Curso de microcontroladores capitulo 07

MODULO CCP CAPTURA /COMPARACIÓN / PWM(Modulación de anchura deimpulsos)

Los microcontroladores de lafamilia 16F87X disponen de dosmódulos de Captura/ Comparación yPWM, cada modulo tiene un registrode 16 bits que pueden trabajar como:● Registro de captura de 16 bit ● Registro de comparación de 16

bits ● Modulación de anchura de pulsos

PWM

Los módulos CCP1 y CCP2 sonidénticos en su modo de funciona-miento, con la excepción del modode disparo especial. En las tablas 1 y2 se muestran los recursos e interac-ciones de los módulos. Seguida-mente describiremos el funciona-miento del módulo CCP1. El módu-lo CCP2 opera de igual modo salvoen lo referente al modo de disparoespecial.

Módulo CCP1:El registro de Captura / Compa-

ración / PWM (CCPR1) de 16 bitsesta formado por dos registros de 8bits: CCPR1L (byte, bajo) que ocupala dirección 15h y el CCPR1H (bytealto) que ocupa la posición 16h. Elregistro de control o configuracióndel CCP1 es el CCP1CON que ocu-pa la dirección 17h. El modo de dis-paro especial se genera por la igual-dad en la comparación de CCPR1con TMR1 y reestablecerá elTIMER1 y el CCPR1, funcionacomo un registro de período, capaz

de provocar periódicamente inte-rrupciones.

Módulo CCP2:El registro de Captura / Compa-

ración / PWM (CCPR2) de 16 bitsestá formado por dos registros de 8bits: CCPR2L (byte bajo) que ocupala dirección lBh y CCPR2H (bytealto) que ocupa la dirección 1Ch. Elregistro de control del CCP2 es el

CCP2CON que se encuentra en ladirección lDh. El modo de disparoespecial se genera por igualdad en lacomparación con el TIMER1 lo queprovoca que se reestablezca elTIMER1 y comience una conversiónA/D, si el convertidor A/D está habi-litado. Con lo se cual puede realizarla conversiones A/D de forma perió-dica sin en control del programa deinstrucciones.

Módulo de CapturaEn este modo se captura en

CCPRxH:CCPRxL el valor delregistro de 16 bits del TMR1 cuan-do se produce un evento por el pin,RCy/CCPx . Un evento puede ser:● Cada flanco descendente● Cada flanco ascendente● Cada 4 flancos ascendentes● Cada 16 flancos ascendentes

CURSO DE MICROCONTROLADORES

PIC16F87X (...y VII)

CURSO DE MICROCONTROLADORES

PIC16F87X (...y VII)Fernando Remiro DomínguezProfesor de Sistemas ElectrónicosIES. Juan de la Ciervawww.terra.es/personal/fremiro

MICR

OCON

TROL

ADOR

ES

56RESISTOR Modo CCP Recurso de Timer

Captura Timer1Comparación Timer1PWM Timer2

Tabla 1.- Modo CCP – Recurso deTIMER. En los módulos de capturay comparación intervienen elTMR1, en PWM el TMR2.

Tabla 2.- Interación de los módulos CCP

Modo CCPx Modo CCPy InteracciónCaptura Captura La misma base de tiempos de TMR1Captura Comparación El comparador debe configurarse para el

modo de disparo especial que pone a ceroel TMR1

Comparación Comparación El comparador(es) debe configurarse parael modo de disparo especial que pone acero el TMR1

PWM PWM El PWM tendrá la misma frecuencia yproporción de actuación (interrupción deTMR2)

PWM Captura NingunaPWM Comparación Ninguna

INTERACCIÓN DE LOS DOS MÓDULOS CCP

56-83 MICROCONTROLADORES 14/8/03 13:26 Página 56

Un evento se selecciona pormedio de los bit de controlCCP1M3:CCP1M0 del registroCCP1CON. Cuando se produce unacaptura, se pone a " 1 " el flagCCP1IF del registro PIRI <2>, ade-más si está a " 1 " el bit PIE deCCP1IE<2>, se genera una peticiónde interrupción. El flag CCP1IFdebe ponerse a cero por software. Sise produce otra captura antes de leeel registro CCPR1, el valor captura-do se perderá.

Cuando se trabaja en el modocaptura con el CCP1, el TMR1 debeestar configurado para trabajar comotemporizador o como contador sín-crono. Nunca en modo asíncrono.

Es recomendable desactivar elmódulo CCP cuando se van a cam-

biar las condiciones de funciona-miento en el modo de captura paraevitar que se produzcan falsas inte-rrupciones durante la operación.

Configuración del pin CCPEn el modo captura, el pin

RC2/CCP1 debe configurarse comoentrada, poniendo un "1" enTRISC<2>.

Nota.- Si el pin RC2/CCP1 seconfigura con resistencia de pull-up, una escritura en el puerto,puede causar una condición decaptura.

Software de InterrupciónEs recomendable desactivar el

módulo CCP poniendo a ceroCCP1IE (PIE1 <2>) cuando se van a

cambiar las condiciones de funciona-miento en el modo captura para evi-tar que se produzcan falsas interrup-ciones durante la operación.

Se debe poner a cero el flagCCP1IF por software.

CCP PreescalerHay cuatro modos de preescaler,

que vienen seleccionados por los bitsCCPxM3:CCPxM0. Siempre que elmódulo CCP esté desactivado o noesté en modo de captura, el contadordel preescaler se pone a cero. Cual-quier reset también pone a cero elpreescaler.

Cuando se cambia el preescalerdurante una captura, se puede gene-rar una interrupción. Puede ocurrirtambién que el contador de preesca-

Tabla 3.- Registros de configuración CCP1CON/CCP2CON


ler no se encuentre a cero antes decomenzar la primera captura.

En las líneas de programa enensamblador del ejemplo, se muestrael método recomendado para modifi-car el preescaler en el modo de cap-tura. Este ejemplo también pone acero el contador del preescaler y nogenera una falsa interrupción.

Modo ComparaciónEn el modo de Comparación los

16 bits que forman los registrosCCPRH-L comparan de forma conti-nua su contenido con el del TMR1.Cuando los dos valores coinciden enel pin RC2/CCP1, que debe estarconfigurado como salida, puede dar-se los siguientes eventos dependien-

do de la configuración de los bitsCCP1M3:CCP1M0 (CCP1CON

<3:0>):● Pasa a nivel alto ● Pasa a nivel bajo● No cambia su estado pero se pro-duce una interrupción

Además cuando se da la coinci-dencia entre los dos registros el bitCCP1IF se pone a 1

Configuración del pin CCPEL usuario debe configurar el pin

RC2/CCP1 con resistencia de pull-up y poner a cero el bit TRISC<2>para configurarlo como pin desalida.

MICR

OCON

TROL

ADOR

ES

58RESISTOR

Pin RC2/CCP1

Preescaler÷1,4,16

DeteccióndeFlanco

Q's CCP1CON<3:0>

HabilitaCaptura

TMR1H TMR1L

CCPR1H CCPR1L

Se pone a "1" el flag CCPIF(PIR1<2>)

Figura 1.- Diagrama de Bloques del Módulo de Captura

Ejemplo:CLRF CCP1CON ;Desactiva el módulo CCPMOVLW NEW_CAPT_PS ;Carga el registro W

;con el nuevo preescaler;Carga el valor en CCP ON

MOVWF CCP1CON ;Carga CCP1CON con este valor

Pin RC2/CCP1

TRISC<2>Habilita Salida

Q S

R

SalidaLógica

CCP1ON<3:0>Selección de modo

Comparador

TMR1H TMR1L

CCP1H CCP1L

Se pone a "1" el flag CCPIF(PIR1<2>)

Disparo especial

Disparo especial de disparo:Reset del Timer1,no pone a "1" el flag TMR1IF (PIR1<0>)Pone a "1" el bit GO/DONE (ADCON0<2>)

Iguales

Figura 2.- Diagrama debloques de la forma deoperar en el ModoComparación


Modo de trabajo delTIMER1

El Timer1 debe estar trabajandoen modo temporizador o contadorsíncrono, nunca en modo asíncrono.

Modo de Interrupción porsoftware

Cuando se elige el modo de tra-bajo de Interrupción por Software, elpin CCP1 no es afectado. El flagCCPIF se pone a "1" y se produceuna interrupción de CCP (si se hahabilitado).

Modo especial de disparoEn este modo de trabajo, el dis-

paro interior puede usarse para ini-ciar una acción. El módulo CCP1pone a cero el TMR1 y el CCPR1funciona como un registro de perío-do, capaz de provocar periódicamen-te interrupciones.

En este modo de disparo el CCP2pone a "0" el TMR1 y, además, ini-cia una conversión A/D de formaperiódica, pudiéndose realizar unaconversión A/D sin el control delprograma de instrucciones.

Para que tenga lugar una conver-sión A/D periódicamente, se puedecargar en los registros CCPR2H yCCPR2L el número de impulsos alos que una vez transcurridos, desea-mos que se realice una conversión.Como estos registros se comparancontinuamente con los del módulotemporizador TMR1, cuando ambossean iguales, comenzará la conver-sión. Esta operación no afecta al flagde interrupción del temporizadorTMRIF (PIR1<0>). Como la igual-dad también pone a cero al tempori-zador, se volverá a repetir de nuevoel ciclo. Si sólo nos interesa la inte-rrupción que ocasionará el móduloconvertidor cuando finalice la con-versión, habilitaremos solamente lade éste último, deshabilitando la delcomparador, es evidente que nodeseamos saber cuando tiene lugar laigualdad entre los registros CCPR yTMR2, o lo que es lo mismo, el ini-cio de la conversión.

EJEMPLO DE MANEJO DELCOMPARADOR

El siguiente programa utiliza elcomparador del PIC16F87X pararealizar un divisor de frecuencia pordos veces el número que se indique

en hexadecimal por el PORTA(RA0:RA5) . Para ello se hace con-tar al TIMER1 los impulsos que seinyectan por la líneaRC0/T1OSO/T1CKI y cada vez quese llega al valor indicado por laslíneas RA0:RA5, la línea RB0 cam-bia de estado.

El organigrama del programa esel que se indica en la Figura 3.

El programa COMPARA_1.asm, en el que como viene siendohabitual están marcado en colorazul las líneas de código que hemoseliminado para utilizar el programabootloader para poder realizar lacarga del mismo y en color verde,las líneas que hemos añadido, de talmanera que eliminado las líneas decolor verde y habilitando las queestán en azul el programa puedagrabarse directamente en unPIC16F876 utilizando un programa-dor universal, un T-20 o cualquierotro.

MODULO DE MODULACIÓNDE ANCHURA DE IMPULSOS(PWM)

Con el modo de modulación deanchura de impulsos se pueden con-seguir impulsos a nivel alto deanchura variable, con los módulosCCPx se puede obtener una resolu-ción de 10 bits para la salida PWM.Estas señales tienen mucha aplica-ción para el control de motores a tra-vés de un triac u otro tipo de driverpara los motores de corriente conti-nua, en el ejemplo hemos utilizadoun LM293B.

El CCP1 se multiplexa con ellacht del PORTC, por lo que habráque poner el bit TRISC<2> a ceropara que trabaje como salida.

En la Figura 5 se muestra el dia-grama de bloques simplificado delmódulo CCP trabajando en modoPWM.

Cuando el valor almacenado enel registro PR2 coincide con los

MICR

OCON

TROL

ADOR

ES

59RESISTOR

Figura 3.- Organigrama del programa COMPARA_1.asm


ocho bits de mayor peso de TMR2,el pin pasa a valer "1" y se borra eltemporizador para iniciar de nuevola cuenta. El contenido de menorpeso del CCPR1L se pasa al registro

de mayor peso CCPR1H y secomienza de nuevo la comparacióncon TMR2, cuando ambos son igua-les el pin se pone a "0" para repetirla secuencia.

Por lo tanto, el tiempo que laseñal PWM está a nivel alto vienedada por el registro CCPR1H y elperiodo de la señal por el registroPR2.

MICR

OCON

TROL

ADOR

ES

60RESISTOR

;*************************************************************************************; Programa COMPARA_1.ASM ; Este programa emplea el módulo CCP1 para compara el contenido del; los registros CCPR2H y CCPR2L con el TIMER1 y cuando coinciden se; produce una interrupción que hace cambiar de estado el contenido de la ;línea RB0; Revisión : 0.0 Programa para PIC16F87X; Velocidad del Reloj: 4 MHz Reloj Instrucción: 1 MHz = 1 ìS; Perro Guardián :deshabilitado Tipo de Reloj : XT; Protección del código : OFF;

List p=16F876 ;Tipo de procesadorinclude "P16F876.INC" ;Definiciones de registros internos

; org 0x00 ;Vector de Reset; goto INICIO

org 0x04;*********************************************************************************;PROGRAMA DE ATENCIÓN A LA INTERRUPCIÓN

INTER bcf PIR1,CCP1IF ;Repone el flag del módulo CCP1bcf T1CON,TMR1ON ;TMR1 en Offclrf TMR1Lclrf TMR1H ;Puesta a 0 del TMR1movlw b'00000001'xorwf PORTB,F ;RB0 cambia de estadobsf T1CON,TMR1ON ;TMR1 en Onretfie

;*************************************************************************************;PROGRAMA PRINCIPALINICIO clrf PORTB ;inicializa el PORB a cero

bsf STATUS,RP0 ;Selecciona banco 1movlw b'00000110'movwf ADCON1 ;PORTA E/S digitalesclrf TRISB ;PORTB B se configura como salidamovlw b'00111111'movwf TRISA ;PORTA A entradasmovlw b'00000001'movwf TRISC ;RC0 entradabsf PIE1,CCP1IE ;Habilita interrupción del módulo CCP1bcf STATUS,RP0 ;Selecciona banco 0

;Configuración del TMR1 como contador de flancos de subida externosmovlw b'00000010'movwf T1CON ;TMR1 en OFFmovlw b'11000000'movwf INTCON ;Habilita interrupciones

;Configuración del CCP1CON modo Comparacióm movlw b'00001010'movwf CCP1CON ;Módulo CCP en modo comparaciónclrf CCPR1H ;0--> CCPR1Hclrf TMR1L ;0--> TMR1Lclrf TMR1H ;0--> TMR1Hbsf T1CON,TMR1ON;TMR1 en ON

BUCLE movf PORTA,Wandlw b'00011111' ;Lee las entradas RA4-RA0movwf CCPR1L ;Ajusta la parte baja del valor a comparargoto BUCLE

;*****************************************************************************ORG 0x1F00bcf PCLATH,4bcf PCLATH,3 ;Selecciona la página 0goto INICIO ;Salto a la dirección de INICIO del programa

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

end


Periodo PWMLa salida PWM que se obtiene

en el pin RC2/CCP1, como puedeverse en la figura 6, la señal tieneun periodo base y sobre el la señalestá a nivel alto durante un tiempo(duty cycle). La frecuencia del

PWM es la inversa del periodo(1/T). La duración del período de laseñal depende del valor que se hayacargado en PR2, de acuerdo con lasiguiente expresión.

Cuando el valor TMR2 coincidecon el de PR2 suceden tres eventos:

● Se borra el TMR2 ( se pone acero)

● La patilla RC2/CCP1 se pone a"1"

● El valor de CCPR1L, que es elque determina la anchura delimpulso se carga en CCPR1H

El tiempo que la patilla de salidaestá a nivel alto, que es la anchuradel impulso, depende del contenidocargado de CCPR1L y de los bits 5y 4 del CCP1CON, cuando trabaja-mos con una precisión de 10 bits.

Por su parte, la anchura delimpulso a nivel alto viene dada porla expresión:

El valor de CCPR1L:CCP1CON<5:4> puede cargarse encualquier momento, puesto que elmismo no se traspasa a CCPR1H ycompara hasta que coincidan PR2con TMR2. En el modo PWM elregistro CCPR1L solo puede serleído.

Como en todos los módulos delmicrocontrolador, en necesario res-petar y mantener cierto orden en laprogramación. El orden seguidopara su configuración será:

Figura 4.- Circuito para la comprobación del programa Compara_1.asm

Vcc= 5V

MCLR

RA0RA1RA2RA3RA4RA5Vss

OSC1

OSC2/CKOUT

RC0RC1RC2RC3

VDD

VSS

RC7RC6RC5RC4

Reset

R110K

R2 100

R4 1

0K

R5 1

0K

R6 1

0K

R7 1

0K

R8 1

0K

R9 1

0KR3 330

Vcc=5V

C1 27 pF

C2 27 pF

XT 4Mhz

Entrada de Impulsos

RA0

RA1

RA2

RA3

RA4

RA5

RB7RB6RB5RB4RB3RB2RB1RB0

Diodo LED

PIC16F876

R

S

PR2

Comparador

CCPR1L

CCP1CON<5:4>

CCPR1H(Slave)

Comparador

TMR2 (Nota1)

Q

TRISC<2>

RC2/CCP1

Borra Timer,patilla CCP1 yLatch D.C.

Nota 1.- Los 8 bits del TMR2 se concatenan con los 2 bits Q del reloj internoo con los 2 bits del preescaler para crear una base de tiempos de 10 bits

Registreo de Periodos

Figura 5.-Diagrama de bloques del módulo CCP trabajando en modo PWM.

● Colocar en PR2 el periodo calculado● Colocar en los registros CCPR1L y en los bit <5:4> de

CCP1CON los valores calculados● Programar como salida el bits TRISC<2>.● Poner el valor del preescaler del TMR2 y habilitar el

temporizador (T2CON).● Configurar el CCP1 para una operación PWM.


EJEMPLO DE MANJO DELMODULO PWM

El programa PWM1.asm generauna señal PWM por la patillaRC2/CCP1 que corresponde con elpin 13 del PIC16F876. La anchuradel impulso se determina por laconstante ANCHURA y el periodode la señal por la constante PERIO-DO, que pueden ser modificadas porel usuario. Para comprobar los resul-tados es necesario un osciloscopioconectado entre la patilla RC2 ymasa. Pero para los que no dispon-gan de un osciloscopio pueden com-probar el resultado de la señal PWMsobre un motor de corriente continuautilizando el circuito de la figura 7,

en la que puede verse que la salidaRC2 se ha conectado a la patilla deinhibición del circuito L293B, por loque el valor medio de la señal que lellega al motor dependerá del valor dela anchura del impulso, variando enel programa este valor el motor debeir más deprisa o más despacio eincluso pararse. El organigrama delprograma es el que se muestra en lafigura 8.

El programa puede modificarsefácilmente para que el valor delPORTA pase a ser el valor de laconstante PERIODO y así variar lavelocidad del motor con losinterruptores de entrada.

Periodo (PR2)

Duty CycleCCPR1H

TMR2=PR2

TMR2=Duty Cycle

TMR2=PR2

Figura 6.- Impulsos de salida donde se controla el tiempo que está a nivelalto la señal

Vcc= 5V

MCLR

RA0RA1RA2RA3RA4RA5Vss

OSC1

OSC2/CKOUT

RC0RC1RC2RC3

VDD

VSS

RC7RC6RC5RC4

Reset

R110K

R2 100

R4 1

0K

R5 1

0K

R6 1

0K

R7 1

0K

R8 1

0K

R9 1

0K

Vcc=5V

C1 27 pF

C2 27 pF

XT 4Mhz

RA0

RA1

RA2

RA3

RA4

RA5

RB7RB6RB5RB4RB3RB2RB1RB0

12

3456

78 9

10

11121314

1516

EN1IN1

IN3

IN4

EN2

OUT1

OUT2 OUT3

OUT4

VS

+Vcc

IN2

L293B

1 4

2 3

GND

GND

GND

GND

2

MOTOR

+Vcc

PIC16F876

Figura 7.- Circuito para la comprobación de la señal PWM generada por el microcontrolador

Figura 8.- Organigrama del programaPWM1.asm


Leyendax = desconocido, u = inalterado; - = no implementado se lee como ‘0’. Las celdas sombreadas no son usadas por el TIMER2Nota 1: Los bits PSP no están implementados para el PIC16F873/876, mantener estos bits a cero.

;***********************************************************************************************************; Programa PWM1.ASM ; Este programa emplea al módulo CCP1 con salida de señal por la línea RC2/CCP1. La señal; de salida tiene un periodo determinado pora la constante "Periodo" y una anchura de la; señal a nivel alto determinada por la constante "Anchura" .; Revisión : 0.0 Programa para PIC16F87X; Velocidad del Reloj: 4 MHz Reloj Instrucción: 1 MHz =1 ìs; Perro Guardián :deshabilitado Tipo de Reloj : XT; Protección del código : OFF;*********************************************************************************************************

List p=16F876 ;Tipo de procesadorinclude "P16F876.INC" ;Definiciones de registros internos

PERIODO equ .200 ;Periodo de 200 ìsANCHURA equ .50 ;Anchura 50 ìs; org 0x00 ;Vector de Reset; goto INICIO

org 0x05;*********************************************************************************************************; Programa principal;*********************************************************************************************************INICIO clrf PORTA

clrf PORTBclrf PORTC ;Borra salidasbsf STATUS,RP0 ;Selecciona banco 1movlw b'00000110'movwf ADCON1 ;Puerta A E/S digitalesclrf TRISB ;Puerta B se configura como salidamovlw b'11111011'movwf TRISC ;RC2 salidamovlw PERIODO-1movwf PR2 ;Carga el registro de periodosbcf STATUS,RP0 ;Selecciona banco 0movlw b'00000001' ;hace girar el motor en sentido horariomovwf PORTBmovlw ANCHURAmovwf CCPR1L ;Carga la anchura del pulso

;Módulo CCP1 en el modo PWM con salida de señal por RC2/CCP1movlw b'00001100'movwf CCP1CONmovlw b'00000100'movwf T2CON ;T2 en On

BUCLE goto BUCLE ;Bucle infinito;*********************************************************************************************************

ORG 0x1F00bcf PCLATH,4bcf PCLATH,3 ;Selecciona la página 0goto INICIO

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

end

Direcc ión Nombre Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Valor en POR,BOR Valor en el resto de Reset0Bh,8Bh10Bh,18Bh INTCON GIE PEIE TOIE INTE TOIF RBIE INTE RBIF 0000 000x 0000 000u0Ch PIR1 PSPIF(1) ADIF RCIF TXIF SSPIF CCP1IF TMR2IF TMR1IF 0000 0000 0000 00000Bh PIE1 PSPIE(1) ADIE RCIE TXIE SSPIE CCP1IE TMR2IE TMR1IE 0000 0000 0000 000087h TRISC Registro de configuración del PORT C 1111 1111 1111 111111h TMR2 Módulo Del registro Timer2 0000 0000 0000 000092h PR2 1111 1111 1111 111112h T2CON --- TOUTPS3 TOUPS2 TOUPS1 TOUPS0 TMR2ON T2CKPS1 T2CKPS0 -000 000 -000 000015h CCPR1L Registro de byte de menor peso del módulo de captura / comparación / PWM xxxx xxxx uuuu uuuu16h CCPR1H Registro de byte de mayor peso del módulo de captura / comparación / PWM xxxx xxxx uuuu uuuu17 h CCP1CON --- --- CCP1X CCP1Y CCP1M3 CCP1M2 CCP1M1 CCP1M0 --00 0000 --00 0000

Registros Asociados al PWM y al TMR2


Curso de microcontroladores capitulo 07

Engineering

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