ÍNDICE CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS DE LOS MICROCONTROLADORES

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1 ÍNDICE CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS DE LOS MICROCONTROLADORES 1.1 Introducción 1.2 Fundamentos de los procesadores digitales secuenciales Introducción Arquitectura interna Procesadores digitales de arquitectura Harvard Procesadores digitales de arquitectura Princeton Juego de instrucciones Interfaces de entrada/salida Fundamentos Circuitos de interfaz Forma de realizar la transferencia de información Forma de controlar la transferencia 1.3 Parámetros característicos de los microcontroladores Introducción Capacidad de operación en paralelo Capacidad de memoria Memoria de datos Memoria de instrucciones Circuitos de interfaz de entrada/salida y periféricos internos Puertos paralelo Puertos bidireccionales Puertos cuasibidireccionales Puertos serie Circuitos de control de la transferencia Periféricos internos Microcontroladores especializados y de aplicación general Juego de instrucciones Arquitectura externa Modos de operación CAPÍTULO 2 LOS MICROCONTROLADORES PIC DE MICROCHIP 2.1 Introducción 2.2 Características generales 2.3 Clasificación de los microcontroladores PIC Gama baja Gama media Gama alta Gama mejorada dspic (Digital Signal Controllers) 2.4 Encapsulados 2.5 Arquitectura general de la gama baja Introducción i

2 2.5.2 Organización de la memoria Memoria de instrucciones Memoria de datos Registro de trabajo (W) o acumulador Memoria pila Circuito generador de impulsos o reloj Circuito de inicialización Divisor de frecuencia Temporizador/Contador TMR Circuito de vigilancia Modo de bajo consumo Puertos de entrada/salida 2.6 Repertorio de instrucciones de la gama baja Introducción Modos de direccionamiento Direccionamiento inmediato Direccionamiento directo Direccionamiento indirecto Descripción del comportamiento de las instrucciones Repertorio de instrucciones Instrucciones de transferencia Instrucciones que actúan sobre el estado de un registro Instrucciones aritméticas Instrucciones lógicas Instrucciones de salto incondicional Instrucciones de salto condicional Instrucciones especiales 2.7 Arquitectura general de la gama media Introducción Organización de la memoria Memoria de instrucciones Memoria de datos Registro de trabajo (W) Memoria pila Circuito generador de impulsos Circuito de inicialización Divisor de frecuencia Temporizadores Circuito de vigilancia Modo de bajo consumo Puertos de entrada/salida Otros periféricos 2.8 Repertorio de instrucciones de la gama media Introducción Modos de direccionamiento Direccionamiento inmediato Direccionamiento directo Direccionamiento indirecto Repertorio de instrucciones 2.9 El microcontrolador PIC16F84 ii

3 2.9.1 Introducción Memoria de instrucciones Memoria RAM de datos Memoria EEPROM de datos Dispositivos periféricos Circuito de inicialización Puertos de entrada/salida Interrupciones Encapsulado y hardware mínimo Encapsulado Hardware mínimo CAPÍTULO 3 HERRAMIENTAS HARDWARE Y SOFTWARE DE DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR 3.1 Introducción 3.2 Sistema de desarrollo de sistemas basados en microcontroladores Introducción Herramientas de hardware Placas de prototipos Grabadores o programadores Depuradores en el sistema (In-System Debuggers) Emuladores (In-System Emulators) Herramientas de software Editores y compiladores Simuladores Grabadores o programadores 3.3 Sistema de desarrollo de sistemas basados en microcontroladores PIC Herramientas de hardware Herramienta de software Lenguaje ensamblador de MPLAB Herramienta TFPROG para la grabación del microcontrolador CAPÍTULO 4 SISTEMA ELECTRÓNICO SiDePIC-USB 4.1 Introducción 4.2 Componentes de SiDePIC-USB Introducción Zócalos para la inserción de microcontroladores PIC Fuente de alimentación Interfaz de conexión con el puerto USB del computador personal Circuitos de control Circuito de control del modo de funcionamiento Circuito de inicialización (RESET) Dispositivos periféricos Periféricos de entrada Periféricos de salida iii

4 Periférico de entrada/salida en serie Conectores de expansión (J3 y J4) Puentes de configuración de los puertos Puente conmutador JP Puente conmutador JP Puente interruptor JP Puentes interruptores JP4 y JP5 4.3 Periféricos externos Placa de entrada y visualización de datos Teclado matricial Módulo visualizador alfanumérico de cristal líquido Conectores y plano de situación Placa de interfaz de variables de entradas/salidas digitales Interfaz de variables de entrada digitales Interfaz de variables de salida digitales con relé Interfaz de variables de salida digitales con triac Placa de interfaz de variables de entrada analógicas 4.4 Normas de instalación Colocación de los puentes y otros elementos Alimentación Conexión al computador personal y programación del PIC CAPÍTULO 5 PRÁCTICAS DE MICROCONTROLADORES PIC EN LENGUAJE ENSAMBLADOR 5.1 Introducción Consideraciones generales 5.2 Operaciones básicas Suma de una tabla de números Resta de dos operandos Multiplicación de dos operandos 5.3 Formatos de representación de datos Conversión a BCD natural de un número codificado en binario natural Conversión de un dígito codificado en BCD natural a 7 segmentos Conversión de un número codificado en binario natural a 7 segmentos Visualización por multiplexación temporal 5.4 Operaciones de entrada/salida coordinadas Utilización de los microconmutadores Realización de un juego de luces 5.5 Temporizador/contador e interrupciones Parpadeo periódico de los diodos luminiscentes Realización de un segundero Conteo de impulsos externos 5.6 Otros recursos del PIC16F Utilización del circuito de vigilancia El modo de bajo consumo Utilización de la memoria de datos EEPROM iv

5 CAPÍTULO 6 INTRODUCCIÓN AL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN C PARA INGENIEROS ELECTRÓNICOS 6.1 Introducción 6.2 Estructura de un programa escrito en C 6.3 Tipos de datos básicos Tipos de datos básicos 6.4 Variables Conceptos generales Asignación de nombres adicionales a los tipos de datos Variables de tipo carácter (char) Modos de almacenamiento de variables 6.5 Constantes 6.6 Operadores Operadores aritméticos Operadores de comparación Operadores lógicos Operadores bit a bit Operadores de asignación Operadores de tamaño Operadores de gestión de memoria 6.7 Expresiones Introducción Prioridad y asociatividad de operadores Conversión automática de tipo de dato Conversión explícita de tipo de dato Combinación de expresiones mediante el operador coma 6.8 Instrucciones de control de la ejecución del programa Introducción Instrucciones de bifurcación Instrucción IF Instrucción IF..ELSE Instrucción IF..ELSE múltiple Instrucción SWITCH Instrucciones de control de bucle Instrucción FOR Instrucción WHILE Instrucción DO..WHILE Instrucciones de salto Instrucción BREAK de ruptura de secuencia Instrucción CONTINUE de reinicio Instrucción GOTO de salto incondicional 6.9 Funciones Introducción Declaración y definición de una función 6.10 Vectores Introducción Vectores unidimensionales Vectores multimensionales 6.11 Punteros v

6 Relación entre punteros y vectores Vectores como parámetros y funciones Punteros como parámetros y funciones Cadenas de caracteres 6.12 Tipos de datos estructurados Introducción Estructuras Campos de bits Uniones Enumeraciones 6.13 Funciones de la biblioteca normalizada CAPÍTULO 7 PRÁCTICAS DE MICROCONTROLADORES PIC EN LENGUAJE C 7.1 Introducción 7.2 Características generales del compilador CC5X 7.3 Instalación y utilización Introducción Integración del compilador CC5X con la herramienta MPLAB 7.4 Ejercicios Conversión a BCD natural de un número codificado en binario natural Conversión de un dígito codificado en BCD natural a 7 segmentos Conversión de un número codificado en binario natural a 7 segmentos Visualización mediante multiplexación temporal Visualización mediante multiplexación de un contador en binario natural Utilización de los conmutadores Realización de un juego de luces Parpadeo periódico de los diodos luminiscentes Realización de un segundero Conteo de impulsos externos Salida mediante visualizador LCD Entrada por teclado Utilización del convertidor analógico-digital Gestión de un módulo de entradas y salidas digitales Gestión de un módulo de entradas analógicas mediante comunicación serie vi