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• Mario Prot Magaña

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Resumen La finalidad de esta práctica es aprender a controlar mediante un PIC 16f84a de la familia microchip, ya que tenemos que saber controlar mediante un lenguaje de programación ensamblador para pasar de lo análogo a digital por medio de un sistema controlado. Esta práctica nos ayuda a entender y observar el funcionamiento y el comportamiento del PIC ya armado con sus componentes.

INICE Objetivos del trabajo........................................................................................ 1 INTRODUCCIÓN TEÓRICA (MARCO TEÓRICO).................................................2 2.1.- PIC16F84............................................................................................ 3,4 2.2.- OSCILADOR........................................................................................... 5 2.3.- CAPACITOR............................................................................................ 6 2.4.- RESISTENCIA......................................................................................... 7 2.5.- LED....................................................................................................... 8

2.6.- INTERRUPTOR DIP SWITCH....................................................................9 DESARROLLO 3.1.- MATERIALES........................................................................................ 10 3.2.- PROGRAMADOR........................................................................... 10 - 12 3.3.- SIMULADOR PROTEUS..................................................................13 - 15 3.4.- QUEMADOR DEL PIC............................................................................16 3.5.- ALAMBRADO FISICO DEL CIRCUITO....................................................17 3.6.- FUNCIONAMIENTO..............................................................................18 CONCLUSION................................................................................................. 19 BIBLIOGRAFIA................................................................................................ 20

Objetivos del trabajo Programar un PIC 16F84 Simular el programa. Conectar físicamente.

Marco teórico. PIC16F84

Es un microcontrolador a 8 bits de la familia Pic que se programa en lenguaje ensamblador perteneciente a la Gama Media (según la clasificación dada a los microcontroladores por la misma empresa fabricante) Microchip. Se trata de uno de los microcontroladores más populares del mercado actual, ideal para principiantes, debido a su arquitectura de 8 bits, 18 pines, y un conjunto de instrucciones RISC muy amigable para memorizar y fácil de entender, internamente consta de: Repertorio de 35 Instrucciones. Todas las instrucciones se ejecutan en un solo ciclo excepto las de salto que necesitan dos. Versiones para bajo consumo (16LF84A), de 4 MHz (PIC16F84A-04) y 20 MHz (PIC16F84A-20). Un ciclo máquina del PIC son 4 ciclos de reloj, por lo cual si tenemos un PIC con un cristal de 4 MHz, se ejecutarán 1 millón de instrucciones por segundo. Memoria de programa Flash de 1 K x 14 bits. Memoria RAM dividida en 2 áreas: 22 registros de propósito específico (SFR) y 68 de propósito general (GPR) como memoria de datos. 15 registros de funciones especiales. Memoria de datos RAM de 68 bytes (68 registros de proposito general). Memoria de datos EEPROM de 64 bytes. Contador de programa de 13 bit (lo que en teoría permitiría direccionar 4 KB de memoria, aunque el 16F84 solo dispone de 1KB de memoria implementada). 1

Pila con 8 niveles de profundidad. Modos de direccionamiento directo, indirecto y relativo. ALU de 8 bits y registro de trabajo W del que normalmente recibe un operando que puede ser cualquier registro, memoria, puerto de Entrada/Salida o el propio código de instrucción. 4 fuentes de interrupciones: A través del pin RB0/INT. Desbordamiento del temporizador TMR0.

Interrupción por cambio de estado de los pins 4:7 del Puerto B. Completada la escritura de la memoria EEPROM. 1.000.000 de ciclos de borrado/escritura de la memoria EEPROM. 40 años de retención de la memoria EEPROM. 13 pins de E/S con control individual de dirección. PortA de 5 bits . PortB de 8 bits . Contador/Temporizador TMR0 de 8 bits con divisor programable. Power-on Reset (POR). Power-up Timer (PWRT). Oscillator Start-up Timer (OST). Watchdog Timer (WDT). Protección de código. Temperatura ambiente máxima para funcionamiento de -55°C to +125°C. Tensión máxima de VDD respecto a VSS de -0,3 a +7,5V. Tensión de cualquier patilla con respecto a VSS (excepto VDD, MCLR, y RA4) de -0,3V a (VDD + 0.3V).

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Fig.1 Estructura interna Pic 16f84

Fig.2 Estructura externa

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OSCILADOR Es un circuito que genera una señal periódica, es decir, que produce una señal periódica a la salida sin tener ninguna entrada periódica. Los osciladores se clasifican en armónicos, cuando la salida es sinusoidal, o de relajación, si generan una onda cuadrada. Un oscilador a cristal es un oscilador armónico cuya frecuencia está determinada por un cristal de cuarzo o una cerámica piezoeléctrica. Dicho de otra forma, es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en una corriente que varía de forma periódica en el tiempo (corriente periódica); estas oscilaciones pueden ser senoidales, cuadradas, triangulares, etc., dependiendo de la forma que tenga la onda producida. Un oscilador de onda cuadrada suele denominarse multivibrador y por lo tanto, se les llama osciladores sólo a los que funcionan en base al principio de oscilación natural que constituyen una bobina L (inductancia) y un condensador C (Capacitancia), mientras que a los demás se le asignan nombres especiales. Un oscilador electrónico es fundamentalmente un amplificador, cuya señal de entrada se toma de su propia salida a través de un circuito de realimentación.

Fig.3 Oscilador de cristal de cuarzo.

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CAPACITORES Un condensador eléctrico o capacitor es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

Fig.4 Capacitor cerámico

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RESISTENCIA

Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

Fig.5 Resistencia óhmica

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LED Un led1 (del acrónimo inglés LED, light-emitting diode: ‘diodo emisor de luz’; el plural aceptado por la RAE es ledes2 ) es un componente optoelectrónica pasivo y, más concretamente, un diodo que emite luz. Eléctricamente el diodo LED se comporta igual que un diodo de silicio o germanio. Si se pasa una corriente a través del diodo semiconductor, se inyectan electrones y huecos en las regiones P y N, respectivamente .Dependiendo de la magnitud de la corriente, hay recombinación de los portadores de carga (electrones y huecos). Hay un tipo de recombinaciones que se llaman recombinaciones radiantes (aquí la emisión de luz). Los leds se usan como indicadores en muchos dispositivos y en iluminación. Los primeros leds emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta. Debido a su capacidad de operación a altas frecuencias, son también útiles en tecnologías avanzadas de comunicaciones y control. Los leds infrarrojos también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo equipos de audio y video.

Fig.5 Diodo led

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INTERRUPTOR DIP SWITCH Un DIP se trata de un conjunto de interruptores eléctricos que se presenta en un formato encapsulado (en lo que se denomina Dual In-line Package, la totalidad del paquete de interruptores se puede también referir como interruptor DIP en singular. Este tipo de interruptor se diseña para ser utilizado en un tablero similar al de circuito impreso junto con otros componentes electrónicos y se utiliza comúnmente para modificar/personalizar el comportamiento hardware de un dispositivo electrónico en ciertas situaciones específicas. Fueron utilizados considerablemente en las viejas tarjetas ISA (Acrónimo de Industry Standard Architecture). En informática la denominación del diseño de bus del equipo PC/XT de IBM, que permite añadir varios adaptadores adicionales de forma que las tarjetas que se conectaban en zócalos de expansión de un PC. Para seleccionar el número de IRQs, una petición de la interrupción (IRQ es una señal recibida por el procesador de un ordenador, indicando que debe "interrumpir" el curso de ejecución actual y pasar a ejecutar código específico para tratar esta situación), y direcciones de memoria.

Fig.6 Dip Switch

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DESARROLLO MATERIALES          

1 PIC16F84 5 RESISTENCIAS DE 680 Ω 3 RESISTENCIAS DE 10 K Ω 4 DIODOS LED DE COLOR 1 OSCILADOR 4 MHZ 1 DIP SWITCH DE 3 ENTRADAS .50 m DE CABLE 2 CAPACITORES ELECTROLITICOS 1 PROTOBOARD 1 FUENTE DE 5 VOLTS DC

PROGRAMADOR Primero se investigó el pic 16F84, sus características, funciones que realiza, el entorno en el que trabaja y como se programa. Para poder programar el pic se utilizo el programa MPLAB que es una herramienta de programación para programar los pic de una manera entendible y fácil de hacerlo. Este programador solo trabaja con los microcontroladores de la familia microchip

Fig.7 logo tipo del programador

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Ya obtenido el programador y sus instrucciones de comandos entonces empezamos a programar.

Entonces se empezó a realizar el programa con los comandos y la siguiente imagen es el programa:

Fig.8 Programa hecho en mplab en lenguaje ensamblador.

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Fig.9 verificación de errores del programa.

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SIMULADOR Proteus es una compilación de programas de diseño y simulación electrónica, desarrollado por Labcenter Electronics que consta de los dos programas principales: Ares e Isis, y los módulos VSM y Electra

Fig. 10 Logo de proteus

Entonces ya que el programa corrió en mplab y no hubo errores entonces se procede a simular el circuito en el simulador proteus isis se utiliza para correr el programa para poder hacer esto primero se hace el alambrado físico en el simulador proteus isis una vez hecho se carga el archivo generado en mplab con extensión hex al microcontrolador 16f84a.

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Fig.11 Alambrado físico del circuito en proteus isis. Podemos observar que esta conectados en el puerto 4 (MCLR) una resistencia de 500 Ω y una fuente de corriente directa de 5 volts. También en los puertos 6, 7, 8 y 9 están conectadas en serie las resistencias de 680 Ω con los leds que posteriormente van a tierra. Por último podemos ver que las salidas 17 (RA0), 18 (RA1) Y 1 (RA2), van conectadas al dip swicth y también a unas resistencias de 10 kΩ que van a una fuente de corriente directa de 5 volts y del dip swicth a tierra ya terminado el alambrado se procede a cargar el programa al pic 16f84

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Fig.12 Cargado el archivo con extensión hex.

Se selecciona el pic con doble clip aparecerá un una ventana en cual seleccionara y se cargara el archivo con extensión hex de igual manera se configura la frecuencia del oscilador de acuerdo al pic seleccionado. Una vez que el simulador cargue y corra sin errores el programa estamos listos para hacer la parte física del circuito sino antes se debe quemar el programa en pic 18f84a

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QUEMADOR DEL PIC Ya que el programa se simulo y no hubo errores entonces procedimos a quemar el programa en el PIC por medio de una transferencia de la computadora al PICK150

Fig.13 Quemado del pic 16f84a

Ya grabado el programa en el pic 16f84a se procederá al armado físico del circuito para saber si realmente funciona como se demostró en el simulador proteus isis.

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ARMADO FISICO Por último procedimos a pasamos hacer el alambrado físico del circuito en un protoboard

Fig.14 Armado físico del circuito.

Una vez terminado el circuito de armar el circuito se procede a su alimentación para comprobar que funcione correctamente.

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Fig. 15 circuito energizado y funcionando.

FUNCIONAMIENTO Entonces ya alimentado el circuito se procedió a realizar pruebas con los leds como salidas para ver que cuando hacemos el cambio con el dip swicth los leds se apagan o se encienden con respeto al funcionamiento de programa que se le grabo en el microcontrolador.

Fig.16 comprobando si cambian los leds con respecto al programa.

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CONCLUSION

Para programar un pic de la familia microchip Podemos concluir que hacerla primero en el programador mlab y después simularlo en el proteus isis y para poder verificar que el programa este correcto. Ya teniendo el circuito bien entonces se procede al armarlo físico en el protoboard para poder probarlo. Esto nos ayuda a entender cómo es que funcionan los PIC y su entorno de programación y para que nos ayudarían en algún proyecto o trabajo a realizar ya que son herramientas que están en uso hoy en día y que cada vez la tecnología las adopta para hacer funcionar las cosas de una manera muy sencilla y fácil de adquirir.

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BIBLIOGRAFIA

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