Micro Control Adores PICs III-Luis Urdaneta

8/8/2019 Micro Control Adores PICs III-Luis Urdaneta

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Diseño

Programación

Simulación

Diseño

Programación

Simulación

Por Por LuisLuis DD.. UrdanetaUrdaneta GG..



180180180180180180

El Sistema deEl Sistema de ResetReset deldel PIC16F84APIC16F84A

Los bits y son activados/desactivados en formadiferente para cada tipo de Reset. Examinando el

estado de estos bits, el código puede determinar la

causa del Reset.

TOPD





182182182182182182

El Perro Guardián delEl Perro Guardián del PIC16F84APIC16F84A

El temporizador Perro Guardián (El temporizador Perro Guardián (WDTWDT))

Es un oscilador RC interno y no puede ser detenido a menos que

el bit WDTE de la palabra de configuración sea programado como

0. Funciona aunque el reloj principal haya sido desactivado en elmodo SLEEP. Durante operación normal el desborde del WDT

(WatchDog Timer ) fuerza un RESET del procesador. Si el µCtrl

funciona en el modo de bajo consumo (SLEEP), el desborde del

WDT despierta al dispositivo y éste reasume su operación

normal.

El periodo del WDT es de 18 ms por defecto (sin pre-escalador).

Manipulando bits del registro OPTION REG pueden seleccionarse

razones de división de 1:128 para obtener tiempos de hasta 2.3

segundos.



183183183183183183




184184184184184184

Las instrucciones CLRWDT y SLEEP bo-

rran el WDT y el pre-escalador (si estáasignado al WDT), previniendo el des-

borde del temporizador y la generación

de una condición de RESET no deseada.




185185185185185185

El Modo de Consumo Bajo (El Modo de Consumo Bajo (SLEEPSLEEP))

El Modo de Bajo Consumo delEl Modo de Bajo Consumo del PIC16F84APIC16F84A

La ejecución de una instrucción SLEEP fuerza la entrada del

procesador al modo de consumo bajo (P ower Down). Si el WDT

está habilitado es puesto a cero, pero continúa funcionando. Elbit es puesto a uno y el reloj principal es desactivado. Los

puertos de E/S mantienen el estado que tenían antes de la

ejecución de SLEEP.

T



186186186186186186

Salida desde el Modo de Consumo BajoSalida desde el Modo de Consumo Bajo

El Modo de Bajo Consumo delEl Modo de Bajo Consumo del PIC16F84APIC16F84A

La ocurrencia de alguno de los siguientes eventos causan la

salida del µCtrl del modo SLEEP:

1. La aplicación de un RESET externo.

2. Desborde del temporizador WDT, si está habilitado.

3. Una solicitud de interrupción originada: desde el terminal

RBO/INT, por cambios en líneas del Puerto B o por finalización de un ciclo de escritura en EEPROM.

El evento 1 produce un Reset del procesador y los otros se

consideran una continuación de la ejecución normal del

programa.



187187187187187187

Los Puertos de E/S delLos Puertos de E/S del PIC16F84APIC16F84A

Estructura yFuncionamiento

de los Puertos de E/S

Estructura yFuncionamiento

de los Puertos de E/S



188188188188188188

Existen dos registros (SFR) asociados con cada puerto:

1. El puerto mismo: PORTA (0x05) y PORTB (0x06)

2. Un registro para programar la dirección del flujo de infor-

mación: TRISA (0x85) y TRISB (0x86)

A las 13 líneas de E/S del PIC16F84A se puede tener acceso

como puertos: PA de 5 bits y PB de 8 bits o por bits

independientes. Todas las líneas pueden programarse como

entrada o salida.




189189189189189189

Si se escribe 1 en un bit del puerto TRIS, el bit correspondiente

del puerto asociado se programa como entrada. La carga de un 0en un bit del registro TRIS, configura la línea correspondiente del

puerto asociado como salida. Después de un RESET, todas las

líneas de E/S quedan programadas como entradas y se leen

como 0. Un RESET en modo SLEEP no modifica el estado de los

puertos.




190190190190190190

bsf status,rp0 ; Selección del banco 1

movlw b¶01010101¶ ; Patrón de configuración

movwf trisb ; Líneas 0,2,4,6 entradas. Líneas 1,3,5,7 salidas

bcf trisa,0 ; Pin 0 es salida

bsf trisa,3 ; Pin 3 es entrada

bcf status,rp0 ; Retorno al banco 1




191191191191191191

Algunas líneas de los puertos tienen función doble:

El bit 4 del puerto A (RA4 /T0CKI) puede funcionar como entrada

al contador interno TIMER 0.

El bit 7 del puerto B (RB0 /INT) puede ser configurado para

aceptar solicitudes externas de interrupción.


Aunque un puerto de E/S puede conceptualizarse como un

registro visible y accesible desde el exterior, el hecho que laslíneas sean bidireccionales hace necesario un circuito especial

para construir cada línea de E/S.



192192192192192192


Estructura Simplificadade una línea de bit

de un Puerto de E/S

Estructura Simplificadade una línea de bit

de un Puerto de E/S



193193193193193193






195195195195195195

Debido a que las operaciones de lectura/escritura ocurren

independientemente del modo en el cual estén configuradas las

líneas de los puertos, conviene examinar las distintas posi-

bilidades que el programa tiene para leer o modificar los puertos

de E/S. Estas son:


1. Leer un puerto configurado como entrada.

2. Escribir a un puerto programado como salida.

3. Leer un puerto puesto como salida.

4. Escribir a un puerto configurado como entrada.



196196196196196196


Leer Leer unun puertopuerto dede EntradaEntrada TRIS=TRIS=11..

La salida del Buffer TRIS está flotante y el estado del F l ip fl op de

dato no es afectado.



197197197197197197


Escribir Escribir aa unun puertopuerto dede SalidaSalida TRIS=TRIS=00..

El Buffer TRIS es habilitado y el Flip Flop de Dato es cargado por

el µCtrl durante la operación de escritura a puerto de salida.



198198198198198198


Leer Leer unun puertopuerto dede SalidaSalida TRIS=TRIS=00..

La salida del Flip Flop de Dato es conectada al terminal de salida,

lo cual implica que la lectura de un puerto de salida carga en el

procesador el estado del Flip Flop de Dato.



199199199199199199


En el mundo real no siempre ocurre esto. La figura muestra un

transistor en conducción cuya base se conecta directamente al

terminal del puerto.

Aunque el estado de la salida del FF de dato es 1, una lectura de

la línea del puerto no entregaría el resultado esperado. Algunos

µCtrls proveen instrucciones las cuales, en estos casos, leen el

FF de dato en lugar del terminal del puerto.





201201201201201201

Cuando las líneas de un puerto son usadas para el control de

dispositivos externos y después de un RESET deben llevarse a

un estado inicial; primero debe cargarse en el registro de datos el

estado inicial de los dispositivos y sólo entonces las líneas

correspondientes deben ser configuradas como salidas.


reset

movlw b¶00001111¶ ; RB7:4 a 0, RB3:0 a 1,

movwf PORTB ; P recargar en puerto B

bsf STATUS,RP0 ; Selección de banco 1

movlw b¶11110000¶ ; Poner RB7:4 entrada, RB3:0 como salida

movwf TRISB ; Hacer visible al exterior

bcf STATUS,RP0 ; Selección de banco 0

Esto se debe a que después de un RESET todas las líneas de E/S

se presentan como entradas.



202202202202202202

Una línea de E/S de un PIC16F84 puede aceptar un máximo de 25

mA o entregar hasta 20 mA sin deterioro del estado lógico del

terminal.La corriente máxima de cada puerto de E/S es:


CapacidadCapacidad dede corrientecorriente dede loslos puertospuertos dede E/SE/S

El consumo potencia del µCtrl depende del voltaje de operación,

la frecuencia y de las cargas que tengan sus terminales. Para un

reloj de 4 MHz el consumo es de aproximadamente 2 mA;

reduciéndose a 40 microamperios en el modo sl eep



203203203203203203




204204204204204204


EstructuraEstructura deldel Buffer Buffer TRISTRIS deldel puertopuerto AA



205205205205205205


ResistoresResistores Pull Pull U pU p internosinternos deldel PuertoPuerto BB



206206206206206206

bsf STATUS,RP0 ; Banco 1

movlw b¶00001111¶movwf TRISB ; RB7:4 salidas, RB3:0 entradas

bcf OPTION_REG,NOT_RBPU ; Activar Pull U ps internos

bcf STATUS,RP0 ; Banco 0


Los resistores pull u p se activan para las entradas, cargando 0 enel bit OPTION_REG7 y se desactivan automáticamente para las

salidas.



207207207207207207

PUERTOPUERTO AA



208208208208208208

PUERTOPUERTO BB



209209209209209209

RebotesRebotes dede contactoscontactos enen interruptoresinterruptores




210210210210210210




211211211211211211




212212212212212212


SupresiónSupresión deldel reboterebote concon hardwarehardware



213213213213213213




214214214214214214




215215215215215215




216216216216216216


SupresiónSupresión deldel reboterebote concon sof twaresof tware

EjemploEjemploEjemploEjemplo

En la figura se muestra un arreglo de 4 interruptores conectadosal puerto A del µCtrl y un indicador de siete segmentos

controlado desde el puerto B. Escribir dos programas de modo

que:

1. Cuando un interruptor sea presionado y liberado, se muestre

en el indicador el número del pulsador.2. Mostrar el número de veces que S2 es presionado.

En ambos casos considere el rebote de contactos



217217217217217217


OSC1/CLKIN1

RB ¡ /INT

RB17

RB2¢

RB£

¤

RB¥ 1¡

RB¦

11

RB 12

RB71£

RA¡

17

RA11¢

RA21

RA£

2

RA¥

/T¡ CKI£

OSC2/CLKOUT1¦

MCLR

¥

U1

PIC1

F ¢

¥

A

X1

¥

Mhz

C1

22pF

C2

22pF

+¦

V

RESET

R¢ .2k

LED 1

+ ¦ V

7 X 22

SR1

1¡ k

+ ¦ V

S1R2

1¡ k

R

1¡ k

S2

SR

1¡ k



218218218218218218




219219219219219219






221221221221221221

Programa 2Programa 2

§ ¨ © 1

© L

1

T

1

2

!

" 1

#

11

12

1

$

1

$

11

$

21

$

2

$ "

T ©

§ ¨ ©

2

©

L §

UT1#

% © L

"

U1

PIC1 &

" $

1

"

% h'

C1

22p &

C2

22p &

( #

)

T

.2 0

1 2 3

654

8 9

=

7

++C

ON

A

B

C

D

1 2 3

Colum1 2 3

4

on r 5 3

6

3

7 or 5 3

8

ull up 6

nter nos

+5V

R1

1k

Q12N3906

7 X 220





223223223223223223




224224224224224224




225225225225225225




226226226226226226




227227227227227227




228228228228228228




229229229229229229




230230230230230230




231231231231231231


Simulación conSimulación conPROTEUSPROTEUS



232232232232232232


9 @ A

B

C A D E F G

B

H

I P Q C F G R

H

I P

B

S

I P

2

T

I P

3

U

I P V

B

Q

I P W

B B

I P H

B 2I P S

B 3

I X Q

B

S

I X

B

B

T

I X

2B

I X

3

2I X V

C

R Q

A

E F 3

9 @ A

2C A D E 9 Y R

B

W

` A D I

V

a b

c F

A

B

H d T V X

e

b

V ` f

g

h b

22i

d

h 2

22i

d

p

W q

r s t s u

r v

T

w 2x

1 2 3

654

8 9

=

7

++C

ON

0

A

B

C

D

1 2 4 3

Columnas con resistores pull up internos

+5V

R1

1k

Q12N3906

7 X 220





234234234234234234


RB0RB1

RB2

RB3

RB4RB5

RB6RB7

RB4

RB5

RB6

RB7

R B 0

R B 1

R B 2

R B 3

R B 7

R B 6

R B 5

R B 4

R A 0

R B 1

R B 0

R A0y C1/CLKIN

16

RB0/IN

6

RB17

RB28

RB39

RB410

RB511

RB612

RB713

R A017

R A118

R A21

R A32

R A4/ 0CKI3

y C2/CLKOU

15

CLR4

U1

PIC16 84 A

X1

4

C1

22

C2

22

+5V

R 1

R18.2k

D 7

1 4

D 6

1 3

D 5

1 2

D 4

1 1

D 3

1 0

D 2

9

D 1

8

D 0

7

6

R W

5

R

4

V S S

1

V D D

2

V E E

3

LCD1LM032L

1 2 3

654

8 9

=

7

++CON 0

A

B

C

D

1 2 4 3

VDD

GND



235235235235235235




236236236236236236




237237237237237237




238238238238238238




239239239239239239




240240240240240240






242242242242242242






244244244244244244


RB

RB1

RB2RB3

RB4RB5RB6

RB7

RB4

RB5

RB6

RB7

R B

R B

1

R B 2

R B

3

R B

7

R B

6

R B 5

R B 4

R A

R B

1

R B

RA

OSC1/CLKIN16

RB

/IN 6

RB17

RB2

RB39

RB410

RB511

RB612

RB713

RA 17

RA118

RA21

RA32

RA4/

CKI3

OSC2/CLKOU 15

MCLR4

U1

PIC16F84A

X1

4Mh

C1

22pF

C2

22pF

+5V

RESE 1

R18.2k

D 7

1 4

D 6

1 3

D 5

1 2

D 4

1 1

D 3

1 0

D 2

9

D 1

8

D

7

E

6

R

5

R S

4

V S S

1

V D D

2

V E E

3

LCD1LM032L

1 2 3

654

8 9

=

7

++CON

0

A

B

C

D

1 2 4 3

VDD

GND

PROGR



245245245245245245



Se debe escribir un programa de control para un voltímetro

DC con convertidor A/D de pendiente doble, usando un

PIC16F84. El valor de la tensión desconocida debe

mostrarse en una pantalla de cristal líquido, con el formato

mostrado en la figura.



246246246246246246




247247247247247247


Es posible demostrar 1 que un convertidor A/D de pendiente doble

produce una cuenta digital proporcional a la tensión DC que está bajo

medición. Esto es:

donde:

Ve: voltaje DC

que se miden: Cuenta digital correspondiente al valor medido.

Vr : Voltaje de referencia. (2.0 V en este caso)

N: Cuenta correspondiente a Vr . ( 213 = 8192 en este diseño)

r e

e

r

VVn N V n

NV! ! v

1DVD: S istemas de µ procesadoresI\Asignaciones\ S emestre I_07\Asignación 2 \ Vol tímetro DC.pd f



248248248248248248


Procedimiento de medición:

El instrumento debe medir el voltaje de entrada, presentarlo en la

pantalla LCD y repetir la medida. Un ciclo de medición consta de tres

pasos:

Paso 1: Inicio

Se conecta la tensión de referencia (Vr = -2 V) a la entrada del

integrador, lo cual produce una rampa positiva. El diodo del integrador

fija el valor máximo de la rampa a su tensión de conducción. Esta

situación se mantiene durante 40 ms como ilustra la figura que sigue.Este tiempo no es crítico y puede ser menor. La salida del comparador

se mantiene a una tensión negativa.



249249249249249249




250250250250250250


Paso 2: Integración de V e

El código conecta la tensión desconocida Ve al integrador y se genera

una rampa negativa. En t1 (47.4 ms) la rampa cruza el nivel de cerovoltios y el comparador sube a una tensión positiva. El programa debe

detectar este cruce por cero y arrancar un contador previamente

cargado con cero. La cuenta continúa hasta cuando el contador

alcance N = 8192, en t2 = 96.4 ms. El lapso t2 ± t1 de 49 ms es constante

e independiente de la tensión de entrada.



251251251251251251


Paso 3: Integración de V r

El µP debe conectar de nuevo la tensión de referencia al integrador,

poner el contador en cero e iniciar un nuevo conteo. La rampa, ahorapositiva, se incrementa y en t3 = 130.7 ms alcanza cero voltios y la

salida rectificada del comparador cae nivel bajo. El código debe

detectar este cruce por cero y parar el contador y almacenar la cuenta

igual a n.



252252252252252252


Durante el intervalo t2 ± t1 de la fase 2, el contador alcanza N = 8192.

Lo cual significa que la velocidad de incremento es aproximadamente

de uno cada 6 µs. El programa debe garantizar que el contador de la

fase 3 avance con esta misma cadencia. El tiempo t3-t2 es igual a 34.3

ms, de modo que bajo las condiciones establecidas, el valor registrado

para n debe ser 5716. Así se tiene:

e 1.395

2

V 5716 8192!

! v



253253253253253253


La c u enta n se obtiene en hexadecimal y despué s de apl icar l a f ormul a

con val ores escal ados se tiene V e en binario y debe ser convertido a

decimal. El val or de V e en BCD, con c u atro ci f ras decimal es, pu ede ser

encontrado directamente sin apl icar l a ec u ación, u sando l a t é cnicadescrita en c l ases. E l val or resul tante debe escribirse en el LCD.





255255255255255255




256256256256256256




257257257257257257




258258258258258258


;******************************************************************

; Rutinas de control de teclado

;******************************************************************

No se muestran .

La única diferencia con el programa anterior es que no existe la rutina

LCD_PUERTOS. Estos se configuran al inicio del programa principal.

Suprima la llamada CALL LCD_PUERTOS al inicio de LCD_INIC y de

LCD_ENVIAR.

Tampoco se muestra la rutina MENS, usada para presentar las

unidades de medida.



259259259259259259




260260260260260260




261261261261261261






263263263263263263


Simulación conSimulación conPROTEUSPROTEUS

~

2



264264264264264264


x

=

4

2

j

2

4

j

j

62

k 4

l

m

n

o

H6

2

4 j

2

4

:

24

2

2

4

k

z

6

{

u|

-j

}

j

~

o n

4

4

k

j

6k

4

:

24

-j

}

j

n

{

4

:z

24

}

j

2

4

4

:~

24

4

2j

k

}

j

-j

-j

}

j

slo

e

=

j n n

2

j

x

=

2 n

ref

=-2

2 j

i

=-

{ {

:

(}

)

=

n n n

o

6

m o 6 m

k

m

2

{

m

n

m

4

m j

m

6

2 m k

l

k

l

{

l

2

l 2 l

4

2

j

4

6| {

4l

4

z 2

22

|

z

22

|

6

l

l

com

com

4

6

2

4

2

6

4

2

z ~

2

com

=-

{

4{

6 %

|

6 j





266266266266266266

TimerTimer 0 del0 del PIC16F84APIC16F84A

El uso de rutinas para generar retardos de tiempo

mantiene ocupado permanentemente al procesador. El

uso de un temporizador /contador en hardware pararealizar tareas relacionadas con control de tiempo permite

que el µCTRL realice otras tareas mientras, que el

temporizador/contador genera el retardo o cuenta eventos

externos.



267267267267267267


La función de control de tiempo del PIC16F84A es

ejecutada por un Temporizador/Contador (T/C) denomi-

nado TIMER 0, el cual puede ser activado y leído en

cualquier momento.

El Timer 0 es un contador ascendente de 8 bits impulsado

por una fuente de reloj externa o interna. El registro

contador se presenta como el SFR TMR0 (0x01) y es

incrementado por cada pulso de reloj. Cuando el registro

se desborda desde 0xFF hacia 0x00, se activa un bitinterno o se genera una interrupción, si está habilitada. El

Timer 0 es de corrida libre.



268268268268268268

Timer 0 delTimer 0 del PIC16F84APIC16F84A

ELEL TIMERTIMER 00 comocomo temporizador temporizador

Cuando el Timer 0 es configurado como temporizador se

incrementa en 1 por cada ciclo de instrucción (4/f osc).

Esto significa que si el registro TMR0 es pre-cargado conun valor de 5610, el desborde ocurrirá 200 µs después para

un cristal de 4 MHz.

El TMR0 tiene también, opcionalmente, disponible a su

entrada un pre-escalador (pos-escalador para el WDT), el

cual divide la frecuencia de reloj por un factor de: 2, 4, 8,

16, 32, 64, 128 ó 256. Esto aumenta el rango de la cuenta

posible, pero disminuye su precisión.



269269269269269269


4 4

x

_

Conocida la duración de un ciclo de instrucción

Se puede calcular el número de veces que cuenta

el timer durante un tiempo t , como:

x x cristal

x

ciclo instr

cristal

t t f cuenta t

pt p

f

! ! ! v

v v







272272272272272272


Con un cristal de 4 MHz, el retardo máximo será de 256 µs sin pre-

escalador y de 65536 µs con pre-escalador 1:256. Para retardos

mayores debe usarse un cristal de frecuencia menor o repetirse una

cuenta base n veces. Por ejemplo, se desea un retardo de 5 ms, a 4

MHZ. Para esto, se carga en TMR0 el valor 217 (2 16 .9375 ) y se fija el

pre-escalador en 1:128. El tiempo obtenido con tales ajustes es de:

4 128256 217 4 99

4( ) .

x t ms

v

! v !

Este valor puede considerarse, en la mayoría de las aplicaciones,

como un tiempo de 5.0 ms. Para exactitud máxima puede usarse un

cristal externo de 4.096 MHz. En cuyo caso:

4 128256 216 5 0

4 096( ) .

. x

t msv

! v !



273273273273273273


La generación de retardos con duración y/o precisión adecuada,

depende del rango de frecuencia aceptable para el reloj de la

aplicación y de la selección adecuada del divisor del pre-escalador.

Considere que se desea generar 5 ms a una frecuencia de reloj

principal de 800 KHz. Cargando 6 en TMR0 y con pre-escalador en 1:4,

se tiene:

4 4256 6 5 0

0 8( ) .

.

x t ms

v

! v !



274274274274274274


MedidasMedidas dede TiempoTiempo usandousando elel temporizador temporizador



275275275275275275


ELEL TIMERTIMER 00 comocomo contador contador dede eventoseventos

El TIMER 0 puede usarse también como contador. En este caso el

registro contador TMR0 no se incrementa cada ciclo de instrucción,

sino que lo hace como respuesta a una transición de la señal aplicada

al terminal R4/T0CK

I del procesador. La frecuencia máxima que puedeser contada es dada por las siguientes especificaciones de tiempos

mínimos en ns:



276276276276276276




277277277277277277




278278278278278278


ElEl módulomódulo TIMERTIMER 00



279279279279279279


El temporizador/contador TIMER 0 tiene las siguientes

especificaciones:

Temporizador/Contador de 8 bits.

Acepta lecturas y escrituras.

Reloj seleccionable entre interno y externo.

Pre-escalador de 8 bits programable.

Genera interrupción cuando desborda desde 0xFF hacia 0x00.



280280280280280280




281281281281281281




282282282282282282




283283283283283283




284284284284284284






286286286286286286




287287287287287287





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Micro Control Adores PICs III-Luis Urdaneta