MICROCONTROLADORES
M.Sc. César Augusto Peña C.
Profesor de planta – Ingeniería mecatrónicaUniversidad de Pamplona
MICROCONTROLADOR
• Circuito integrado programable capaz de ejecutar las ordenes o comandos que están grabados en su memoria.
• Es un computador dedicado destinado a gobernar una tarea en específico por lo cual tiene unas características limitadas (pero con una gran potencialidad).
APLICACIÓN DE µC
Frenos ABS, Vidrios electricos, Espejos electricos, aire acondicionado,Air Bag, Radio, pantallas de video, reloj, tacometro, velocimetro,
inyectores, enfriamiento del motor, etc…
APLICACIÓN DE µC
APLICACIÓN DE µC
APLICACIÓN DE µC
APLICACIÓN DE µC
APLICACIÓN DE µC
APLICACIÓN DE µC
APLICACIÓN DE µC
APLICACIÓN DE µC
APLICACIÓN DE µC
DIFERENCIA µP y µC
CPU ROM
RAMPUERTOS
PERIFERICOS
MICROCONTROLADOR
CPU
ROM
RAM
PUERTOS
PERIFERICOS
MICROPROCESADOR
PIC 16F84A
• Programación con 35 instrucciones• Max. Velocidad de operación - 20 MHz• Memoria de programa de 1024 palabras• 68 bytes de memoria RAM • 64 bytes de memoria EEPROM• Instrucciones de 14-bit • Datos de 8-bit
• cuatro Interrupciones- Externa por el pin RB0/INT- Desbordamiento timer TMR0- Cambios sobre los pines PORTB<7:4>- Completar escritura EEPROM
ARQUITECTURA PROCESADORES
Memoria de
Instrucciones
+
Datos
Unidad
Central
De
Proceso
Bus común dedirecciones
8
Bus de Datos e
Instrucciones
Arquitectura Von Neumann
ARQUITECTURA PROCESADORES
Memoria de
Instrucciones
1K x 14
Unidad
Central
De
Proceso
Memoria de
Datos
512 x 8
10
Bus de dirección de instrucciones
14
Bus de instrucciones
9
Bus direcciónde datos
8
Bus de Datos
Arquitectura Harvard (memoria de instrucciones y datos independientes)
MEMORIA DE PROGRAMA
• ROM: Se graba en el chip durante el proceso de su fabricación.
• EPROM: Se graba desde un periférico especial de un PC. Posee una ventana de cristal, la cual es sometida a rayos ultravioleta para ser borrada.
• OTP: Se graba como la EPROM, pero una sola vez.• EEPROM: Procesos de escritura/borrado electricamente
con un PC. Garantizan 1’000.000 ciclos E/B.• FLASH: Procesos de escritura/borrado electricamente
con un PC. Garantizan 1’000 ciclos E/B. Son de Bajo consumo y mayor confiabilidad.
MEMORIA DE PROGRAMAVECTOR RESET
VECTOR INTERRUPCIÓN
0000 H
0004 H
03FF H
NO IMPLEMENTADO
0400 H
1FFF H13 0
1kEEPROM
PC
NIVEL 1
NIVEL 2
NIVEL 3
NIVEL 8
.
.
.
MEMORIA DE DATOSINDFTMR0PCL
ESTADOFSR
68 REGISTROSDE PROPOSITO
GENERAL
SFRPUERTO APUERTO B
EEDATAEEADRPCLATHINTCON
GPR
INDFOPTION
PCLESTADO
FSR
MAPEADOS ENEL BANCO 0
TRIS ATRIS B
EECON1EECON2PCLATHINTCON
BANCO 0 BANCO 1
CONFIGURACIÓN PUERTOS PIC16F84
1 1 1 1 0 0 0 0RB7 . . . RB0
REGISTRO TRISB (BANCO 1)
Si el bit asociado al pin esta:• 0 el pin actúa como salida• 1 el pin actúa como entrada
- - - 1 0 1 0 0RA4 . . . RA0
REGISTRO TRISA (BANCO 1)
Pines de salida:• RB3, RB2, RB1, RB0, RA3, RA1, RA0
Pines de entrada:RB7, RB6, RB5, RA4, RA2
USO PUERTOS PIC16F84
1 1 1 1 0 0 0 0
Entradas Salidas
REGISTRO TRISB (BANCO 1)
0 1 0 1 0 0 1 1
REGISTRO PORTB (BANCO 0)
RB7 . . . RB0
REGISTRO DE ESTADO
IRP RP1 RP0 TO# PD# Z DC C7 6 5 4 3 2 1 0
R/W R/W R/W R R R/W R/W R/W
RP1-RP0:00 – Accede al banco 001 – Accede al banco 1
Z: Cero1 – El resultado de una instrucción lógico-aritmética ha sido 00 – El resultado de una instrucción lógico-aritmética NO ha sido 0
DC: (acarreo o llevada en el 4 bit)1 – Ocurre Acarreo0 – No ocurrio Acarreo
C: (acarreo o llevada en el 8 bit)1 – Ocurre Acarreo0 – No ocurrio Acarreo
INSTRUCCIÓN MOVLW k
0 0 0 0 0 1 1 1REGISTRO DE TRABAJO W (WORK)
K W
Ejm: (obsérvese las diferentes formas en que se expresa el decimal 7movlw d’7’movlw .7movlw b’00000111’
x x x x x x x xREGISTRO DE TRABAJO W (WORK)
movlw .7
INSTRUCCIÓN MOVWF f
REGISTRO DE TRABAJO W (WORK)
W F
Ejm: movwf PORTB
1 0 1 1 0 1 0 1Registro W
Movwf PORTB
x x x x x x x xRegistro PORTB
0 0 0 0 0 0 0 0Registro TRISB
1 0 1 1 0 1 0 1Registro PORTB
INSTRUCCIÓN MOVF f,dF Destino
Si d = 0 El destino es WSi d = 1 El destino es la misma fuente
Ejemplo 1:
1 1 0 0 1 1 1 0PORTB
movf PORTB,0
1 1 0 0 1 1 1 0W
Ejemplo 2:
0 0 0 0 0 0 0 0PORTB
movf PORTB,10 0 0 0 0 0 0 0
PORTB
R. ESTADO <2> : Z = 1
R. ESTADO <2> : Z = 0
INSTRUCCIÓN BSF f,b
1 f,b
Ejm:bsf PORTB,1
x x x x x x x xPORTB
bsf PORTB,1 x x x x x x 1 xPORTB
INSTRUCCIÓN BCF f,b
0 f,b
Ejm:bcf PORTB,7
x x x x x x x xPORTB
bcf PORTB,7 0 x x x x x x xPORTB
INSTRUCCIÓN CLRF f
00h f1 z
Ejm:clrf PORTA
x x x x x x x xPORTA
clrf PORTA
0 0 0 0 0 0 0 0PORTA
R. ESTADO <2> : Z = 1
PROGRAMACIÓN;AUTOR: CÉSAR AUGUSTO PEÑA c;PIC: 16F84A;FUNCION: Prende un LED (RA0) si un pulsador NA (RB0) envia un 1 logico;CARACTERISTICAS:;OSCILADOR: XT;WATCHDOG TIMER: OFF;POWER UP TIMER: ON;CODE PROTECT: OFF
INCLUDE "P16F84A.Inc"
ORG 00goto INICIOORG 05
INICIO bsf STATUS,RP0 ;Salta al banco 1clrf TRISA ;Puerto A como salidamovlw b'00000001'movwf TRISB ;RB0 como entradabcf STATUS,RP0 ;Salta al banco 0clrf PORTA ;Pone un 0 logico en las salidasclrf PORTB ;Pone un 0 logico en las salidas
CICLO movf PORTB,0 ;W = PORTBmovwf PORTA ;PORTA = Wgoto CICLOEND
Objetivo: RA0 = RB0 (podria ser una alarma primitiva)
PROGRAMACIÓNINCLUDE "P16F84A.Inc"
;************************** DEFINICION DE REGISTROS*****************************CBLOCK .12
VALOR1ENDC
;*************************************PROGRAMA***************************************ORG 00GOTO INICIO
ORG 05;**************************CONFIGURACION DE PUERTOS**************************INICIO bsf STATUS,5 ;Salta al banco 1
movlw b'11111'movwf TRISA ;Puerto A como entradaclrf TRISB ;Puerto B como salidabcf STATUS,5 ;Salta al banco 0
;__________________________________________________clrf PORTB ;borra puerto B por seguridadmovf PORTA,0 ;W = PORTAmovwf VALOR1 ;VALOR1 = Wmovf VALOR1,1 ;Z=1 si PORTA = b'0000'movlw .7 ;W = 7 (decimal)movwf PORTB ;PORTB = 7 (decimal)movf PORTB,1 ;Z=0 debido a PORTB no es igual ceroEND
Objetivo: Observar en la simulación el funcionamiento del bit Z (cero)
TIPOS DE OSCILADORES
FOSCILACIÓN REXT CEXT
625 KHz 10 K 20 pF80 KHz 10 K 220 pF80 Hz 10 K 0.1 pF
OSCILADOR TIPO RC:
TIPOS DE OSCILADORESOSCILADOR TIPO HS – XT - LP:
FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO
• Con la frecuencia de trabajo se establece la velocidad en la ejecución de las instrucciones.
1 CicloInstrucción= 4 * TReloj
TReloj = 1 / FrecuenciaTrabajo
TReloj = Periodo del relojfTrabajo = Frecuencia de trabajo
FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO
1 CicloInstrucción= 4 * TReloj
TReloj = 1 / FrecuenciaTrabajo
Cristal de 4 MHz:
TReloj = 1 / 4000000 = 250ns
1 CicloInstrucción= 4 * 250ns = 1µs
FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO
Las instrucciones se ejecutan en un tiempo igual a un CicloInstrucción excepto las de salto que tardan dos.
Un programa contiene 100 instrucciones de las cuales 25 son de salto (cristal de 4 MHz)
1 CicloInstrucción= 4 / FrecuenciaTrabajo = 1µs
El programa tarda: 75 * CicloInstrucción+ 25 * 2 * CicloInstrucción
El programa tarda: 125 µs
INSTRUCCIÓN DECFSZ f,d(f – 1) f o W
Ejm: decfsz REG1,1 ;REG1 = REG1 – 1goto SUBRUTINA1 ;si REG1 ≠ 0 se ejecuta la instruccióngoto SUBRUTINA2 ;si REG1 = 0 se ejecuta la instrucción
0 0 0 0 0 0 0 1REG10 0 0 0 0 0 1 1REG1
Ejm: decfsz REG1,1goto SUBRUTINA1goto SUBRUTINA2
Ejm: decfsz REG1,1goto SUBRUTINA1goto SUBRUTINA2
RETARDOS;REGISTROS PARA CONSTRUIR RUTINA DE RETARDO
CBLOCK .12REG1, REG2, REG3
ENDC;VALORES PARA CONSTRUIR RUTINA DE RETARDOVALOR1 EQU d'70' ; retardo 1053850 microsegundosVALOR2 EQU d'70'VALOR3 EQU d'70‘
;SUBRUTINA DE RETARDO:RETARDO movlw VALOR1 ;W = 70
movwf REG1 ;REG1 = WTRES movlw VALOR2 ;W = 70
movwf REG2 ;REG2 = WDOS movlw VALOR3 ;W = 70
movwf REG3 ;REG3 = WUNO decfsz REG3,1 ;DECREMENTA REG3 Y SI QUEDA “0” SALTA A UNO
goto UNOdecfsz REG2,1 ;DECREMENTA REG2 Y SI QUEDA “0” SALTA A DOSgoto DOSdecfsz REG1,1 ;DECREMENTA REG1 Y SI QUEDA “0” SALTA A TRESgoto TRESretlw 0
Total de ciclos = ((valor3*3 + 5) * valor2 + 5) * valor1
INSTRUCCIÓN BTFSC f,bSalta si f<b> = 0
Ejm: btfsc REG1,7 ;verifica el valor del bit 7 de REG1goto SUBRUTINA1 ;si REG1<7>=1 se ejecuta la instruccióngoto SUBRUTINA2 ;si REG1<7>=0 se ejecuta la instrucción
0 0 1 0 0 0 0 1REG11 0 1 0 0 0 1 1REG1
Ejm: btfsc REG1,7goto SUBRUTINA1goto SUBRUTINA2
Ejm: btfsc REG1,7goto SUBRUTINA1goto SUBRUTINA2
INSTRUCCIÓN BTFSS f,bSalta si f<b> = 1
Ejm: btfss REG1,7 ;verifica el valor del bit 7 de REG1goto SUBRUTINA1 ;si REG1<7>=0 se ejecuta la instruccióngoto SUBRUTINA2 ;si REG1<7>=1 se ejecuta la instrucción
1 0 1 0 0 0 0 1REG10 0 1 0 0 0 1 1REG1
Ejm: btfss REG1,7goto SUBRUTINA1goto SUBRUTINA2
Ejm: btfss REG1,7goto SUBRUTINA1goto SUBRUTINA2