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OBJETIVOS
Diseñar y construir una tarjeta basada en microcontroladores, capaz de ser reprogramada sin utilizar un grabador especial de los varios que hay en el mercado
Que sirva para elaborar pequeñas aplicaciones de automatización caseras
Sirva de apoyo para los diseñadores de proyectos con microcontroladores
Enseñe lo fácil que puede ser comunicar un software con una tarjeta de control
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DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
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DIAGRAMA DE BLOQUES
SOFTWARE HARDWARE
MUNDO REAL
SOFTWARE
Cualquier programa que pueda interactuar con la tarjeta
HARDWARE
Tarjeta de Control con cuatro entradas digitales, ocho salidas con relés, comunicación serial RS232, Temporizador y modulo de auto programación.
MUNDO REAL
Todo aquello que pueda interactuar con las entradas, salidas y módulo de comunicación serial de la tarjeta.
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CARACTERISTICAS DEL SOFTWARE TESIS_RAPI
Ambiente agradable y fácil de manejar
Entorno de desarrollo IDE
Crear, Editar y Compilar código fuente con las aplicaciones de usuario, programar al PIC.
Capacidad para comunicarse con el Hardware
Manejar protocolo para sincronizar tareas Software – Hardware
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CARACTERISTICAS DEL HARDWARE
Control en base a microcontrolador.
Firmware con funciones básicas para comunicación serial, temporización y escritura en la memoria de programa.
Entradas Digitales TON.
Salidas con relés.
Circuito acoplador de niveles RS232 con los del microcontrolador
Circuito para manejar cada relé.
Alimentación con 12VDC
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CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DEL PIC
Se necesitan 12 pines de E/S, 4 para entradas y 8 para salidas
Requerimos 2 pines para comunicación serial con el PC, uno para transmisión y el otro para recepción.
Se debe tener la capacidad para generar temporización de un segundo manejada con interrupciones.
Es indispensable que el dispositivo tenga memoria de programa tipo FLASH o EEPROM, para poder grabar y borrar desde el software.
Debe poseer suficiente memoria para programa y datos
Accequibilidad en el mercado local
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DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA TARJETA
Controlador
PIC16F877
Acoplador de Señales Drivers para
Relés
Comunicación con PC
Banco de Relés
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DIAGRAMA ESQUEMATICO
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Circuito Equivalente de una puerta de E/S
banksel PORTAclrf PORTAbanksel ADCON1movlw 0x06movwf ADCON1movlw 0x3Fmovwf TRISAbsf TRISC,7bsf TRISC,6
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Diagrama de bloques del Transmisor
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Pasos a seguir al preparar una Transmisión Asíncrona
1. Inicialice el registro SPBRG con la tasa de baudio apropiada. Si es deseada una tasa de baudios de alta velocidad , ponga a uno el bit BRGH.
2. Habilite el puerto serie asíncrono limpiando el bit SYNC y poniendo a uno el bit SPEN.
3. Si se desean interrupciones, entonces ponga a uno los bits TXIE, GIE y PEIE.
4. Si se desea transmisión de 9-bits, entonces ponga a uno el bit TX9.
5. Habilite la transmisión poniendo a uno el bit TXEN que también pondrá a uno el bit TXIF.
6. Si se selecciona transmisión de 9-bits, el noveno bit debe cargarse en el bit TX9D .
7. Cargar los datos en el registro TXREG (inicia la transmisión).
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Diagrama de Bloques del Receptor
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Pasos a seguir para preparar una Recepción Asíncrona
1. Inicialice el registro SPBRG con la tasa de baudios apropiada. Si se desea una tasa de baudios de alta velocidad, ponga a uno el bit BRGH.
2. Habilite el puerto serial asíncrono limpiando el bit SYNC, y poniendo a uno el bit SPEN.
3. Si se desean interrupciones, entonces ponga a uno los bits RCIE, GIE y PEIE.
4. Si se desea recepción de 9-bits, ponga a uno el bit RX9.
5. Habilite la recepción poniendo a uno el bit CREN.
6. La bandera RCIF se pondrá a uno cuando la recepción esté completa y una interrupción se generará si el bit RCIE fue puesto a uno.
7. Lea el regisro RCSTA para obtener el noveno bit (si lo habilitó) y determine si ocurrió algún error durante la recepción.
8. Obtenga los 8-bits de datos recibidos leyendo el registro RCREG.
9. Si cualquier error ocurriera, borre el error limpiando el bit CREN.
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DISEÑO DEL FIRMWARE DEL PIC
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DIAGRAMA DE FLUJO GENERAL
RESET
Limpiar Variables
Configurar USART
Configurar TIMER2
Configurar Puertos de E/S
Aplicación del Usuario
FIN
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RUTINAS DE SERVICIO DE INTERRUPCIÓN
INT
SALIR
Guarda Contenido de Registros
TipoInterrupción
Rutina deRecepción
Rutina CompletarSegundo
Rx Timer2
RestauraContenido de Registros
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RUTINA DE COMUNICACIÓN SERIAL
Borrar bandera
Rutina de Autoprogramación
Rutina RecibirComandos
Tarea?Autop Cmd
SALIR
INICIO
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RUTINA DE TEMPORIZACIÓN
INICIO
Cont = 25
IncrementoContador
IncrementoSegundos
SALIR
NO SI
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RUTINA DE AUTOPROGRAMACIÓN DE LA MEMORIA DE PROGRAMA
INICIO
Es 1erDato?
Guardar en Dato_H
Es 2doDato?
Es 3erDato?
Fin deProgramación?
Es 4toDato?
Guardar en Dato_L
Guardar en ADD_H
Guardar en ADD_L
Escribir enMemoria
Limpiarbandera
SALIR
SALIR
SALIR
RESET
SI
SI
SI
SI
SI
NO
NO
NO
NO
NO
SALIR
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ÁREA DE MEMORIA PARA
EL USUARIO
Vector de Reset0000h
Vector de Interrupciones0005h
Memoria para Usuario1000h
Subrutinas del Firmware0032h
1FFFh
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DISEÑO DEL SOFTWARE
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DIAGRAMA DE FLUJO GENERAL
INICIO
Mostrar PantallaPrincipal
OpciónMenú
BA
OpciónMenú
DCE
Archivo Configuración
Opciones Ventanas
Ayuda
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MENÚ ARCHIVO
A
Mostrar Hoja en Blanco
Menú Archivo
Mostrar CuadroSelección Abrir
Menú Archivo
Nuevo Abrir
Guardar en Archivo Abierto
Guardar en Archivo Elegido
Guardar Guardar como
Terminar Aplicación
Cerrar
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MENÚ CONFIGURAR
B
Mostrar CuadroElegir
COM1 o COM2
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MENÚ OPCIONES
C
Compilar ArchivoAbierto
MenúOpciones
Mostrar CuadroProgramar
Compilar Prog. Aplicación
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MENÚ VENTANA
D
Mostrar Listade Archivos
Hay ArchivosAbiertos
Mostrar Vacío
SI NO
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MENÚ AYUDA
E
Mostrar CuadroDe Características
MenúAyuda
Mostrar Datos Del Autor
Acerca de TESIS_RAPI
Acerca del Autor
MenúAyuda
Mostrar Archivo de Ayuda
Contenido
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ELECCIÓN DEL PAQUETE DE PROGRAMACIÓN
PROGRAMA PLATAFORMA
Visual C++ Windows
Visual Basic Windows
C++ Windows
Java Varias
Visual C++ , Potente pero muy Complejo. No existe mucha información sobre como acceder a los recursos de la MFC
Visual Basic, Muy fácil de aprender. Posee una gran cantidad de Controles Active X listos para ser usados.
C++, existen muchos ejemplos y tutoriales sobre este lenguaje pero en cambio hay que diseñar las clases necesarias para crear cada objeto que se necesite.
Java, tiene una ventaja enorme frente a los otros lenguajes que es poder correr en varia plataformas o sistemas operativos, pero en cambio tiene su grado de complejidad a la hora de manejar los puertos de comunicaciones
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RESULTADOS DE LA COMPILACIÓN
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PROGRAMACIÓN DE TAREAS DE USUARIO
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ENSAMBLADO DEL CODIGO FUENTE
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ESQUEMA DE DIRECTORIOS
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COMPILACIÓN Y ENLACE CON MPLINK
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TEMAS DE AYUDA
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ACERCA DEL PROGRAMA
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IMPLEMENTACION DEL SISTEMA
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PRUEBAS REALIZADAS
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ESTIMULOS PARA LAS ENTRADAS
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VISTA DE LA PILA CUANDO HAY UNA LLAMADA A SUBRUTINA
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FORMATO HEXADECIMAL VARIEDAD INTEL DE 8 BITS
FORMATO INTEL INHX8MEjemplos
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FORMATO INTEL INHX8M
:BBAAAATTHHHHHH....HHHHCC
Donde:
: Es el caracter dos puntos, y representa el comienzo de un registro.
BB Es un byte de dos dígitos hexadecimales que representan el doble de la cantidad de bytes de datos que contiene la línea.
AAAA Es una dirección de cuatro dígitos hexadecimales que representan la dirección de comienzo del registro de datos (multiplicada por dos).
TT Es un byte de dos dígitos hexadecimales que siempre es '00', excepto en el registro de final de archivo, en donde es '01'.
HH..HH Son pares de bytes de dos dígitos hexadecimales, de la forma byte bajo - byte alto, y representan los datos a grabar en el PIC.
CC Es un byte de dos dígitos hexadecimales que representan el checksum de verificación de errores del registro de datos. Se calcula como el complemento a dos de la suma de todos los bytes anteriores en el registro.
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EJEMPLOS
Revisemos ahora el siguiente fragmento de archivo .HEX
:02 400E 00 F13F 80 --> Una sola instrucción en la posición 2007h
:080008 00 00008A0117088207BD --> 4 instrucciones a partir de la dirección 0004h
:00000001FF --> Indicador de fin de archivo HEX
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CARACTERISTICAS DEL PIC 16F877
Características del núcleo del Microcontrolador:Características de Periféricos:
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Características del núcleo del Microcontrolador CPU RISC de alto desempeño
Sólo 35 instrucciones de una palabra para aprender
Todas las instrucciones son de un ciclo excepto las de bifurcación que son de dos ciclos
Velocidad de Operación :DC - 20 MHz entrada de relojDC - 200 ns ciclo de instrucción
8K x 14 palabras de Memoria FLASH de Programa,368 x 8 bytes de Memoria de Datos (RAM)256 x 8 bytes de Memoria de Datos EEPROM
Diagrama de Pines compatible con PIC16C73B/74B/76/77
Capacidad de Interrupciones (hasta 14 fuentes)
Ocho niveles de pila en hardware
Modos de direccionamiento directo, indirecto y relativo
Reset en el Encendido (POR)
Temporizador de estabilización de la energía (PWRT) y Temporizador de estabilización del Oscilador (OST)
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Temporizador Perro Guardián (WDT) con su propio oscilador RC integrado
Protección de Código programable
Modo SLEEP para ahorro de energía
Opciones para elegir el oscilador
Memoria de Programa FLASH/EEPROM con tecnología CMOS de bajo consumo y alta velocidad
Diseño completamente estático
Programación serial en circuito (ICSP) por medio de dos pines
Capacidad de programación en circuito con fuente de 5V
Depuración en circuito a través de dos pines
Procesador con acceso a leer/escribir memoria de programa
Amplio rango de voltaje de operación: 2.0V to 5.5V
Gran manejo de corriente: 25 mA
Rangos de temperatura Comercial e Industrial Bajo cosumo de energía: -< 2 mA tipico @ 5V, 4 MHz -20 mA típico @ 3V, 32 kHz -< 1 mA típico en reposo
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CARACTERISTICAS PRINCIPALES PIC16F877
Frecuencia de operación DC - 20 MHz
Resets (y Retardos)POR, BOR
(PWRT, OST)
Memoria FLASH de Programa(Palabras de14-bits )
8K
Memoria de Datos (bytes) 368
Memoria de Datos EEPROM 256
Interrupciones 14
Puertas de E/S Puertas A,B,C,D,E
Temporizadores 3
Módulos de Captura/Comparación/PWM 2
Comunicación Serial MSSP, USART
Comunicación Paralela PSP
Módulo Convertidor A/D de 10-bits 8 canales
Conjunto de Instrucciones 35 Instrucciones
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