Microcontroladores Programables Prctica 2

Contador Decimal Exhibido en un Display

Dr. J. Fermi Guerrero Castellanos, M.C. J. Pedro Snchez Santana 1

P R A C T I C A 1

TEMPORIZADOR DE UN SEGUNDO

O B J E T I V O

Apagar y encender un led durante una temporizacin de un segundo, esto nos servir

para tener un primer acercamiento con el usos de los puertos del PIC y el conocimiento de

algunas instrucciones del lenguaje ensamblador de los microcontroladores y adems la

realizacin de algunas subrutinas.

I N T R O D U C C I O N

Los microcontroladores estn conquistando el mundo. Estn presentes en nuestro trabajo,

en nuestra casa y en nuestra vida, en general. Se pueden encontrar controlando el

funcionamiento de los ratones y teclados de los computadores, en los telfonos, en los hornos

microondas y los televisores de nuestro hogar.

Pero la invasin acaba de comenzar y el nacimiento del siglo XXI ser testigo de la

conquista masiva de estos diminutos computadores, que gobernarn la mayor parte de los

aparatos que fabricaremos y usamos los humanos.

En la actualidad es necesario tener pleno control sobre los procesos de produccin, para

realizar este control se utilizan los microcontroladores, los cuales dependiendo de sus

caractersticas nos permitirn realizar mltiples actividades; por tal motivo como estudiantes de

de ciencias aplicadas es necesario conocer el manejo de los microcontroladores y que mejor

forma de hacerlo que haciendo practicas que nos permitan adquirir la experiencia necesaria en

el manejo de estos.

Recibe el nombre de controlador el dispositivo que se emplea para el gobierno de uno o

varios procesos. Por ejemplo, el controlador que regula el funcionamiento de un horno dispone

de un sensor que mide constantemente su temperatura interna y, cuando traspasa los lmites

prefijados, genera las seales adecuadas que accionan los efectores que intentan llevar el valor

de la temperatura dentro del rango estipulado.

Hace tres dcadas, los controladores se construan exclusivamente con componentes de

lgica discreta, posteriormente se emplearon los microprocesadores, que se rodeaban con chips

de memoria y E/S sobre una tarjeta de circuito impreso.

En la actualidad, todos los elementos del controlador se han podido incluir en un chip, el

cual recibe el nombre de microcontrolador.

B. Benito Salmern Quiroz

Microcontroladores Programables Prctica 2

Contador Decimal Exhibido en un Display

Dr. J. Fermi Guerrero Castellanos, M.C. J. Pedro Snchez Santana 2

M A R C O T E O R I C O

Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integracin que incorpora

la mayor parte de los elementos que configuran un controlador.

Un microcontrolador dispone normalmente de los siguientes componentes:

Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso).

Memoria RAM para Contener los datos.

Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM.

Lneas de E/S para comunicarse con el exterior.

Diversos mdulos para el control de perifricos (temporizadores, Puertas Serie y

Paralelo, CAD: Conversores Analgico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analgico,

etc.).

Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

Los productos que para su regulacin incorporan un microcontrolador disponen de las

siguientes ventajas:

Aumento de prestaciones: un mayor control sobre un determinado elemento representa

una mejora considerable en el mismo.

Aumento de la fiabilidad: al reemplazar el microcontrolador por un elevado nmero de

elementos disminuye el riesgo de averas y se precisan menos ajustes.

Reduccin del tamao en el producto acabado: La integracin del microcontrolador en

un chip disminuye el volumen, la mano de obra y los stocks.

Mayor flexibilidad: las caractersticas de control estn programadas por lo que su

modificacin slo necesita cambios en el programa de instrucciones.

El microcontrolador es en definitiva un circuito integrado que incluye todos los

componentes de un computador. Debido a su reducido tamao es posible montar el controlador

en el propio dispositivo al que gobierna. En este caso el controlador recibe el nombre de

controlador empotrado (embedded controller).

En cuanto a las tcnicas de fabricacin, cabe decir que prcticamente la totalidad de los

microcontroladores actuales se fabrican con tecnologa CMOS 4 (Complementary Metal Oxide

Semiconductor). Esta tecnologa supera a las tcnicas anteriores por su bajo consumo y alta

inmunidad al ruido.

Los detalles ms importantes que tienen los PIC son los siguientes:

o Sencillez de manejo: Tienen un juego de instrucciones reducido; 35 en la gama media.

o Buena informacin, fcil de conseguir y econmica.

o Precio: Su coste es comparativamente inferior al de sus competidores.

B. Benito Salmern Quiroz

Microcontroladores Programables Prctica 2

Contador Decimal Exhibido en un Display

Dr. J. Fermi Guerrero Castellanos, M.C. J. Pedro Snchez Santana 3

o Poseen una elevada velocidad de funcionamiento. Buen promedio de parmetros:

velocidad, consumo, tamao, alimentacin, cdigo compacto, etc.

o Herramientas de desarrollo fciles y baratas. Muchas herramientas software se pueden

recoger libremente a travs de Internet desde Microchip.

o Existe una gran variedad de herramientas hardware que permiten grabar, depurar, borrar

y comprobar el comportamiento de los PIC.

o Diseo rpido.

o La gran variedad de modelos de PIC permite elegir el que mejor responde a los

requerimientos de la aplicacin.

Una de las razones del xito de los PIC se basa en su utilizacin. Cuando se aprende a

manejar uno de ellos, conociendo su arquitectura y su repertorio de instrucciones, es muy fcil

emplear otro modelo.

Descripcin de las caractersticas ms representativas de los PIC:

Arquitectura. La arquitectura del procesador sigue el modelo Harvard. En esta arquitectura, la CPU se conecta de forma independiente y con buses distintos con la memoria de instrucciones

y con la de datos.

La arquitectura Harvard permite a la CPU acceder simultneamente a las dos memorias.

Adems, propicia numerosas ventajas al funcionamiento del sistema como se irn describiendo.

Segmentacin. Se aplica la tcnica de segmentacin (pipe-line) en la ejecucin de las instrucciones. La segmentacin permite al procesador realizar al mismo tiempo la ejecucin de

una instruccin y la bsqueda del cdigo de la siguiente. De esta forma se puede ejecutar cada

instruccin en un ciclo (un ciclo de instruccin equivale a cuatro ciclos de reloj). Las

instrucciones de salto ocupan dos ciclos al no conocer la direccin de la siguiente instruccin

hasta que no se haya completado la de bifurcacin.

Formato de las instrucciones. El formato de todas las instrucciones es de la misma longitud. Todas las instrucciones de los microcontroladores de la gama baja tienen una longitud de 12

bits. Las de la gama media tienen 14 bits y ms las de la gama alta. Esta caracterstica es muy

ventajosa en la optimizacin de la memoria de instrucciones y facilita enormemente la

construccin de ensambladores y compiladores.

Juego de instrucciones. Procesador RISC (Computador de Juego de Instrucciones Reducido). Los modelos de la gama baja disponen de un repertorio de 33 instrucciones, 35 los de la gama

media y casi 60 los de la alta.

Todas las instrucciones son ortogonales. Cualquier instruccin puede manejar cualquier elemento de la arquitectura como fuente o como destino.

Arquitectura basada en un banco de registros. Esto significa que todos los objetos del sistema (puertas de E/S, temporizadores, posiciones de memoria, etc.) estn implementados

fsicamente como registros.

B. Benito Salmern Quiroz

Microcontroladores Programables Prctica 2

Contador Decimal Exhibido en un Display

Dr. J. Fermi Guerrero Castellanos, M.C. J. Pedro Snchez Santana 4

D I A G R A M A D E F L U J O

El diagrama de flujo nos dice que debemos ir al banco 1 para poder configurar el puerto

B e inmediatamente despus debemos retornar al banco 0 para poder escribir las lneas de

lenguaje ensamblador que puedan encender el led, despus se llama a la subrutina retardo para

que este permanezca encendido durante un segundo.

Al termino de un segundo ser necesario apagar el led un segundo para poder distinguir

la temporizacin de un segundo. Cuando se halla terminado un ciclo de encender y apagar el

led debemos de ciclar la rutina.

Ahora el diagrama de flujo de la subrutina retardo se muestra a continuacin. Esta

subrutina de retardo tiene una duracin de T=3!*0x21*0x64*0x64 seg. Donde los valores

hexadecimales son cargados a los registros Contador0, Contador 1 y Contador2,

respectivamente, para obtener aproximadamente 1 segundo ya que realmente se tiene

B. Benito Salmern Quiroz

Microcontroladores Programables Prctica 2

Contador Decimal Exhibido en un Display

Dr. J. Fermi Guerrero Castellanos, M.C. J. Pedro Snchez Santana 5

T=.3!*33*100*100=0.99seg. El diagrama de flujo muestra un ciclo exterior y dos ciclos

interiores por lo que son llamados ciclos anidados. Un ciclo anidado quiere decir que un ciclo

est dentro de otro ciclo.

B. Benito Salmern Quiroz

Microcontroladores Programables Prctica 2

Contador Decimal Exhibido en un Display

Dr. J. Fermi Guerrero Castellanos, M.C. J. Pedro Snchez Santana 6

D I A G R A M A E S Q U E M A T I C O

C D I G O F U E N T E

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

; ******************************* Temporizador de un Segundo ********************************

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

LIST P=16F877

;*** declaracin de los registros ***

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

ESTADO EQU 0x03

PUERTOB EQU 0X06

CONTADOR0 EQU 0x20

CONTADOR1 EQU 0x21

CONTADOR2 EQU 0x22

ORG 00 ;lugar dnde se colocara la sig. instruccin

goto usuario ;ir a la etiqueta usuario

ORG 05

usuario bsf ESTADO,5 ;en 1 el bit 5 de estado para estar en el banco 1

bcf PUERTOB,0 ;como salida B.0

bcf ESTADO,5 ;en 0 el bit 5 para estar en el banco 0

us0 bsf PUERTOB,0 ;led encendido

call retardo ;llama a la subrutina retardo

bcf PUERTOB,0 ;led apagado

call retardo

goto us0 ;ciclo

B. Benito Salmern Quiroz

Microcontroladores Programables Prctica 2

Contador Decimal Exhibido en un Display

Dr. J. Fermi Guerrero Castellanos, M.C. J. Pedro Snchez Santana 7

;*** cuerpo de la subrutina retardo ***

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

retardo movlw 0x21 ;w=33

movwf CONTADOR2 ;contador2=w

reta2 movlw 0x64 ;w=100

movwf CONTADOR1 ;contador1=w

reta1 movlw 0x64 ;w=100

movwf CONTADOR0 ;contador0=w

reta0 decfsz CONTADOR0,1 ;decrementa contador0, si es 0 salta la sig. inst.

goto reta0

decfsz CONTADOR1,1

goto reta1

decfsz CONTADOR2,1

goto reta2

return ;regresa al programa principal

END ;fin del programa

C O M E N T A R I O S

Los elementos requeridos para la implementacin del circuito son muy pocos, esto nos

da una idea de que es posible realizar aplicaciones ms complejas sin tener que contar con una

circuitera demasiado grande.

Al realizar un programa en ensamblador, es necesario llevar un orden, es decir, ubicar

muy bien el lugar de las etiquetas, de los comandos y de los comentarios para no tener ninguna

confusin en caso de que sea necesaria una revisin al listado del programa.

SUGERENCIAModificar este programa con el objetivo de obtener una temporizacin de medio

segundo.

MATERIAL

1 fuente de alimentacin de +5V DC.

1 microcontrolador PIC16F877.

1 cristal de 4 Mhz.

2 capacitores 33 pf.

1 protoboard

1 resistencia de 10 k"#$

1 resistencia de 100 "#$

1 resistencia de 220 "#

1 push button.

1 LED (Diodo Emisor de Luz).

B. Benito Salmern Quiroz