Tuto Micros

of 23 /23
Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA Bienvenidos al mundo PIC. Una de las cosas que más fascinan en la electrónica, es programar un microcontrolador, independiente de las marcas comerciales, tanto “AVR” como “Microchip” (entre los más conocidos). En este tutorial, haremos una introducción básica a la programación de un microcontrolador de la “Microchip”, dentro de los cuales se usará uno de los más comunes (PIC16F877a). La programación de estos ejemplos, se realizara con el programa PIC C COMPILER o también conocido como CCS, el cual trabaja con las bases del lenguaje C. Además usaremos el Programador PICkit 2, el cual será utilizado en todos los ejemplos vistos, acompañado del simulador PROTEUS. Para un buen desarrollo de este tutorial, se recomienda tener conocimientos básicos en “lenguaje de programación C”, dado que habrá funciones que no corresponderán al tutorial en si.

description

tutorial de micro hola

Transcript of Tuto Micros

Page 1: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Bienvenidos al mundo PIC.

Una de las cosas que más fascinan en la electrónica, es programar un

microcontrolador, independiente de las marcas comerciales, tanto “AVR” como

“Microchip” (entre los más conocidos).

En este tutorial, haremos una introducción básica a la programación de un

microcontrolador de la “Microchip”, dentro de los cuales se usará uno de los más comunes

(PIC16F877a). La programación de estos ejemplos, se realizara con el programa PIC C

COMPILER o también conocido como CCS, el cual trabaja con las bases del lenguaje C.

Además usaremos el Programador PICkit 2, el cual será utilizado en todos los ejemplos

vistos, acompañado del simulador PROTEUS.

Para un buen desarrollo de este tutorial, se recomienda tener conocimientos básicos

en “lenguaje de programación C”, dado que habrá funciones que no corresponderán al

tutorial en si.

Page 2: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Programador PICkit 2.

El programador PICkit 2 esta compuesto por las siguientes partes.

PICkit 2

1. Leds: Indican el estado del programador.

2. Botón de programación: Utilizado como atajo al momento de programar un

dispositivo. Funciona si la opción “Write on PICkit Button” esta habilitado.

3. Conexión para cordón.

4. Puerto USB para conexión con el computador.

5. Marcador del primer Pin (MCLR).

6. Conector de programación.

La conexión con el microcontrolador se realiza según el siguiente esquema.

Conector PICkit 2

1. Master Clear Reset (MCLR).

2. Vdd. (Voltaje +)

3. Vss. (Tierra)

4. PGD. (Data)

5. PGC. (Clock)

6. Pin Auxiliar.

Una característica importante de este programador es que permite alimentar nuestros

proyectos con un consumo máximo limitado por la capacidad del puerto USB, es decir,

100mA por puerto.

Page 3: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Características del Software PICkit 2 Programmer

El software utilizado es el PICkit 2 Programmer. La captura de pantalla es mostrada a

continuación.

Pasos para programar un microcontrolador

1. Comprobar que en la Ventana de Estado aparezca el dispositivo encontrado.

Además en la sección Dispositivo debe aparecer el microcontrolador utilizado. En

caso de existir un error, se debe verificar la conexión e ir a Tools>Check

Communications.

2. Ir a File>Import Hex y cargar el programa correspondiente, previamente

compilado.

3. Click en Write y listo!

Para alimentar el circuito desde el programador se debe marcar la casilla “On“.

Page 4: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Estructura básica de un programa en CCS.

En este tutorial se muestra el modo básico de utilización del compilador CCS. Además se

analizará la estructura básica de los programas en C.

Utilización del PIC Wizard

La herramienta PIC Wizard es utilizada para realizar de forma automatica el código base

de nuestros proyectos. Los pasos siguientes describen la generación básica del código.

1. Ir a Project>PIC Wizard.

2. Guardar el proyecto en una carpeta.

3. A continuación aparecera la pantalla que se muestra en la siguiente fotografia.

4. Elegir las opciones correspondientes al proyecto a realizar. Luego dar click en Ok.

5. Aparecerá el código realizado por PIC Wizard. Se muestra en la siguiente imagen.

Page 5: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

En la primera línea del programa se puede apreciar que se hace referencia a un

archivo externo. De preferencia personal, copio el código contenido en ese archivo para

poder tener a la vista todos los fuses mientras completo el resto del software. Para quedar

de la siguiente forma.

Page 6: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Finalmente para compilar se da un click en Compile>Compile.

Page 7: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Programando mi primer PIC.

Como bien sabemos, cada componente electrónico de 3 o más pines, tiene un

pinout, por los cuales se conectan debidamente. Por ende los microcontroladores no son la

excepción. Para trabajarlos debemos saber como conectarlos y para eso debemos buscar el

datasheet, dado que trabajaremos en este tutorial con 2 microcontroladores, anexare el

pinout de ambos a continuación:

Page 8: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Conexión básica de un microcontrolador.

En esta sección aprenderemos el manejo básico de puertos de los

microcontroladores PIC, utilizando el programador PICkit 2 y el compilador CCS.

Materiales a utilizar:

PIC16F877A.

Cristal 20Mhz.

Leds.

Capacitores 22pF.

Resistores 330Ω.

Resistor 1okΩ.

Programador PicKit 2.

Compilador CCS.

Existen diversas formas de conectar un microcontrolador PIC16F877A para realizar un

proyecto básico. Estas formas son mostradas en la figura que aparece a continuación.

En ambas figuras se utiliza un resistor de 10kΩ en el MCLR (Master Clear Reset). Este

Pin cumple la función de resetear el microcontrolador cuando es llevado a tierra, por ello,

para el normal funcionamiento del programa se debe mantener conectado mediante un

resistor a la alimentación.

La principal diferencia entre las dos conexiones mostradas anteriormente ocurre en la

utilización del Cristal. La figura izquierda muestra el microcontrolador utilizando un cristal

externo de 20Mhz, mientras que el de la derecha utiliza un cristal interno de 4Mhz. En estos

tutoriales utilizaremos la conexión mostrada en la posición derecha.

Page 9: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Ejemplo 1: Prendiendo Leds

A continuación conoceremos las distintas formas que posee CCS para el manejo de

los puertos del microcontrolador. Lo primero que se debe realizar es seleccionar cada pin

del puerto como entrada o salida. Para esto se utiliza la función set_tris_x. A continuación

algunos ejemplos.

//valor 0 representa pin de salida, valor 1 representa pin de entrada.

set_tris_a(0x00); //Puerto A como salida.

set_tris_b(0b10010000); //Puerto B, pines B4 y B7 como entrada, el resto

como salida

Si el pin es definido como salida, tenemos dos formas de manejar sus estados logicos.

La primera es manejando el puerto completo ó manejando cada pin por separado.

//Opción 1: Manejando todos los pines del puerto

//Se define un byte (fuera del main) con la dirección del puerto (Ver

Datasheet)

#Byte puerto_b = 0x06 //Dirección del puerto B

//Luego se aplican valores

puerto_b = 0b10100100; //Los pines B2,B5 y B7 están en un estado lógico

alto (+5V),

//---------------------------------------------

//Opción 2: Manejando todos los pines del puerto, sin definirlo

output_b(0b10010000); //Los pines B7 y B4 están en un estado lógico alto

(+5V),

//---------------------------------------------

//Opción 3: Manejando los pines uno a uno.

//Utilizando output_high y output_low

output_high(PIN_A1); //Estado lógico alto (+5V) el pin 1 del puerto A.

output_low(PIN_C3); //Estado lógico bajo (0V) el pin 3 del puerto C.

Una de las formas de darle tiempo de función al pin, ya sea para mantenerlo en un

estado logico alto o bajo, se da con la sentencia delay_ms(); delay:us; depende si estas

trabajando en milisegundos o microsegundos respectivamente.

//Un tiempo puede servir para una o más funciones

output_high(pin_b4); //Estado lógico alto (+5V) el pin 4 del puerto B.

delay_ms(400); //Tiempo de trabajo 400 milisegundos.

output_low(pin_b4); //Estado lógico bajo (0V) el pin 4 del puerto B.

output_high(pin_b5): //Estado lógico alto (+5V) el pin 5 del puerto B.

delay_us(2000); //Tiempo de trabajo 2000 microsegundos.

Page 10: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Con todo lo anterior listo, estamos en condiciones de hacer parpadear distintos leds,

para ellos se utilizará el diagrama de conexión mostrado en la figura siguiente.

Ahora el programa a utilizar hará que cada 500 milisegundos cambie el Led que

prende, pueden modificarlo y comprobar los ejemplos vistos anteriormente.

Page 11: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Ejemplo 2: Programando pantalla LCD

En el siguiente ejemplo, manejaremos una pantalla LCD de 16x2, la cual será

conectada a el PIC16F877A, por el puerto D, si se desea usar un PIC16F628A, se

recomienda usar el puerto B y modificar la librería.

El pinout de la pantalla LCD, es el siguiente:

1. VSS: Tierra

2. VDD: Voltaje (+3.3 a +5V)

3. VEE: Ajustador de contraste

4. RS: Selector de Registro (Register Select). RS=0: Comando, RS=1: Data

5. RW: Lector/Escritor (Read/Write). R/W=0: Escribe, R/W=1: Lee.

6. E: Habilitador [Clock (Enable)]. Caída de borde Accionado.

7. D0: Bit 0 (No se usa en una operación de 4-bit)

8. D1: Bit 1 (No se usa en una operación de 4-bit)

9. D2: Bit 2 (No se usa en una operación de 4-bit)

10. D3: Bit 3 (No se usa en una operación de 4-bit)

11. D4: Bit 4

12. D5: Bit 5

13. D6: Bit 6

14. D7: Bit 7

15. VDD: Voltaje Backlight (V+)

16. VSS: Voltaje Backlight (V-)

NOTA:

Se recomienda usar un potenciómetro conectado al pin de contraste para variar este

a gusto.

El Backlight no viene incorporado en todas las pantallas LCD, por lo cual algunas

pueden variar entre 14 pines (sin backlight) o 16 pines (con backlight incorporado o espacio

para este).

Page 12: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Para programar la pantalla LCD, usaremos la librería <lcd.c>, en las cuales

podremos usar nuevas funciones:

//Función OBLIGATORIA para iniciar la pantalla

lcd_init(); Sin esta, la pantalla no funciona

//-----------------------------

//Funciones para escribir la pantalla

lcd_putc(“ “); Entre comillas se escribe lo que quieren mostrar

printf(lcd_putc, “ “);

ejemplo: lcd_putc(“hola mundo!”);

delay_ms(500);

//-----------------------------

//Funciones de posición

//Función que asigna posición

lcd_gotoxy(x,y); donde x: indica posición del primer carácter

y: indica línea de la palabra

ejemplo: lcd_gotoxy (5,1);

lcd_putc(“hola”);

lcd_gotoxy (9,2);

lcd_putc(“mundo”);

Se verá así: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6

1| h o l a |

2| m u n d o |

//Función que devuelve la posición

lcd_getc(x,y); Te da la posición

//-----------------------------

//Caracteres especiales de control

\f Borra el display

\n Salta a la segunda línea

\b Retrocede una posición

Ejemplo: lcd_putc(“\f”);

Page 13: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Ahora, con las funciones ya vistas, para lo cual utilizaremos el siguiente diagrama

de conexión micro-pantalla:

Ahora ya podemos hacer que nuestra pantalla haga lo que se requiere, para este

ejemplo haremos que la pantalla muestre “MundoPIC” en movimiento, para lo cual

usaremos el siguiente programa:

Page 14: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Ejemplo 3: Leyendo entrada ADC (conversor análogo a digital)

Ahora realizaremos un ejemplo para la lectura de un ADC, para esto usaremos

una resistencia variable (un potenciómetro). Con este tipo de lectura, se pueden desarrollar

una cantidad enorme de lectura de sensores, dependiendo de las entradas ADC que posea el

microcontrolador. Estas están denotadas por ANx donde x es un número que parte desde 0.

Ejemplo: El pic16f877a tiene 8 entradas ADC (desde AN0 a AN7).

Para usar este tipo de entradas, no se necesita definir una librería como tal, ya que

estas funciones vienen incluidas dentro de la librería del PIC correspondiente.

Las sentencias a usar en estos casos son:

//Función que determina el número de bits que retorna read_adc();

#device ADC=X, donde X es la cantidad de bits que retornará.

Ej: #include<pic16f877a.h>

#device ADC=8 // me retorna un número de 8 bits.

//Función que sirve para definir los puertos ADC a usar.

setup_adc_ports(); entre paréntesis va el o los ADC.

Ej: 1)setup_adc_ports(AN0); para usar solo el puerto AN0 como análogo

2)setup_adc_ports(AN7, AN6); usas AN7 y AN6 como análogos

3)setup_adc_ports(ALL_ANALOG); usas todos los puertos análogos

//Función para poner el canal de trabajo

set_adc_channel(X); X varia de 0 y varia según ANx.

Ej: set_adc_channel(0); usa el canal 0 para trabajar

//Función para declarar el tiempo de trabajo

setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); usa el oscilador interno del ADC.

setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_X); donde X=2,4,8,16,32,64,128,256.

Ej: setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_8); el timer del micro se divide por 8.

//Función para guardar datos del ADC.

read_adc(); esta sentencia solo lee el dato, el cual debe ser guardado en

un float, int o el que deseen.

Ej: value=read_adc();

delay_ms(10);

Nota: por lo general los datos obtenidos varían entre 0 a 255.

Page 15: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Con lo antes visto, vamos a seguir con el ejemplo. A continuación vamos a

mostrar la lectura del ADC en una pantalla LCD, para el cual usaremos la siguiente

configuración del PIC.

En el circuito superior, se muestra una conexión del potenciómetro a la entrada

AN0 del microcontrolador, por lo cual el canal a usar será 0. Además como el

potenciómetro en algún momento puede llegar a ser cero (como toda resistencia variable),

le ponemos en serie una resistencia estable, para que así no se provoque un corto circuito.

Luego de esto en el software sería mucho más fácil trabajar con un ADC=8 ya

que retornara un valor entre 0 a 255.

Page 16: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

El programa a utilizar es el siguiente:

Page 17: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Ejemplo 4: Señal de PWM (Modulación de ancho de pulso)

Uniendo un poco de los ejemplos anteriores, diseñaremos un programa el cual

pueda dar una modulación a un pulso emitido por un pin específico del

microcontrolador(ccp1 o ccp2), el cual hará varias la intensidad lumínica de un LED. Esto

lo haremos tomando la variación de ADC con un potenciómetro.

Las funciones que se añaden a lo antes visto serán las siguientes:

//Función para definir frecuencia de trabajo

setup_timer_2(T2_DIV_BY_X, periodo, T2DIV set to );

Donde X puede ser un divisor exacto de 256.

El periodo es un valor entre 0 y 255.

T2DIV set to es para acomodar la fórmula y tener frecuencias más bajas

o altas.

Ej: setup_timer_2(T2_DIV_BY_1, 49, 1); en este caso se puede trabajar a

20KHz trabajando con un cristal de 4MHz.

//Función para la selección de PIN de PWM a usar

setup_ccpX(CCP_PWM); X es un valor dependiendo del PIN de PWM a usar

Ej: setup_ccp1(CCP_PWM); Habilitamos CCP1 como salida de PWM.

//Función que permite emitir un valor mediante el PIN.

set_pwmX_duty(valor); X debe ser el mismo que el del PIN seleccionado.

El “valor” es un numero que varía entre 0 y 255 (256 bits).

Nota:

La “fórmula” para determinar la frecuencia de trabajo está dada de la siguiente

forma:

F = (4/frecuencia cristal)*T2_DIV*(periodo+1)

Ej: Para la frecuencia de 20KHz.

F = (4/4000000)*1*50 = 50/1000000 = 0.000050 = 50us

Si dividimos 1 en 50us (1/50us) obtenemos los 20KHz de trabajo. Ojo que la frecuencia de

trabajo la obtenemos en ciclos por eso nos da en función del tiempo, y como bien es sabido,

si tenemos un periodo, la inversa es la frecuencia.

Nota2:

La frecuencia de trabajo se determina según lo que se quiere manejar, por

ejemplo, en el caso de un LED o SERVOMOTOR la frecuencia es de 50Hz.

Page 18: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Una vez entendido el código, procedemos con la conexión del circuito, que sigue

teniendo como base lo antes visto.

El circuito recién presentado, sirve para realizar la variación de intensidad

lumínica de un LED, como se explicaba anteriormente. Además, mostrará la variación de

los valores que a este se le entregan por la lectura del ADC a este.

Una de las grandes diferencias que se no se pueden ver en la conexión, pero si en

el programa, es que usaremos un cristal de 4MHz, ya que el LED trabaja a una frecuencia

de 50Hz, y al aplicar la “fórmula” con un cristal de 20MHz no se alcanza a obtener la

frecuencia requerida.

Este ejemplo se recomienda no simularlo, y desarrollarlo en su totalidad, ya que

en la simulación solo se ve el LED parpadeando a distintas velocidades.

Como se dijo en un ejemplo anteriormente, los valores del potenciómetro y

resistor pueden variarlos para que traten de quedar en el rango de 0 a 255.

Page 19: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Veamos el código.

Nota: Cambiamos HS (high speed) por XT (external timer) en los fuses, ya que la

frecuencia de trabajo del cristal (4MHz) no alcanza a quedar en el rango de altas

velocidades. Cabe decir que HS y XT se usan para cristales externos dependiendo de su

“velocidad”.

Page 20: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Ejemplo 5: Comunicación Serial

Ahora que ya sabemos un poco sobre el uso de los microcontroladores, ¿Qué pasaría si con

uno no puedo hacer todo lo que quiero? Hay varias veces que necesito dos circuitos

procesando en paralelo dentro de la misma placa y pasa esto está la comunicación serial.

Para esto lo primero que debemos hacer, después de agregar el clock microcontrolador, es:

//Ya agregadas las librerías

#use delay(clock=20000000)

#use rs232(baud=9600,parity=n,xmit=pin_C6,rcv=pin_C7,bits=8)

Donde BAUD: es la velocidad a la que se quiere transmitir los datos (debe

ser igual en el pic emisor y en el receptor)

Parity: es el bit de paridad (ultimo bit que define si es par o impar)

Xmit: es donde se debe conectar el pin como emisor (C6 en nuestro caso)

Rcv: es donde se debe conectar el pin como receptor (C7)

Bits: es el número de bits por transmisión, puede ser 8 o 9

//Nuevos comandos

Ahora podremos usar las funciones GETC(), PUTCHAR(), PRINTF() Y PUTC()

//Interrupción de lectura

Como podemos estar recibiendo datos en pleno funcionamiento del sistema,

debemos crear una interrupción para que los datos no se pierdan.

Las interrupciones se manejan de la siguiente manera

char caracter; //Variable a guardar dato de entrada

#INT_RDA //Define la interrupcion (función que le sigue)

void int_rda_sr(){ //Define la funcion

if(kbhit()){ //¿Hay señal de entrada? Si, entro.

caracter = getc(); //Guardo mi caracter

if(caracter == 'A'){} //comparo y actuo

if(caracter == 'B'){}

...]]

//Mandar datos

Ya sabemos cómo recibirlos, pero ¿cómo lo enviamos?

Ejemplo:

if(valor==1){

printf("A");}

Y ya se mandó el dato.

Se ve poco más complicado que lo anterior, pero sigue siendo un poco más de lo mismo.

Page 21: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

El circuito a utilizar será el siguiente:

En este ejemplo buscaremos leer la señal ADC y enviar datos de forma serial al otro

controlador el cual tomara la decisión de prender cierto led cada vez que esté dentro de un

rango definido.

Page 22: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

A continuación veremos el código para el emisor:

Page 23: Tuto Micros

Taller de Introducción a la Programación y Simulación de Microcontroladores

PROYECTO FINANCIADO POR FONDO CONFIA

Y acá para el receptor: