Fteórica- OSC2. Fmedida- OSC2

Transcripción

1 EjercicioPic_0_a.- Si tenemos un cristal de cuarzo de 4MHZ y condensadores de 22pF, monta el siguiente circuito en tu placa Aristón. Comprueba con un osciloscopio y dibuja la señal que te sale en OSC2 debe ser una onda de igual frecuencia que el cristal utilizado Fteórica- OSC2 Fmedida- OSC2 Fteórica- OSC1 Fmedida- OSC1 EjercicioPic_0_b.- Monta el oscilador de bajo coste R-C en tu placa Aristón, para que genere una frecuencia de 756KHz en el microcontrolador PIC16F84A. Dibuja las ondas OSC1 y OSC2. Comprueba con un osciloscopio y dibuja la señal que te sale en OSC1 y OSC2 Fteórica- OSC1 Fmedida- OSC1 Fteórica- OSC2 Fmedida- OSC2 IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 1

2 PARA EMPEZAR A TRABAJAR CON MICROCONTROLADORES PIC 16F84A Objetivos: Entender el funcionamiento básico de los microcontroladores PIC16F84A de la familia de Microchip. Conocer las herramientas básicas para poder trabajar con los microcontroladores PIC16F84A (MPLAB IDE v8, ICD2-PICKIT3 programmer, simulador PROTEUS). Aprender a programar pequeñas aplicaciones con el lenguaje ensamblador MPASM. Contenidos: 1.1 Diferencia entre un microcontrolador y un microprocesador. 1.2 Diferencias entre microcontroladores. 1.3 Arquitectura interna de un microcontrolador. 1.4 Lenguaje de programación del PIC: ENSAMBLADOR 1.5 Herramientas necesarias para el desarrollo de programas con el PIC 1.6 Instalación del MPLAB IDE v 8.10 de Microchip y explicación básica de la ejecución de un programa con el MPASM 1.7 Estudio de las instrucciones: movf f,d ; movlw k ; movwf f ; addwf f 2.1 Los registros especiales STATUS, PORTA, PORTB, TRISA y TRISB 2.2 La palabra de configuración CONFIG 2.3 Estudio del salto incondicional goto k 2.4 El fichero o librería del PIC16F84A <P16F84A.INC> 2.5 La directiva EQU 2.7 Simulador PROTEUS, instalación 2.9 Instalación del grabador de PICs ICD2 de Microchip. Grabación del programa en el PIC Ejecución del programa 3.1 Registros especiales INDF y FSR 3.2 Decfsz f,d 3.3 Simulación del ejercicio 3 con PROTEUS. 3.4 Estudio de las instrucciones: comf f,d ; andlw k ; sublw k ; subwf f,d 4.1 Llamada a subrutinas, la pila o Stack Pointer. 4.2 Llamada a una tabla de datos CALL y RETLW, la directiva DT expresiones. 4.3 Las instrucciones: call, return, andlw k; addwf PCL,F. IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 2

3 5.1 Estudio del funcionamiento del registro especial TIMER0, OPTION, INTCON 5.2 Estudio de las interrupciones del PIC. 5.3 Las directivas CBLOCK oxoc, ENDC y #DEFINE. El aprendizaje lo vamos a enfocar eminentemente práctico, un 25% de teoría y el resto de prácticas, que es lo que más interesa. La metodología la vamos a tratar desde el aspecto práctico, viendo una experimentación y a partir de la misma, cómo solucionarla con el microcontrolador PIC16F84A. Para ello vamos a utilizar el MPLAB de Microchip que es gratuito, y lo único que necesita son ordenadores dónde ejecutarse. Luego la grabación real la haremos con equipos ICD2 y PICKIT3 de Microchip, también utilizaremos unos entrenadores PIC Millenium para realizar las prácticas. Y la simulación se realizará con el programa de PROTEUS que es el más usado y permitirá a todos experimentar en clase de una manera gráfica e intuitiva. 1ª Experimentación. Manipular los registros de la memoria SRAM del microcontrolador PIC16F84A. Ejercicio 1a: Realiza un programa y flujograma que sume 2 números de 8bits, que se hallan en las posiciones de memoria de datos 0x0D y 0x0F, y dejar el resultado de la suma en el registro 0Eh. Guárdalo c:/misproyectos/ejercicio1a/ejercicio1a.asm Por ejemplo suma y lo guarda en el registro (0x0E)=7. Simularlo con el MPLAB paso a paso Configure Select Device PIC16F84A Debugger Select Tool MPLAB SIM View File Registers, Special Functions Register, Program Memory Instrucciones: addlw k ( k + (w) (w)) movf f,d ((f) (destino)) si d=0 destino es W y si d=1 el destino es f En el lenguaje Ensamblador MPASM para expresar los valores hexadecimales se comienza anteponiéndoles 0x. Así, las tres posiciones de la memoria de datos que IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 3

4 utiliza este programa, expresadas en hexadecimal para el Ensamblador MPASM, se definirán como 0x0c, 0x0d, 0x0e, respectivamente. Esta última notación será la que se utilice a partir de ahora en este trabajo. Las diferentes formas de expresar números en el MPASM dependiendo de su base son: BASE DECIMAL HEXADECIMAL BINARIO OCTAL REPRESENTACIÓN d 12 0x0c/h0c/0ch b 1010 o 14 Hay varias formas de representar los números en hexadecimal, aunque la más empleada, por ser además la representación utilizada en C, es la de anteponer 0x al número hexadecimal. No nos debemos preocupar si se nos olvida este detalle, porque en Ensamblador MPASM asume por defecto que se empleará la base hexadecimal. 1.8 Diferencia entre un microcontrolador y un microprocesador. 1.9 Diferencias entre microcontroladores Arquitectura interna de un microcontrolador, memórias,oscilador,pc etc 1.11 Lenguaje de programación del PIC: ENSAMBLADOR 1.12 Herramientas necesarias para el desarrollo de programas con el PIC 1.13 Directiva EQU, LIST, ORG y END 1.14 Instalación del MPLAB IDE v 8.10 de Microchip y explicación básica de la ejecución de un programa con el MPASM 1.15 Realizar un flujograma para la resolución del ejercicio y resolver el programa intentando usar el menor número de instrucciones Estudio de las instrucciones: movf f,d ; movlw k ; movwf f ; addwf f,d 1.17 Estudio del funcionamiento del simulador del MPLAB IDE v 8.10 y simulación del ejercicio 1a Ejercicio1b.-Resta de 2 números binarios de 8 bits el minuendo estará en la posición de memoria 0x0C, el sustraendo en 0x0D y el resultado en 0x0E. Primero dibujar el flujograma y luego simularlo con el MPLAB. IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 4

5 1.10 Ejercicio1c extra.- SUMA DOS NUMEROS BINARIOS DE 8 BITS ALMACENADOS EN LA RAM, 0Ch, 0Dh Y DEPOSITA EL RESULTADO EN 0Eh y OFh teniendo en cuenta el carry. 2ª Experimentación Manejo de entradas y salidas digitales del microcontrolador PIC16F84A (puertos) Ejercicio 2a.- Realiza un programa y su flujograma que visualice los datos introducidos en la puerta A RA0-RA2 en los leds RBO-RB2 dependiendo de lo que introduzcamos por la puertaa, guárdalo en c:/misproyectos/ejercicio2a.asm 2.1 Los registros especiales STATUS, PORTA, PORTB, TRISA y TRISB 2.2 La palabra de configuración CONFIG 2.3 Estudio del salto incondicional goto k 2.4 El fichero o librería del PIC16F84A <P16F84A.INC> 2.5 La directiva EQU, LIST, ORG, END. 2.6 Estudio de las instrucciones bsf f,d ; bcf f,d ; clrf f. 2.7 Dibujar el circuito electrónico. Realizar un flujograma para la resolución del ejercicio, resolver el programa, compilación. 2.8 Simulador PROTEUS, instalación 2.9 Simulación del ejercicio 2a con PROTEUS Instalación del grabador de PICs ICD2 de Microchip y pickit3. Grabación del programa en el PIC Ejecución del programa con el PICMillenium y en la placa aristón. IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 5

6 2.11 Ejercicio2b.-Meter un dato de 5 bits por el puertoa y divídelo por dos y luego sácalo por el puertob. Dibuja el flujograma, circuito electrónico y realiza el programa en código ensamblador. Simúlalo con PROTEUS. Ejercicio EXTRA: Metemos un dato (0 o 1) a través de un interruptor en la línea RA4 del puerto A, también llamado PORTA, y sacamos ese mismo dato a través de un diodo Led conectado en la línea RB7 del puerto B (PORTB), guárdalo en C:/misproyectos/ejercicio2c/ejercicio2c.asm. 3ª Experimentación Saltos condicionales en función de un bit, para tomar decisiones en un programa a través del direccionamiento indirecto. Ejercicio 3a: BUSCA EL DATO MAYOR DE UNA TABLA DE 7 ELEMENTOS DESDE LA RAM 20h A LA 26h y EL RESULTADO SE ALMACENA EN 0Ch 3.5 Registros especiales INDF y FSR 3.6 Decfsz f,d ; btfsc f,b ; btfss f,b ; clrw 3.7 Simulación del ejercicio 3 con MPLAB Y con proteus. Ejercicio 3b: Queremos comparar el dato del puerto de entrada PORTA con el número 13 = Tenemos 4 interruptores conectados en RA0,RA1,RA2 y RA3, y 8 leds en PORTB, guárdalo en c:/misproyectos/ejercicio3b/ ejercicio3b.asm. 1. Si (PORTA) = 13 se encienden los 8 leds de PORTB 2. Si (PORTA) > 13 se activan los leds del nibble alto 3. Si (PORTA) < 13 se activan los leds del nibble bajo 3.1 Estudio de las instrucciones: comf f,d ; andlw k ; sublw k ; subwf f,d 3.2 Directiva INCLUDE <P16F84A.INC> 3.3 Ddibujar el circuito electrónico. Realizar un flujograma para la resolución del ejercicio, resolver el programa, compilación. Simularlo PROTEUS IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 6

7 Ejercicio 3c: Limpiar la memoria RAM del PIC16F84A desde la posición 10h a la 20h a través de los registros especiales INDF y FSR. 4ª Experimentación Cómo hacer tablas de datos con el microcontrolador PIC16F84A Ejercicio4a: CIRCUITO COMBINACIONAL: FUNCIONAMIENTO DE UN MONTACARGAS.-El sistema dispone de 3 finales de carrera A (RA2) M (RA1) y B (RA0) instalados debajo de la plataforma del montacargas y dispone de 3 indicadores luminosos de FUNCIONAMIENTO (RB2), AVERIA (RB1) Y SOBRECARGA (RB0) cuyo funcionamiento se recoge en la siguiente tabla: ; A M B FUNC AVE SOBRE ; RA2 RA1 RA0 RB2 RB1 RB0 ; ; ; ; ; ; ; ; ; Llamada a subrutinas, la pila o Stack Pointer. 4.2 Llamada a una tabla de datos CALL y RETLW, la directiva DT expresiones. 4.3 Las instrucciones: call, return, andlw k; addwf PCL,F. 4.4 Simulación del ejercicio4a con PROTEUS. 4.5 Grabación del programa en el PIC. Ejecución del programa Ejercicio4b: Tenemos un PIC que trabaja a 4MHz, y se pide que nos muestre en un display de 7 segmentos los números del 0 al 9 a través del puertob, metiéndolos desde el puertoa con interruptores (RA0-RA3), usando las instrucciones RETLW o DT expr1,expr2,expr3, Realiza el flujograma, esquema de conexiones de este circuito y simúlalo con el programa PROTEUS y guárdalo en :/misproyectos/ejercicio4b/ejercicio4b.asm. 4.6 Simulación del ejercicio4b con PROTEUS. IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 7

8 4.7 Grabación del programa en el PIC. Ejecución del programa 4.8 Ejercicio4b1.-Rehacer el programa utilizando la directiva DT. CONVERSIÓN DE BINARIO NATURAL A BCD (BCD1.asm) Ejercicio4c: Convertir un número binario de 8 bits en BCD, el resultado se guarda en 3 posiciones de memoria llamadas Centenas, Decenas (nibble alto de W) y Unidades (estarán en el nibble bajo de W). En el puerto de salida PB mediante leds veremos Unidades y Decenas. Primero genera el diagrama de flujo, después el programa y finalmente simúlalo con Proteus, grábalo y móntalo prácticamente en el entrenador pic Millenium y guárdalo en c:/misproyectos/ejercicio4c- Bin-BCD/ejercicio4c.asm. "Bin_a_BCD" (Unidades) = Número a convertir (Decenas) = 0 (Centenas) = 0 (Unidades) > (W) YES (W) >=10? (W) -> (Decenas) Incrementa (Decenas) NO NO (Decenas) >=10? Resultado se almacena en: Unidades, Decenas y centenas. YES END (Decenas) = 0 Incrementa (Centenas) IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 8

9 4.9 Ejercicio4d: Convertir un número binario de 5 bits que entra en el PORTA a través de unos interruptores a BCD, el resultado se visualizará en PORTB. Así por ejemplo, si en el PORTA se lee , (25 en decimal) por el PORTB se visualizará Primero genera el diagrama de flujo, después el programa metiendo una subrutina convert-bin-bcd a través de un INCLUDE BIN-BCD, visualiza para comprender el programa el fichero.lst metiéndolo en tu memoria de word y finalmente simúlalo con Proteus, grábalo y móntalo prácticamente en el entrenador pic Millenium y guárdalo en c:/misproyectos/convert-bin- BCD/ejercicio4d.asm. Última práctica.- Invéntate un ejercicio con el pic 16f84A que te permita trabajar con todo lo que hemos vista hasta ahora, usando una librería INCLUDE BIN_BCD, simulandolo con proteus y con PIC Millennium. 5ª Experimentación Manipulación de tiempos con el microcontrolador. Ejercicio 5a: En un PIC16F84A que trabaja a 4 MHz se conecta un diodo led a la línea RB3 de la puerta B. Se desea hacer parpadear al led cada 3,2 seg. Confeccionar el programa. El cálculo de la carga del TMR0 se hará de forma simple despreciando el tiempo que tardan en ejecutarse las instrucciones. Guárdalo en c:/misproyectos/ejercicio5a/ejercicio5a.asm. 5.4 Estudio del funcionamiento del registro especial TIMER0, OPTION, INTCON 5.5 Estudio de las interrupciones del PIC, Pila LIFO y Stack Pointer 5.6 Las directivas CBLOCK oxoc, ENDC y #DEFINE. 5.7 Simulación del ejercicio5a con PROTEUS. 5.8 Grabación del programa en el PIC. Ejecución del programa IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 9

10 ACTIVAR TMR0 Y ASIGNAR RANGO 1:256 AL PRESCALER CONFIGURAR LA PUERTA B COMO SALIDA SUBRUTINA DE RETARDO CONTA=100 BORRAR PUERTA B TMR0=128 ENCENDER LED RB7=1 SUBRUTINA DE RETARDO APAGAR LED NO T0IF=1 SI CONTA=CONT SUBRUTINA DE RETARDO NO CONTA SI RETURN 5.9 Ejercicio5b: Mediante un pulsador (RA4) encendemos y apagamos una lámpara (RB0) eliminando los rebotes que genera el interruptor mecánico con un delay de 10msg Simulación del ejercicio5b con PROTEUS EJERCICIO 5c: CONTROL PARPADEO LED. El LED conectado a RB0 parpadea de modo que está 500ms encendido y otros 500ms apagado. Se controla por medio de un interruptor conectado en RA4. Se usa el temporizador TMR0 para establecer la temporización. (Se considera que el oscilador del PIC es de 4MHz). IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 10

11 INICIO SUBRUTINA RETARDO 500us PIC A USAR, LIBRERIA DEL PIC PALABRA DE CONFIGURACIÓN TMR0-->6 T0IF-->0 PRESCALER=1/2 NO T0IF=1 PORTB,3 -->1 YES RETARDO 500us RETURN PORTB,3-->0 T=4Tosc*(256-Valor del TMRO)*Prescaler T=4*250ns*(256-6)*2=500us Debugger-->Stopwatch 511us RETARDO 500us 513us END 5.12 Ejercicio5d.- Señalización de una curva peligrosa. Se trata de activar la señalización de una curva peligrosa mediante 8 luces encendidas secuencialmente permaneciendo cada una 0,25 seg encendidas. Se dispone de dos sensores uno para activar la señalización a la entrada de la curva y otro para desactivarla a la salida. Sensor de entrada en RA0 y de salida en RA1. Las luces en puerta B. IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 11

12 5.13 Ejercicio5f extra.- Por la línea 3 del puerto B (RB3) se genera una onda cuadrada de 1 khz, por tanto, cada semiperiodo dura 500 µs. Los tiempos de temporización se consiguen mediante la utilización del Timer 0 del PIC. A la línea de salida se puede conectar un altavoz, tal como se indica en el esquema correspondiente, con lo que se escuchará un pitido Un diodo led en la línea RB7 esta parpadeando continuamente, pasando cada segundo por los estados de encendido y apagado. Para controlar el retardo de 1 segundo para el parpadeo del led conectado en la línea RB7, se generara una interrupción cada dicho tiempo por desbordamiento del TMRO. Inicialmente se cargara al TMRO con el valor 1210, con lo que el desbordamiento se producirá al cabo de 244 (256 12) impulsos aplicados a dicho temporizador. Dichos impulsos serán los del oscilador interno Tos, pero divididos por 256 en el divisor de frecuencia, con lo cual la temporización total será: Temporización = 4 * Tosc * valor TMR0 * Rango Divisor Frecuencia Temporización = 4 * 250ns * 244 * 256 = 62,4 ms IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 12

13 Como no se alcanza el retardo de 1 segundo se emplea un contador auxiliar CONTA que al cargarse con un valor de 1610 y decrementarse una unidad cada 62,4 ms, cuando llegue a 0 conseguirá, aproximadamente, el tiempo buscado (62,4 ms * 16 ). n el programa que resuelve el ejercicio se ha utilizado como instrucción clave la btfss registro,n, que explora el valor del bit n de registro y si vale 1 sed salta la siguiente instrucción brinco, o sea, el PC se incrementa en 2 unidades. La instrucción inversa es btfsc registro,n, que realiza el brinco si el bit examinado vale Se trata de confeccionar un programa en lenguaje ensamblador para un PIC16F84A, cuyo oscilador interno se halla controlado por un cristal funcionando a 4 MHz. Conectados a las líneas RA0 y RA1 de la Puerta A existen dos interrupciones, A y B, los cuales tienen que ser explorados continuamente y reflejar su estado ( abiertos o cerrados ) sobre dos diodos led, A y B, conectados a las líneas RB0 y RB1 de la Puerta B. Además existe otro diodo led en la línea RB7 que esta parpadeando continuamente, pasando cada segundo por los estados de encendido y apagado. Para controlar el retardo de 1 segundo para el parpadeo del led conectado en la línea RB7, se generara una interrupción cada dicho tiempo por desbordamiento del TMRO. Inicialmente se cargara al TMRO con el valor 1210, con lo que el desbordamiento se producirá al cabo de 244 (256 12) impulsos aplicados a dicho temporizador. Dichos impulsos serán los del oscilador interno Tos, pero divididos por 256 en el divisor de frecuencia, con lo cual la temporización total será: Temporización = 4 * Tosc * valor TMR0 * Rango Divisor Frecuencia Temporización = 4 * 250ns * 244 * 256 = 62,4 ms Como no se alcanza el retardo de 1 segundo se emplea un contador auxiliar CONTA que al cargarse con un valor de 1610 y decrementarse una unidad cada 62,4 ms, cuando llegue a 0 conseguirá, aproximadamente, el tiempo buscado (62,4 ms * 16 ). En el programa que resuelve el ejercicio se ha utilizado como instrucción clave la btfss registro,n, que explora el valor del bit n de registro y si vale 1 sed salta la siguiente instrucción brinco, o sea, el PC se incrementa en 2 unidades. La instrucción inversa es btfsc registro,n, que realiza el brinco si el bit examinado vale Tenemos un PIC que trabaja a 4MHz se pide que nos muestre en un display los números de 0 al 15 en hexadecimal. Usar RETLW a) Metiendo los números desde el puerto A con interruptores (RA0-RA3) b) Que vayan visualizándose poco a poco por el display (por ejemplo cada 3,2ms) IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 13

14 6.1 Visualiza en el módulo LCD LM016L el mensaje "Hola soy..". Utiliza la librería LCD_4BIT.INC. IES Fernández Vallín Profesor.-Luis Arranz Arlanzón Ejercicios básicos 14