ENTRADAS Y SALIDAS DE LOS MICROCONTROLADORES

ENTRADAS Y SALIDAS DE LOS MICROCONTROLADORESMartnez Rodrguez Gustavo AlfonsoHctor Josu Moxca GabrielRamrez Martnez Luis ArturoMartnez Flores Jorge Baruny

El PIC16F877 contiene 5 puertos que pueden ser configurados como entrada o salida digitales (A, B, C, D, E). El puerto A contiene 6 bits (RA0-5). El puerto B (RB0-7), el puerto C (RC0-7) y el puerto D (RD0-7) tiene cada uno 8 lneas. El puerto E solo cuenta con 3 lneas (RE0-2) CAPTURA DE ENTRADAS DIGITALESLa operacin de configuracin de los puertos en general implica la siguiente secuencia: Ingresar al banco 1 Configurar los puertos (registros TRISA, TRISB, TRISC, TRISD y TRISE) Regresar al banco 0 Escribir o leer datos desde los puertos. (registros PORTA, PORTB, PORTC, PORTD y PORTE )

Cada una de las lneas de los puertos puede ser configurado como entrada o como salida. En el registros TRIS determinamos la configuracin de los puertos. Los registros son una suerte de mascara. Por ejemplo si escribimos un 0 en el bit 0 del TRISA la lnea RA0 se comportar como una lnea de salida. Si colocamos a 1 el bit 0 del TRISA a la lnea RA0 se comportar como entrada.A travs de los valores que escribamos en los registros TRIS determinamos el comportamiento de los puertos. La escritura y lectura de valores desde los puertos se hace a travs de los registros PORT que se encuentran en el Banco 0 (y banco 2 para el puerto B). Desde luego si configuramos un puerto como entrada (lectura) los valores que escribamos en el no tendrn efecto porque fue configurado como entrada y no como salida. A travs de las instrucciones MOV podemos leer o escribir valores.Se utiliza para medir tiempos en seales digitales que entran al microcontrolador Incluye un circuito que detecta flancos de subida y bajada en la seal de entrada Copia el valor que tiene el contador al momento de que se presenta un flanco al registro del canal Puede medir periodo, tiempo en alto y tiempo en bajoCaptura de entradaCOMPARADORES DE SALIDA DE LOS MICROCONTROLADORES.Timer0: timer / counter de 8 bits con un pre-escalador de 8 valores.

Timer1: 16-bit timer/ counter con pre-escalador

Timer2: 8-bit timer/ counter con registro de estado de 8-bit, pre-escalador y post-escalador

Dos mdulos de Capture, Compare, PWM

Capture es de 16-bit, Max. resolucin es 12.5 nsCompare es de 16-bit, Max. resolucin es 200 nsCARACTERISTICAS QUE INTERVIENEN PARA PODER REALIZAR COMPARACIONES:El pic 16F887 dispone de dos mdulos CCP, llamados CCP1 Y CCP2.Cada mdulo tiene un registro de 16 bits, el cul puede operar como registro de captura, como registro de comparacin o como registro duty cycle en PMWEstos mdulos, trabajan en tres modos:Modo captura, Modo comparacin y modo modulacin de anchura de pulsos (PMW)MODULOS CCP:Captura, Comparacin y Modulacin de Anchura de pulsos

En MODO COMPARACIN compara constantemente valores de dos registros. Uno de ellos es el TIMER1. Este circuito tambin permite activar un evento externo despus de que haya expirado una cantidad de tiempo predeterminado. En modo PMW (PUSLE WIDTH MODULATION) puede generar seales de frecuencia y de ciclo til variados por uno a ms pines de salida.CCP EN MODO COMPARACIN

TIMERS USADOS POR CCP

La parte central del mdulo CCP1 es un registro de 16 bits CCPR1H: CCPR1L, usado para capturar o comparar nmeros binarios almacenados en TMR1H: TMR1LPara operar este modo, dos condiciones deben cumplirse: El pin RC2/CCP1 debe configurarse como salida, y TMR1 debe sincronizarse con el reloj interno, es decir deber operar como un temporizador.

MODO COMPARACIN

El valor almacenado en el registro CCP1 se compara constantemente al valor almacenado en el registro del temporizador Timer1.Al igualarse los valores, el estado lgico en el pin de salida puede ser cambiado, lo que depende del estado de bits en el registro de control (CCP1M3 CCP1M0).El bit de bandera CCP1IF se pone a uno simultneamente.Conversores analgicos / digitales.

Los conceptos de analgico y digital se conocen desde hace bastantes aos. Como ya hemos mencionado, la mayora de la informacin existente es la analgica, lo que significa que sufre una variacin continua en amplitud a lo largo del tiempo.

No ocurre lo mismo con la informacin digital, ya que es bastante difcil encontrarla en la naturaleza y, posiblemente los pocos pasos que encontremos pueden llevar a confusin. Sin embargo, podemos poner como ejemplos lleno y vaco, vida y muerte, que son valores perfectamente diferenciados y solo admiten un numero finito de estados en un intervalo finito de tiempo.

Siguiendo con los ejemplos de diferenciacin entre lo analgico y lo digital, podemos mencionar los relojes que, como bien sabemos, pueden pertenecer a una u otra familia. As, los analgicos se caracterizan por su capacidad de reflejar los infinitos valores del variable tiempo en su recorrido. De manera que para un intervalo finito de tiempo l numero de valores que se han visualizado es infinito.

Los relojes digitales nos darn un numero determinado de valores que, dependiendo de la precisin del reloj, ser diferente. Si por ejemplo, nicamente tiene horas y minutos en un intervalo de sesenta segundos, solo nos visualizara dos valores: el anterior y el siguiente a este. Si, por el contrario, el reloj tuviera tambin segundos en el mismo intervalo que el anterior, nos mostrara 61 valores.

De este modo comprobamos que, segn la precisin del reloj, tendremos mas o menos cantidad de valores visualizados. Pero, de lo que s estamos seguros es de que los relojes digitales siempre tendrn un numero finito de valores en un intervalo de tiempo completo.

La conversin analgico / digital viene ya de tiempos remotos, aunque no entendida como lo hacemos actualmente; por ejemplo, cuando nos pregunta el medico como nos encontramos, siempre espera una respuesta que se ajusta a tres contestaciones: bien , mal o regular. Trasladando este sencillo ejemplo a la electrnica , podemos definir una variable X , que es el estado de nuestra salud en ese instante , el cual , dentro de nuestro esquema de convertidor analgico / digital , se denominara muestreo .

A continuacin , nosotros decidimos en cual de las tres respuestas nos encontramos en ese instante , que en el convertidor ser la llamada cuantificacin. Finalmente , asignamos el valor antes considerado al nivel que mas se aproxima : bien , mal , o regular , siendo esta la llamada codificacin.

El funcionamiento de la conversin analgico / digital estriba en que la informacin analgica no es directamente manipulable , ni procesable , mediante sistemas digitales o a travs de un ordenador , pero si lo son las seales digitales que pueden almacenarse indefinidamente y , mas aun , pueden incluso reproducir la seal analgica sin error apreciable . Como ejemplo mas destacable en la actualidad , es la tcnica de grabacin digital , donde la seal analgica que es la voz , en un proceso previo , ser sometida a muestreo y transformada en lenguaje binario. Los unos y ceros que se obtienen en esta accin sern los que , posteriormente , se grabaran sobre un disco compacto (compac-disc) esto gracias a la tecnologa lser , podrn ser reproducidos con una calidad de sonido increblemente igual a la original.

Clasificacin de conversores A/D.

La conversin analgico / digital se puede dividir en dos grandes grupos :De bucle abierto.De realimentacin. El convertidor de bucle abierto genera un cdigo digital directamente bajo la aplicacin de una tensin en la entrada . Dentro de esta familia , podemos distinguir los siguientes tipos :Analgico a frecuencia.Analgico a anchura de impulso.Conversin en cascada. El convertidor de realimentacin, sin embargo, genera una secuencia de nmeros digitales, los convierte en un valor analgico y los compara con la entrada. La salida digital resultante ser el valor ms cercano al hacer la comparacin. En este grupo , los tipos mas importantes son :Rampa de diente de sierra.Rampa binaria.Conteo continuo.Aproximaciones sucesivas.Conversin no lineal.Doble rampa.

Caractersticas de los convertidores A/D. Las principales caractersticas que podemos encontrar a la hora de seleccionar un convertidor son las siguientes:Resolucin.Lineabilidad.Precisin.Impedancia.Sensibilidad. Sin embargo , caben destacar otras no mencionadas :El error de cuantificacin: Este aparece como consecuencia de que un convertidor la continuidad de la seal analgica es dividida en una potencia de dos. De esta manera, todos los valores analgicos dentro de un rango estn representados por lo nico digital, normalmente asignado al valor medio del mismo.Tiempo de conversin : Es el tiempo requerido por el conversor para entregar la palabra digital equivalente a la entrada analgica .

Familias de convertidores analgico / digitales.

Existe una gran variedad de conversores analgico / digitales y, por consiguiente, dependiendo del grado de exactitud que requiera nuestro circuito, se utilizaran unos u otros.

Convertidor con comparadores.

Nos encontramos ante el nico caso en que los procesos de cuantificacin y descodificacin aparecen claramente separados. El primer caso se lleva a cabo mediante comparadores que discriminan entre un numero finito de niveles de tensin. Estos comparadores reciben en sus entradas la seal analgica de entrada, junto con una tensin de referencia distinta para cada una de ellos. Al estar las tensiones de referencia escalonadas, es posible conocer si la seal de entrada se halla por encima o por debajo de cada una de ellas, lo cual permitir saber el estado que le corresponde como resultado de la cuantificacin. A continuacin, necesitaremos un codificador que nos entregue la seal digital.

Asimismo, cabe sealar que se trata de un convertidor de alta velocidad, ya que el proceso de conversin es directo. Sin embargo su utilidad queda reducida en los casos de baja resolucin, pues se necesitan bastantes comparadores, lo que lleva a encarecer el circuito si se desea obtener una resolucin alta.

Convertidor a anchura de impulso.

Este convertidor transforma la tensin desconocida en un intervalo de tiempo que es medido mediante un reloj y un contador. Al recibir por la entrada de control la orden de iniciar la conversin, el circuito comienza la generacin de una rampa y pone a 1 la salida del biestable. Este nivel se mantiene hasta que la rampa supere el valor en la entrada analgica, instante en que la salida del biestable volver a 0 y el contador dejara de contar los impulsos de frecuencia fija del reloj. De manera que, al ser la duracin del impulso en la salida del biestable funcin de la tensin de entrada, las salidas del contador sern una representacin digital de la misma.

Las limitaciones de este convertidor son varias: Falta de linealidad del generador de rampa, lo cual hace que la duracin del impulso no sea la adecuada.

El tiempo de conversin no es fijo sino que esta en funcin de la entrada analgica.

Convertidor de doble rampa.

Algunas limitaciones mencionadas anteriormente se pueden evitar con este convertidor. Es uno de los mas utilizados en la practica, especialmente en el caso de aplicaciones que requieran gran precisin. La base de funcionamiento de este circuito es tambin un integrador. El proceso de conversin se inicia conectando la tensin de entrada al integrador durante un tiempo fijo, en el cual la salida del integrador se va haciendo negativa hasta alcanzar un valor mnimo en el instante en que termina ese tiempo fijo; momento en que la informacin de desbordamiento (overflow), aplicada al circuito de exitacion del conmutador, provoca la aplicacin de una tensin de referencia a la entrada dl integrador, lo que hace que la salida de este tienda a 0 voltios. Durante el intervalo en que se mantiene constante la pendiente de la rampa son contados de nuevo los impulsos del reloj, y la cuenta que se alcance en el instante de cruce por 0 de la salida del integrador es el numero digital equivalente buscado.

PIC 16F877 Controlador de un Motor con PWM(Pulse Widht Modulation)