

39310 39349

39388

39428

39467

39507 39546 39585 39625 39664 39703

960

39703 39743

39782

39821

39861

39900 39939 39979 40018 40057 40096

970

40096 40136

40175

4021

40253

40292 40332 40371 40410 40449 40488

980

40488 40527

40566

40605

40645

40684 40723 40762 40801 40840 40879

990

40879 40918

40957

40996

41035

41074 41113 41152 41191 41230 41269

1000

41269 41308

41347

41385

41424

41463 41502 41541 41580 41619 41657

1010

41657 41696

41735

41774

41813

41851 41890 41929 41968 42006 42045

1020

42045 42084

42123

42161

42200

42239 42277 42316 42355 42393 42432

1030

42432 42470

42509

42548

42586

42625 42663 42702 42740 42779 42817

1040

42817 42856

42894

42933

42971

43010 43048 43087 43125 43164 43202

1050

43202 43240

43279

43317

43356

43394 43432 43471 43509 43547 43585

1060

43585 43624

43662

43700

43739

43777 43815 43853 43891 43930 43968

1070

43968 44006

44044

44082

44121

44159 44198 44235 44273 44311 44349

1080

44349 44387

44425

44463

44501

44539 44577 44615 44653 44691 44729

1090

44729 44767

44805

44843

44881

44919 44957 44995 45033 45070 45108

1100

45108 45146

45184

45222

45260

45297 45335 45373 45411 45448 45486

1110

45486 45524

45561

45599

45637

45675 45712 45750 45787 45825 45863

1120

45863 45900

45938

45975

46013

46051 46088 46126 46163 46201 46238

1130

46238 46275

46313

46350

46388

46425 46463 46500 46537 46575 46612

1140

46612 46649

46687

46724

46761

46799 46836 46873 46910 46948 46985

1150

46985 47022

47059

47096

47134

47171 47208 47245 47282 47319 47356

1160

47356 47393

47430

47468

47505

47542 47579 47616 47653 47689 47726

1170

47726 47763

47800

47837

47874

47911 47948 47985 48021 48058 48095

1180

48095 48132

48169

48205

48242

48279 48316 48352 48389 48426 48462

1190

48462 48499

48536

48572

48609

48645 48682 48718 48755 48792 48828

3632

2980

29882 29924 29965

30674 30716 30757 30799

3725

37245 37285 37325


1200

48828 48865

48901

48937

48974

49010 49047 49083 49120 49156 49192

1210

49192 49229

49265

49301

49338

49374 49410 49446 49483 49519 49555

1220

49555 49591

49627

49663

49700

49736 49772 49808 49844 49880 49916

1230

49916 49952

49988

50024

50060

50096 50132 50168 50204 50240 50276

1240

50276 50311

50347

50383

50419

50455 50491 50526 50562 50598 50633

1250

50633 50669

50705

50741

50776

50812 50847 50883 50919 50954 50990

1260

50990 51025

51061

51096

51132

51167 51203 51238 51274 51309 51344

1270

51344 51380

51415

51450

51486

51521 51556 51592 51627 51662 51697

1280

51697 51733

51768

51803

51838

51873 51908 51943 51979

1290

52049 52084

52119

52154

52189

52224 52259 52294 52329 52364 52398

1300

52398 52433

52468

52503

52538

52573 52608 52642 52677 52712 52747

1310

52747 52781

52816

52851

52886

52920 52955 52989 53024 53059 53093

1320

53093 53128

53162

53197

53232

53266 53301 53335 53370 53404 53439

1330

53439 53473

53507

53542

53576

53611 53645 53679 53714 53748 53782

1340

53782 53817 553851 53885

53920

53954 53988 54022 54057 54091 54125

1350

54125 54159

54262

54296 54330 54364 54398 54432 54466

54193

54228

5201

52049

Figura 8.32

Veamos a continuación una tabla la cual refleja los valores calculados en intervalos cortos de temperaturas para las termocuplas tipo J y tipo K, correspondientes a los dispositivos AD594 y AD595:

Temperatura en Termocupla en ºC –200 –180 –160 –140 –120 –100 –80 –60 –40 –20 –10 0 10 20 25 30 40 50 60 80 100 120

Tipo J - Voltaje AD594 Voltaje en mV de Salida –7.890 –7.402 –6.821 –6.159 –5.426 –4.632 –3.785 –2.892 –1.960 –.995 –.501 0 .507 1.019 1.277 1.536 2.058 2.585 3.115 4.186 5.268 6.359

–1523 –1428 –1316 –1188 –1046 –893 –729 –556 –376 –189 –94 3.1 101 200 250 300 401 503 606 813 1022 1233

Tipo K - Voltaje en mV

AD595 Voltaje de Salida

–5.891 –5.550 –5.141 –4.669 –4.138 –3.553 –2.920 –2.243 –1.527 –.777 –.392 0 .397 .798 1.000 1.203 1.611 2.022 2.436 3.266 4.095 4.919

–1454 –1370 –1269 –1152 –1021 –876 –719 –552 –375 –189 –94 2.7 101 200 250 300 401 503 605 810 1015 1219


140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 750 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 1020 1040 1060 1080 1100

7.457 8.560 9.667 10.777 11.887 12.998 14.108 15.217 16.325 17.432 18.537 19.640 20.743 21.846 22.949 24.054 25.161 26.272 27.388 28.511 29.642 30.782 31.933 33.096 34.273 35.464 36.671 37.893 39.130 40.382 41.647 42.283 – – – – – – – – – – – – – – – – – –

1445 1659 1873 2087 2302 2517 2732 2946 3160 3374 3588 3801 4015 4228 4441 4655 4869 5084 5300 5517 5736 5956 6179 6404 6632 6862 7095 7332 7571 7813 8058 8181 – – – – – – – – – – – – – – – – – –

5.733 6.539 7.338 8.137 8.938 9.745 10.560 11.381 12.207 13.039 13.874 14.712 15.552 16.395 17.241 18.088 18.938 19.788 20.640 21.493 22.346 23.198 24.050 24.902 25.751 26.599 27.445 28.288 29.128 29.965 30.799 31.214 31.629 32.455 33.277 34.095 34.909 35.718 36.524 37.325 38.122 38.915 39.703 40.488 41.269 42.045 42.817 43.585 44.439 45.108

1420 1620 1817 2015 2213 2413 2614 2817 3022 3227 3434 3641 3849 4057 4266 4476 4686 4896 5107 5318 5529 5740 5950 6161 6371 6581 6790 6998 7206 7413 7619 7722 7825 8029 8232 8434 8636 8836 9035 9233 9430 9626 9821 10015 10209 10400 10591 10781 10970 11158


1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1250

– – – – – – – –

– – – – – – – –

45.863 46.612 47.356 48.095 48.828 49.555 50.276 50.633

11345 11530 11714 11897 12078 12258 12436 12524

Figura 8.33 De esta forma el problema de la linealidad en el voltaje de salida está resuelto, de modo que ahora podemos realizar la conversión de la salida analógica de los dispositivos AD594 o AD595 según sea el caso, a través del conversor A/D del microcontrolador.


8.3.2.- Ejemplo de programación #48: Utilizaremos para el ejemplo de programación una termocupla tipo J con su respectivo amplificador-compensador AD594, cuya configuración básica veremos a continuación, además de una característica adicional que nos ayudará a determinar si la termocupla conectada al circuito se ha fallado ya sea por corrosión o desgaste tras soportar altas temperaturas durante un tiempo determinado.

Figura 8.34 El pin RC0 del puesto “C” será configurado como entrada para evaluar constantemente la alarma de fallo de la termocupla del AD594. Los pines 12 y 13 (+ALM y –ALM respectivamente) son el colector y el emisor de un transistor NPN interno, el cual se activa al producirse una falla en el circuito. En el circuito de la figura 8.34, el pin “+ALM” mantiene un estado lógico alto gracias a la resistencia “Pull Up” de 1K, lo cual significa que se mantiene un estado lógico alto en RC0 mientras la termocupla se encuentra conectada y funcionando. Cuando se produce una falla, el AD594 activa el transistor y el estado lógico en RC0 pasa a ser bajo o “cero”, debido a que el emisor en el transistor (pin -ALM) se encuentra conectado a tierra.


program Termocupla ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones Dim texto As String[20]

' Declaramos una variable tipo String en la cual ' cargaremos un mensaje de un máximo de 20 caracteres. Dim dato As Word ' Variable de 16 bits para cargar el valor de la ' conversión A/D. Dim DatoStr As string[16] ' Variable para conversión datos. Dim Temp As Float main: ADCON1 = 0

' Configura el puerto A como puerto analógico, ' VDD es el voltaje de referencia --> Vref.

TRISA TRISC

' Configura el puerto A como entrada. ' Configura el puerto C como entrada.

= $FF = $FF



While (TRUE) dato = Adc_Read(2)


Temp = (dato * 4.9) / 10

' Calculamos la Temperatura de TC-J.

FloatToStr(Temp, DatoStr)

' Conversión de Float a String

texto = "Temperatura: " Lcd_Out(1, 1, texto) Lcd_Out(2, 1, DatoStr) Lcd_Out(2, 11, "oC ")

' ' ' '

If PortC.0 = 0 Then GoTo Alarma End If

Cargamos la variable con un mensaje. Escribimos el contenido de la variable. Escribimos el resultado de la conversión. Escribimos la unidad de temperatura "ºC".

' Verificamos si la alarma del AD594 se ha activado. ' Si la termocupla falla, salta a la subrutina "Alarma".

Wend Alarma: ' Escribimos el mensaje de alarma. Lcd_Out(1, 1, "* Alarma de TC *") Lcd_Out(2, 1, "Circuito Abierto") Espera: If PortC.0 = 1 Then GoTo main End If

' Verificamos si la alarma fué solucionada. ' Salta a la rutina principal del programa si la ' termocupla funciona correctamente.


GoTo Espera

' Si la termocupla sigue dañada, vuelve a verificar ' la alarma hasta que la termocupla sea reemplazada.

End.

Debido a que el voltaje de referencia del conversor A/D es igual al voltaje de alimentación del circuito, es decir, +5 Vdc, la medida de la temperatura en este ejemplo se limita a un rango aproximado de 0ºC a 460ºC. En cuando al cálculo de la temperatura, primero es necesario saber el valor de la resolución del conversor A/D en términos de voltaje. Como el voltaje de referencia es igual al de la fuente de poder, entonces tenemos que:

Resolución =

Vimax 2n

Resolución =

5V 210

Resolución =

5V 1024

Resolución = 0.00488 ≈ 0.0049 V Resolución = 4.9 mV Entonces, si por ejemplo tenemos una temperatura en la unión de la termocupla de 30ºC, tendremos en la salida del AD594 un voltaje igual a 300 mV. Al convertir este voltaje a través de conversor A/D de microcontrolador, el valor cargado en la variable “Dato” será aproximadamente igual a 62, en el rango de conversión de 0 a 1023. Ahora bien, si tenemos el valor de la conversión y el valor de la resolución en la conversión, podremos calcular el valor del voltaje de entrada en RA2 y por consiguiente el valor de la temperatura en la termocupla:

Voltaje en RA2 = Valor de la conversión A/D x Resolución Voltaje en RA2 = 62 x 4.9 mV Voltaje en RA2 = 303.8 mV


Recordemos que el AD594 genera en su salida 10mV/ºC, por lo tanto:

Temperatura de TC-J =

Temperatura de TC-J =

Valor de la conversión A/D x 4.9 mV 10mV /º C 303.8mV 10mV /º C

Temperatura de TC-J = 30.38 ºC.

El resultado del programa anterior es el siguiente:

Figura 8.35

Si desconectamos uno de los terminales de la termocupla, el mensaje en la pantalla será el siguiente:

Figura 8.36


Capítulo IX. Comunicación Serial Asíncrona RS232.

9.1.- Comunicación Serial Asíncrona RS232. La librería que a continuación vamos a estudiar nos permite hacer uso del hardware encargado de las comunicaciones bajo el protocolo RS-232 (UART - Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) de una serie de microcontroladores que disponen de éste. Para esto debemos siempre verificar que hemos elegido el microcontrolador correcto, es decir, que tenga en su arquitectura el hardware correspondiente, y el cual se encuentra comúnmente en microcontroladores de gama alta como por ejemplo, en el PIC16F877, PIC18F442, PIC18F458 entre otra buena cantidad de microcontroladores disponibles en el mercado. La comunicación serial asíncrona resulta muy útil cuando necesitamos transmitir o recibir datos entre circuitos gobernados por microcontroladores PIC, o inclusive cuando deseamos establecer una comunicación entre nuestros circuitos y un PC. Este protocolo define estándares como la velocidad de transmisión en baudios (110, 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 38400, 56000, 57600, 115200, 128000 y 256000 bps), niveles de voltaje, distancia entre dispositivos, entre otros. Cuando se trata de comunicación serial entre un microcontrolador y un PC, es importante tomar en cuenta que los niveles de voltaje entre ambos dispositivos deben ser acoplados, ya que en el puerto serial de un PC, los niveles de voltaje están comprendidos entre +12V y 12V, y en un microcontrolador los niveles de voltaje están comprendidos entre 0V y 5V. Las señales en el puerto del PC son digitales y la tensión con la cual trabaja, +12V y -12V, poseen una lógica invertida, la cual es de suma importancia tomar en cuenta a la hora de realizar el diseño de un circuito. +12 V  Lógica = “0” -12 V  Lógica = “1”

Acoplar el puerto serial de nuestro PC con estos niveles de voltaje y lógica invertida a nuestros circuitos digitales de 5 voltios, resulta sencillo cuando utilizamos un circuito integrado diseñado para solucionar este inconveniente y el cual es posible encontrar en casi todos los diseños electrónicos actuales. El circuito integrado MAX232 de MAXIM, es una interfaz que traduce estos niveles de voltaje y la lógica binaria entre el PC y el microcontrolador.


La siguiente figura muestra el diagrama de pines del MAX232 y la configuración para la conexión de cinco condensadores de 1uF necesarios para su funcionamiento:

Figura 9.1

Es importante tomar en cuenta la polaridad de los condensadores de 1uF, ya que una polaridad invertida afectará negativamente el funcionamiento del MAX232. A través del uso de librerías de mikroBasic, podemos concentrarnos básicamente en el desarrollo de las funciones que deseamos realizar en nuestros proyectos. Esto significa que todo el trabajo que anteriormente se realizaba referente al manejo de registros específicos de la UART en un microcontrolador, ha sido simplificado a través de rutinas de inicialización, captura y envío de datos, entre otras, y las cuales estaremos estudiando a continuación.


El microcontrolador elegido para las siguientes prácticas ha sido el PIC16F877, sin embargo los programas que a continuación vamos a realizar funcionan con cualquier otro modelo de gama alta de Microchip, siempre y cuando hagamos los ajustes pertinentes en la ficha de configuración del proyecto que realicemos en mikroBasic. Como periféricos emplearemos una pantalla LCD, un MAX232 para acoplar nuestro circuito al puerto serial de PC, un modulo BlueTooth para comunicación serial inalámbrica y un módulo GPS (OEM) cuyos modelos especificaremos mas adelante.

Veamos a continuación el diagrama esquemático sobre el cual estaremos desarrollando los siguientes ejemplos prácticos:

Figura 9.2


9.2.- Librería UART. El primer paso en el estudio de la librería UART se refiere a la rutina de inicialización del módulo: 9.2.1.- UART1_Init(“Velocidad de transmisión de datos”) Esta rutina inicializa automáticamente algunos parámetros en los registros internos de la UART. Esta inicialización comprende la habilitación de la transmisión y recepción de datos, el tamaño de la cadena de bits a ser transmitidos (8 bits), configura 1 bit de parada, la paridad y selecciona el modo de transmisión asíncrono. La velocidad de transmisión de datos puede ser configurada entre 2400 bps y 115000 bps a través del campo denominado “Velocidad de transmisión de datos” en la rutina de inicialización. Entonces, si deseáramos realizar una comunicación serial entre un microcontrolador y un PC a una velocidad de 2400 bps, la rutina de inicialización en nuestros programas deberá ser configurada de la siguiente forma: UART1_Init(2400) Es importante tomar en cuenta que el valor de la velocidad de transmisión deberá ser siempre una constante y nunca un valor cargado en una variable. Otro punto importante a considerar sobre la rutina de inicialización, será que ésta deberá estar siempre antes del uso de cualquier otra rutina correspondiente a la librería UART. La siguiente rutina que debemos tomar siempre en cuenta es la responsable de verificar si hay datos en el Buffer de la UART listos para ser leídos y cargados en una variable previamente definida: 9.2.2.- UART1_Data_Ready() Esta función nos devuelve dos posibles estados: • •

1, si el Buffer de la UART contiene datos listos para ser leídos. 0, si no hay datos en el Buffer de la UART.

Una forma sencilla de verificar si hay datos listos en el Buffer en forma de código a través de esta rutina sería empleando el condicional “If” de la siguiente manera: If (UART1_Data_Ready() = 1) Then ' Si recibimos datos en el puerto entonces, ' Capturamos los datos en una variable previamente definida. End If


También podríamos hacerlo de la siguiente manera: If (UART1_Data_Ready() <> 0) Then ' Si recibimos datos en el puerto entonces, ' Capturamos los datos en una variable previamente definida. End If

Nota: Los símbolos “<>” significan “diferente a…”

Una vez verificado el Buffer de datos de la UART, procedemos a vaciar el mismo en una variable previamente declarada en nuestro programa, y para verificar su contenido podemos imprimir el resultado en la pantalla LCD o simplemente enviar el dato de vuelta por el puerto serial del microcontrolador hacia la terminal de comunicaciones en el PC. La rutina para leer los datos cargados en el Buffer de la UART es la siguiente:

9.2.3.- UART1_Read() Esta rutina extrae del Buffer un Byte y lo carga en una variable definida: ' Area de declaración de variables:

Dim Datos_RX As Byte . . main: . . Datos_RX = UART1_Read()

' Descargamos el Buffer en la variable.

. .

Los datos que enviamos desde una terminal de comunicaciones o desde cualquier otro dispositivo vía RS232 hacia el microcontrolador PIC16F877, son cargados Byte a Byte a través de un registro denominado RSR (Receive Shift Register), quien espera a que el Bit de Stop de la transmisión llegue para pasar el Byte al Buffer o registro RCSTA, el cual tiene una capacidad máxima de dos Bytes, por lo tanto podríamos decir que podemos contar con tres Bytes de información disponible en la UART antes de que el Buffer se desborde y perdamos información en la transmisión.


El registro RCSTA es FIFO (Firts In, Firts Out), Es decir, el primer dato en entrar es el primer dato en salir).

De lo anterior podemos deducir que sólo hace falta un cuarto Byte en la transmisión antes de descargar el Buffer, para que éste se desborde y deje de almacenar datos. Entonces, si deseamos capturar una serie de datos continuos en la UART para ser procesados, debemos descargar el buffer cada tres Bytes para no perder información en el proceso de transmisión de datos.

9.2.4.- Ejemplo de programación #49: Veamos a continuación un ejemplo de transmisión y recepción de datos, basado en el diagrama esquemático de la figura 9.2. Este ejemplo muestra a través de la pantalla LCD los datos enviados desde la terminal de comunicaciones de mikroBasic, a una velocidad de transmisión de 2400 bps.

program RS232 '--- Area de declaración: Dim Datos_RX As Byte Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



Programa Principal

UART1_Init(2400) Delay_ms(100)

' Inicializamos el módulo UART a 2400 bps. ' Pausa de 100 milisegundos para estabilización.



Lcd_Out(1, 1, "Datos: ")

' Se imprime "Datos: " en la primera línea de la pantalla.

Recepcion: If (UART1_Data_Ready() = 1) Then Datos_RX = UART1_Read() GoSub Imprime

' Si recibe datos en el puerto... ' Almacena el dato en la variable "Datos_RX" ' Salta a la subrutina de Impresión.

Else Lcd_Out(2, 1, "Buffer Vacio...") ' Mensaje de estado del Buffer.


End If GoTo Recepcion

' Repetimos el proceso.

Imprime: Lcd_Out(2, 1, "Vaciando Buffer") Lcd_Chr(1, 8, Datos_RX)

' Mensaje de estado del Buffer. ' Transmitimos de vuelta el valor cargado ' en la variable "Datos_RX"

Delay_ms(1000) Return

' Retardo de 1.5 segundos.

End.

El primer paso en este ejemplo ha sido definir la variable en la cual almacenaremos los datos enviados desde la terminal de comunicaciones, y los pines de control y datos de la pantalla LCD. Seguidamente inicializamos la UART a 2400 bps e inicializamos la pantalla LCD con el mensaje “Datos:“ impreso en la primera línea. Analicemos ahora el contenido de la subrutina “Recepción”: •

A través de la rutina UART1_Data_Ready(), preguntamos si tenemos datos disponibles en el Buffer. Si se cumple la condición, cargamos el primer dato almacenado en el Buffer en la variable “Dato_RX”. Si no se cumple la condición, se imprime en la segunda línea de la pantalla un mensaje de estado del Buffer.

•

Al cumplirse la condición y almacenar el primer Byte en la variable “Datos_RX”, hacemos un salto con retorno a la subrutina “Imprime”, la cual actualiza el mensaje de estado en la segunda línea de la pantalla y muestra el dato almacenado en la variable “Dato_RX” en la posición especificada en la rutina Lcd_Chr(), luego hace una pausa de 1 segundo para poder ver la información presentada antes de proceder a cargar el siguiente Byte almacenado en el Buffer, en la variable correspondiente.

•

Cuando el tiempo de espera de 1 segundo vence, retornamos a la subrutina “Recepción” y se produce un salto incondicional a la etiqueta “Recepción”.

•

Si existe más de un Byte almacenado en el Buffer, se repite el proceso anterior hasta que el Buffer se encuentre vacío.

Hagamos una prueba enviando la siguiente cadena de caracteres desde la terminal de comunicaciones: “123456789”


Figura 9.3

Se puede ver en la figura anterior que hemos escrito la cadena en el campo correspondiente a “Comunicación” o envío de datos. Seguidamente hacemos clic en “Send” para enviar la cadena al microcontrolador vía RS232. El Buffer en el microcontrolador se carga hasta su capacidad máxima de tres Bytes y se desborda deteniendo la recepción de datos. Al evaluar el Buffer a través de la condición “If (UART1_Data_Ready() = 1) Then”, sabremos que éste ha sido cargado con nuevos datos, los cuales podremos extraer uno a uno a través de la rutina “UART1_Read()” en la variable “Datos_RX”. Observe que cada vez que extraemos un Byte del Buffer, hacemos un salto a la rutina “Imprimir” para mostrar el mismo en la pantalla LCD. Un segundo después, ocurre el retorno a la rutina “Recepción” y se evalúa nuevamente el Buffer para ver si aún quedan datos en él. El proceso se repite hasta que el Buffer queda vacío: “1 2 3”


Cuando enviamos una cadena de caracteres vía RS232 al microcontrolador con mas de tres Bytes, el Buffer se llena y se desborda deteniendo la recepción, por lo tanto, en este caso obtendremos de la cadena de caracteres solamente los tres primeros Bytes. Para lograr almacenar y visualizar una cadena completa, debemos realizar algunos cambios sobre el programa.

9.2.5.- Ejemplo de programación #50: El primer cambio importante que hemos hecho, ha sido la creación de una sub-función, la cual deberá ir antes del cuerpo principal del programa, es decir, antes de la etiqueta “main”, y la cual se encargará de recoger los datos uno a uno, almacenados en el Buffer de la UART cada vez que ésta sea llamada a cumplir con su tarea. Asumiendo que en este ejemplo enviaremos una cadena de nueve caracteres, hemos realizado una pequeña rutina de recolección de datos la cual se ejecutará hasta que se cumpla una condición conocida. Las instrucciones dentro de un lazo “do-loop Until(condición)” se repetirán hasta que dicha condición sea verdadera. Por último, creamos una rutina de visualización de datos a través de un lazo “For-Next”, la cual imprimirá cada caracter almacenado en el arreglo de variables definidas previamente en la pantalla LCD. Analice y lea detenidamente los comentarios del siguiente programa: program RS232 '--- Area de declaración: Dim Datos_RX As Byte[10] acumulador As Byte X As Byte

' Arreglo de variables para almacenar los datos. ' Variable para condicional "loop Until..." ' Variable para lazo For-Next.

' Configuración de pines de control y datos de la pantalla LCD: Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



sub function LeerCaracter As Byte do loop Until UART1_Data_Ready = 1

' Recoje un caracter de UART ' Cuando el dato esta listo, carga el resultado ' en la variable "LeerCaracter", de lo contrario ' se queda en el lazo esperando.


Result = UART1_Read()

' Lee el dato en la USART y el resultado es cargado en la ' variable "LeerCaracter".

End sub

main:

' Programa Principal.






' Se imprime "Datos: " en la primera línea ' de la pantalla.

Recepcion: Lcd_Out(2, 1, "Buffer Vacio...!")

' Mensaje de estado del Buffer.

acumulador = 1

' inicializamos la variable "acumulador"

do Datos_RX[acumulador] = LeerCaracter ' Llama la sub-función "leerCaracter y ' y carga el dato en la variable. acumulador = acumulador + 1 ' Incrementa la variable "acumulador". loop Until (acumulador = 10)

' Si la variable no es igual a 10, ' continúa cargando caracteres.

Lcd_Out(2, 1, "Mostrando Datos!")


For X = 1 To 9

' ' ' '

Lcd_Chr(1, 8, Datos_RX[X])

Delay_ms(1000)

For-Next para presentar los datos desde la primera variable hasta la última cargada. Mostramos el equivalente ASCII del valor cargado en la variable "Datos_RX"

' Retardo de 1 segundo.

Next X Lcd_Out(2, 1, "

Fin

")

' Mensaje de finalización del proceso.

End.

Analizando el programa a partir de la etiqueta “Recepción” tenemos que: •

Escribimos un mensaje de estado del Buffer; en este caso el mensaje será “Buffer Vacío” ya que aún no hemos recolectado información del mismo.

•

Inicializamos la variable acumulador = 1, la cual nos ayudará a llevar la cuenta de la cantidad de Bytes almacenados en el Buffer.

•

En el lazo “do-loop Until(condición)”, podemos observar que el primer paso será almacenar el primer dato en la variable que corresponda según el valor que trae cargado el “acumulador”, es decir, si “acumulador” es igual a 1, entonces el valor extraído desde la sub-función “LeerCaracter” será almacenado en la variable “Datos_RX[1]”. 259


•

Aumentamos en una unidad la variable “acumulador”, y verificamos si se cumple la condición “loop Until(acumulador = 10)”. Si la variable “acumulador” viene con un valor cargado igual a 1 y la incrementamos en una unidad, es decir, “acumulador = 2”, entonces podremos ver que la condición no se cumple aún, por lo tanto el programa vuelve a hacer un llamado a la sub-función “LeerCaracter”, cargando el siguiente Byte capturado del Buffer en la variable que corresponda en este momento según el valor del “acumulador”. Esto significa que este segundo Byte será cargado en “Dato_RX[2]”.

•

El proceso se repite hasta que la condición “loop Until(acumulador = 10)” se cumpla.

•

Al terminar el proceso de captura de datos en el arreglo de variables “Datos_RX[n], mostramos un nuevo mensaje en la segunda línea de la pantalla LCD (“Mostrando Datos”), y a través de un lazo “For-Next” presentamos el contenido de cada variable, desde “Datos_RX[1] hasta “Datos_RX[9], con un intervalo de tiempo de un segundo. Al terminar, cambiamos el mensaje que indica el estado del proceso y el programa termina.

En este punto podemos decir que si enviamos una cadena de nueve Bytes, entonces el Buffer se habrá vaciado tres veces al terminar el programa.

La rutina para enviar datos desde el microcontrolador a través de la UART es:

9.2.6.- UART1_Write(“Variable tipo Byte”) A través de esta rutina podemos enviar datos almacenados en una variable tipo “Byte” a través del puerto serial hacia el PC o cualquier otro dispositivo o circuito que soporte comunicación RS232. Para comprobar su funcionamiento y dar continuidad al ejemplo anterior, enviaremos de vuelta al PC la cadena de caracteres que hemos estado recibiendo desde la terminal de comunicaciones de mikroBasic. En vista de que estamos recibiendo una cadena de nueve caracteres en este ejemplo, haremos un lazo “For-Next” adicional, a través del cual enviaremos el contenido almacenado en el arreglo de variables, “Datos_RX[1] hasta “Datos_RX[9]”. Hacer este lazo simplifica en gran medida el código de programa, ya que de otra forma tendríamos que escribir una rutina de envío de datos para cada una de las variables. El código a añadir en nuestro programa sería el siguiente: For X = 1 To 9 UART1_Write(Datos_RX[X])

' For-Next para enviar los datos desde ' la primera variable hasta la última cargada. ' Enviamos el dato cargado en la variable.

Next X


Estas líneas pueden ser agregadas después de la recolección de datos, o incluso después de presentar los mismos en la pantalla LCD:

9.2.7.- Ejemplo de programación #51: program RS232 '--- Area de declaración: Dim Datos_RX As Byte[10] acumulador As Byte X As Byte

' Arreglo de variables para almacenar los datos. ' Variable para condicional "loop Until..." ' Variable para lazo For-Next.

' Configuración de pines de control y datos de la pantalla LCD: Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones sub function LeerCaracter As Byte

' Recoje un caracter de UART

do loop Until UART1_Data_Ready = 1 Result = UART1_Read()

' ' ' ' '

Cuando el dato esta listo, carga el resultado en la variable "LeerCaracter", de lo contrario se queda en el lazo esperando. Lee el dato en la USART y lo carga en la variable "LeerCaracter".

End sub main:

'

Programa Principal






' Se imprime "Datos: " en la primera línea ' de la pantalla.

Recepcion: Lcd_Out(2, 1, "Buffer Vacio...!")


acumulador = 1


do Datos_RX[acumulador] = LeerCaracter ' Llama la sub-función "leerCaracter y ' y carga el dato en la variable. acumulador = acumulador + 1 ' Incrementa la variable "acumulador". loop Until (acumulador = 10) For X = 1 To 9

' ' ' '

Si la variable no es igual a 10, continúa cargando caracteres. For-Next para enviar los datos desde la primera variable hasta la última cargada.


UART1_Write(Datos_RX[X])

' Enviamos el dato cargado en la variable.

Next X

Lcd_Out(2, 1, "Mostrando Datos!")


For X = 1 To 9

' ' ' '

Lcd_Chr(1, 8, Datos_RX[X])

Delay_ms(1000)

For-Next para presentar los datos desde la primera variable hasta la última cargada. Mostramos el equivalente ASCII del valor cargado en la variable "Datos_RX"


Next X

Lcd_Out(2, 1, "

Fin

")

' Mensaje de finalización del proceso.

End.

Al enviar la cadena de datos desde la terminal de comunicaciones hacia el microcontrolador, podremos ver que los datos almacenados en la variables “Datos_RX[1] a “Datos_RX[9]” han sido reenviados de vuelta al PC, tal y como se demuestra en la figura 9.4, comprobando de esta manera que la transmisión y recepción ha sido exitosa.


9.3.- Cómo extraer información específica de una cadena de datos. En muchos diseños electrónicos en los cuales requeriremos de comunicación serial, seguramente vamos a necesitar extraer de una cadena larga de caracteres cierta información específica atrapada en ella. En otras palabras, se pudiera dar el caso en el cual tenemos un dispositivo periférico entregando constantemente información de la cual solo nos interesa cierta parte de ella. Para entender claramente lo planteado, observe la siguiente cadena de caracteres de ejemplo: “1234567890/XYZmikroBasic para PIC!12345678901234” Ésta es una cadena de 48 caracteres, dentro de los cuales encontraremos la frase “mikroBasic para PIC!”, la cual consta de tan solo 20 caracteres y la cual es precisamente el bloque de información que deseamos extraer. Sin importar su ubicación dentro de la cadena, como podríamos lograr extraer estos 20 caracteres y desechar el resto? En muchos casos podremos también observar que estos dispositivos envían algunos caracteres dentro de la cadena que identifican cada bloque de información, por ejemplo, en nuestra cadena de 48 caracteres podremos ver que hemos asignado como caracteres de cabecera del bloque de información los siguientes: “1234567890/XYZmikroBasic para PIC!12345678901234”

“XYZ” serán la cabecera y nos ayudarán a identificar la posición del bloque de datos que nos interesa extraer, entonces, si el la cabecera y el bloque de datos estuviesen en esta posición u otra diferente de la cadena, seguramente podremos hacer un código de programa para identificar la cabecera “XYZ” y seguidamente almacenar los siguientes 20 caracteres en un arreglo de variables: “1234567890/123456789XYZmikroBasic para PIC!01234” Básicamente el procedimiento a seguir sería el siguiente: •

Almacenamos toda la cadena en un arreglo de variables a las cuales llamaremos “Cadena[n]”, donde “n” representa el número de caracteres conocido de la cadena.

•

Seguidamente, analizamos la cadena desde el primer Byte, buscando los caracteres de cabecera de nuestro bloque de información deseado. Esto significa que debemos hacer una rutina de descarte de información, en la cual estaremos comparando cada Byte en la cadena con el valor decimal correspondiente a cada caracter de la cabecera, es decir, en nuestra cadena de ejemplo, deberíamos comparar cada Byte con el primer valor conocido de cabecera, que en este caso será “X” o su valor decimal correspondiente “88” (Ver tabla ASCII).


•

Comparando cada Byte con el primer valor de cabecera “88” o “X”, podremos saber si debemos continuar con la búsqueda del mismo, o si finalmente algún Byte en la cadena coincide con éste valor.

•

Si este primer valor coincide con un Byte en la cadena, entonces podremos pasar a comparar el siguiente Byte con el valor “89” o “Y”. Si este valor no coincide, simplemente debemos reiniciar todo el proceso de búsqueda debido a que los Bytes de cabecera del bloque de información deseado deberán estar siempre juntos, de otra forma, estaríamos capturando información errada dentro de la cadena.

•

Sólo cuando encontremos los tres Bytes consecutivos de cabecera de la cadena será cuando procederemos a almacenar los 20 bytes del bloque de información en un arreglo de variables que definiremos para este fin y que en nuestro ejemplo llamaremos “Datos_RX[n]”, donde “n” representa el numero de Bytes de información dentro del bloque deseado.

En este ejemplo, nuestro dispositivo periférico conectado al puerto serial del microcontrolador PIC será nuestro PC, y la cadena de datos la estaremos enviando desde la terminal de comunicaciones de mikroBasic. Este ejemplo podrá ser verificado en base al diagrama esquemático de la figura 9.2. Sin embargo, no haremos uso de la pantalla LCD debido a que estaremos enviando los datos extraídos de la cadena de caracteres vía RS232 hacia la terminal de comunicaciones de mikroBasic. La velocidad de transmisión será de 2400 bps. Adicionalmente a esto, haremos uso de una nueva rutina de la librería UART para transmitir texto directamente a la terminal y de esta forma poder saber en que estado se encuentra el proceso de transmisión y recepción de datos:

UART1_Write_Text(“Texto a enviar vía RS232”)

Esta rutina envía el texto cargado dentro de las comillas, o caracteres almacenados en variables tipo “string”, vía RS232.

9.3.1.- Ejemplo de programación #52: Analice detenidamente el siguiente programa, leyendo los comentarios en cada línea: program RS232 '--- Area de declaración: Dim Datos_RX Cadena acumulador X

As As As As

Byte[23] Byte[48] Byte Byte

' ' ' '

Arreglo de variables para almacenar los datos. Arreglo de variables para almacenar la cadena. Variable para llevar conteo en condicional "loop Until..." Variable para lazo For-Next.


i As Byte

' Variable auxiliar para conteo en subrutinas.

sub function LeerCaracter As Byte

' Recoje un caracter de la UART.

do loop Until UART1_Data_Ready = 1 Result = UART1_Read()

' ' ' ' '

Cuando el dato esta listo, carga el resultado en la variable "LeerCaracter", de lo contrario se queda en el lazo “do-loop” esperando. Lee el dato en la USART y lo carga en la variable "LeerCaracter".

End sub main:




UART1_Write_Text("Buffer Vacio...!") ' Mensaje de estado del Buffer enviado via RS232. UART1_Write_Text("Esperando Datos...") ' Mensaje de estado del Buffer enviado via RS232. Recepcion: acumulador = 1


do Cadena[acumulador] = LeerCaracter acumulador = acumulador + 1 loop Until (acumulador = 48)

i = 0

' Llama la sub-función "leerCaracter y ' y carga el dato obtenido del Buffer en la variable. ' Incrementa la variable "acumulador". ' ' ' ' '

Si la variable “acumulador” no es igual a 10, continúa cargando datos en el arreglo “Cadena[n]”. Cuando “acumulador” sea igual a 48, entonces ya tendremos cardados todos los Bytes de la cadena en en el arreglo “cadena[n]”

' Inicializamos la variable i = 0.

verifica_1: i = i + 1 If Cadena[i] = 88 Then GoTo verifica_2 Else If i = 48 Then GoTo main End If GoTo verifica_1 End If

' ' ' ' ' ' ' '

Incrementamos en una unidad la variable "i". 88 equivale al simbolo ASCII "X". Si el Valor cargado en Cadena[i] es 88, verifica el siguiente caracter en la subrutina "verifica_2". Si no ha sido el dato correcto, verifica si "i" es mayor a la cantidad de bytes de la Cadena. Si "i" es mayor al numero de bytes de la Cadena, entonces reiniciamos todo el proceso desde "main".

' Si "i" no ha superado el valor de la cantidad de ' bytes de la Cadena, entonces continúa verificando ' en busca del caracter "X".


' ' ' ' ' ' ' '

Incrementamos en una unidad la variable "i". 89 equivale al simbolo ASCII "Y". Si el Valor cargado en Cadena[i] es 89, verifica el siguiente caracter en la subrutina "verifica_2". Si no ha sido el dato correcto, verifica si "i" es mayor a la cantidad de bytes de la Cadena. Si "i" es mayor al numero de bytes de la Cadena, entonces reiniciamos todo el proceso desde "main".

' Si "i" no ha superado el valor de la cantidad de ' bytes de la Cadena, entonces continúa verificando ' en busca del caracter "Y".

verifica_3: i = i + 1 If Cadena[i] = 90 Then GoTo Almacena

' ' ' '

Incrementamos en una unidad la variable "i". 90 equivale al simbolo ASCII "Z". Si el Valor cargado en Cadena[i] es 90, verifica el siguiente caracter en la subrutina "verifica_2".


Else If i = 48 Then GoTo main End If GoTo verifica_3 End If

' ' ' '

Si no ha sido el dato correcto, verifica si "i" es mayor a la cantidad de bytes de la Cadena. Si "i" es mayor al numero de bytes de la Cadena, entonces reiniciamos todo el proceso desde "main".

' Si "i" no ha superado el valor de la cantidad de ' bytes de la Cadena, entonces continúa verificando ' en busca del caracter "Z".

Almacena: For X = 1 To 20 i = i + 1

' Incremento de una unidad en "i".

Datos_RX[X] = Cadena[i] UART1_Write(Datos_RX[X]) delay_ms(100)

' ' ' '

Carga el dato de la Cadena en "Datos_RX[X]" Enviamos el dato cargado en la variable vía RS232. Retardo de 100 ms para visualizar mejor los datos en la terminal de comunicaciones.

Next X UART1_Write_Text("Fin...!") GoTo Recepcion

' Mensaje de estado de la transmisión.

' Hace un salto a “Rcepción” para quedar a la espera de ' una nueva cadena de datos.

End.

Para comprobar el funcionamiento de este programa, enviamos la cadena de caracteres del ejemplo través de la terminal de comunicaciones de mikroBasic como se observa en la siguiente figura:


También podremos ver en la figura anterior el mensaje de estado enviado desde el microcontrolador hacia el PC cuando éste se encuentra a la espera de la cadena de caracteres. Al enviar la cadena desde el PC hacia el microcontrolador, los caracteres contenidos en el bloque de datos anteriormente especificado, aparecerán uno a uno en la pantalla hasta recibir finalmente el mensaje de estado final de la transmisión.

Figura 9.6 En este momento, resulta importante mencionar que el ejemplo anterior será la base para establecer las comunicaciones entre el microcontrolador a través de su UART y un módulo GPS (Global Positioning System), propuesto en uno de los próximos ejemplos de este capítulo y a través del cual podremos obtener las coordenadas geográficas del dispositivo las cuales son transmitidas a una frecuencia conocida y bajo el protocolo RS232.


9.4.- Módulo de comunicaciones BlueTooth. Haciendo uso de un módulo para comunicaciones inalámbricas Bluetooth, de tal manera que podamos eliminar la conexión física entre nuestro circuito y nuestro PC la cual por cierto también deberá contar con un módulo de comunicaciones Bluetooth que por lo regular viene integrado de fábrica.

Figura 9.7

En caso de con contar con un módulo Bluetooth integrado en nuestro PC, también es posible utilizar un adaptador Bluetooth USB como el que mostramos a continuación:

Figura 9.8 El módulo Bluetooth recomendado para las comunicaciones desde el microcontrolador es el siguiente:

Figura 9.9 (Fuente: www.sparkfun.com) 268 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Empresa: Sparkfun Electronics Website: http://www.sparkfun.com Modelo: Bluetooth Modem - BlueSMiRF Gold Código: WRL-00582

Figura 9.10 Este módulo de fácil conexionado maneja niveles de voltaje en sus pines de comunicaciones RS232 de 5 voltios, por lo cual también podremos eliminar de nuestro circuito el MAX232 que veníamos utilizando para acoplar el puerto serial del PC. El diagrama esquemático modificado según los cambios planteados se vería de la siguiente forma:

Figura 9.11


Enlazar el módulo Bluetooth que proporciona Sparkfun con el módulo Bluetooth de nuestro PC es muy simple, siempre y cuando contemos con el software para la administración de dispositivos Bluetooth en nuestra PC. A continuación veremos una breve explicación acerca de la instalación de uno de tantos software disponibles para administrar dispositivos Bluetooth desde Windows.

9.4.1.- Widcomm Bluetooth Software 5.0.1.3900 Este software nos permitirá escanear dispositivos Bluetooth como el módulo recomendado para este ejemplo práctico. A través de él podremos administrar algunos servicios disponibles como transferencia de archivos, servicios de impresión, acceso a Red, pasarela de audio, auriculares, puerto serial Bluetooth entre otros. Veamos a continuación la secuencia de instalación del software. Lea los mensajes en las ventanas del software para seguir correctamente los pasos:

Figura 9.12


Figura 9.13

Figura 9.14


Figura 9.15

Figura 9.16


Figura 9.17

Figura 9.18


Al reiniciar la sesión de Windows, continúa el proceso de configuración del software:

Figura 9.19

Figura 9.20


Figura 9.21

Figura 9.22


En este punto nos debemos asegurar de seleccionar la opción “Puerto de serie Bluetooth”.

Figura 9.23


Cuando se realiza la búsqueda de dispositivos Bluetooth, es probable que aparezcan otros como nuestros teléfonos móviles, mouse o teclados Bluetooth, auriculares y todo aquel dispositivo que esté al alcance de nuestro PC. Podremos identificar el nuestro bajo el nombre de “BlueRadios” como se observa en la siguiente figura. Seleccionamos el dispositivo y continuamos, haciendo clic en “Siguiente”.

Figura 9.25


Figura 9.26

En la configuración por defecto de este software se solicita que los dispositivos Bluetooth encontrados sean “emparejados” a través de un código que por lo regular es suministrado por el fabricante del equipo. En nuestro caso, el código por defecto del módulo Bluetooth suministrado por Sparkfun es “1234”.


Figura 9.27 Si no contamos con el código de seguridad para emparejar el dispositivo, entrar en la configuración del puerto serial Bluetooth y deseleccionar la opción “Conexión segura”.


También es de suma importancia observar cual ha sido el puerto COM asignado a este servicio (Ver figura 9.30). En nuestro caso nos ha sido asignado el puerto COM6, el tomaremos en cuenta a la hora de seleccionar el puerto serial en la terminal de comunicaciones de mikroBasic.

Figura 9.29

Figura 9.30


Terminado el proceso de configuración, estamos listos para ver nuestro módulo Bluetooth conectado a nuestro PC, tal y como se observa en la siguiente figura:

Figura 9.31

También es posible ver el estado de la conexión Bluetooth a través de dos Leds en la base del módulo Bluetooth de nuestro circuito: •

Un LED de color verde estará en un estado de intermitencia mientras el módulo se encuentra a la espera de una conexión.

•

Un LED de color Rojo nos indicará que la conexión ha sido exitosa y que el módulo se encuentra preparado para transmitir y recibir datos.


9.4.2.- Comunicación Serial inalámbrica BlueTooth. Sin realizar ninguna modificación sobre el último programa que hemos cargado en el microcontrolador, podremos ver en funcionamiento las comunicaciones a través de esta pasarela inalámbrica, cuando enviamos la cadena de datos desde la terminar de comunicaciones de mikroBasic hasta el microcontrolador PIC. En la siguiente figura se puede observar que lo único que hemos cambiado ha sido la configuración para la conexión del puerto, donde COM6 representa la conexión a través del módulo Bluetooth del PC.

Figura 9.32


Figura 9.33


9.5.- Módulo GPS (OEM), comunicación serial RS232.

Hoy en día es posible adquirir a través de Internet módulos GPS (OEM, abreviatura del inglés “Original Equipment Manufacturer”) de muy bajo costo y con una eficiencia que puede sorprender a cualquiera que desee incluirlos en sus proyectos electrónicos, debido a que son sumamente precisos y muy fáciles de acoplar. Básicamente, estos módulos son capaces de capturar la información necesaria de una red de satélites, a través de los cuales determinan su posición geográfica en el planeta. Esta información es entregada por el dispositivo a través de un protocolo estándar denominado NMEA 0183. Esta información sale del puerto serial del dispositivo a una frecuencia conocida, que por lo regular es igual a 1 Hz. Esto significa que podemos obtener la ubicación geográfica actualizada de nuestro dispositivo cada 1 segundo. También existen módulos GPS que entregan dicha información a frecuencias mayores, por ejemplo a 5Hz, 10 Hz e incluso a 20 Hz. Los módulos GPS que utilizaremos a continuación tienen una salida de datos Serial Asíncrona con niveles de voltaje en su salida entre 0 y 5 voltios. Requieren además de una antena “activa” la cual podremos encontrar en dos modalidades; montada directamente sobre el módulo GPS, o separada y encapsulada para protegerla del clima cuando deseamos que la misma esté lejos del circuito principal o circuito de control. El objetivo principal en los próximos ejemplos será la obtención de los siguientes datos extraídos del “string” o cadena de datos en la salida del GPS: •

UTC Time (Universal Time Coordinated) o Tiempo Universal Coordinado. Este es el tiempo de la zona horaria a través del cual se calcula el tiempo en diferentes partes del mundo.

•

Ubicación geográfica (Latitud y Longitud). Es la ubicación del dispositivo sobre el planeta, medida en ángulos; grados, minutos y segundos de arco.

•

Satélites detectados. Es la cantidad de satélites que el dispositivo GPS ha podido capturar en momento determinado.

•

Altura del dispositivo sobre el nivel del mar.

Si no está familiarizado con estos conceptos, sería recomendable leer al respecto en algún libro especializado o a través de Internet, donde podrá encontrar suficiente información útil y detallada. Sin embargo estudiemos un poco acerca del protocolo NMEA, coordenadas geográficas y su representación numérica. 284 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

9.5.1.- Protocolo NMEA. Como dijimos anteriormente, podemos obtener la ubicación geográfica del dispositivo en términos de Latitud y Longitud. La latitud determina la distancia angular entre un punto en el planeta y el ecuador y puede pertenecer tanto al hemisferio Norte como al hemisferio Sur. La longitud geográfica determina la distancia angular entre un punto del planeta y el meridiano de Greenwish. En este caso y según su ubicación en el planeta, podremos extraer del dispositivo una longitud Este o una longitud Oeste según sea el caso. Esta información la podemos extraer a través una cadena de caracteres ASCII en formato de comunicación NMEA. NMEA cuenta con varias sentencias las cuales empiezan con los caracteres “$GP” seguidas del nombre de la misma, además de los datos capturados por el dispositivo desde la red de satélites, cada uno de ellos presentados en campos separados por comas. También podremos encontrar al final de la sentencia el resultado de una operación de dos dígitos denominada “Checksum” justo después del símbolo “*”. El “Checksum” se calcula a través de una operación lógica (XOR) realizada tantas veces como sea necesario según la cantidad de dígitos en la cadena, a través de la cual podemos determinar si la transmisión de datos desde el modulo GPS hacia el microcontrolador PIC ha sido correcta. El resultado de esta operación queda expresado a través de dos caracteres ASCII, los cuales representan un valor Hexadecimal. Cada vez que el modulo GPS envía una de estas sentencias a través de su salida, automáticamente termina la misma con y (Carrie Return y Line Feed), lo cual resulta ser muy útil cuando deseamos ver esta información en un terminal de comunicaciones, ya que cada sentencia será visualizada en una nueva línea en el área de recepción de datos, y no de forma continua y desordenada. Uno de los módulos o dispositivos GPS que hemos utilizado como ejemplo ha sido el Garmin 18-5Hz, de Garmin International Inc., en su versión OEM. Veamos una de las sentencias NMEA que nos entrega este dispositivo en su salida: GGA = Global Positioning System Fix Data $GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*hh Los campos representados por números, contienen información en un formato conocido el cual podremos encontrar detallado en la hoja de especificaciones técnicas del fabricante.


Veamos: •

El campo <1> para la sentencia GGA almacena el “Tiempo Universal Coordinado” o “UTC Time” bajo un formato predefinido: hhmmss.s

•

El campo <2> almacena la latitud bajo el formato: ddmm.mmmmm

•

El campo <3> almacena el hemisferio Norte o Sur, es decir: N ó S.

•

El campo <4> almacena la longitud bajo el formato: ddmm.mmmmm

•

El campo <5> almacena el hemisferio Este ó hemisferio Oeste: E ó W.

•

El campo <6> almacena el estado de la sincronización con el sistema de posicionamiento global. 0 = no hay posición, 1 = posición disponible para GPS nodiferencial, 2 = posición disponible para DGPS o GPS diferencial.

•

El campo <7> almacena el número de satélites en uso, entre 00 y 12. Los ceros siempre serán representados en la cadena de datos, es decir, si la cantidad de satélites es igual a “cero”, entonces podremos ver los caracteres “00” en este campo. (Esta característica aplica para todos los campos de la cadena).

•

El campo <8> almacena la Imprecisión en el plano de superficie.

•

El campo <9> almacena la altitud del dispositivo sobre el nivel del mar.

•

Seguidamente veremos la unidad de medida del campo <9>, “M” o metros.

•

El campo <10> almacena la Superficie gravitacional equipotencial, seguida de su unidad “M” o metros.

•

Los campos <11> y <12> son reservados o nulos.

Veamos un ejemplo de esta sentencia con valores reales: $GPGGA,212529.4,5042.52892,N,12238.40770,W,2,09,1.1,9.7,M,-11.4,M,,*61 •

UTC Time: 21 horas, 25 minutos, 29.4 segundos.

•

Latitud: 50º 42.52892”.

•

Hemisferio de Latitud: Norte.

•

Longitud: 112º 38.40770”.

•

Hemisferio de Longitud: Oeste. 286


•

Estado de la sincronización: 2, posición disponible para DGPS.

•

Satélites en uso: 9 satélites.

•

Imprecisión en el plano de superficie: 1.1

•

Altitud del dispositivo o antena sobre el nivel del mar: 9.7 metros.

•

Superficie equipotencial gravitacional: -11.4 metros.

Esta sentencia es una de varias sentencias que son entregadas por este dispositivo GPS a través de su salida digital, a una frecuencia constante de 5 Hz. Si conectamos el dispositivo GPS directamente al puerto serial del computador, configuramos correctamente los parámetros de comunicación, podremos ver continuamente las sentencias NMEA como se observa en la figura 9.34.


La latitud y longitud están calculadas normalmente bajo el sistema centesimal en el sistema de medidas relativas a ángulos. Las coordenadas expresadas en sistema centesimal son completamente compatibles con sistemas de información geográfica (GIS), como Google Earth (http://earth.google.com). Descargue este programa gratuitamente de la dirección señalada. Con este programa podremos tomar información relativa a coordenadas geográficas e introducirlas en Google Earth para obtener la ubicación geográfica del dispositivo sobre el mapa. Dicho esto, tomemos las coordenadas de la cadena de caracteres de ejemplo, y demos el formato adecuado para que Google Earth sea capaz de reconocerlas: Coordenada Geográfica: N50 42.52892 W112 38.40770 Al introducir estos datos bajo este formato en la casilla de búsqueda de Google Earth, el programa nos llevará a la posición exacta en la cual se encuentra nuestro dispositivo GPS (Figura 9.36).

N50 42.52892 W112 38.40770


Figura 9.36

Para realizar esta tarea de extraer ciertos datos de la cadena de caracteres enviada por el módulo GPS a una frecuencia conocida, a través de un microcontrolador PIC, debemos analizar la cadena completa y observar cada cuantos caracteres se da una repetición de la misma. En la siguiente imagen podemos ver la salida del módulo GPS Garmin 18-5Hz. Si observamos bien, notaremos que tenemos una larga cadena de datos que se repite constantemente:


Figura 9.37

La cadena de datos señalada será la que estaremos analizando en busca de la sentencia NMEA que mas nos interesa, y a través de la cual obtendremos los datos anteriormente comentados, como coordenadas geográficas, número de satélites en uso, altitud entre otros. Los módulos GPS vienen configurados de fábrica para enviar una cierta cantidad de sentencias NMEA a través de su salida. Esta configuración podría ser cambiada a través de un software proporcionado por el fabricante, en caso de que estemos interesados en obtener una sentencia NMEA específica de todo el repertorio que encontraremos en el manual del módulo GPS que estemos usando. Pero en nuestro caso, la cadena de caracteres o datos esta compuesta por tan solo cuatro sentencias NMEA: VTG, RMC, GGA y GSA. Juntas conforman una solo cadena de caracteres que se repite constantemente, no mayor a 256 bytes, y de la cual sólo deseamos extraer los datos de la sentencia GGA para la próxima práctica de programación.



En este ejemplo se requiere extraer de la cadena de caracteres proporcionada por el módulo GPS las coordenadas geográficas (latitud y longitud) y el número de satélites en uso. Lo primero que debemos tomar en cuenta para extraer los datos, será almacenar la cadena completa dentro de un arreglo de variables de tamaño conocido, según la cantidad de caracteres totales en ella. En nuestro ejemplo, tenemos una cadena de 183 caracteres, por lo cual estaremos declarando en nuestro programa un arreglo de variables que cubra esta cantidad. Repacemos del programa anterior la subrutina encargada de almacenar una cadena de caracteres: acumulador = 1



' ' ' ' '

Llama la sub-función "leerCaracter y y carga el dato en la variable. Incrementa la variable "acumulador". Si la variable no es igual a 184, continúa cargando caracteres.

Lo primero que podemos ver en ella, es la variable “acumulador” inicializada con un valor igual a 1. Seguidamente, un lazo dentro del cual se llama a una sub-función, la cual habíamos denominado “Leercaracter”, encargada de extraer un byte del Buffer de la UART, el cual será cargado en la variable cadena[acumulador], o cadena[1]. Luego se realiza un incremento de la variable “acumulador” y se verifica la condición del lazo. Si la condición no se cumple, se procede a cargar el siguiente byte extraído del Buffer de la UART en la variable cadena[acumulador], o cadena[2] y así sucesivamente hasta que la condición “acumulador = 184” se cumpla. Si se ha preguntado porqué la condición es “acumulador = 184”, sabiendo de ante mano que la cadena cuenta con tan solo 183 caracteres, la respuesta sería la siguiente: Si la condición fuese “loop Until(acumulador = 183)”, el último caracter de la cadena (es decir, el carácter # 183), nunca se cargaría en la variable “cadena[183]”, debido a que la carga de datos extraídos del Buffer se realiza antes del incremento de la variable “acumulador”. Una vez almacenada la cadena, procedemos a realizar la búsqueda de los caracteres que conforman la cabecera de la sentencia deseada, es decir, $GPGGA. En el programa de ejemplo, estos caracteres se comparan uno por uno y en secuencia con los caracteres de la cadena. Si uno de estos caracteres falla, la búsqueda se reinicia desde el primer caracter “$” a partir del la posición en la cual se halló la diferencia, esto con la finalidad de terminar de analizar el resto de la cadena. 291 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Al encontrar la cabecera completa, procedemos entonces a almacenar el resto de los caracteres de la sentencia GGA, para luego ser mostrados a través de algún periférico conectado al microcontrolador y el cual en nuestro caso será una pantalla LCD.

' La variable “i” representa el valor de una pocisión de la cadena, a partir ' del último caracter de la cabecera de la sentencia GGA. Almacena: i = i + 1

' Incrementamos de una unidad la variable "i".

For X = 1 To 64

' En esta línea definimos cuantos datos deseamos de ' obtener de la Cadena a partir de la cabecera "$GPGGA" ' Retardo de 50 milisegundos.

delay_ms(50)

Datos_RX[X] = Cadena[i] ' Carga el dato de la Cadena en "Datos_RX[X]" i = i + 1


Next X

Si extraemos la cadena de caracteres de la figura 9.37, podremos notar que la sentencia NMEA deseada, es decir, GGA, se encuentra ubicada entre otras dos sentencias; RMC y GSA. $GPVTG,,T,,M,,N,,K*4E $GPRMC,004013.0,V,5042.52892,N,12238.40770,W,,,071209,008.4,W*71 $GPGGA,212529.4,5042.52892,N,12238.40770,W,2,09,1.1,9.7,M,-11.4,M,,*61 $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*E1

Al realizar el análisis de la cadena tal y como lo hicimos en el ejemplo de programación anterior, estaremos desechando las sentencias VTG, RMC y GSA junto con sus datos. Si por ejemplo quisiéramos extraer tan solo los campos de coordenadas geográficas y cantidad de satélites en uso de la sentencia GGA para mostrados por la pantalla LCD, lo apropiado sería mostrar tan sólo el contenido de las variables correspondientes a cada carácter.

$GPGGA,212529.4,5042.52892,N,12238.40770,W,2,09,1.1,9.7,M,-11.4,M,,*61

Esto significa que según la subrutina de almacenamiento de datos que vimos anteriormente y según los caracteres correspondientes marcados en “negrilla” en la cadena, la variables que debemos tomar para extraer estos campos serían las señaladas a continuación dentro del arreglo “Datos_RX[X]:


Datos_RX[1]

,

Datos_RX[33]

7

Datos_RX[2]

2

Datos_RX[34]

0

Datos_RX[3]

1

Datos_RX[35]

,

Datos_RX[4]

2

Datos_RX[36]

W

Datos_RX[5]

5

Datos_RX[37]

,

Datos_RX[6]

2

Datos_RX[38]

2

Datos_RX[7]

9

Datos_RX[39]

,

Datos_RX[8]

.

Datos_RX[40]

0

Datos_RX[9]

4

Datos_RX[41]

9

Datos_RX[10]

,

Datos_RX[42]

,

Datos_RX[11]

5

Datos_RX[43]

1

Datos_RX[12]

0

Datos_RX[44]

.

Datos_RX[13]

4

Datos_RX[45]

1

Datos_RX[14]

2

Datos_RX[46]

,

Datos_RX[15]

,

Datos_RX[47]

9

Datos_RX[16]

5

Datos_RX[48]

.

Datos_RX[17]

2

Datos_RX[49]

7

Datos_RX[18]

8

Datos_RX[50]

,

Datos_RX[19]

9

Datos_RX[51]

M

Datos_RX[20]

2

Datos_RX[52]

,

Datos_RX[21]

,

Datos_RX[53]

-

Datos_RX[22]

N

Datos_RX[54]

1

Datos_RX[23]

,

Datos_RX[55]

1

Datos_RX[24]

1

Datos_RX[56]

.

Datos_RX[25]

2

Datos_RX[57]

4

Datos_RX[26]

2

Datos_RX[58]

,

Datos_RX[27]

3

Datos_RX[59]

M

Datos_RX[28]

8

Datos_RX[60]

,

Datos_RX[29]

.

Datos_RX[61]

,

Datos_RX[30]

4

Datos_RX[62]

*

Datos_RX[31]

0

Datos_RX[63]

6

Datos_RX[32]

7

Datos_RX[64]

1

Figura 9.38

Al tomar cada una de estas variables e imprimirlas en pantalla ordenadamente, y de una forma personalizada, entonces estaremos cumpliendo con el objetivo principal del tema planteado anteriormente. En esta ocasión utilizaremos un microcontrolador PIC18F452, debido a que requerimos de una mayor capacidad en memoria RAM, además de hecho de que seguramente se buscará expandir las funciones programadas para realizar tareas mas avanzadas.


Toda la programación se hará en base al siguiente diagrama esquemático:

Figura 9.39

Dependiendo de las características técnicas del módulo GPS, es posible que éste pueda ser alimentado directamente de la fuente de 5 voltios que alimenta nuestro circuito, así como también es posible que debamos incluir en el diseño de nuestro circuito un MAX232 para acoplar el módulo al microcontrolador. Algunos otros modelos requerirán de un regulador de voltaje de 3.3 voltios, he incluso podremos prescindir del MAX232, ya que la salida de datos puede venir diseñada de diferentes maneras en diferentes modelos o marcas. Con esto queremos dar a entender que siempre será importante estar seguros de cuales son los parámetros suministrados por el fabricante para su conexionado, puesto que estos módulos suelen ser muy sensibles a los errores o niveles de voltaje que apliquemos a ellos.


Analice el siguiente programa que a continuación presentamos y lea detenidamente los comentarios en cada línea: program GPS_RS232 '--- Area de declaración: ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones. Caracter As Byte Y As Byte

' Variable para almacenar datos temporalmente. ' Variable para ubicar datos en una posición determinada ' de la pantalla LCD

Dim Datos_RX As Byte[64] Cadena As Byte[184] acumulador As Byte X As Byte i As Byte

' Arreglo de variables para almacenar los datos del GPS. ' Arreglo de variables para almacenar los cadena completa del GPS. ' Variable para condicional "loop Until..." ' Variable para lazo For-Next. ' Variable para acumulador temporal.

sub function LeerCaracter As Byte do loop Until UART1_Data_Ready = 1 Result = UART1_Read()

' Recoje un caracter de la UART. ' ' ' ' '

Cuando el dato esta listo, carga el resultado en la variable "LeerCaracter", de lo contrario se queda en el lazo esperando. Lee el dato en la USART y lo carga en la variable "LeerCaracter".

End sub main:



' Limpia la pantalla LCD ' Apaga el cursor en la pantalla

LCD_Out(1,1,"La:") LCD_Out(2,1,"Lo:")

' Imprime en la linea 1 y columna 1 ' Imprime en la linea 2 y columna 1



Recepcion: acumulador = 1



i = 0

' ' ' ' '

Llama la sub-función "leerCaracter y y carga el dato en la variable. Incrementa la variable "acumulador". Si la variable no es igual a 185, continúa cargando caracteres.

' Inicializamos la variable i = 0.



' ' ' ' ' ' ' '

Incrementamos en una unidad la variable "i". 36 equivale al simbolo ASCII "$". Si el Valor cargado en Cadena[i] es 36, verifica el siguiente caracter en la subrutina "verifica_2". Si no ha sido el simbolo correcto, verifica si "i" es mayor a la cantidad de bytes de la Cadena. Si "i" es mayor al numero de bytes de la Cadena, entonces reiniciamos todo el proceso desde "main".

' Si "i" no ha superado el valor de la cantidad de ' bytes de la Cadena, entonces continúa verificando ' en busca del caracter "$".


' ' ' ' ' ' ' '

Incrementamos en una unidad la variable "i". 71 equivale al simbolo ASCII "G". Si el Valor cargado en Cadena[i] es 71, verifica el siguiente caracter en la subrutina "verifica_2". Si no ha sido el simbolo correcto, verifica si "i" es mayor a la cantidad de bytes de la Cadena. Si "i" es mayor al numero de bytes de la Cadena, entonces reiniciamos todo el proceso desde "main".

' Si "i" no ha superado el valor de la cantidad de ' bytes de la Cadena, entonces continúa verificando ' en busca del caracter "G".


' ' ' ' ' ' ' '

Incrementamos en una unidad la variable "i". 80 equivale al simbolo ASCII "P". Si el Valor cargado en Cadena[i] es 80, verifica el siguiente caracter en la subrutina "verifica_2". Si no ha sido el simbolo correcto, verifica si "i" es mayor a la cantidad de bytes de la Cadena. Si "i" es mayor al numero de bytes de la Cadena, entonces reiniciamos todo el proceso desde "main".

' Si "i" no ha superado el valor de la cantidad de ' bytes de la Cadena, entonces continúa verificando ' en busca del caracter "P".


' ' ' ' ' ' ' '



verifica_5: i = i + 1 If Cadena[i] = 71 Then GoTo verifica_6 Else If i = 184 Then GoTo main End If

' ' ' ' ' ' ' '



GoTo verifica_1 End If


verifica_6: i = i + 1 If Cadena[i] = 65 Then

' ' ' ' ' ' ' '

GoTo Almacena Else If i = 184 Then GoTo main End If GoTo verifica_1 End If

Incrementamos en una unidad la variable "i". 65 equivale al simbolo ASCII "A". Si el Valor cargado en Cadena[i] es 65, verifica el siguiente caracter en la subrutina "verifica_2". Si no ha sido el simbolo correcto, verifica si "i" es mayor a la cantidad de bytes de la Cadena. Si "i" es mayor al numero de bytes de la Cadena, entonces reiniciamos todo el proceso desde "main".

' Si "i" no ha superado el valor de la cantidad de ' bytes de la Cadena, entonces continúa verificando ' en busca del caracter "A".

' Una vez identificada la cabecera completa de la sentencia NMEA, procedemos a cargar ' el resto de la información en el arreglo de variables Datos_RX[X]:

Almacena: i = i + 1


For X = 1 To 64

' En esta línea definimos cuantos datos deseamos de ' obtener de la Cadena a partir de la cabecera "$GPGGA" ' Retardo de 50 milisegundos.

delay_ms(50)

Datos_RX[X] = Cadena[i] ' Carga el dato de la Cadena en "Datos_RX[X]" i = i + 1


Next X

PantallaGLCD:

' ' ' '

Esta sub-rutina se encargara de mostrar los datos en un orden específico en la pantalla. Es muy importante prestar atención a las posiciones en las cuales se están imprimiendo los datos para no confundirnos.

LCD_Cmd(_LCD_CLEAR)


LCD_Out(1,1,"La:") LCD_Out(2,1,"Lo:")

' Imprime una etiqueta en la linea 1 y columna 1 ' Imprime una etiqueta en la linea 2 y columna 1

Caracter = Datos_RX[22] Lcd_Chr(1, 4, Caracter)

' Letra correspondiente al Hemisferio N ó S. ' Escribimos el contenido de la variable "Caracter" ' en la columna 4 (Línea 1) de la pantalla LCD.


' Letra correspondiente al Hemisferio E ó W. ' Escribimos el contenido de la variable "Caracter" ' en la columna 4 (Línea 2) de la pantalla LCD.

' Datos para la Latitud: Caracter = Datos_RX[11] Lcd_Chr(1, 5, Caracter)

' Primer Caracter del campo "Latitud" en la Cadena. ' Escribimos el contenido de la variable "Caracter" ' en la columna 5 de la pantalla LCD.


' Segundo Caracter del campo "Latitud" en la Cadena. ' Escribimos el contenido de la variable "Caracter" ' en la columna 6 de la pantalla LCD.

Y = 8

' Con este valor especificaremos la posición de la ' variable que deseamos imprimir en la pantalla.


For X = 13 To 20

Caracter = Datos_RX[X] Lcd_Chr(1, Y, Caracter) Y = Y + 1

' ' ' ' ' ' ' '

Hacemos un For-Next debido a que deseamos imprimir los siguientes 8 caracteres de la lalitud seguidos, de esta forma ahorramos líneas de programación. Carga el contenido de la variable deseada en "Caracter" Escribimos el contenido de la variable "Caracter" en la columna "Y" (valor cargado en Y) de la pantalla LCD. Incrementamos el valor de "Y" en una unidad para la nueva posición del próximo digito a imprimir.

Next X

' Datos para la Longitud: Caracter = Datos_RX[24] Lcd_Chr(2, 5, Caracter)

' Primer Caracter del campo "Longitud" en la Cadena. ' Escribimos el contenido de la variable "Caracter"


' Segundo Caracter del campo "Longitud" en la Cadena. ' Escribimos el contenido de la


' Tercer Caracter del campo "Longitud" en la Cadena. ' Escribimos el contenido de la variable "Caracter"

Y = 9

' Con este valor especificaremos la posición de la ' variable que deseamos imprimir en la pantalla.

For X = 27 To 34

' Hacemos un For-Next debido a que deseamos imprimir ' los siguientes 8 caracteres de la lalitud seguidos.

Caracter = Datos_RX[X] Lcd_Chr(2, Y, Caracter)

' ' ' ' '

Y = Y + 1

Carga el contenido de la variable deseada en "Caracter" Escribimos el contenido de la variable "Caracter" en la columna "Y" (Línea 2) de la pantalla LCD. Incrementamos el valor de "Y" en una unidad para la nueva posición del próximo digito a imprimir.

Next X

delay_ms(5000)

' Pausa de 5 segundos para visualizar los datos en ' la pantalla LCD.

' Mostramos a continuación la cantidad de Satélites en uso. Debido a que este ' campo en la Cadena está conformado por dos dígitos, debemos imprimir el contenido ' de las dos variables correspondientes a éste. LCD_Cmd(_LCD_CLEAR)


LCD_Out(1,1,"Satelites en Uso")

' Imprime una etiqueta en la linea 1, columna 1 ' de la pantalla LCD.

Caracter = Datos_RX[40] Lcd_Chr(2, 8, Caracter) Caracter = Datos_RX[41] Lcd_Chr(2, 9, Caracter)

' Carga el contenido de la variable deseada en "Caracter" ' Escribimos el contenido de la variable "Caracter" ' en la columna 8, línea 2 de la pantalla. ' Escribimos el contenido de la variable "Caracter" ' en la columna 9, línea 2 de la pantalla.

delay_ms(5000)

' Retardo de 5 segundos para visualizar ' la información presentada en pantalla.

GoTo Recepcion

' Hacemos un salto a la etiqueta "Recepción" para ' recoger nuevos datos del modulo GPS.

End.


9.6.- Programación en Visual Basic 6.0 para ejemplos de comunicación serial RS232. Cuando se trata de proyectos de comunicación serial RS232, es muy probable que necesitemos de una interfase personalizada para el control de nuestros dispositivos electrónicos. Una forma sencilla y efectiva de realizar esto es a través de la programación de módulos de control en Visual Basic. A continuación explicamos paso a paso como llegar a programar un sencillo módulo de comunicaciones encargado de enviar datos al microcontrolador PIC a través del puerto serial RS232 del PC. Para esto emplearemos el diagrama esquemático de la figura 9.54, a través del cual podremos observar los datos enviados desde el PC en la pantalla LCD. Para crear un nuevo proyecto en Visual Basic, debemos empezar haciendo clic en el menú Archivo  Nuevo Proyecto y seleccionamos la opción “EXE estándar” (figura 9.40).

Figura 9.40

Figura 9.41


Figura 9.42

Una vez creado un nuevo proyecto, será importante activar el componente para manejar la comunicación serial “Microsoft Comm Control 6.0”. Esto se realiza haciendo clic en el menú Proyectos  Componentes  Controles.

Figura 9.43

Al hacer clic en el botón “Aceptar” veremos que en la barra de herramientas aparece un nuevo icono representado por un teléfono.


Figura 9.44

Inserte en el formulario el icono “MsComm” como se muestra en la figura 9.45, y configure los siguientes parámetros en la ventana de propiedades: CommPort: 1 (ver figura 9.46) Settings: 9600,n,8,1 (ver figura 9.47)

Figura 9.45

Figura 9.46

Figura 9.47


Seguidamente haga doble clic sobre el formulario para visualizar la ventana de código en la cual introduciremos las siguientes líneas de programa, las cuales se encargarán de abrir el puerto serial del PC (Figura 9.48).

Figura 9.48

Utilice el icono “CommandButton” en la barra de herramientas para agregar botones en el formulario:

Figura 9.49


Para cambiar el nombre del botón, busque la celda “Caption” en la ventana de propiedades del mismo (ver figura 9.50):

Figura 9.50

Este procedimiento se repite hasta lograr obtener un formulario con 12 botones debidamente identificados como se observa en la figura 9.51:

Figura 9.51

El siguiente paso es designar a cada botón la instrucción que se encargará de enviar un dato específico a través del puerto serial RS232 del PC. Haga doble clic en el primer botón del formulario y agregue la siguiente línea de comando (ver figura 9.52):

Figura 9.52


Se repite el paso anterior para el resto de los botones: Botón Botón Botón Botón Botón Botón Botón Botón Botón Botón Botón

#2: MSComm1.Output = Chr$(50) #3: MSComm1.Output = Chr$(51) #4: MSComm1.Output = Chr$(52) #5: MSComm1.Output = Chr$(53) #6: MSComm1.Output = Chr$(54) #7: MSComm1.Output = Chr$(55) #8: MSComm1.Output = Chr$(56) #9: MSComm1.Output = Chr$(57) #10: MSComm1.Output = Chr$(42) #11: MSComm1.Output = Chr$(48) #12: MSComm1.Output = Chr$(35)

Por último, haga clic en el botón “Iniciar” (ver figura 9.53), para hacer funcionar el teclado 3x4 desde el cual se enviarán datos hacia el microcontrolador. Al hacer clic en cualquiera de los botones del teclado, estará enviando al microcontrolador el dato correspondiente (Valor equivalente al caracter ASCII en la tecla)b el cual podrá ser observado en la pantalla LCD de su circuito.

Figura 9.53


Por último, generamos el archivo ejecutable desde el menú Archivo  Generar “Nombre del archivo.exe”

9.6.1.- Ejemplo de programación #54: El programa para el ejemplo planteado esta basado en el diagrama esquemático de la figura 9.54: program RS232 '--- Area de declaración: Dim Datos_RX As Byte Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



Programa Principal





Recepcion: If (UART1_Data_Ready() = 1) Then Datos_RX = UART1_Read() GoSub Imprime

' Si recibe datos en el puerto... ' Almacena el dato en la variable "Datos_RX" ' Salta a la subrutina de Impresión.

Else Lcd_Out(1, 1, "Esperando Dato!") ' Mensaje de estado del Buffer. End If GoTo Recepcion

' Repetimos el proceso.

Imprime: Lcd_Out(2, 1, "Tecla: ") Lcd_Chr(2, 8, Datos_RX)

' Mensaje de estado del Buffer. ' Transmitimos de vuelta el valor cargado ' en la variable "Datos_RX"

Delay_ms(1000) Return

' Retardo de 1.5 segundos.

End.


Básicamente el microcontrolador estará esperando un dato desde el PC el cual será mostrado en la segunda línea de la pantalla LCD. Al presionar cualquiera de las teclas del módulo que hemos realizado en Visual Basic, el caracter correspondiente aparecerá en la pantalla para luego quedar a la espera del siguiente dato.

9.6.2.- Ejemplo de programación #55: En base a los conocimientos adquiridos hasta ahora, realizaremos a continuación un circuito capaz de medir un voltaje variable aplicado a una de las entradas del conversor A/D de un PIC16F877, el cual a su vez deberá enviar el resultado de la conversión en decimal a una pantalla LCD, y enviar este mismo resultado a un PC, a través del puerto serial donde los datos serán recibidos y “convertidos”, en una hoja de cálculo (Excel), para posteriormente graficar el conjunto de datos de una muestra de diez lecturas acumuladas.


Del capítulo de conversión A/D podemos extraer el programa base para llegar al objetivo de este ejercicio. Lo único que tendremos que hacer será agregar una rutina para transmitir vía RS232 el resultado de la conversión A/D hacia el PC. Antes de realizar la programación en Excel, vamos a realizar las pruebas de conversión A/D mostrando los resultados en la pantalla LCD y en el terminal de comunicaciones de mikroBasic.

Analicemos el siguiente programa, leyendo cuidadosamente los comentarios realizados en cada línea: program RS232_A/D ' Sección de Declaración ' Configuración de los pines de la LCD Dim LCD_RS LCD_EN LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_D7

As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At



Dim texto As String[20] Dim dato As Word Dim DatoStr As string[4]

' ' ' ' '


main: UART1_Init(9600) Delay_ms(100)


Lcd_Init() LCD_Cmd(_LCD_Clear) LCD_Cmd(_LCD_Cursor_Off)

' Inicializamos la pantalla. ' Limpia la pantalla LCD. ' Apaga el cursor en la pantalla.

ADCON1 = 0 TRISA

= $FF


While (TRUE) dato = Adc_Read(2)


LCD_Out(1,1,"Conversion A/D: ")

' Imprime un título en la linea 1.

wordtostr(dato, DatoStr) Lcd_Out(2, 5, DatoStr)

' Conversión de word a string. ' Imprime el dato cargado en "DatoStr".


UART1_Write_Text(DatoStr)

' Enviamos el dato vía RS232.

delay_ms(1000)


Wend End.

En el programa se puede observar cómo hemos definido el conexionado de la pantalla LCD, así como también la configuración básica establecida para el conversor A/D, el cual hará la conversión a 10 bits con el fin de obtener una mayor resolución en el proceso de medición del voltaje aplicado al pin RA2. Una vez iniciada la conversión, se puede observar que el resultado de la misma es almacenada en la variable “Dato”, la cual hemos declarado como una variable de 16 bits (word), debido a que el resultado de la conversión requiere mas de ocho bits de datos. Este resultado de la conversión es mostrado en la pantalla LCD e inmediatamente enviado a través del puerto serial del microcontrolador el cual ha sido inicializado a una velocidad de transmisión de datos de 9600 bps. En la figura 9.55 podemos observar como se verá el dato resultado de la conversión en la pantalla.

Figura 9.55

El siguiente paso en el programa consiste en enviar el dato obtenido al PC a través del puerto serial, para luego hacer una pequeña pausa de 500 milisegundos y empezar nuevamente el proceso para una nueva lectura. Un paso importante en este punto, una vez obtenido el resultado de la conversión A/D en la pantalla LCD, será verificar la transferencia de datos hacia el PC con la ayuda de la terminal de comunicaciones de mikroBasic.


En la siguiente imagen podemos ver los datos capturados por el PC desde la ventana de recepción en la terminal:

Figura 9.56

Recuerde seleccionar la opción “ASCII”, para visualizar los valores obtenidos de la conversión A/D adecuadamente. En este punto ya podemos estar seguros que la conversión en RA2 y el envío de datos hacia el PC están correctos. Pero la idea principal de esta práctica, será llevar estos datos a una hoja de Excel, en la cual podamos realizar los cálculos para expresar estos valores en unidades de voltaje para luego tomar una muestra significativa y graficarlos como se observa en la figura 9.57.


Figura 9.57

El primer paso para configurar la hoja de Excel, será ubicar las herramientas de Visual Basic y agregar a la hoja de cálculo el control “Microsoft communications control, Version 6.0”. Para esto debemos seguir los siguientes pasos: 1.- Al abrir la hoja de cálculo, podemos ver un menú de opciones en la parte superior de la ventana denominado “Herramientas”. Haga clic en el menú “Herramientas” y seleccione la opción “Personalizar”.


Figura 9.58 Al seleccionar esta opción podrá observar que en la ventana “Personalizar” hay tres fichas de configuración. Seleccione la ficha “Barra de herramientas” como se muestra en la figura 9.59.


En esta ficha encontrará una serie de opciones disponibles, de las cuales deberá seleccionar “Visual Basic”. Haga clic en al botón “Cerrar” y verá que aparece en la hoja de cálculo una caja de herramientas nueva llamada “Visual Basic” (Figura 9.60), la cual podemos trasladar a la parte superior de la hoja de cálculo, la cual contiene el resto de las herramientas típicas usadas en Excel (Figura 9.61).

Figura 9.60


Figura 9.61

Haga clic en el botón “Cuadro de controles” y desplace la caja de herramientas nuevamente a la parte superior de la hoja de cálculo junto con el resto de herramientas comunes de Excel (Figura 9.62).


Figura 9.62

En esta serie de botones, podremos encontrar uno denominado “Mas controles” (ver Figura 12.35), el cual despliega una lista de opciones. Ubique el siguiente control: “Microsoft communications control, Version 6.0”. Al hacer doble clic en este control la lista de opciones desaparece y es en este momento en el cual debemos agregar el mismo sobre la hoja de cálculo. Para esto, debe mantener el botón izquierdo del mouse activado y arrastrar el puntero hasta que aparezca un pequeño recuadro. Al soltar el botón izquierdo el control aparece sobre la hoja. La figura de un Teléfono sobre un “MODEM” lo identifica claramente, como se muestra en la figura 9.63.


Figura 9.63

El siguiente paso será agregar un botón en el cual se configura el código necesario para la apertura del puerto serial en el PC (Figura 9.64).


Al hacer doble clic sobre el nuevo botón, estamos entrando al editor de Visual Basic, en el cual podemos agregar las siguientes líneas de programa, las cuales permitirán abrir el puerto al hacer clic sobre el botón que hemos agregado para tal fin:

Private Sub CommandButton1_Click() 'abre el puerto de comunicación If Hoja1.MSComm1.PortOpen = False Then Hoja1.MSComm1.PortOpen = True End If End Sub

Observe la figura 9.65, en la cual se puede ver el campo “Caption”, correspondiente a la etiqueta del botón de comando que estamos configurando, la cual podemos personalizar con un nombre adecuado como “Abrir Puerto” o “Abrir Comm1”.

Figura 9.65


En figura 9.65 también podemos apreciar las líneas de programación agregadas al botón de comando, y el icono que nos permitirá regresar a la hoja de cálculo para continuar con la programación. Al regresar a la hoja de cálculo podremos notar el cambio en la etiqueta del botón de comando, como se muestra en la figura 9.66:

Figura 9.66

Ahora solo nos queda configurar el evento OnComm, relativo a la recepción de datos, haciendo doble clic sobre el control de comunicaciones (figura 9.67):

Figura 9.67


Veremos a continuación la ventana del editor de Visual Basic (Figura 9.68):

Figura 9.68 Recordemos que para almacenar datos en una variable, es importante considerar la declaración de la misma antes de ejecutar cualquier otra línea de programa que así la requiera. Es por esto que para este ejemplo, el primer paso en la configuración del control de comunicaciones ha sido la declaración de dos variables, las cuales hemos denominado “Apuntador” y “datainput”. La variable “Apuntador” será declarada como “Byte” y la variable “datainput” será declarada como “String”. Analice el uso de la variable “Apuntador” en el código del evento OnComm, el cual detallamos unas líneas más adelante. Esta variable se usa básicamente como acumulador y determina la posición en un rango predeterminado de las filas en la hoja de cálculo. Esto se 318 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

debe a que estamos interesados en mantener una muestra de los diez últimos valores capturados en el puerto para poder realizar una gráfica de líneas suavizadas, la cual se estará actualizando cada 500 milisegundos. Para almacenar un dato presente en el puerto serial (Comm1), utilizamos el comando “MSComm1.Input”, entonces, para almacenar un dato en la variable “datainput”, debemos realizar el siguiente arreglo: datainput = MSComm1.Input Luego para llevar el dato almacenado en la variable a una celda en la hoja de cálculo, podemos utilizar el siguiente comando: Hoja1.Cells(Fila, Columna) Un punto importante a considerar es que la variable “datainput” por estar declarada como “String”, almacenará una serie de datos consecutivos uno tras otro. Podemos extraer un dato de la cadena de caracteres almacenada en la variable “datainput” de la siguiente manera: Hoja1.Cells(Fila, Columna) = Mid(Variable, Bit de inicio, longitud)

Ejemplo: Si datainput = 643645650681701718745776 Para extraer los tres primeros caracteres y llevarlos por ejemplo a la celda (40,2) debemos hacer el siguiente arreglo: Hoja1.Cells(40, 2) = Mid(datainput, 1, 3)

Para mantener este dato y capturar uno mas actualizado, simplemente debemos hacer un arreglo para desplazar el contenido de la celda (40,2) a la celda (39,2). Cuando llegue el próximo dato actualizado, el contenido de esta celda deberá pasar a la celda (38,2) y así sucesivamente. Al repetir el desplazamiento de celdas diez veces, podremos tomar estos valores y graficarlos en la hoja de cálculo. Veamos a continuación el código para el evento OnComm: Private Sub MSComm1_OnComm() 'Declara variable Dim Apuntador As Byte Dim datainput As String datainput = MSComm1.Input For Apuntador = 30 To 40 Hoja1.Cells(Apuntador, 2) = Hoja1.Cells(Apuntador + 1, 2) Next


Hoja1.Cells(40, 2) = Mid(datainput, 1, 4) End Sub

Figura 9.69 Analice cuidadosamente el contenido del código en el evento OnComm. Verifique la rutina encargada de apilar los datos entre las celdas (40,1) y (30, 1). Por último, analice la extracción de datos de la cadena de caracteres almacenada en la variable “datainput”. Completados todos estos pasos, lo siguiente será volver a la hoja de cálculo y salir del modo de diseño, haciendo clic en el icono señalado en la siguiente figura:


Cuando se sale del modo de diseño, el control de comunicaciones desaparece de la hoja de cálculo. Ahora, haciendo clic en el botón “Abrir Comm1” y activando el circuito, podremos ver que aparecen los datos de la conversión A/D del microcontrolador en la pantalla LCD y en la hoja de cálculo, específicamente en las celdas B40, B39, B38, B37, B36, B35, B34, B33, B32, B31 y B30. En la figura 9.71 se pueden ver unos datos de prueba almacenados en las celdas anteriormente mencionadas. Estos datos pueden ser identificados poniendo un nombre o encabezado en la celda B29, por ejemplo, podemos escribir la palabra “Lecturas: “. En la columna C de la hoja de cálculo, haremos la conversión de datos para expresar los valores obtenidos en Voltios. Para esto aplicaremos la siguiente formula en las celdas C40, C39, C38, C37, C36, C35, C34, C33, C32, C31 y C30: •

=(B40*5)/1024



para la celda C40

•

=(B39*5)/1024



para la celda C39

•

=(B38*5)/1024



para la celda C38

•

=(B37*5)/1024



para la celda C37

•

=(B36*5)/1024



para la celda C36

•

=(B35*5)/1024



para la celda C35

•

=(B34*5)/1024



para la celda C34

•

=(B33*5)/1024



para la celda C33

•

=(B32*5)/1024



para la celda C32

•

=(B31*5)/1024



para la celda C31

•

=(B30*5)/1024



para la celda C30


Figura 9.71

Figura 9.72


Observe en la figura 9.72, la formula para la celda C40. Observe también que hemos ocultado una serie de filas de la hoja de cálculo, las cuales hemos reservado para agregar un gráfico de líneas suavizadas. Para graficar esta serie de datos, seleccionamos las diez celdas (desde la celda C30 hasta la celda C40) y hacemos clic en el icono “Asistente para Gráficos” (Figura 9.73), donde aparecerá una ventana en la cual podremos elegir el tipo de gráfico que deseamos utilizar. Seleccione la ficha “Tipos personalizados” y haga clic en la opción “Líneas suavizadas” de la lista (Figura 9.74).

Figura 9.73

Figura 9.74


En la siguiente ventana podemos ver el rango de datos que será graficado (Figura 9.75):

Figura 9.75

Si se desea personalizar aún mas el gráfico, se puede hacer en la ficha “Serie”, en cual es posible editar el recuadro que contiene la leyenda. En la siguiente ventana encontraremos una serie de fichas con una gran variedad de opciones que nos permitirán añadir detalles como el título del gráfico, identificar los ejes, agregar líneas de división, y algunos otros detalles útiles para mejorar la apariencia del gráfico. (figura 9.76).

Figura 9.76


Seguidamente, podemos seleccionar si el gráfico será colocado en una hoja nueva, o en la hoja de cálculo en la cual hemos estado trabajando (figura 9.77):

Figura 9.77

Finalmente podremos ver en la hoja de Excel los datos enviados desde el microcontrolador, los cuales a su vez serán graficados constantemente, como se puede observar en la figura 9.78

Figura 9.78


Capítulo X. Multi Media Card (MMC) y Secure Card (SD) Memory

MikroBasic tiene una completa librería para el manejo de memorias del tipo MMC y SD, muy comunes hoy en día para el almacenamiento de datos en equipos como teléfonos celulares, cámaras digitales, reproductores MP3 entre otros. Lo interesante de incluir memorias de este tipo en nuestros proyectos, resulta en el hecho de poder contar con una capacidad muy elevada en el almacenamiento de datos capturados de dispositivos externos al microcontrolador. Sin embargo, el aspecto que más ha llamado la atención en la aplicación de esta librería, es el hecho de poder utilizar el sistema de archivos FAT en nuestros proyectos. Por ejemplo, podemos crear archivos de texto, cuya extensión es bien conocida “.txt”, abrirlos desde el bloc de notas de Windows y extraer los datos que han sido descargados en él, todo procesado desde un principio por nuestros circuitos basados en microcontroladores PIC de la familia 18. Antes de iniciar el estudio del sistema de archivos FAT, veamos como almacenar datos en sectores específicos de una tarjeta de memoria SD. 10.1.- Librería MMC/SD. Las librerías necesarias para el almacenamiento de datos en la memoria SD son las siguientes: 10.1.1.- Mmc_Init(). Inicializa la memoria por hardware utilizando SPI como comunicaciones entre el microcontrolador y la memoria MMC\SD.

protocolo

de

10.1.2.- Mmc_Read_Cid(). Lee los 16 bytes del registro CID de la tarjeta de memoria. Significado del acrónimo CID: Card IDentification. 10.1.3.- Mmc_Read_Csd(). Lee los 16 bytes del registro CSD de la tarjeta de memoria. Significado del acrónimo CSD: Card Specific Data.


10.1.4.- Mmc_Write_Sector(). Escribe en un sector de la tarjeta de memoria MMC\SD. 10.1.5.- Mmc_Read_Sector(). Lee un sector de la tarjeta de memoria MMC\SD. 10.2.- Registro CID. Empecemos por analizar el registro CID de la memoria SD. El registro CID posee información que podría ser útil, dependiendo de la aplicación que vamos a querer dar a nuestros circuitos. Veamos a continuación como sustraer el contenido del registro CID, con un ejemplo sencillo y muy fácil de entender. El análisis a continuación esta basado en una tarjeta de memoria SD SanDisk de 2 Gigabytes. El registro CID esta compuesto por 16 Bytes, significa entonces que tenemos 128 bits los cuales se descomponen según se especifica en la siguiente tabla: Nombre Manufacturer ID OEM/Application ID Product Name Product Revision Product Serial Number Reservado Manufacturing Date CRC7 checksum Siempre en 1

Acrónimo MID OID PNM PRV PSN ---MDT CRC ----

Formato Binario ASCII ASCII BCD Binario ---BCD Binario ----

Cantidad de Bits 8 [bit 127 al 120] 16 [bit 119 al 104] 40 [bit 103 al 64] 8 [bit 63 al bit 56] 32 [bit 55 al bit 24] 4 [bit 23 al bit 20] 12 [bit 19 al bit 8] 7 [bit 7 al bit 1] 1 [bit 0]

Figura 10.1 Manufacturer ID (MID): Este número identifica el fabricante de la tarjeta de memoria. En nuestro análisis utilizaremos una memoria del fabricante SanDisk, por lo cual al leer el registro CID, debemos obtener el numero de identificación correspondiente a este fabricante, el cual en binario sería 00000011, en decimal el número 3, o en hexadecimal 0x03, asignado por el SD-3C, LLC. (http://www.sd-3c.com) OIM/Application ID (OID): Son dos caracteres ASCII que identifican la tarjeta de memoria. El OID es asignado a un fabricante de tarjetas por el SD-3C, LLC. Para SanDisk, al leer el registro CID tenemos que estos dos bytes se corresponden con los caracteres “SD”. 327 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Product Name (PNM): Esta conformado por 5 caracteres ASCII. Los dos primeros identifican el tipo de memoria (SD), los tres últimos identifican la capacidad de la tarjeta de memoria. Por ejemplo, para una tarjeta SanDisk de 2 GB de capacidad, el nombre del producto (PNM) seria: SD02G. Product Revision (PRV): Representa el número de revisión del producto. Está codificado en BCD y su formato “n.m” seria el siguiente: Revisión Numero “8.0”, es decir, 1000 0000b Product Serial Number (PSN): Son 32 bits del registro CID, que expresan el serial del producto. Manufacturing Date (MDT): Devuelve el valor correspondiente al año y mes de fabricación del producto. Los bits 19 al 12 representan el año. Los bits 11 al 8 representan el mes, donde 1 es Enero. CRC7 Checksum: Es una suma de verificación para proteger la integridad de los datos.

10.2.1.- Ejemplo de programación #56: Para extraer los datos del registro CID de la memoria MMC, hemos elaborado un sencillo programa que almacena la cadena de caracteres del mismo, y seguidamente envía el contenido de cada variable por el puerto serial (RS232) del microcontrolador al HyperTerminal de MikroBasic. También es importante aclarar que la comunicación entre el microcontrolador y la tarjeta de memoria es SPI (Comunicación Serial Síncrona). En otras palabras, tendremos en nuestro circuito de pruebas un bus de datos SPI a través del cual estaremos enviando información entre el microcontrolador y la memoria. Es importante recordar que siempre debemos inicializar el módulo SPI antes de inicializar la tarjeta de memoria, y este paso se puede resolver bajo los siguientes parámetros: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH)

Lo siguiente a tomar en cuenta será seleccionar la tarjeta de memoria a través del pin CS (Chip Select) en el bus de datos SPI. Esto se hace poniendo un nivel lógico bajo, es decir, “0” en el pin CS, el cual en nuestro ejemplo está conectado al pin RC2 del microcontrolador. Para definir el pin “CS” en nuestros programas, siempre será necesario declaras las siguientes líneas al inicio: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit


Estas líneas de programa configuran el pin seleccionado para el “CS” o chip select, que en nuestro caso será RC2. La selección del dispositivo MMC se da cuando RC2 es igual a “0”. Seguidamente procedemos a reiniciar nuevamente el módulo SPI para una mayor velocidad en la comunicación entre el microcontrolador y la tarjeta de memoria SD: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV16, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH)

Lo siguiente será verificar si la memoria ha sido insertada para proceder a extraer los datos del registro o enviar un mensaje de error en caso contrario: error_Mmc = Mmc_Init()

' Inicializamos la Memoria SD.

Si el valor cargado en la variable “error_Mmc” es igual a cero (0), entonces ha habido comunicación con la memoria, por lo cual estaremos en capacidad de leer el registro CID de la misma y enviarlo por el puerto RS232. En caso contrario podremos establecer un mensaje de error para informar al usuario que la tarjeta de memoria no ha sido insertada en el circuito. Veamos el siguiente condicional: If (error_Mmc = 0) Then

' Verificamos que la memoria está insertada.

! ! La memoria fue encontrada, por lo cual podremos realizar el procedimiento Correspondiente a la extracción de datos del Registro CID en este espacio. Else

' si no se cumple el condicional:

! ! Entonces enviamos un mensaje de error, por ejemplo:

“Memoria no Encontrada!”

End If

Mientras la memoria no esté insertada, la condición establecida no se cumple haciendo que el programa envíe un mensaje de error (“Memoria no Encontrada”) por el puerto serial RS232 del microcontrolador. Si la condición se cumple, es decir, si la variable “error_Mmc = 0”, entonces procedemos a extraer la cadena de caracteres del registro CID, a almacenarlos en las variables declaradas al inicio del programa y a enviar los datos por el puerto serial para visualizarlo por el terminal de comunicaciones:


Diagrama Esquemático del Circuito:

Figura 10.2 El microcontrolador elegido para realizar todos los ejemplos a continuación ha sido el PIC18F458. Veamos a continuación el programa completo: program RegistroCid ' Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim dataBuffer As Byte[16] error_Mmc As Byte i As Byte main: Uart1_Init(9600)

' Inicialización de la USART a 9600 bps

' Inicialización del módulo SPI: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH)


' Inicializamos la tarjeta de memoria SD: error_Mmc = Mmc_Init()


If (error_Mmc = 0) Then

' Verificamos si la memoria ha sido insertada.

' reinicializa el módulo SPI para mayor velocidad: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV16, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) Mmc_Read_Cid(dataBuffer)

' Carga los datos del registro CID en la variable ' "dataBuffer"

delay_ms(1000)


For i = 0 To 15 Uart1_Write(dataBuffer[i]) Next i

' Envia el contenido cargado en la variable ' "dataBuffer" por el puerto serial (USART).

Else


Uart1_Write_Text(" Memoria no Encontrada ") ' envía el texto "Memoria no ' encontrada" por la USART. delay_ms(1000)


End If GoTo main

' Salta a la etiqueta inicio

End.

Por último, compilamos y grabamos el programa en el microcontrolador. Verifiquemos a continuación paso a paso lo que se debe hacer a partir de este momento para visualizar los resultados del ejercicio. Antes que nada, es de suma importancia verificar que hemor elegido el microcontrolador correcto en nuestro proyecto (PIC18F458), además del valor correcto del oscilador externo, el cual en este caso será de 8 Mhz.

Figura 10.3


Recuerde también establecer los parámetros o ajustes del proyecto haciendo clic en el botón “Default”, como lo muestra la siguiente imagen:

Figura 10.4 La ventana anterior la puede ubicar fácilmente presionando simultáneamente las teclas Shift+Ctrl+E en su teclado. Para ver los datos enviados desde el puerto serial del microcontrolador, utilice el terminal de comunicaciones de mikroBasic. Esta ventana la podemos desplegar utilizando el acceso rápido “Ctrl-T”, o a través del menú “Tools”, como se muestra en la siguiente imagen:


Recuerde configurar los parámetros de comunicación del puerto serial que tenga disponible en su PC, asi como la velocidad de transmisión, la cual deberá ser de 9600 bps, ya que en el ejemplo propuesto la hemos declarado así: Uart1_Init(9600)


Figura 10.6 El formato en la ventana de recepción de datos tambien es importante si deseamos ver cada caracter en formato ASCII, Hexadecimal o Decimal.


Si seleccionamos el formato ASCII, y la tarjeta de memoria SD no se encuentra insertada en el circuito, podremos ver el mesaje de error definido por nosotros en nuestro programa, “Memoria no Encontrada”. Este mensaje se repetirá cada segundo hasta que insertemos la tarjeta de memoria SD.

Figura 10.7 Una vez detectada e inicializada, el contenido del registro CID aparece en pantalla como una serie de caracteres ASCII.


Veamos ahora el mismo mensaje en formato hexadecimal:

Figura 10.8 Los valores hexadecimales mostrados en la figura anterior, se corresponden con el mensaje de error enviado cuando no es posible encontrar la tarjeta de memoria. En el mensaje “Memoria no Encontrada”, cada caracter ASCII tiene su equivalente hexadecimal, en cual podremos asociar fácilmente si observamos la tabla ASCII, y convertimos sus valores decimales en hexadeimales. Podemos encontrar esta tabla en el menú “Tools”, haciendo clic en la opción “ASCII Chart”:


Figura 10.9 Por ejemplo, la letra “M” tiene un valor equivalente en la tabla expresado en formato decimal igual a 77. Al hacer la conversión de decimal a hexadecimal, tenemos que: 77  0x4D La siguiente letra es la “e”, la cual tiene un valor equivalente en la tabla expresado en formato decimal igual a 101. 336 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Al hacer la conversión de decimal a hexadecimal, tenemos que: 101  0x65 Si se esta preguntando que significado tiene el primer valor hexadecimal de la cadena (0x20), éste se corresponde se corresponde en la tabla ASCII anterior con “DC4” o “Device Control 4”. DC1 a DC4 son los caracteres para el control de dispositivos auxiliares o rasgos terminales especiales. Veamos de nuevo el resultado de la transmisión de datos de nuestro programa, pero esta vez insertaremos la memoria despues de ver el mensaje de “Memoria no Encontrada”:

Figura 10.10 Como podemos observar, la cadena de datos encerrada en el primer recuadro, representa el valor hexadecimal de cada carácter del mensaje de error “Memoria no Encontrada”


Seguidamente en el segundo recuadro, se observa la cadena de caracteres que representan los datos extraídos del registro CID, en hexadecimal. Esta cadena de caracteres se repite cada segundo (tercer recuadro), mientras la tarjeta de memoria esté presente, tal y como lo habíamos definido en nuestro programa. Veamos entonces que significan estos datos de ejemplo: 0x03 0x53 0x44 0x53 0x44 0x30 0x32 0x47 0x80 0x50 0x19 0xA9 0x59 0x00

MID OID OID PNM PNM PNM PNM PNM PRV PSN PSN PSN PSN

0x85 0x13

MDT MDT CRC

De izquierda a derecha, tenemos que: Manufacturer ID (MID):

0x03  “SanDisk”

OEM/Application ID (OID):

0x53  decimal = 83, equivalente ASCII = S 0x44  decimal = 68, equivalente ASCII = D

Product Name (PNM):

0x53  decimal = 83, equivalente ASCII = S 0x44  decimal = 68, equivalente ASCII = D 0x30  decimal = 48, equivalente ASCII = 0 0x32  decimal = 50, equivalente ASCII = 2 0x47  decimal = 71, equivalente ASCII = G

Product Revision (PRV):

0x80  equivalente BCD = 8 0 n=8 m=0 Formato “n.m” Revisión Número: 8.0

Serial Number (PSN):

0x50  equivalente binario = 01010000 0x19  equivalente binario = 00011001 0xA9  equivalente binario = 10101001 0x59  equivalente binario = 01011001 SN: 01010000000110011010100101011001 Dec: 1343859033 Hex: 5019A959

Manufacturing Date (MDT):

0x00  equivalente BCD = 0000 0000 0 (Recuerde que los Bits 23 al 20 son reservados) 0x85  equivalente BCD = 1000 0101 8 5 Año 2008 - Mes 5 = Mayo 338


Para mayor facilidad en la conversión de datos, puede utilizar la herramienta de conversión disponible en mikroBasic:

Figura 10.11 En este punto, ya hemos visto como inicializar la tarjeta de memoria SD, y cómo extraer la cadena de caracteres del registro CID.


10.3.- Registro CSD Versión 2.0. Este registro nos ofrece información útil acerca de la tarjeta de memoria que estaremos utilizando en nuestros proyectos. Los valores cargados en la siguiente tabla corresponden al registro CSD de la tarjeta de memoria que hemos utilizado para este estudio, y los cuales obtendremos mas delante de una forma práctica a través de un ejemplo explicado paso a paso. Veamos a continuación la siguiente tabla de datos, he interpretemos cada uno de ellos para saber cual es su función sobre la memoria SD: Nombre CSD structure Reservado Data read access-time Data read access-time in CLK cycles (NSAC*100)

max. data transfer rate card command classes max. read data block length partial blocks for read allowed write block misalignment read block misalignment DSR implemented

Reservado Device size Reservado erase single block enable erase sector size write protect group size write protect group enable

Reservado write speed factor max. write data block length partial blocks for write allowed

Reservado File format group copy flag (OTP) permanent write protection temporary write protection File format

Reservado CRC

Siempre en uno “1”

Campo del Registro CSD_STRUCTURE (TAAC) (NSAC)

Ancho

(TRAN_SPEED) CCC

8 12

(READ_BL_LEN) (READ_BL_PARTIAL)

4 1 1 1 1 6 22 1 1 7 7 1 2 3 4 1 5 1 1 1 1 2 2 7 1

(WRITE_BLK_MISALIGN)

(READ_BLK_MISALIGN) DSR_IMP

C_SIZE (ERASE_BLK_EN) (SECTOR_SIZE) (WP_GRP_SIZE) (WP_GRP_ENABLE)

(R2W_FACTOR) (WRITE_BL_LEN) (WRITE_BL_PARTIAL)

(FILE_FORMAT_GRP) COPY PERM_WRITE_PROTECT TMP_WRITE_PROTECT (FILE_FORMAT)

CRC

-

2 6 8 8

Valor 01b 00 0000b 26h (1.5 ms) 00h

Bits 127 al 126 125 al 120 119 al 112 111 al 104

32h o 5Ah

103 al 96 95 al 84

01x11011010 1b

9 0 0 0 x 00 0000b 00 xxxxh 0 1 7Fh 0000000b

0 00b 010b 9 0 00000b 0 x x x 00b 00b xxxxxxxb 1

83 al 80 79 78 77 76 75 al 70 69 al 48 47 46 45 al 39 38 al 32 31 30 al 29 28 al 26 25 al 22 21 20 al 16 15 14 13 12 11 al 10 9 al 8 7 al 1 0


•

TAAT: Define la parte asíncrona del tiempo de acceso a los datos. En este caso, el valor obtenido con nuestra tarjeta de memoria SD ha sido 0x26, lo cual equivale a un tiempo de acceso a los datos de 1.5 ms. Posición del Bit en TAAT

Valor y Unidad

Bit 2 al 0

Unidades: 0=1ns, 1=10ns, 2=100ns, 3=1μs, 4=10μs, 5=100μs, 6=1ms, 7=10ms

Bit 6 al 3

Valores: 0 = reservado, 1=1.0, 2=1.2, 3=1.3, 4=1.5, 5=2.0, 6=2.5, 7=3.0, 8=3.5, 9=4.0, A=4.5, B=5.0, C=5.5, D=6.0, E=7.0, F=8.0

Bit 7

Reservado

Figura 10.13 Tenemos que el valor TAAT obtenido al leer el registro CSD fue: 26h El equivalente binario de 26h es: 0010 0110 Bit 2 al 0: 110b  en decimal este número equivale a 6, que se corresponde al valor expresado en la tabla de 1 ms. Bit 6 al 3: 0100b  en decimal este número equivale a 4, que se corresponde al valor expresado en la tabla de 1.5 Entonces, tenemos el valor y la unidad de tiempo, igual a 1.5 ms. NSAC: Este campo es fijado en 00h. NSAC no debería ser usado para calcular valores de intervalo de espera. TRAN_SPEED: Este campo define la máxima velocidad de transferencia en una línea de datos. Sólo hay dos valores posibles en este caso, 32h equivalente a 25Mhz, que es la frecuencia máxima obligatoria para una tarjeta de memoria SD, y para el modo de alta velocidad, el valor siempre es 5Ah, equivalente a 50 Mhz.


Posición del Bit en TAAT

Valor y Unidad

Bit 2 al 0

Unidades: 0=100kbit/s, 1=1Mbit/s, 2=10Mbit/s, 3=100Mbit/s, 4... 7=reserved

Bit 6 al 3

Valores: 0 = reservado, 1=1.0, 2=1.2, 3=1.3, 4=1.5, 5=2.0, 6=2.5, 7=3.0, 8=3.5, 9=4.0, A=4.5, B=5.0, C=5.5, D=6.0, E=7.0, F=8.0

Bit 7

Reservado

Figura 10.14 Es decir, si Trans_Speed es 32h El equivalente de 32h en binario es: 00110010b Bit 2 al 0: 010b  en decimal, este valor equivale a 2 y se corresponde con la unidad Mbit/s. Bit 6 al 3: 0110b  en decimal, equivale a 6 y se corresponde con el valor 2.5 Entonces tenemos que, el valor y la unidad de tiempo es igual a 2.5 Mbit/s, o 25 Mhz. CCC: Define las clases de comandos de la memoria. El conjunto de comandos del sistema de Tarjeta de Memoria SD, está dividido en varias clases y cada clase apoya un juego de funcionalidades de tarjeta. READ_BL_LEN

READ_BL_LEN: La longitud máxima de lectura es 2 . Este valor debe estar siempre entre 512 y 2048 bytes. En una memoria SD, READ_BL_LEN y WRITE_BL_LEN siempre son iguales. Valor de READ_BL_LEN De 0 a 8 9 10 11 De 12 a 15

Longitud del Bloque Reservado 9 2 = 512 bytes 210 = 1024 bytes 211 = 2048 bytes Reservado


READ_BL_PARTIAL: Este valor siempre es igual a “1” en una memoria SD. Esto significa que los bloques mas pequeños (1 byte) también pueden ser utilizados. WRITE_BLK_MISALIGN: El tamaño del bloque de memoria es definido por WRITE_BL_LEN. Cuando WRITE_BLK_MISALIGN es igual a 0, indica que el cruce de límites de bloques físicos es inválido. Cuando es igual a 1, indica que el cruce de bloques físicos es válido. READ_BLK_MISALIGN: El tamaño del bloque de memoria es definido por READ_BL_LEN. Cuando READ_BLK_MISALIGN es igual a 0, indica que el cruce de límites de bloques físicos es inválido. Cuando es igual a 1, indica que el cruce de bloques físicos es válido. C_SIZE: Este parámetro es usado para calcular la capacidad del área de datos de usuario en una tarjeta de memoria SD, y no incluye el área protegida. Para calcular este valor, tenemos la siguiente fórmula: Capacidad de la memoria = (C_SIZE + 1) x 512K byte

ERASE_BLK_EN: Este valor siempre es igual a “1”, lo cual significa que puede borrar bloques múltiples de 512 bytes. SECTOR_SIZE: Este campo es fijado en 7Fh, es decir, 64K bytes. Este valor no esta relacionado con la operación de borrado. WP_GRP_SIZE: Este campo es fijado en 00h. Las memorias SD de alta capacidad no soportan escribir grupos de bloques protegidos. WP_GRP_ENABLE: Este campo es fijado en 00h. Las memorias SD de alta capacidad no soportan escribir grupos de bloques protegidos. WRITE_BL_LEN: Máxima longitud de escritura: 2

WRITE_BL_LEN

.

COPY: Define si el contenido en la tarjeta de memoria es original (“0”), o ha sido una copia (“1”). El bit COPY para dispositivos OTP y MTP vendidos al consumidor final es fijado en “1”, lo cual significa que el contenido es una copia. Este Bit solo es programado una vez. PERM_WRITE_PROTECT: Protege el contenido de la tarjeta contra escritura o sobre-escritura, todos los comandos para escritura y borrado de la tarjeta son “permanentemente” deshabilitados. El valor por defecto es “0”, es decir, No escritura permanente = deshabilitado.


TMP_WRITE_PROTECT: Protege temporalmente el contenido de sobreescritura o borrado, todos los comandos para escritura o borrado de la tarjeta son “temporalmente” deshabilitados. Este Bit puede ser seleccionado o reiniciado. El valor por defecto es “0”, es decir, la No escritura está deshabilitada. FILE_FORMAT: Indica el formato del archivo en la tarjeta de memoria. FILE_FORMAT_GRP FILE_FORMAT

Tipo

0

0

Disco Duro como sistema de archivos con tabla de partición.

0

1

DOS FAT con sector de arranque, sin tabla de partición.

0

2

Formato de archivo universal.

0

3

Otros – Desconocidos.

1

0, 1, 2, 3

Reservado.

Figura 10.16


10.3.1.- Ejemplo de programación #57: Veamos a continuación el programa que nos permitirá leer el registro CSD en una tarjeta de memoria SD: program RegistroCid ' Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim dataBuffer As Byte[16] error_Mmc As Byte i As Byte main: Uart1_Init(9600)


' Inicialización del módulo SPI: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) ' Inicializamos la tarjeta de memoria SD: error_Mmc = Mmc_Init()




' reinicializa el módulo SPI para mayor velocidad: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV16, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) Mmc_Read_Csd(dataBuffer)

' Carga los datos del registro CID en la variable ' "dataBuffer"

delay_ms(1000)


For i = 0 To 15 Uart1_Write(dataBuffer[i]) Next i

' Envia el contenido cargado en la variable ' "dataBuffer" por el puerto serial (USART).

Else


Uart1_Write_Text(" Memoria no Encontrada ") ' envía el texto "Memoria no ' encontrada" por la USART. delay_ms(1000)


End If GoTo main

' Salta a la etiqueta inicio

End.


Este es el resultado con nos ha dado con la tarjeta de memoria SD que hemos utilizado para la prueba:

Figura 10.17 Los datos en el primer recuadro corresponden al mensaje de error “Memoria no Encontrada”. Los datos dentro del segundo recuadro corresponden al registro CSD, y los datos en el tercer recuadro son la repetición del mismo:


0x00 0x26 0x00 0x32 0x5F 0x5A 0x83 0xC9 0x3E 0xFB 0xCF 0xFF 0x92 0x80 0x40 0xCB Bit 127

Bit 0

00000000 00100110 00000000 00110010 01011111 01011010 10000011 11001001 00111110 11111011 11001111 11111111 10010010 10000000 01000000 11001011

CSD Structure:

127-126 --> 00

Reservado:

125-120 --> 000000

TAAC:

119-112 --> 00100110

NSAC:

111-104 --> 00000000

TRAN_SPEED:

103-96 --> 00110010

CCC:

95-84

--> 010111110101

READ_BL_LEN:

83-80

--> 1010

READ_BL_PARTIAL:

79

--> 1

WRITE_BLK_MISALIGN:

78

--> 0

READ_BLK_MISALIGN:

77

--> 0

DSR implemented:

76

--> 0

Reservado:

75-70

--> 001111

C_SIZE:

69-48

--> 0010010011111011111011

Reservado:

47

--> 1

ERASE_BLK_EN:

46

--> 1

SECTOR_SIZE:

45-39

--> 0011111

WP_GRP_SIZE:

38-32

--> 1111111

WP_GRP_ENABLE:

31

--> 1

Reservado:

30-29

--> 00

R2W_FACTOR:

28-26

--> 100

WRITE_BL_LEN:

25-22

--> 1010

WRITE_BL_PARTIAL:

21

--> 0

Reservado:

20-16

--> 00000

FILE_FORMAT_GRP:

15

--> 0

COPY:

14

--> 1

PERM_WRITE_PROTECT: 13

--> 0

TMP_WRITE_PROTECT:

12

--> 0

FILE_FORMAT:

11-10

--> 00

Reservado:

9-8

--> 00

CRC:

7-1

--> 1100101


En la descripción anterior, la primera columna corresponde al “nombre” en la tabla de la figura 10.12. La segunda columna corresponde al número de bit en la cadena de datos obtenida, y la tercera columna corresponde a los datos asociados a cada bit. 10.4.- WinHex. Para realizar un mejor análisis y entendimiento del manejo de la memoria, utilizaremos un programa para el análisis de unidades de almacenamiento de datos en nuestro PC. El programa recomendado para realizar estas tareas se llama WinHex, con el cual podremos ver en detalle el mapa de memoria de la tarjeta MMC/SD. La descarga se puede realizar desde la dirección http://www.x-ways.net. WinHex es un producto de la empresa X-Ways Software Technology. Una vez descargado e instalado el programa, al ejecutarlo podremos ver la siguiente ventana:


Para realizar las siguientes pruebas, debemos contar con una unidad de lectura de memorias SD en nuestro computador. Normalmente podemos encontrar estas unidades de lectura en el mercado como una unidad externa USB, cuando de computadoras tipo “DeskTop” se trata (Figura 10.19).

Figura 10.19 A continuación insertamos la tarjeta de memoria SD en la ranura “ExpressCard” de la computadora, y seguidamente abrimos el menú “Herramientas” en el cual encontraremos la opción “Abrir Disco”. También podemos acceder a esta opción presionando la tecla de acceso rápido F9 en el teclado.


Seleccionada esta opción, veremos la siguiente ventana, la cual muestra los volúmenes disponibles en el sistema:

Figura 10.21

En esta ventana debemos identificar la unidad correspondiente a la tarjeta de memoria insertada.


Figura 10.22 Si anteriormente hemos dado formato a la tarjeta, entonces podremos ver en el sector cero “0” de la misma datos almacenados como lo demuestra la imagen anterior. También contamos con información útil en la barra ubicada en el lado izquierdo de la ventana de WinHex. Por ejemplo, podemos ver la capacidad total de la memoria, el espacio libre y el espacio utilizado, bytes por clúster, bytes por sector, bytes por página, entre otros. En este punto será bueno recordar que el tamaño de un sector puede variar entre 0,5K bytes y 64K bytes. Comúnmente podremos encontrar que el tamaño estándar de un sector es de 512 bytes, y este es el caso en este ejemplo. Para ubicar un sector específico en WinHex, tenemos una herramienta de búsqueda rápida en el menú “Posición”, llamada “Ir a Sector”. También podemos acceder a ella con las teclas de acceso rápido “Ctrl+G”.


Figura 10.23 Además tenemos disponible un botón de acceso rápido a esta función, identificado claramente en la imagen anterior. Al seleccionar esta opción podremos ver la siguiente ventana:

Figura 10.24 Esta herramienta resulta muy útil cuando tenemos una gran cantidad de datos almacenados en nuestra memoria SD, posiblemente provenientes de dispositivos periféricos que suministrarán datos importantes para algún propósito específico. Al escribir el número del sector y hacer clic en el botón “Aceptar”, podremos llegar directamente a la posición solicitada, haciendo mucho mas fácil el trabajo de búsqueda de datos en una memoria de alta capacidad.


10.4.1.- Ejemplo de programación #58: Vamos a realizar un ejemplo en el cual escribiremos algunos datos en un sector específico de la memoria SD desde el microcontrolador, para luego ser consultados a través del programa WinHex. Para esto, contamos una rutina en la librería “MMC” muy fácil de usar. Mmc_Write_Sector(Sector, Datos), nos permite escribir en un sector específico, 512 bytes los cuales podemos cargar en la misma cantidad de variables previamente declaradas. A continuación veremos un programa a través del cual cargamos una serie de bytes en el sector #2 de la tarjeta de memoria SD. Los datos a cargar son los siguientes, iniciando desde la posición 0 del sector #2: Posición 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Dato Hexadecimal 0x6D 0x69 0x6B 0x72 0x6F 0x42 0x61 0x73 0x69 0x63

Equivalente ASCII M i k r o B a s i c

Las posiciones 10 a la 15 serán igualadas a 0 en el programa. Posición 16 17 18 19 20 21 22 23

Dato Hexadecimal 0x4C 0x69 0x62 0x72 0x65 0x72 0x69 0x61

Equivalente ASCII L i b r e r i a


Las posiciones 24 a la 31 serán igualadas a 0 en el programa. Posición 32 33 34 35 36 37

Dato Hexadecimal 0x4D 0x4D 0x43 0x2F 0x53 0x44

Equivalente ASCII M M C / S D

Las posiciones 38 a la 47 serán igualadas a 0 en el programa. Posición 48 49 50 51 52

Dato Hexadecimal 0x77 0x72 0x69 0x74 0x65

Equivalente ASCII W r i t e

Las posiciones 53 a la 63 serán igualadas a 0 en el programa. Posición 64 65 66 67 68 69

Dato Hexadecimal 0x53 0x65 0x63 0x74 0x6F 0x72

Equivalente ASCII S e c t o r

Las posiciones restantes, desde la 70 a la 511 del sector #2 serán igualadas a 0 en el programa.


Analicemos el siguiente programa: program Mmc_Write_Sector ' Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim error_Mmc As Byte i As Word dato As Byte[512] main: UART1_init(9600)


' Inicialización del módulo SPI: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) ' Inicializamos la tarjeta de memoria SD: error_Mmc = Mmc_Init()




' re-inicializamos el módulo SPI para mayor velocidad: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV16, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) ' Cargamos las variables con los datos de las tablas: dato[0] dato[1] dato[2] dato[3] dato[4] dato[5] dato[6] dato[7] dato[8] dato[9]

= = = = = = = = = =

0x6D 0x69 0x6B 0x72 0x6F 0x42 0x61 0x73 0x69 0x63

For i = 10 To 15 dato[i] = 0 Next i dato[16] dato[17] dato[18] dato[19] dato[20] dato[21] dato[22] dato[23]

= = = = = = = =

0x4C 0x69 0x62 0x72 0x65 0x72 0x69 0x61

For i = 24 To 31 dato[i] = 0 Next i dato[32] dato[33] dato[34] dato[35] dato[36] dato[37]

= = = = = =

0x4D 0x4D 0x43 0x2F 0x53 0x44

For i = 38 To 47 dato[i] = 0 Next i

' ' ' ' ' ' ' ' ' '

m i k r o B a s i c

' los 6 bytes siguientes = 0

' ' ' ' ' ' ' '

L i b r e r i a


' ' ' ' ' '

M M C / S D



dato[48] dato[49] dato[50] dato[51] dato[52]

= = = = =

0x77 0x72 0x69 0x74 0x65

For i = 53 To 63 dato[i] = 0 Next i dato[64] dato[65] dato[66] dato[67] dato[68] dato[69]

= = = = = =

' ' ' ' '

W r i t e


0x53 0x65 0x63 0x74 0x6F 0x72

' ' ' ' ' '

S e c t o r

' igualamos el resto de las variables igual a cero (0): For i = 70 To 511 dato[i] = 0 Next i delay_ms(100)


mmc_write_sector(2, dato)

' Escribimos los 512 bytes del sector 2.

Uart1_Write_Text("Datos Almacenados") ' Mensaje enviado por USART. GoTo fin ' Salto a la etiqueta "fin". End If UART1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Envia mensaje de error por USART. UART1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. UART1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. delay_ms(1000) ' Retardo de 1 segundo GoTo main ' Salto a la etiqueta "main". fin: GoTo fin

' Lazo infinito.

End.


Analizando el programa anterior, podemos observar que: •

Declaramos la conexión del módulo MMC/SD.

•

Se realizo la declaración de las variables (error_Mmc, I, dato).

•

Se inicializó el puerto serial a 9600 bps.

•

Se inicializó el módulo SPI.

•

Se verifica si la tarjeta de memoria está insertada en el circuito a través de la variable “error_Mmc”.

•

Si no hay error de memoria no encontrada, se re-inicializa el módulo SPI para mayor velocidad en la comunicación.

•

Se cargan los datos de las tablas en las variables.

•

Escribimos los 512 bytes del sector # 2 con los datos cargados en las variables.

•

Enviamos un mensaje final por el puerto serial para saber que el proceso de grabación de datos ha culminado.

Al compilar el programa y grabar el microcontrolador, podremos ver los resultados siempre y cuando tengamos activo el terminal de comunicaciones de mikroBasic, y la tarjeta de memoria insertada en el circuito. Si la tarjeta no está presente en su base, podremos ver en el terminal el mensaje “Memoria no Encontrada”. Cuando el programa termina de grabar los datos almacenados en las variables, veremos el mensaje “Datos Almacenados”. El siguiente paso será retirar la tarjeta de memoria SD del circuito y analizarla con WinHex.


El resultado de este análisis, al buscar la información directamente en el sector #2 en WinHex será el siguiente:

Figura 10.25


10.4.2.- Ejemplo de programación #59: Mmc_Read_Sector(Sector, Datos) Esta función nos permitirá leer un sector específico de la tarjeta de memoria y almacenar los datos en variables, para luego ser procesados según la aplicación que queramos dar a nuestros diseños. Veamos a continuación un ejemplo para la lectura de datos de un sector de la memoria. Los datos obtenidos serán almacenados en variables y seguidamente enviaremos el resultado a través del puerto serial, para visualizar los datos en el terminal de comunicaciones de mikroBasic.

program Mmc_Read_Sector ' Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim error_Mmc As Byte i As Word lectura As Byte[512] main: UART1_init(9600)

' Inicialización de la USART a 9600 bps.

' inicializamos el módulo SPI: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) ' Inicializamos la tarjeta de memoria SD: error_Mmc = Mmc_Init() If (error_Mmc = 0) Then

' Inicializamos la Memoria SD. ' Verificamos si la memoria ha sido insertada.

' re-inicializamos el módulo SPI para mayor velocidad: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV4, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) Uart1_Write_Text("Inicio de Lectura de Sector") ' Mensaje de Inicio de Lectura delay_ms(1000)


mmc_read_sector(2, Lectura) ' Leemos el contenido del sector 2 y lo cargamos ' en diferentes variables. For i = 0 To 511 Uart1_Write(Lectura[i]) delay_ms(100) Next i

' Enviamos el contenido del sector 2 por la UART. ' Envia el contenido de la variable por el puerto. ' Retardo de 100 milisegundos.

UART1_Write_Text("Fin de Lectura de Datos") GoTo fin

' Mensase de fin de lectura.

Else UART1_Write_Text("Memoria no Encontrada") delay_ms(1000)

' Mensaje de fin de lectura. ' Retardo de 1 segundo.


GoTo main

' Salta a la etiqueta "main".

End If fin: GoTo fin

' Lazo infinito.

End.

10.5.- Sistema de Archivos FAT. Continuando con el análisis de la librería MMC/SD, haremos una serie de ejemplos prácticos, con el fin de cumplir con los siguientes objetivos: •

Inicializar la tarjeta de memoria MMC/SD.

•

Dar formato FAT a la tarjeta de memoria desde el microcontrolador PIC.

•

Crear uno o varios archivos en la tarjeta de memoria.

•

Comprobar si existe un archivo en la tarjeta de memoria.

•

Añadir datos en un archivo existente.

•

Re-escribir un archivo.

•

Asignar fecha y hora a un archivo.

•

Extraer el tamaño de un archivo.

•

Leer un archivo existente.

•

Borrar un archivo.

Iniciamos esta interesante parte del libro comentando que cuando vamos a emplear tarjetas de memoria MMC/SD en nuestros proyectos, existen ciertas reglas que debemos tener siempre en mente a la hora de realizar nuestros programas. Una de ellas siempre será la inicialización del módulo SPI y de la tarjeta de memoria.


Todos los ejemplos a continuación estarán basados en el microcontrolador PIC18F458, conectado como se muestra en el siguiente diagrama esquemático:

Figura 10.26 En este punto, sabemos como inicializar y re-inicializar el módulo SPI para una comunicación a alta velocidad entre el microcontrolador y el dispositivo conectado al bus SPI que en este caso es una tarjeta de memoria SD. Pero cuando se trata del sistema de archivos FAT16, la inicialización de la tarjeta se debe hacer con la siguiente rutina de programación: 10.5.1.- Mmc_Fat_Init() Esta rutina nos devolverá tres posibles estados los cuales describiremos a continuación: •

0, si la tarjeta de memoria ha sido detectada e inicializada correctamente.

•

1, si el sector cero (0) en la tarjeta de memoria no ha sido localizado. 361


•

255, si la tarjeta de memoria no ha sido detectada.

Siempre será conveniente para nuestros diseños incluir un condicional que nos permita tomar una decisión en caso de presentarse uno de estos tres estados. Un ejemplo de ello sería determinar a través de un condicional si la tarjeta de memoria se encuentra conectada e inicializada correctamente:

main: . . If (Mmc_Fat_Init() = 0) Then . . Rutina principal . . Else . Mensaje de Error, por ejemplo: “No se ha insertado la Memoria” . End If . GoTo main

Para dar formato FAT a la tarjeta de memoria MMC/SD desde nuestro circuito y no desde el computador, contamos una rutina dentro de la librería MMC/SD de mikroBasic: 10.5.2.- Mmc_Fat_QuickFormat(“Etiqueta”) Esta rutina es capaz de inicializar y dar formato FAT a una tarjeta de memoria asignando una etiqueta o nombre a la unidad de memoria. Al igual que la rutina anterior, no devuelve los tres posibles estados comentados anteriormente: •

0, si la tarjeta de memoria ha sido detectada, inicializada y formateada correctamente.

•

1, si el sector cero (0) en la tarjeta de memoria no ha sido localizado.

•

255, si la tarjeta de memoria no ha sido detectada.


El campo “Etiqueta” dentro de la rutina se encarga de dar un nombre o “Etiqueta” a la unidad de almacenamiento, y el mismo no debe tener más de 11 caracteres. En nuestro ejemplo hemos asignado el nombre “MIKROBASIC” a la unidad, como se puede observar en la siguiente imagen:

Figura 10.27


10.5.3.- Ejemplo de programación #60: A continuación haremos un ejercicio utilizando sólo esta rutina, para demostrar como se puede dar formato a la tarjeta de memoria, además de un nombre, tal y como lo demuestra la imagen anterior. Los mensajes que determinan el progreso o actividad del programa serán enviados por el puerto serial del microcontrolador a la terminal de comunicaciones de mikroBasic en su configuración estándar. Analice el siguiente programa y lea cuidadosamente los comentarios: program Formato_FAT '--- Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit main: Uart1_Init(9600)

' Inicializa la USART a 9600 bps.

'--- Inicialización del módulo SPI: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) ' Inicializa la tarjeta MMC/SD y comprueba si está insertada en el circuito. If (Mmc_Fat_QuickFormat("mikroBasic") = 0) Then

' Da formato FAT a la tarjeta MMC/SD. ' Asigna un nombre al volumen.

' re-inicializamos el módulo SPI para mayor velocidad: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV4, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) Uart1_Write_Text("Formato FAT Listo!")

' Envia mensaje por la USART.

GoTo fin

' Salta a la etiqueta "fin".

Else

' de lo contrario...

UART1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Envia mensaje de error por USART. UART1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. UART1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. delay_ms(2000)

' Retardo de 2 segundos.

End If GoTo main fin:

' Salta a la etiqueta "main". ' Lazo infinito.

GoTo fin End.


Analizando el programa, podemos observar que: •


•

Inicializamos el puerto serial a 9600 bps.

•

Inicializamos el módulo SPI.

•

Verificamos que la tarjeta de memoria ha sido detectada, inicializada y formateada correctamente, y le asignamos un nombre a la etiqueta. Si no está insertada, la condición no se cumple y hace un salto para enviar un mensaje de error por el puerto serial.

•

Re-inicializamos el módulo SPI para una mayor velocidad en la comunicación entre el microcontrolador y la tarjeta de memoria MMC/SD.

•

Enviamos un mensaje que nos indique que ya esta listo el formato FAT en la unidad.

•

Por último, hacemos un salto a un lazo infinito.

Al compilar y grabar el programa en el microcontrolador, podremos ver lo siguiente en el terminal de comunicaciones:

Figura 10.28 El mensaje de error “Memoria no Encontrada” estará apareciendo continuamente hasta que insertemos la tarjeta de memoria en el circuito. Seguidamente pasaran algunos segundos hasta que recibamos el mensaje “Formato FAT Listo!”. Para comprobar que ciertamente hemos formateado la tarjeta de memoria, copiaremos un archivo de texto en la misma desde nuestro computador:


Figura 10.29 Seguidamente, abrimos el terminal de comunicaciones de mikroBasic, insertamos la tarjeta de memoria en nuestro circuito y por ultimo reiniciamos el microcontrolador. Esperamos hasta que el microcontrolador envíe el mensaje “Formato FAT Listo!” y por último verificamos el contenido de la tarjeta desde el PC. El resultado debe ser el siguiente:


10.5.4.- Cómo crear un Archivo en una tarjeta de memoria SD. Para crear un archivo en el sistema FAT con mikroBasic, contamos con la siguiente función en la librería MMC: 10.5.5.- Mmc_Fat_Assign(nombre del archivo, atributos del archivo). El formato del nombre del archivo es 8.3 caracteres, donde el número 8 representa un nombre 8 caracteres (máximo), y el número 3 representa la extensión del archivo. Por ejemplo: “ARCHIVO1.TXT” Para lograr que el nombre del archivo obedezca a esta regla, debemos cargar el campo “nombre del archivo” de la función, con la siguiente cadena de caracteres:

ARCHIVO1TXT

Note que en la cadena de caracteres no se toma en cuenta el punto que separa el nombre de la extensión del archivo. La función para crear un archivo de mikroBasic, siempre tomará los últimos 3 caracteres de la cadena para la extensión del archivo, la cual en este ejemplo será “.TXT”, y el resto de los caracteres de la cadena corresponderán siempre al nombre del archivo. Entonces, si deseamos crear un archivo con un nombre mas corto, pero con la misma extensión “.TXT”, por ejemplo, “DATOS.TXT”, la cadena de caracteres a cargar en el campo “nombre del archivo” de la función será: DATOSTXT El resultado en este caso será el siguiente: DATOS.TXT


El campo “Atributos del archivo” de la función es muy importante a la hora de crear un nuevo archivo. Este define cuales atributos debe tener nuestro archivo, y se rige bajo la siguiente tabla de datos: BIT 0

MASK

Descripción

0x01

Atributo de solo Lectura

1

0x02

Archivo Oculto

2

0x04

Sistema

3

0x08 0x10 0x20

Etiqueta del Volumen Subdirectorio Archivo

0x40

Solo para uso interno

0x80

Crear un Archivo

4 5 6 7

Figura 10.31 Observando la tabla, podemos ver que este campo lo ocupa una palabra de 8 bits, es decir, 1 byte: Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

Figura 10.32 Bit 7: Es una bandera de creación de un archivo. Si el archivo no existe, y la bandera es activada (“1”), entonces será creado un nuevo archivo bajo un nombre específico. Bit 6: Solo para uso interno. Bit 5: Este bit corresponde al atributo “Archivo”. Un archivo que no tenga este atributo activo, nos indica que el mismo nunca ha sido modificado desde su creación. Una vez modificado el archivo, veremos automáticamente activo este atributo. Bit 4: Este bit es un atributo para designar un archivo como carpeta o subdirectorio. Bit 3: Atributo para designar el nombre de un volumen. Bit 2: Cuando activamos este bit (“1”), o atributo, podremos ver que el archivo se convierte en un “archivo de sistema”. 368 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Bit 1: Este bit corresponde a la propiedad o atributo de archivo oculto. Al activar este bit (“1”), el archivo no podrá ser visualizado en el directorio. Bit 0: Este atributo protege a un archivo contra escritura. Si el bit está activo (“1”), el archivo será de “Sólo lectura”. Significa entonces que si deseamos crear un archivo, con atributo de “solo lectura”, los bits a activar serán los siguientes: Bit7

1

Bit6

0

Bit5

0

Bit4

0

Bit3

0

Bit2

0

Bit1

0

Bit0

1

Figura 10.33 10.5.6.- Ejemplo de programación #61: Veamos a continuación algunos ejemplos prácticos en los cuales haremos uso de algunos de estos atributos. El siguiente programa es capaz de crear un archivo en el directorio raíz de la tarjeta de memoria SD, con el atributo de “solo lectura” activo: program Formato_FAT '--- Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim filename As string[11] main: Uart1_Init(9600)


'--- Inicialización del módulo SPI y libreria FAT: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) ' Inicializa la tarjeta MMC/SD y comprueba si está insertada en el circuito. If (Mmc_Fat_Init() = 0) Then ' reinicializa módulo SPI para mayor velocidad. Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV4, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH)

filename = "DATOSTXT"

' Cargamos el nombre del archivo en la variable.

' Creamos el archivo en la Raiz del Volumen o Tarjeta de Memoria SD. ' 0x81 es el valor a cargar en el campo de Atributos del Archivo: Mmc_Fat_Assign(filename, 0x81) Uart1_Write_Text("Archivo Creado") ' Enviamos un mensaje para confirmar que el ' archivo ha sido creado. GoTo fin ' Saltamos a la etiqueta "fin"


Else

' Si la tarjeta no esta insertada:

Uart1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Mensaje de error. UART1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. UART1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. delay_ms(1000) ' Retardo de 1 segundo.

fin:

GoTo main End If

' Salta a la etiqueta "main"

GoTo fin

' Lazo Infinito

End.

Analizando el programa, podemos observar que: •


•

Declaramos una variable tipo “String” para el nombre del archivo, la cual hemos llamado “filename”.

•

Inicializamos el puerto serial del microcontrolador a 9600 bps.

•


•

Inicializamos la tarjeta MMC/SD y comprobamos si se encuentra insertada en nuestro circuito. Si no está insertada, la condición no se cumple y hace un salto para enviar un mensaje de error por el puerto serial.

•

Cargamos el nombre del archivo “DATOSTXT” en la variable “filename”.

•

Creamos el archivo en la Raíz del volumen con el atributo deseado, en este caso de “Sólo lectura”.

•

Enviamos un mensaje de confirmación por el puerto serial, para saber que el archivo ha sido creado.

•

Por ultimo, hacemos un salto a un lazo infinito.

Una vez compilado el programa y cargado en el microcontrolador, podremos ver en el terminal de comunicaciones de mikroBasic el mensaje de error “Memoria no Encontrada”, si la misma no se encuentra insertada en el circuito. Al insertar la memoria, se creará inmediatamente el archivo “DATOS.TXT” en el directorio raíz, con el atributo de “Sólo lectura”, y por último veremos el mensaje “Archivo creado”.


Es siguiente paso será explorar la tarjeta de memoria en nuestro PC. Este será el resultado:

Figura 10.34

Se puede observar claramente un archivo de texto de tamaño 0 kb, debido a que aún no hemos insertado datos en él. Para ver los atributos del archivo y verificar que efectivamente es un archivo de “Sólo lectura”, hacemos un clic derecho sobre el mismo con el Mouse, y seguidamente hacemos clic en la opción “Propiedades”.


Figura 10.35 Observe que el atributo de “Sólo lectura” se encuentra activo.


10.5.7.- Ejemplo de programación #62: Ahora cambiemos los atributos del archivo, haciendo que éste sea de “Sólo lectura” y “Archivo Oculto”. En este caso la palabra a cargar en el campo atributo seria la siguiente: Bit7

1

Bit6

0

Bit5

0

Bit4

0

Bit3

0

Bit2

0

Bit1

1

Bit0

1

Figura 10.36 Este byte expresado en forma hexadecimal equivale al valor 0x83. Sustituimos este valor en el campo de atributos de la función “Mmc_Fat_Assign”, compilamos y grabamos el programa en el microcontrolador y por último repetimos el procedimiento para crear y verificar el archivo desde nuestro PC. El programa modificado con estos atributos quedaría de la siguiente forma: program Formato_FAT '--- Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim filename As string[11] main: Uart1_Init(9600)





' Creamos el archivo en la Raiz del Volumen o Tarjeta de Memoria SD. ' 0x81 es el valor a cargar en el campo de Atributos del Archivo: Mmc_Fat_Assign(filename, 0x83) Uart1_Write_Text("Archivo Creado") ' Enviamos un mensaje para confirmar que el ' archivo ha sido creado. GoTo fin ' Saltamos a la etiqueta "fin" Else



Uart1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Mensaje de error. UART1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. UART1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. delay_ms(1000) ' Retardo de 1 segundo.

fin:

GoTo main End If


GoTo fin

' Lazo Infinito

End.

Se puede observar en el programa un único cambio realizado en el campo “Atributos” de la rutina Mmc_Fat_Assign(): Mmc_Fat_Assign(filename, 0x83)

Para ver el resultado de este cambio, verificamos el contenido de la tarjeta de memoria SD con el explorador de Windows. Es posible que su explorador esté configurado para no mostrar los archivos ocultos. Si este es el caso, al explorar la unidad o volumen correspondiente a la tarjeta de memoria SD, el resultado sería el siguiente:

Figura 10.37


En la imagen anterior, no es posible ver el archivo, aunque sabemos que lo hemos creado. Sin embargo, la ventana del explorador nos indica que tenemos un archivo oculto disponible. Para ver el archivo, podemos cambiar las propiedades del explorador de la siguiente forma: Hacemos clic en el menú “Herramientas”  “Opciones de Carpeta”, y seguidamente seleccionamos la pestaña “Ver”. En esta pestaña, podremos ver una sección denominada “Configuración Avanzada”, en la cual podremos activar la opción denominada “Mostrar todos los archivos y carpetas ocultos”. La siguiente imagen muestra claramente cual es la opción que debemos activar:

Figura 10.38


Al aceptar este cambio y verificar nuevamente el contenido de la tarjeta de memoria, podremos ver el archivo oculto y sus atributos, como se demuestra en las dos siguientes imágenes:

Figura 10.39


10.5.8.- Ejemplo de programación #63: Hagamos a continuación otro ejemplo activando el atributo de subdirectorio. En este caso el resultado será la creación de una carpeta en el directorio raíz de la tarjeta de memoria. Cambiando el valor del campo “Atributo” en el programa para crear un subdirectorio, tenemos que: Bit7

1

Bit6

0

Bit5

0

Bit4

1

Bit3

0

Bit2

0

Bit1

0

Bit0

0

Figura 10.41 El valor a cargar en el campo “Atributo” de la función “Mmc_Fat_Assign” es 0x90. Verifique los cambios en siguiente programa: program Formato_FAT '--- Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim filename As string[11] main: Uart1_Init(9600)





' Creamos el archivo en la Raiz del Volumen o Tarjeta de Memoria SD. ' 0x81 es el valor a cargar en el campo de Atributos del Archivo: Mmc_Fat_Assign(filename, 0x90) Uart1_Write_Text("Subdirectorio creado") ' Enviamos un mensaje para confirmar que el ' archivo ha sido creado. GoTo fin ' Saltamos a la etiqueta "fin" Else


Uart1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Mensaje de error. UART1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. UART1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la


delay_ms(1000)

fin:

' primera posición de la linea. ' Retardo de 1 segundo.

GoTo main End If


GoTo fin

' Lazo Infinito

End.

Analizando el programa anterior, solo podemos notar dos cambios: •

El valor del campo “Atributo” de la función “Mmc_Fat_Assign” ahora es 0x90.

•

El mensaje de confirmación ha sido cambiado por “Subdirectorio creado”.

El siguiente paso será verificar el proceso en el terminal de comunicaciones de mikroBasic. Como en los ejemplos anteriores, podremos ver el mensaje de error “Memoria no encontrada” si la tarjeta de memoria SD no se encuentra insertada en nuestro circuito de pruebas. Una vez insertada, el subdirectorio será creado, recibiendo a continuación el mensaje de confirmación “Subdirectorio creado”. Para verificar que efectivamente ha sido creado, retiramos la tarjeta de memoria del circuito para ver su contenido en el explorador de Windows:

Figura 10.42


10.5.9.- Ejemplo de programación #64: Verifiquemos a continuación el atributo “Archivo”. Para esto crearemos un archivo en la raíz de la tarjeta de memoria SD, nuevamente modificando el campo “Atributos” de la función “Mmc_Fat_Assign” para poder activarlo:

Bit7

1

Bit6

0

Bit5

1

Bit4

0

Bit3

0

Bit2

0

Bit1

0

Bit0

0

Figura 10.43 El valor equivalente en hexadecimal es 0xA0. program Formato_FAT '--- Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim filename As string[11] main: Uart1_Init(9600)

' Inicializa la UART a 9600 bps.

'--- Inicialización del módulo SPI: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) ' Inicializa la tarjeta MMC/SD y comprueba si está insertada en el circuito. If (Mmc_Fat_Init() = 0) Then ' reinicializa módulo SPI para mayor velocidad. Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV4, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH)



' Creamos el archivo en la Raiz del Volumen o Tarjeta de Memoria SD. ' 0x81 es el valor a cargar en el campo de Atributos del Archivo: Mmc_Fat_Assign(filename, 0xA0) Uart1_Write_Text("Archivo creado") ' Enviamos un mensaje para confirmar que el ' archivo ha sido creado. GoTo fin ' Saltamos a la etiqueta "fin" Else


Uart1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Mensaje de error. UART1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. UART1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. delay_ms(1000) ' Retardo de 1 segundo. GoTo main End If



fin:

GoTo fin

' Lazo Infinito

End.

Observe que los cambios realizados, al igual que en ejemplo anterior, han sido el campo “Atributo” y el mensaje de confirmación. Al compilar y grabar el programa en el microcontrolador, y finalmente explorar el contenido de la tarjeta de memoria SD en Windows después de grabar el archivo desde nuestro circuito, tenemos que el atributo “Archivo” se encontrará activo como lo muestra la siguiente imagen:

Figura 10.44


10.6.- Ingresar datos en un archivo almacenado en la memoria SD. A continuación vamos a crear e ingresar algunos datos en un archivo de texto, utilizando la siguiente función: Mmc_Fat_Write(datos, número de bytes a ser escritos) El campo “número de bytes a ser escritos” debe contener el número de bytes que va a ocupar la variable del campo “datos”. Por ejemplo: Si la información a cargar en el archivo de texto es la siguiente cadena de datos: “Cadena de caracteres de prueba número 1” Entonces el número de bytes a cargar es 41, puesto que cada caracter es un byte (incluyendo las comillas), por lo tanto, sumando todos los caracteres de la cadena obtenemos el número deseado. En el siguiente ejemplo, enviaremos esta cadena de caracteres desde el terminal de comunicaciones de mikroBasic, por el puerto serial del PC al microcontrolador, el cual se encargará de recibir toda la cadena de caracteres, y a su vez almacenar esta información en un archivo de texto creado en la raíz de la tarjeta de memoria SD. El nombre del archivo a crear será “CADENA.TXT” Para lograr este objetivo, el primer paso será realizar la declaración de algunas variables adicionales:

Dim cadena As string[41] acumulador As Byte

Agregamos una sub-función en el programa para recoger los caracteres desde el puerto serial: sub function LeerCaracter As Byte

' Recoje un caracter del USART

do ' Cuando el dato esta listo, carga el resultado loop Until Uart1_Data_Ready = 1 ' en el buffer del puerto serial, de lo contrario ' se queda en el lazo esperando. result = Uart1_Read End sub


Luego, en la rutina principal del programa agregamos un mensaje de espera, a ser enviado por el puerto serial del microcontrolador al terminal de comunicaciones, para saber que el microcontrolador está listo para recibir los datos desde el PC, y seguidamente agregamos la rutina para recolectar los mismos en las variables previamente definidas.

Uart1_Write_Text("Esperando Datos...") ' Mensaje de espera de datos. Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. acumulador = 0


do cadena[acumulador] = LeerCaracter

' Llama la sub-función "leerCaracter” y ' y carga los datos en la variable. ' Incrementa la variable "acumulador".

acumulador = acumulador + 1 loop Until (acumulador = 41)


Por ultimo, incluimos la función “Mmc_Fat_Write” después de la función para crear un archivo “Mmc_Fat_Assign”.

' Escribe la cadena de caracteres en el archivo de texto: Mmc_Fat_Write(cadena, 41)

10.6.1.- Ejemplo de programación #65: Analice cuidadosamente el siguiente programa, el cual incluye las rutinas antes mencionadas: program Mmc_Fat_Write '--- Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim filename As string[11] cadena As string[41] acumulador As Byte sub function LeerCaracter As Byte

' Recoje un caracter de UART

do ' Cuando el dato esta listo, carga el resultado loop Until UART1_Data_Ready = 1 ' en la variable "LeerCaracter", de lo contrario


' se queda en el lazo esperando. ' Lee el dato en la USART y lo carga en la ' variable "LeerCaracter".

result = UART1_Read End sub main: Uart1_Init(9600)


delay_ms(100)


Uart1_Write_Text("Esperando Datos...") ' Mensaje de espera de datos. UART1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. UART1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. acumulador = 0


do cadena[acumulador] = LeerCaracter acumulador = acumulador + 1 loop Until (acumulador = 41)

' Llama la sub-función "leerCaracter y ' y carga el dato en la variable. ' Incrementa la variable "acumulador". ' Si la variable no es igual a 41, ' continúa cargando caracteres.

'--- Inicialización del módulo SPI y libreria FAT: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) ' Inicializa la tarjeta MMC/SD y comprueba si está insertada en el circuito. If (Mmc_Fat_Init() = 0) Then ' reinicializa módulo SPI para mayor velocidad. Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV4, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) filename = "CADENATXT"


' Creamos el archivo en la Raiz del Volumen o Tarjeta de Memoria SD. ' 0xA0 es el valor a cargar en el campo de Atributos del Archivo: Mmc_Fat_Assign(filename, 0xA0) ' Escribe la cadena de caracteres en el archivo de texto: Mmc_Fat_Write(cadena, 41) Uart1_Write_Text("Archivo Creado") ' Enviamos un mensaje para confirmar que el ' archivo ha sido creado. GoTo fin ' Saltamos a la etiqueta "fin" Else


Uart1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Mensaje de error. Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. End If fin:

GoTo fin

' Lazo Infinito

End.


Al compilar y grabar el programa en el microcontrolador, se podrá observar en el terminal de comunicaciones de mikroBasic, el mensaje “Esperando Datos…”. Si el microcontrolador inició antes de abrir el terminal, entonces no podremos ver el mensaje. Bastará con reiniciar el microcontrolador para poder visualizar el mensaje en la ventana de recepción de datos del terminal. Recuerde también seleccionar el modo “ASCII” en esta ventana. Para generar correctamente el archivo de texto, es importante enviar la cadena de caracteres. En este ejemplo, debemos recordar que estaremos enviando una cadena de 41 caracteres desde el mismo terminal de comunicaciones. Para realizar esta tarea, contamos con un campo en el terminal para escribir la cadena que deseamos enviar al microcontrolador, tal y como se muestra es la siguiente imagen:

Figura 10.45


Reiniciando el microcontrolador, el mensaje a visualizar en el terminal es el siguiente: Received: Esperando Datos… Si la tarjeta de memoria no se encuentra insertada en nuestro circuito, y enviamos la cadena de caracteres al PIC, el mensaje será el siguiente: Send: “Cadena de caracteres de prueba número 1” Received: Memoria no Encontrada… …y finaliza el programa. Si la tarjeta de memoria si se encuentra insertada en el circuito y enviamos la cadena de caracteres, el microcontrolador creará el archivo de texto con la cadena de caracteres almacenada en el mismo, y por último veremos el siguiente mensaje en el terminal de comunicaciones: Send: “Cadena de caracteres de prueba número 1” Received: Archivo Creado Al explorar el contenido de la tarjeta de memoria, podremos ver el siguiente resultado:


Para verificar el contenido del archivo, hacemos doble clic sobre el mismo y este deberá ser el resultado final:

Figura 10.47

10.7.- Asignar fecha y hora a un archivo. Veamos ahora como asignar “Fecha y Hora” al archivo creado. Para esto, mikroBasic cuenta con la siguiente función: Mmc_Fat_Set_File_Date(año, mes, día, horas, minutos, segundos) Los parámetros válidos a cargar en esta función para la fecha y hora son los siguientes: Año: Mes: Día:

1980 al 2107. 1 al 12. 1 al 31.

Horas: Minutos: Segundos:

0 al 23. 0 al 59. 0 al 59. 386


En el mismo programa utilizado en el ejemplo anterior, crearemos las variables correspondientes a cada campo de la función, para cargar los valores de fecha y hora en el archivo. Las variables serán declaradas de la siguiente manera:

Anio Mes Dia Horas Minutos Segundos

As As As As As As

Word Byte Byte Byte Byte Byte

Luego cargamos los valores en las variables, en la rutina principal del programa:


= = = = = =

2008 1 1 12 30 0

Por último, agregamos la función para asignar la fecha y la hora al archivo, justo después de la función “Mmc_Fat_Assign”: . . Mmc_Fat_Assign(filename, 0xA0) ' Asignamos Fecha y Hora al Archivo CADENA.TXT: Mmc_Fat_Set_File_Date(Anio, Mes, Dia, Horas, Minutos, Segundos)

10.7.1.- Ejemplo de programación #66: A continuación analice los cambios efectuados en el siguiente programa: program Mmc_Fat_Fecha_Hora '--- Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim filename As string[11] cadena As string[41] acumulador As Byte



As As As As As As


sub function LeerCaracter As Byte

' Recoje un caracter del UART

do ' Cuando el dato esta listo, carga el resultado loop Until UART1_Data_Ready = 1 ' en la variable "LeerCaracter", de lo contrario ' se queda en el lazo esperando. result = UART1_Read ' Lee el dato en la USART y lo carga en la ' variable "LeerCaracter". End sub main: ' Cargamos cada valor correspondientes a la Fecha y Hora en las variables: Anio Mes Dia Horas Minutos Segundos

= = = = = =

2008 1 1 12 30 0

Uart1_Init(9600)


delay_ms(100)


Uart1_Write_Text("Esperando Datos...") ' Mensaje de espera de datos. UART1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. UART1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. acumulador = 0


do cadena[acumulador] = LeerCaracter acumulador = acumulador + 1 loop Until (acumulador = 41)

' Llama la sub-función "leerCaracter y ' y carga el dato en la variable. ' Incrementa la variable "acumulador". ' Si la variable no es igual a 41, ' continúa cargando caracteres.



' Creamos el archivo en la Raiz del Volumen o Tarjeta de Memoria SD. ' 0xA0 es el valor a cargar en el campo de Atributos del Archivo: Mmc_Fat_Assign(filename, 0xA0) ' Asignamos Fecha y Hora al Archivo CADENA.TXT: Mmc_Fat_Set_File_Date(Anio, Mes, Dia, Horas, Minutos, Segundos) ' Escribe la cadena de caracteres en el archivo de texto:


Mmc_Fat_Write(cadena, 41) Uart1_Write_Text("Archivo Creado") ' Enviamos un mensaje para confirmar que el ' archivo ha sido creado. GoTo fin ' Saltamos a la etiqueta "fin" Else


Uart1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Mensaje de error. Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. End If fin:

GoTo fin

' Lazo Infinito

End.

Antes de verificar el funcionamiento del programa, asegúrese de borrar el contenido de la tarjeta de memoria SD, ya que en el ejemplo anterior estábamos empleando el mismo nombre para el archivo que deseamos crear. Al compilar y grabar el programa en el microcontrolador, como en los ejemplos anteriores, debemos asegurarnos también de insertar la tarjeta en el circuito, y enviar la cadena de datos desde el terminal de comunicaciones al microcontrolador, para que pueda crear el archivo “CADENA.TXT” con fecha y hora, como se muestra en la siguiente imagen:

Figura 10.48


10.8.- Verificar si un archivo de nombre específico existe. El siguiente paso será aprender a insertar datos en un archivo ya creado. En este punto, el objetivo es el siguiente: • • •

Verificar si el archivo de nombre “CADENA.TXT” existe en la tarjeta de memoria SD. Si el archivo existe, abrirlo para insertar más datos. Insertar otra cadena de caracteres al archivo y verificar que la misma se ha grabado con éxito.

Para verificar que un archivo existe en la tarjeta de memoria, utilizaremos la función: Mmc_Fat_Assign(nombre del archivo, atributo) Aparte de usar esta función para crear un archivo con ciertos atributos activos, también puede ser utilizada para verificar si un archivo ya existe en la memoria. Esta rutina retorna dos posibles estados si el archivo especificado en el campo “nombre del archivo” existe o no: • •

0, si el archivo no existe. 1, si el archivo existe.

Asumiendo que aún tenemos el archivo “CADENA.TXT” creado en el ejemplo anterior, en la tarjeta de memoria SD, vamos a analizar el siguiente programa, el cual fue hecho solo para verificar si el archivo existe en el directorio raíz. 10.8.1.- Ejemplo de programación #67: En este ejercicio, existen tres posibles respuestas de parte del microcontrolador a través de la USART: 1. Si la memoria no se encuentra insertada en el circuito, recibiremos un mensaje de error en el terminal de comunicaciones. 2. Si el archivo se encuentra presente en el directorio raíz, recibiremos el mensaje de confirmación “Archivo encontrado…”.


3. Si el archivo no se encuentra presente en el directorio raíz, recibiremos el mensaje “Archivo no encontrado…”.

Analice el siguiente programa, leyendo cuidadosamente sus comentarios: program Formato_FAT_Insertar_Datos

'--- Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim filename As string[11] main: Uart1_Init(9600)


'--- Inicialización del módulo SPI: Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH) ' Inicializa la tarjeta MMC/SD y comprueba si está insertada en el circuito. If (Mmc_Fat_Init() = 0) Then ' reinicializa módulo SPI para mayor velocidad. Spi1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV4, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH)

filename = "CADENATXT"


' Creamos el archivo en la Raiz del Volumen o Tarjeta de Memoria SD. ' 0x81 es el valor a cargar en el campo de Atributos del Archivo: If (Mmc_Fat_Assign(filename, 1)) Then ' El archivo ha sido encontrado: Uart1_Write_Text("Archivo encontrado...") Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursos a la ' primera posición de la linea. Else ' El archivo no ha sido encontrado: Uart1_Write_Text("Archivo no encontrado...!") Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursos a la ' primera posición de la linea. End If Else


Uart1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Mensaje de error. UART1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. UART1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. delay_ms(1000) ' Retardo de 1 segundo. GoTo main End If



fin:

GoTo fin

' Lazo Infinito

End.

Analizando el programa, podemos observar que hemos eliminado las funciones para crear un archivo y asignar fecha y hora, presentes en el ejemplo anterior. Los pasos son básicamente los mismos en la rutina principal del programa: •

Inicializamos el puerto serial a 9600 bps.

•


•

Verificamos si la tarjeta de memoria SD esta presente en el circuito; en caso de estarlo, re-inicializamos el módulo SPI para mayor velocidad en la comunicación de datos. Si la memoria no se encuentra presente, enviamos el mensaje de error “Memoria no Encontrada”.

•

Cargamos el nombre del archivo en la variable “filename”.

•

Verificamos si el archivo existe a través de la función “Mmc_Fat_Assign”.

•

Si el archivo existe, enviamos el mensaje de confirmación por el puerto serial del microcontrolador, “Archivo encontrado…”.

•

Si el archivo no existe, enviamos el mensaje “Archivo no encontrado…” por el puerto serial del microcontrolador.

Verifiquemos a continuación cada paso anteriormente comentado: 1. Con el terminal de comunicaciones activo, reinicie el microcontrolador sin la tarjeta de memoria insertada. Verifique el mensaje de error. 2. Con el archivo almacenado “CADENA.TXT” en la raíz de la memoria, inserte la misma en el circuito y verifique el mensaje confirmando que efectivamente el archivo existe en la tarjeta de memoria. 3. Borre o renombre el archivo “CADENA.TXT” desde el explorador de Windows, he inserte nuevamente la tarjeta de memoria en el circuito. Verifique el mensaje enviado, el cual deberá ser “Archivo no encontrado…”. Saber si un archivo existe en la tarjeta de memoria resulta importante cuando necesitamos añadir más información al mismo. 392 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

10.9.- Insertar datos en un archivo existente. Para añadir información a un archivo que ya contiene datos grabados, mikroBasic cuenta con la siguiente función: Mmc_Fat_Append() Los pasos para añadir más datos a un archivo existente serían los siguientes: •

Definir el nombre del archivo que deseamos modificar.

•

Verificar si este archivo existe en la tarjeta de memoria SD.

•

Preparar el archivo para añadir “Mmc_Fat_Append” de mikroBasic.

•

Añadir los datos al archivo.

más

datos

con

la

función

Recordemos que la cadena de caracteres que deseamos insertar en un archivo que ya contiene datos, debe ser igual al número de caracteres especificados en la rutina: Mmc_Fat_Write(cadena, 41) ' Inserta la cadena en el archivo.

En este caso, la cadena a insertar en el archivo deberá tener 41 caracteres, ya que de otra forma tendremos problemas al intentar insertar una cantidad diferente a la especificada en la rutina. La cantidad de caracteres que deseamos insertar podría ser administrada a través del campo “número de bytes a ser escritos” de la rutina Mmc_Fat_Write(). 10.9.1.- Ejemplo de programación #68: Analice a continuación el siguiente programa y lea detenidamente los comentarios: program Mmc_Fat_Append '--- Area de declaración: Dim MMC_chip_select As sbit At RC2_bit Dim MMC_chip_select_direction As sbit At TRISC2_bit Dim filename As string[11] cadena As string[41] acumulador As Byte



As As As As As As


espacio_en_blanco

As string[1]

sub function LeerCaracter As Byte ' Recoje un caracter del USART do loop Until Uart1_Data_Ready = 1 result = Uart1_Read ' Almacena el Caracter en la variable result End sub main: espacio_en_blanco[0] = 160

' Este valor en la tabla ASCII equivale a un ' espacio en blanco.

' Valores para fijar Fecha y Hora: Anio Mes Dia Horas Minutos Segundos

= = = = = =

2008 1 2 19 50 0

Uart1_Init(9600)


delay_ms(100)


Uart1_Write_Text("Esperando Datos...") ' Mensaje de espera de datos. Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursor a la ' primera posición de la linea. acumulador = 0


do cadena[acumulador] = LeerCaracter ' Llama la sub-función "leerCaracter y ' y carga el dato en la variable. acumulador = acumulador + 1 ' Incrementa la variable "acumulador". loop Until (acumulador = 41)




' Verificamos si el archivo se encuentra en la tarjeta de memoria SD: If (Mmc_Fat_Assign(filename, 1)) Then ' El archivo ha sido encontrado: Uart1_Write_Text("Archivo encontrado...") Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursos a la ' primera posición de la linea.


' Asignamos Fecha y Hora al Archivo CADENA.TXT: Mmc_Fat_Set_File_Date(Anio, Mes, Dia, Horas, Minutos, Segundos) ' Preparamos el archivo para añadir más datos: Mmc_Fat_Append() ' Añadimos los datos recibidos desde el terminal de comunicaciones: Mmc_Fat_Write(espacio_en_blanco, 1) ' Inserta un espacio en blanco antes ' de la cadena a insertar. Mmc_Fat_Write(cadena, 41)

' Inserta la cadena en el archivo.

Uart1_Write_Text("Datos insertados en el archivo...") Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursos a la ' primera posición de la linea. Else ' El archivo no ha sido encontrado: Uart1_Write_Text("Archivo no encontrado...!") Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursos a la ' primera posición de la linea. End If Else


Uart1_Write_Text("Memoria no Encontrada") ' Mensaje de error. Uart1_Write(13) ' LF = Line Feed, es decir, Salto de Linea. Uart1_Write(10) ' CR = Carriage Return, es decir, mueve el cursos a la ' primera posición de la linea. End If delay_ms(1000) GoTo main

fin:

GoTo fin

' Lazo Infinito

End.

Para verificar su funcionamiento debemos tomar en cuenta que en la tarjeta de memoria debe haber un archivo ya creado de nombre “CADENA.TXT”. Los pasos a seguir serían los siguientes: •

Iniciamos la terminal de comunicaciones de mikroBasic y nos aseguramos que hemos seleccionado el modo de recepción en formato “ASCII”.

•

Reiniciamos el microcontrolador para ver el primer mensaje, “Esperando Datos…”.

•

Si la tarjeta de memoria no se encuentra insertada y enviamos la cadena de caracteres (“Cadena de caracteres de prueba número 1”), podremos ver el mensaje de error “Memoria no Encontrada”. Un segundo después tendremos nuevamente el mensaje “Esperando Datos…”. 395


•

Si la memoria se encuentra insertada y enviamos la cadena de caracteres (“Cadena de caracteres de prueba número 1”), el mensaje será “Archivo encontrado” y seguidamente “Datos insertados en el archivo”. Un segundo después tendremos nuevamente el mensaje “Esperando Datos…”.

Las cadenas insertadas en el archivo estarán separadas por un espacio en blanco. Este espacio puede ser reemplazado por una coma (“,”) o por cualquier otro carácter de ser necesario. Un archivo con datos separados por comas podría ser muy útil para nuestros proyectos, ya que este formato puede ser asociado a una hoja de cálculo de Microsoft Excel. En este caso, la extensión del archivo a definir tendría que ser “.CSV” para que esta aplicación de Microsoft lo reconozca como tal.


Capítulo XI. Servomotores

11.1.- ¿Qué es un Servomotor? Un servomotor es un dispositivo electromecánico capaz de rotar su eje a una posición específica a lo largo de su recorrido, inyectando un tren de pulsos controlados, a un circuito de control que posee dentro de su caja o chasis. Esta señal se introduce a través de un cable de control que se distingue entre los tres cables que posee y que según la marca del servomotor puede ser de color blanco, amarillo o anaranjado. Los cables de alimentación se distinguen por sus colores rojo (Positivo), y negro o marrón (Negativo). Un servomotor estándar tiene dimensiones muy apropiadas para realizar proyectos de robótica, y aunque se pueden encontrar en diferentes tamaños, es importante resaltar que la fuerza de un servo en su eje no es directamente proporcional al tamaño del mismo. Esto significa que su fuerza depende en gran sentido de su diseño interior, es decir, de la mecánica y material que componen sus engranajes. Veamos a continuación algunas características técnicas importantes en un servomotor estándar: Control: Control por ancho de pulso. Pulso: 3-5 Voltios Pico a Pico. Voltaje de operación: 4.8 a 6.0 Voltios. Torque (4.8V): 3.0 kg/cm (42 oz/in) Torque (6.0V): 4.5 kg/cm (48.60 oz/in) Rango de Temperatura Operacional: -20 a +60 ºC. Velocidad (4.8V): 0.19sec/60 grados. Velocidad (6.0V): 0.15sec/60 grados. Corriente (4.8V): 7.4mA activo y 160mA al aplicar fuerza. Corriente (6.0V): 7.7mA activo y 180mA al aplicar fuerza.


Figura 11.1

Para controlar la posición del eje de un servomotor, hace falta enviar un tren de pulsos, donde el ancho de cada pulso determina el punto en el cual el eje mantiene su posición, siempre y cuando el tren de pulsos esté presente. El recorrido será en la mayoría de los modelos de 180º y los tiempos correspondientes al pulso en la señal para las posiciones principales (0º, 90º y 180º) se especifican en la figura 11.2. (Estos tiempos pueden variar de acuerdo al modelo y marca del servomotor).


Entonces, si deseamos llevar el eje a 0º, se deben introducir al servomotor pulsos de 0.6 milisegundos (T1) aproximadamente, cada 20 milisegundos, como se muestra en la figura 11.3. T2 corresponde por consiguiente al tiempo que debemos esperar para enviar un nuevo pulso, el cual mantiene actualizada la posición de eje. El tiempo T2 puede estar dentro del rango 10 ms ≤ T2 ≤ 40 ms.

Figura 11.3 A medida que aumentamos gradualmente el tiempo T1, el eje del servomotor se irá moviendo en sentido horario. Cuando T1 = 1.5 ms podremos ver que el eje forma un ángulo de 90º con respecto al punto de inicio (0º). En la figura 11.4 se puede observar la señal correspondiente a esta posición (90º), donde T2 se mantiene en 20 milisegundos.

Figura 11.4 La señal correspondiente a la posición máxima (180º) en un servomotor estándar, tendría entonces valores para T1 = 2.6 ms y T2 = 20 ms.


Figura 11.5 Se puede crear un programa en mikroBasic que cumpla con estas características, cambiando el valor correspondiente a T1 a través de una variable declarada, podemos modificar el ángulo de giro de un servomotor. 11.1.1.- Ejemplo de programación #69: Veamos el siguiente ejemplo:

Figura 11.6


program Servo1 ' Area de declaración. Symbol Servo = PORTB.0 main:

' Alias del Pin RB0


TRISB = %11111110


Centro: Servo = 1 Delay_Us(1500) Servo = 0 Delay_ms(20)

' ' ' '

Activamos el pulso en la salida RB0. Hacemos una pausa de 1500 microsegundos. Desactivamos el pulso en la salida RO0. Hacemos una pausa de 20 milisegundos.

GoTo Centro

' Repetimos el proceso indefinidamente.

End.

Al compilar, grabar y ejecutar el programa anterior en el microcontrolador, podremos ver en un osciloscopio el tren de pulsos presente en el pin RB0 como se muestra en la figura 11.7.

Figura 11.7 Volt/Div: 2V Time/Div: 5ms Período: 21,55 ms T1: 1,55 ms (Ancho de pulso positivo). T2: 20 ms Vpp: 5,44 Voltios. Ciclo de trabajo: 8,16% Tiempo de subida: 160,0 us Tiempo de bajada: 160,0 us Al aplicar el tren de pulsos al servomotor, su eje rotará hasta una posición en el punto medio de su recorrido total. 401 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Si analizamos el programa, podremos observar que la instrucción “Delay_Us” realiza una parada durante un tiempo definido, cuyo valor es de 1500, es decir, se está generando una pausa de 1500 microsegundos, o 1,5 milisegundos. Seguidamente hacemos una pausa de 20 milisegundos antes de enviar nuevamente el pulso al Pin RB0. Entonces, si deseáramos modificar el ángulo de giro, podemos cambiar el valor del tiempo en T1, siempre y cuando el valor esté dentro del rango de tiempo permitido (0,65 ms≤ T1 ≤ 2.6 ms), es decir, 650 ≤ Delay_Us ≤ 2600. En muchos modelos de servomotores, este rango puede de valores puede ser demasiado grande. Si este es el caso, sucederá que cuando nos salimos de los límites soportados por el servomotor, éste no adquiere ninguna posición definida y posiblemente el eje principal del mismo quede libre. Por esto es importante que siempre verifiquemos las especificaciones del fabricante. También podemos hacer un programa en el cual podamos mover el motor en al menos tres posiciones que consideramos principales:

Figura 11.8


11.1.2.- Ejemplo de programación #70: Veamos el siguiente programa, en el cual el servomotor mueve su eje a cada posición de la figura 11.8. Cada posición se mantiene durante dos segundos. program Servo2 ' Area de declaración. Symbol Servo = PORTB.0

' Alias del Pin RB0

Dim X As Byte

' Variable para For-Next.

main:


TRISB = %11111110


Centro: For X = 1 To 100 Servo = 1 Delay_Us(1500) Servo = 0 Delay_ms(20)

' ' ' ' ' '

For-Next para mantener la posición durante un tiempo determinado antes de mover el Servo. Activamos el pulso en la salida RB0. Hacemos una pausa de 1500 microsegundos. Desactivamos el pulso en la salida RO0. Hacemos una pausa de 20 milisegundos.

' ' ' ' ' '


' ' ' ' ' '


Next X For X = 1 To 100 Servo = 1 Delay_Us(1000) Servo = 0 Delay_ms(20) Next X For X = 1 To 100 Servo = 1 Delay_Us(2000) Servo = 0 Delay_ms(20) Next X GoTo Centro

' Repetimos el proceso indefinidamente.

End.


Capítulo XII. PWM

12.1.- PWM. PWM es una abreviación de Pulse Width Modulation, o modulación por ancho de pulso, y es un método utilizado normalmente para el control de velocidad de motores eléctricos, o para regular voltajes en fuentes conmutadas entre otras aplicaciones. Este control se lleva a cabo modificando el ancho de pulso o ciclo de trabajo de la señal generada. Algunos microcontroladores como los que estamos utilizando en esta edición (PIC16F877, PIC18F452, entre otros) tienen en su hardware dos módulos CCP (Capture-Compare-PWM). A través de estos módulos y con la ayuda de la librería PWM de mikroBasic, el trabajo de generar una señal de modulación por ancho de pulso resulta muy sencillo y rápido. Una señal PWM se ve de siguiente forma:

Figura 12.1

El ciclo de trabajo representa el tiempo que la señal permanece activa. En otras palabras, si quisiéramos controlar la velocidad en un motor DC, y aplicamos una señal PWM a éste, un momento o tiempo en alto de la señal significaría que estamos aplicando energía al motor durante este tiempo, y un momento en bajo significaría que no hay energía aplicada a éste. Si hacemos el momento, tiempo o ciclo de trabajo mayor, entonces estaríamos aplicando energía durante un tiempo mayor, lo cual significa que el motor tomaría mayor velocidad. Esto sugiere que si tenemos control sobre el ciclo de trabajo de la señal aplicada al motor, entonces tenemos control sobre la velocidad. 404 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

La frecuencia de la señal PWM y el ciclo de trabajo son dos parámetros que pueden ser controlados a través de las rutinas proporcionadas por la librería PWM de mikroBasic. También es posible especificar cual de los dos módulos PWM en el hardware del microcontrolador deseamos utilizar. Cada módulo es independiente, lo cual nos da la libertad de configurar la frecuencia y ciclo de trabajo de cada uno por separado. 12.2.- Librería PWM. Veamos a continuación las rutinas de la librería PWM para cada módulo. Módulo PWM 1: 12.2.1.- PWM1_Init(“freq”). Inicializa el módulo PWM1 con un ciclo de trabajo igual a 0. El parámetro “freq” representa la frecuencia en Hz deseada para la señal de salida PWM. El valor mínimo de la frecuencia cuando usamos un oscilador externo de 4 Mhz es de 245 Hz. El valor mínimo de la frecuencia cuando usamos un oscilador externo de 20 Mhz es 1221 Hz. Estos valores se calculan según las especificaciones de cada microcontrolador en su hoja de datos. En este caso, hemos tomado la resolución máxima de 10 bits, Timer Prescaler = 16, y el valor del registro PR2 = 0xFFh. 12.2.2.- PWM1_Set_Duty(“ciclo de trabajo”). El parámetro “ciclo de trabajo” lo podemos medir en términos de porcentaje sobre una escala que varía entre 0 y 255, donde 255 equivale al 100% del ciclo de trabajo. 12.2.3.- PWM1_Start(). Inicia la señal PWM en el módulo PWM1, según su ciclo de trabajo y frecuencia definida. 12.2.4.- PWM1_Stop(). Detiene la señal PWM en el módulo PWM1. 12.2.5.- Módulo PWM2: Sólo se debe cambier el indice “n” en las rutinas de la librería “PWMn_” para el control del módulo PWM2. • • • •

PWM2_Init(“freq”). PWM2_Set_Duty(“ciclo de trabajo). PWM2_Start(). PWM2_Stop().


Para calcular el valor que debemos cargar en el parámetro “ciclo de trabajo” en base a un porcentaje conocido, podemos aplicar la siguiente formula: Valor =

255 ∗ Porcentaje 100%

Entonces, si deseamos por ejemplo saber cual es el valor a cargar la rutina PWM1_Set_Duty(“ciclo de trabajo”) para un 5% de ciclo de trabajo, realizamos el siguiente cálculo: Valor =

255 ∗ 5% = 12.75 ≈ 13 100%

En este caso, la señal PWM de salida se verá de la siguiente forma:

Figura 12.2 Si calculamos el valor del ciclo de trabajo para un 50%, la señal se verá de la siguiente forma: Valor =

255 ∗ 50% = 127.5 ≈ 128 100%

Figura 12.3 Si calculamos el valor del ciclo de trabajo para un 95%, la señal se verá de la siguiente forma: Valor =

255 ∗ 95% = 242.25 ≈ 242 100%


Figura 12.4 Mida el voltaje en la salida PWM del microcontrolador con un multímetro digital. Para generar un voltaje específico en una de las salidas de un microcontrolador a través de la instrucción PWM, podemos aplicar la siguiente fórmula: Vout =

Vfuente ∗ nivel 255

Donde, Vout: voltaje de salida. Vfuente: voltaje de la fuente de alimentación del circuito. Nivel: constante entre 0 y 255. Por ejemplo, si deseamos obtener Vout = 3.5V, entonces, nivel =

Vout ∗ 255 3.5V ∗ 255 = = 178,5 ≈ 179 5V Vfuente

El valor a ser cargado en el campo “ciclo de trabajo” de la rutina PWM1_Set_Duty(“ciclo de trabajo”) es 179. Al medir el voltaje en la salida PWM, podremos comprobar que éste se aproxima al valor deseado de 3.5 voltios.



Figura 12.5

Verifique el voltaje de salida en el pin RC2 para cada valor calculado del ciclo de trabajo de la señal PWM.

El siguiente programa genera una señal PWM con un ciclo de trabajo del 50% a través del pin RC2: program PWM1 ' Area de declaración. Dim Duty As Byte main:


PWM1_Init(5000)

' Inicializamos el módulo PWM1 a 5KHz

Duty = 127

' Este valor define el ciclo de trabajo del pulso.

PWM1_Start() PWM1_Set_Duty(Duty)

' Inicia PWM1 ' Selecciona el ciclo de trabajo para PWM1

End.


Si deseamos generar dos señales PWM simultáneas, pero con diferentes frecuencias y ciclos de trabajo, entonces debemos agregar las líneas correspondientes al segundo módulo PWM: program PWM2 ' Area de declaración. Dim Duty1 As Byte Dim Duty2 As Byte main:


PWM1_Init(5000) PWM2_Init(2000)

' Inicializamos el módulo PWM1 a 5KHz ' Inicializamos el módulo PWM1 a 2KHz

Duty1 = 100 Duty2 = 200

' Este valor define el ciclo de trabajo en PWM1. ' Este valor define el ciclo de trabajo en PWM2.

PWM1_Start() PWM2_Start()

' Inicia PWM1 ' Inicia PWM2

PWM1_Set_Duty(Duty1) PWM2_Set_Duty(Duty2)

' Selecciona el ciclo de trabajo para PWM1 ' Selecciona el ciclo de trabajo para PWM1

End.

Las salidas RC2 para PWM1 (Señal Verde), y RC1 para PWM2 (Señal Roja) se verían de la siguiente forma en un osciloscopio para los valores cargados en las variables Duty1 y Duty2:


12.2.7.- Ejemplo de programación #72: Vamos a realizar a continuación un ejercicio para el control de un motor DC a través de una señal PWM. Para esto hemos incluido en el diagrama esquemático cuatro pulsadores y una pantalla LCD. La función de los pulsadores deberá ser la siguiente: •

P1: Al activar este pulsador, debemos incrementar en una unidad el valor del ciclo de trabajo de la señal PWM. Esto se traducirá en aumento de la velocidad del motor DC.

•

P2: Al activar este pulsador, debemos decrementar en una unidad el valor del ciclo de trabajo de la señal PWM.

•

P3: Activa la señal PWM en la salida correspondiente al módulo PWM1.

•

P4: Detiene la señal PWM en la salida correspondiente al módulo PWM1.

Se deberá inicializar el valor del ciclo de trabajo para que la señal PWM arranque en un 50% al iniciar el programa.


Verifiquemos el siguiente programa, leyendo detenidamente los comentarios en cada línea: program PWM3 ' Area de declaración. Dim Duty1 As Byte Estado As Byte txt As String[6]

' Variable de contenido temporal tipo String


As As As As As As


At At At At At At



As As As As As As


At At At At At At


' Fin de la configuración de conexiones main:




LCD_Out(1, 1,"Valor en Duty1: ") Duty1 = 127 PWM1_Init(5000) PWM1_Set_Duty(Duty1)


' Este valor define el ciclo de trabajo en PWM1. ' Inicializamos el módulo PWM1 a 5KHz ' Selecciona el ciclo de trabajo para PWM1

Pulsadores: ByteToStr(Duty1, txt) Lcd_Out(2, 8, txt)

' Convierte el valor numérico en String. ' Imprime el contenido cargado en "txt" en la fila 2, ' columna 8.

Estado = Button(PortD, 0, 50, 1) ' Verificamos si P1 fue presionado, estado activo = 1. If Estado = 255 Then

' Preguntamos si el Estado del pulsador es "activo"

Duty1 = Duty1 + 1

' Incrementamos el cliclo de trabajo en una unidad.

If Duty1 > 254 Then Duty1 = 254 End If

' Fijamos un límite para que la variable no se desborde, ' es decir, si Duty1 es mayor que el valor límite superior, ' entonces Duty1 deberá permanecer en este valor.

PWM1_Set_Duty(Duty1) ' Actualizamos el ciclo de trabajo para PWM1 End If Estado = Button(PortD, 1, 50, 1) ' Verificamos si P2 fue presionado, estado activo = 1. If Estado = 255 Then

' Preguntamos si el Estado del pulsador es "activo"

Duty1 = Duty1 - 1

' Decrementamos el cliclo de trabajo en una unidad.

If Duty1 < 1 Then Duty1 = 1 End If

' Fijamos un límite inferior, es decir, si Duty1 es menor ' que 1, entonces debe permanecer en este valor.

PWM1_Set_Duty(Duty1) ' Actualizamos el ciclo de trabajo para PWM1


End If Estado = Button(PortD, 2, 50, 1) ' Verificamos si P3 fue presionado, estado activo = 1. If Estado = 255 Then GoSub IniciaPWM End If

' Preguntamos si el Estado del pulsador es "activo" ' Si esta activo, salta a la subrutina "IniciaPWM"

Estado = Button(PortD, 3, 50, 1) ' Verificamos si P4 fue presionado, estado activo = 1. If Estado = 255 Then GoSub DetienePWM End If

' Preguntamos si el Estado del pulsador es "activo" ' Si esta activo, salta a la subrutina "DetienePWM"

GoTo Pulsadores IniciaPWM: PWM1_Start() Delay_ms(100) Return

' Inicia PWM1. ' Pausa de 100 milisegundos. ' Retorno del llamado Gosub.

DetienePWM: PWM1_Stop() Delay_ms(100) Return

' Detiene PWM1. ' Pausa de 100 milisegundos. ' Retorno del llamado Gosub.

End.

Al iniciar el programa en el microcontrolador, el motor deberá estar detenido. Si pulsamos “P3” el motor deberá arrancar con un 50% de ciclo de trabajo en la señal PWM, debido a que hemos inicializado la variable correspondiente a este parámetro en 127. Los pulsadores “P1” y “P2” aumentan y disminuyen respectivamente el ciclo de trabajo de la señal PWM. Esta variación podrá ser visible a través de la pantalla LCD. Por último, si pulsamos “P4” el motor deberá parar completamente, debido a que la señal PWM será interrumpida por el programa.


Apéndice A.

Tabla ASCII


Apéndice B

Software y prácticas en formato digital.

http://www.conexionelectronica.com/download/Ejemplos.rar

Bibliografía 414 _______________________________________________________________________________________ Contenido - Basic para Microcontroladores PIC – www.conexionelectronica.com – Christian Bodington Esteva

Internet: •

MikroElektronika., http://www.mikroe.com

•

Microchip Technology Inc., http://www.microchip.com

•

SD-3C LLC., http://www.sd-3c.com

•

Dimension Engineering., http://www.dimensionengineering.com

•

Sparkfun., http://www.sparkfun.com

•

Wikipedia, http://es.wikipedia.org

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