Programación y Aplicaciones de los Microcontroladores PIC16FXXX (Nivel Básico) ING. EULER DEZA FIGUEROA

Transcripción

1 Programación y Aplicaciones de los Microcontroladores PIC16FXXX (Nivel Básico) ING. EULER DEZA FIGUEROA

2 ESTRUCTURA Y CONTENIDO: SESIONES DE CLASE CONTENIDOS PRACTICA PRIMERA (5 horas ) SEGUNDA (5 horas ) TERCERA (5 horas ) Introducción, Aspectos generales de los uc s PIC, Características Básicas del PIC16F84A, Organización de la Memoria Juego de Instrucciones, El Registro de trabajo, El Registro de Estado, Manejo de Puertos de Entrada - Salida Retardos, Subrutinas de Retardo, Programación del Timer0, El Timer0 como Temporizador Parpadeo de un Diodo Led Juego de Luces de 4 canales Juego de Luces de 8 Canales Lectura de Interruptores (Ejemplos de Aplicación) Semáforo de Luces Programables Luces Programables CUARTA (5 horas ) QUINTA (4 horas ) Aspectos Generales de MPLAB, Desarrollo de Aplicaciones y Simulación en el entorno de MPLAB Aspectos Generales de PROTEUS, Simulación y Depuración de un Proyecto en Proteus Manejo de Display (Ánodo común y Cátodo Común) Contador de Display Manejo de Motores DC Manejo de Motores PAP

3 MICROCONTROLADOR un microcontrolador es un circuito integrado que incorpora todos los bloques funcionales de un sistema Microprocesador en un único encapsulado, el cual ejecuta de manera continua una secuencia de instrucciones (programa) que permita controlar un sistema o subsistema electrónico. Un microcontrolador (abreviado μc, UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

4 MICROCONTROLADOR

5

6

7

8 ARQUITECTURA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC Los PIC siguen la arquitectura Hardvard: memoria de datos separada de la memoria de programas dos tamaños de palabra: Palabra de datos Palabra de instrucción Conjunto reducido de instrucciones (RISC)

9

10 Arquitectura Harvard Palabra de instrucción larga: formato que permite incorporar en una única instrucción todos los campos necesarios (importante: suficiente espacio para los bits de dirección) Una única palabra por instrucción. Decodificación más sencilla. (un único ciclo) Pipeline de ejecución.(2 etapas) Solapa la búsqueda de instrucción con la ejecución Salvo en las instrucciones de salto. Conjunto de instrucciones reducido. Arquitectura de registros. Conjunto de instrucciones ortogonal.

11

12

13 Esquema de reloj/ciclo de instrucción Internamente, el reloj de entrada es dividido por cuatro. Un ciclo de instrucción equivale a cuatro periodos del reloj de entrada. En Q1, se lee la siguiente instrucción y en Q4 es almacenada en el registro En el siguiente ciclo es ejecutada.

14 Ejecución La importancia de conocer el ciclo de ejecución de instrucciones en un microcontrolador estriba en que en ocasiones es necesario calcular de forma precisa el tiempo de ejecución de los bucles para actuar en tiempo real

15 Familia de microcontroladores de 8 bits Entre los productos que ofrece Microchip está la familia de microcontroladores de 8 bits Se refiere al tamaño de la palabra de datos que maneja Esta familia está subcategorizada por el tamaño de palabra de instrucción, que se corresponde con las capacidades ofrecidas por el microcontrolador correspondiente. Gama Baja: palabra de instrucción 12 bits Gama Media: Palabra de instrucción 14 bits Gama Alta: Palabra de instrucción 16 bits

16

17 Gama baja La componen los modelos de las familias PIC10F (empaquetado de 6 pines) Algunos elementos de las familias PIC12 (empaquetado de 8 pines) Algunos elementos PIC16F5X (empaquetados de 14, 18, 20 y 28 pines) Palabra de instrucción de 12 bits Reducido número de pines y pequeña dimensión Memoria flash programable Reducido coste y facilidad de uso

18

19 Gama Media Palabra de instrucción de 14 bits. Familias PIC12 Familias PIC16 Mayor número de pines en los empaquetados.(8-64) Mayor rango de voltajes operativos v Manejo de interrupciones Pila de programas más amplia 8 niveles Canales conversores A/D y memoria EEPROM de datos Gestión de diversos protocolos de comunicación : USB, SPI, I2C, USART. Conexión inmediata a LCD. Rendimiento en torno a los 5MIPS

20

21 Gama Alta Tamaño de palabra de 16 bits PIC18C 10MIPS Multiplicador hardware Aumento del tamaño del stack (32 niveles) Aumento del número de fuentes de interrupción Empaquetado entre 18 y 80 pines. Periféricos avanzados de comunicación y protocolos CAN, USB, ZigBee, TCP/IP

22

23 Tecnología nanowatt Los avances en micro controladores se centran en la reducción de consumo En este sentido se dota a los chip de la capacidad de seleccionar la fuente del reloj (hasta 9 posibles opciones) 4 modos que usan un cristal oscilador 2 modos que usan un reloj externo 2 modos que usan un oscilador RC externo Oscilador interno que proporciona múltiples frecuencias (programables)

24 nanowatt

25 Conociendo al PIC16F84A Posee 18 pines, de los cuales 13 son de I/O Memoria para guardar programas Timer/Contador interno 4 fuentes de interrupciones a la CPU Memoria EEPROM

26 Diagrama del PIC16F84A

27 Memoria

28 Registros Para configurar al PIC, debemos modificar algunos registros especiales: STATUS, OPTION_REG, INTCON, TRISA, TRISB Para manejar el I/O están los registros PORTA, PORTB Todo registro es de 8 bits (1 Byte)

29 Funcionamiento Un PIC nuevo viene vacío, no hace nada Para decirle al microcontrolador lo que queremos que haga, necesitamos escribir un programa en el computador y grabárselo en la memoria Se puede grabar y volver a grabar muchas veces distintos programas en el mismo PIC16F84A

30 Funcionamiento Ahora que ya tenemos el programa en el PIC, podemos sacarlo y ponerlo en el circuito Al alimentar con corriente al PIC, veremos cómo ejecuta las acciones que le dijimos que hiciera en el programa Con esto se ahorra mucho trabajo

31 Pasos para grabar un programa Ir a un PC y escribir el código en ASSEMBLER Compilar el archivo Y SIMULAR Conectar el PIC a un programador de PIC s que se conecta al PC Grabar el archivo compilado al PIC

32 Primer Programa: Parpadeo de un Diodo Led Primero hacemos el esquema en Proteus

33 Luego guardamos el archivo en una carpeta en el HD, y le asignamos un nombre (Parpadeo) Luego Abrimos el programa MPLAB IDE v8.83

34 Luego Ejecutas los siguientes pasos: Click en Project, luego click en Proyect Wizard

35

36 Elecgimos el tipo de microcontrolador deseado: PIC16F84A

37 Click en Browse, y buscas la carpeta en donde guardaste el archivo de proteus y le das por nombre, el mismo de la carpeta, para nuestro caso: Parpadeo

38 Click en Guardar

39 Click en Siguiente

40 Click en Siguiente

41 aparece un Resumen (Summary), le das click en Finalizar

42 click en File, luego New, o presionas Ctrl + N

43 Y luego escribes la siguiente lista de instrucciones:

44 list p=16f84a #include <P16F84A.inc> CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC ;STATUS EQU 0X03 ;TRISB EQU 0X06 ;TRISB EQU 0X06 CUENTA1 EQU 0X0C CUENTA2 EQU 0X0D F EQU D'1' W EQU D'0' ORG 0X00 BSF STATUS,5 BCF TRISB,0 BCF STATUS,5 INICIO: BSF TRISB,0 CALL DELAY BCF TRISB,0 CALL DELAY GOTO INICIO ;=========================================== ; ***** SUBRRUTINA DE RETARDO_ DELAY ******* ;=========================================== DELAY: MOVLW 0X08 MOVWF CUENTA1 ACA1: MOVLW 0XFF MOVWF CUENTA2 ACA DECFSZ CUENTA2,F GOTO ACA DECFSZ CUENTA1,F GOTO ACA1 RETURN ;=============================================== ; ***** FIN SUBRRUTINA DE RETARDO_ DELAY ******* ;=============================================== END

45 Y luego guardas el archivo

46 Y luego guardas el archivo, dando click en File, luego Save As, y le asignas un nombre (Parpadeo.asm)

47

48

49

50 Si hiciste todo bien, la compilacion indicara Éxito (BUILD SUCCEEDED), Generandose el archivo *.HEX, para la simulacion

51

52

53 Programa: Parpadeo de un Diodo Led con librería de Retardos Primero hacemos el esquema en Proteus

54 Set de Instrucciones Gama Media)

55

56

57

58

59

60

61 LIST P=16F84A INCLUDE <P16F84A.INC> CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC CBLOCK 0x0C ENDC #DEFINE LED PORTB,0 ; ZONA DE CÓDIGOS ******************************************************************* ORG 0 Inicio bsf STATUS,RP0 ; Acceso al Banco 1. bcf LED ; Línea del LED configurada como salida. bcf STATUS,RP0 ; Acceso al Banco 0. Principal bsf ; Enciende el LED LED call Retardo_1s ; durante la suma de este tiempo. ; call Retardo_2s bcf LED ; Lo apaga durante la suma de los siguientes call Retardo_1s ; retardos. ; call Retardo_2s goto Principal INCLUDE <RETARDOS.INC> ; Librería con subrutinas de retardo. END ; Fin del programa.

62 Propuesto Programa: Luces Secuenciales

63 Programa: Mando de un led por medio de un SW Primero hacemos el esquema en Proteus

64 Programa list p=16f84a #include <P16F84A.inc> CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC led equ RB0 pulsador equ RA0 Reset: org 0x000 goto inicio org 0x05 inicio: bsf STATUS,RP0 movlw b'11111' movwf TRISA movlw b' ' movwf TRISB bcf STATUS,RP0 bcf PORTB,led bucle: btfsc PORTA, pulsador goto apagar bsf PORTB,led goto bucle apagar: bcf PORTB,led goto bucle end

65 Programa: Mando de un led por medio Propuesto de un SW

66 Programa: Semaforo dee Tiempos Programables Primero hacemos el esquema en Proteus

67 LIST P=16F84A INCLUDE <P16F84A.INC> CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC CBLOCK 0x0C CONTADOR CONT0 CONT1 CONT2 CONT3 AUX TEMPO1 ENDC ORG 0X00 GOTO INICIO ORG 0X05 INICIO: BSF STATUS, RP0 MOVLW 0X00 MOVWF TRISB MOVLW 0X03 MOVWF TRISA MOVLW 0X07 MOVWF OPTION_REG BCF STATUS, RP0 CLRF PORTA CLRF PORTB CLRF CONTADOR ; contador=0 ;GOTO BUCLE BUCLE: CALL DELAY2S ; SE DEJA TIEMPO PARA QUE EL USUARIO PROGRAME EL TIEMPO MOVF PORTA,W ; SE PASA EL CONTENIDO DEL PUERTO A A UN REGISTRO AUXILIAR MOVWF AUX ; DICHO REGISTRO HABRA QUE PASARLO A W ANTES DE CADA OPERACION ; XORLW, YA QUE LA ANTERIOR HABRA CAMBIADO XORLW B' ' BTFSC STATUS,Z GOTO TRAT_1_1 ; CASO 11 FIN RETURN END

68 Tercer Programa: Mando de un led por Propuesto medio de un SW

69 Programa: Contador 0-9 en Display Primero hacemos el esquema en Proteus

70 ; PCL EQU 0X02 ; PORTB EQU 0X06 ; TRISB EQU 0X06 ; STATUS EQU 0X03 ;REGISTROS DE PROPOSITO GENERAL CONT0 EQU 0X0C CONT1 EQU 0X0D CONT2 EQU 0X0E CONT3 EQU 0X0F ORG 0 GOTO USUARIO ORG 5 TABLA: ADDWF PCL,1 RETLW 0X3F ; 0 EN CODIGO 7 SEGMENTOS RETLW 0X06 ; 1 EN CODIGO 7 SEGMENTOS RETLW 0X5B ; 2 EN CODIGO 7 SEGMENTOS RETLW 0X4F ; 3 EN CODIGO 7 SEGMENTOS RETLW 0X66 ; 4 EN CODIGO 7 SEGMENTOS RETLW 0X6D ; 5 EN CODIGO 7 SEGMENTOS RETLW 0X7D ; 6 EN CODIGO 7 SEGMENTOS RETLW 0X07 ; 7 EN CODIGO 7 SEGMENTOS RETLW 0X7F ; 8 EN CODIGO 7 SEGMENTOS RETLW 0X6F ; 9 EN CODIGO 7 SEGMENTOS list p=16f84a #include <P16F84A.inc> CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC Programa ;REGISTROS ESPECIALES

71 USUARIO: BSF STATUS,5 CLRF TRISB BCF STATUS,5 US1: CLRF CONT0 US0: MOVF CONT0,0 CALL TABLA MOVWF PORTB CALL RETARDO INCF CONT0,1 MOVF CONT0,0 SUBLW 0X0A BTFSS STATUS,2 GOTO US0 GOTO US1 RETARDO: MOVLW 0X25 MOVWF CONT3 RET2 MOVLW 0X64 MOVWF CONT2 RET1 MOVLW 0X64 MOVWF CONT1 RET0: DECFSZ CONT1,1 GOTO RET0 DECFSZ CONT2,1 GOTO RET1 DECFSZ CONT3,1 GOTO RET2 RETURN END

72 EJERCICIOS PROPUESTOS GRACIAS