SISTEMAS MICROPROCESADOS 1

INTEGRANTESCRISTIAN ALBAN

FABRICIO GARCIADARIO VERDEZOTO

ROBERT ZAPATA

SEXTO ELECTRÓNICAING. LUIS OÑATE

LA FAMILIA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC

1. IMPORTANCIA DE LOS MICROCONTROLADORES

PIC

2. CLASIFICACION DE LOS MICROCONTROLADORES

PIC

3. MICROCONTROLADORES PIC DE 8 BITS

4. MICROCONTROLADORES PIC DE 16 BITS

5. PROGRAMAR PIC ES FACIL

IMPORTANCIA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC

MICROCHIP 8 AÑOS COMO LIDER MUNDIAL DE VENTAS HASTA EL 2005 SE NOTA UN

INPORTANTE INCREMENTO EN SUS GANANCIAS SOLO POR VENTAS DE

MICROCONTROLADORES (FACTURO 847 MILLONES Y SOLO 675 ERAN DE LOS MCU)

Aumento de las ventas anuales de Microchip en las que destaca el porcentaje debido a los MCU

DISEÑO PRACTICO DE APLICACIONES

DISTRIBUCION DE LAS VENTAS DE MICROCONTROLADORES PIC EN LOS PRINCIPALES SEGMENTOS DEL MERCADO

OFIMÁTICA; 17%

CONSUMO; 35%

AUTOMOCIÓN; 18%

COMUNICACIONES; 13%

INDUSTRIA; 17%

•El Microchip cumple normas ecológicas y sus productos son libres de

plomo

•La diversidad de micro controladores permite al diseñador encontrar el

que contenga todos los recursos y capacidades de memoria que es

precisa para su aplicación

•La fabricación de dispositivos PIC a pasado de las 0,7 micras en 1998

a las 0,22 en el 2006. esto ha supuesto una reducción en el voltaje de

alimentación de 2 y 5,5 v para funcionar a 5v

•Una de las grandes ventajas de los micro controladores de Microchip es

su migrabilidad que significa la posibilidad de cambiar de modelo de MCU

y pasar a otro mas potente

25

5577

111129

142159

187214

262

0

50

100

150

200

250

300

AÑO95

AÑO96

AÑO97

AÑO98

AÑO99

AÑO00

AÑO01

AÑO02

AÑO03

AÑO04

El grafico recoge el espectacular crecimiento del numero de diferentes modelos de micro controladores PIC de 8 bits

PICmicro R

MICROCONTROLADORES

O

DSC (dsPIC)

Potenciómetro digital

Filtros amplificadore

s

Voltaje de referencia

Conversor A/D

Control de potencia- Reguladores

-Supervisión-Detectores de voltaje-Bombas de carga-Cargadores de batería-Control de batería

MemoriaNV Serie

Bases de comunicación -CAN BUS-USB-LIN BUS-Serial I/O

Periferia digital- Captura

-PWM-Temporizadores-Reloj de tiempo real

Funciones DSP de encriptación

Comparadores Controladores Refrigeración

LCD

LED

Conversor D/A

MotoresRelés

Drivers de potencia

TelecomDTMF

CODEC

RFComunicacio

nesIR

E/S de voltaje

alto

Sensores

KeeLqqDispositivos de seguridad

Interfaz-RS232/485-RS422/423-I^2C^TM-SPI^TM-USART

Procesamiento de voz

CLASIFICACION DE LOS MICROCONTROLADORES PIC

•LOS MICROCONTROLADORES O MCU SE CARACTERIZAN POR SU

ARQUITECTURA HARVARD CON MEMORIAS DE PROGRAMA Y DATOS

INDEPENDIENTES

•GENERICAMENTE LOS MICROCONTROLADORES SE CLASIFICAN SEGÚN

EL TAMAÑO DE DATOS QUE MANEJA EL REPERTORIO DE INSTRUCIONES

Y EXISTEN 4 GRANDES GRUPOS : DE 4, DE 8, DE 16 Y 32 BITS

MICROCONTROLADORES PIC DE 8 BITS

SE DISTINGUEN PORQUE LA LONGITUD DE LOS DATOS NATIVOS QUE

MANEJAN LAS INSTRUCIONES DE 8 BITS, QUE CORRESPONDEN CON

EL TAMAÑO DE BUS DE DATOS Y EL REGISTRO DE LA CPU

0.7mFLASH/EPROM/ROM

120K

2 – 5.5V(NÚCLEO y E/S)

0.5mFLASH/ROM

150K

NÚCLEO: 2-3,6VE/S: 5V

0.22mFLASH200K

2001

NÚCLEO: 2-3,6VE/S: 5V

20031998 2006

0.4mFLASH160K

0.35mFLASH185K

EVOLUCION DE LA TECNOLOGIA DE FABRICACION DESARROLLADA POR MICROCHIP JUNTO A LA DE LA TENSION CORRESPONDIENTE

DE ALIMENTACION

MEMORIADE

PROGRAMACPU

MEMORIADE

DATOS

BUS DE INSTRUCCIONES

DIRECCIONES

BUS DE DATOS

DIRECCIÓN

LA ARQUITECTURA HARVARD DISPONE DE DOS MEMORIAS

INDEPENDIENTES PERMITIENDO QUE LA LONGITUD DE LAS POSICIONES

Y LA CAPACIDAD DE CADA UNA SEA LA MAS ADECUADA

GAMA MEJORADA77 instrucciones de 16 bits de longitud

GAMA MEDIA35 instrucciones de 14 bits de longitud

GAMA BASE33 instrucciones de 12 bits de longitud

LOS MICROCONTROLADORES PIC DE 8 BITS SE CLASIFICAN EN : BASE , MEDIA , MEJORADA

PIC18FXXX

PIC12F6XXPIC16FXXX

PIC10F2XXPIC12F5XXPIC16F5XX

PIC10F220PIC10F20

2PIC10F200

PIC10F206PIC10F204

PIC10F222

PIC12F509PIC12F508

PIC16F505

PIC12F510

PIC16F506

PIC16F54

Nº PATITAS

8 18

PIC16F59

28

PIC16F57

6 14

MEMORIA DE PROGRAMA

40

256

2K

1K

512

LA GAMA BASELOS MODELOS DE ESTA GAMA SE CARACTERIZAN PORQUE CORRESPONDEN A UN

JUEGO DE 33 INSTRUCCIONES MAQUINA DE 12 BITS DE LONGITUD CADA UNA Y

DISPONEN DE UNA PILA CON SOLO 2 NIVELES DE PROFUNDIDAD

POSICIONAMIENTO DE LOS 14 DISPOSITIVOS PIC DE ÑA GAMA BASE TENIENDO EN CUENTA SU CAPACIDAD DE MEMORIA DE PROGRAMA Y LAS PATITAS CON LAS QUE

ESTAN ENCAPSULADOS

F200 F202 F204 F206 F220 F222

6 patitas

4 E/S*

256w 512w 256w 512w 256w 512w

RAM16 RAM24 RAM16 RAM24 RAM16 RAM24

-

1X 2xADC

Comparador 8 bits

lógico

Fmáx 8 MHz(RC interno)

ICD 2*

Otros

ICE 2000

MEM.PROG.256/512w

RAM16/24

TIMER 0 (8)

ICSP

INT RC + Osciladores

POR

8 Bit ADC

WDT

An. Comp. +

Vref

•LOS PIC ENANOS DE 6 PATITAS RESSUELVEN APLICACIONES SIMPLES POR

SU REDUCIDO VOLUMEN Y PRECIO

•LA ALIMENTACION SE APLICA A 2 PATITAS LAS 4 RESTANTES SON E S

LOS PIC ENANOS DE 6 PATITAS DE LA GAMA BASE OFRECEN UNA CAPACIDAD DE MEMORIA

Y UN CONJUNTO DE RECURSOS INTERNOS SUFICIENTES PARA RESOLVER MULTITUD DE

APLICACIONES SENCILLAS

EL AUMENTO DEL NUMERO DE PATITAS SIGNIFICA EL ICREMENTO

EN LAS CAPACIDADES DE MEMORIA Y EL NUMERO DE PERIFERICOS

Y RECURSOS INTEGRADOS AL DISPOSITIVO

LA GAMA MEDIA

•LOS MICROCONTROLADORES QUE RESPONDEN A ESTA GAMA

RESPONDEN A UN REPERTORIO DE 35 INSTRUCIONES CON UN

FORMATO DE 14 BITS DE LONGITUD CADA UNA, TENIENDO LA OILA

DE 8 NIVELES DE PROFUNDIDAD Y DISPONIENDO DE UN VECTOR

DE INTERRUPCION

•ES UNA GAMA NUMEROSA QUE ALCANZ EN LA ACTUALIDAD 71

MODELOS DIFERENTES, QUE COMIENZAN CON AQUELLOS QUE SE

HALLAN ENCAPSULADOS CON 8 PATITAS Y LLEGAN HAS LOS QUE

TIENEN 68 PATITAS

Figura 1.13 Características de algunos modelos de la gama media (continuación)

Figura 1.12 Características relevantes de algunos PIC de la gama media se 8 patitas junto a otros de mas patitas.

Figura 1.13 Características de algunos modelos de la gama media (continuación)

Figura 1.13 Características de algunos modelos de la gama media (continuación)

Figura 1.13 Características de algunos modelos de la gama media (continuación)

Figura 1.13 Características de algunos modelos de la gama media. Recientemente se comercializan nuevos modelos: PIC16F39, PIC16F685,PIC16F687, PIC16F689, PIC16F690, PIC16F785, PIC16F946, cuyas características pueden consultarse en la web del fabricante.

1.3.3 LA GAMA MEJORADA

Dispone de un repertorio de 77 instrucciones de 16 bits.

Posee una Pila con 33 niveles de profundidad.

Dos vectores de Interrupción.

Los modelos PIC que conforman esta gama corresponden a la nomenclatura:

PIC18Xxxx

PIC 18VTABCD

ESPECIFICACIÓN CPU

TECNOLOGÍA DE MEMORIAC-OTPR-ROMF-FLASH

DÍGITOS ARBITRARIOS

ESPECIFICACIÓN VOLTAJE:

N/A – NormalL-Baja Potencia

A-Encapsulado0: pines o menos 1:>6-20pines2:>20-28pines3:4:>28-44pines

5: 6:>44-68pines7:8:>68-100pines9:>100 o más

B-Tamaño de la Memoria del Programa:

0:ROMiess1:2K Bytes2:4K Bytes3:8K Bytes4:16K Bytes

5:32K Bytes6:64K Bytes7:128K Bytes8:256K Bytes9:>512K Bytes

Figura 1.14 Significado de cada uno de los campos de la Gama Mejorada de PIC

Especificaciones de la Gama Mejorada:

Capacidad de Memoria del programa puede alcanzar los 128KB.

Capacidad de Memoria de datos 3963KB.

Capacidad EEPROM hasta 1 KB.

Posee periféricos especializados se destaca un conversor A/D de 10 bits.

Hasta 5 temporizadores.

Interfaces de comunicación con bus I²C, SPI, USART, CAN 2.0, etc.

Existe un multiplicador rápido hardware que permite realizar esta operación en un ciclo de instrucción.

Figura 1.15 Recursos y características de algunos dispositivos de la gama mejorada de 64 y 80 patitas.

1.4 MICROCONTROLADORES PIC DE 16 BITS

Los requerimientos técnicos que exigen las modernas aplicaciones

Precisan microcontroladores mas potentes que los de 8 bits.

Microchip ha diseñado nuevos dispositivos:

Manejan en modo nativo datos de 16 bits.

Se integran en arquitectura de mayor complejidad.

Existen dos grandes gamas de Microcontroladores de 16 bits:

1. Gama MCU de 16 bits, formada por la familia de dispositivos PIC24F y PIC24H

2. Gama DSC de 16 bits, formada por la familia de los dispositivos dsPIC30F y dsPIC33F.

1.4.1 Gama de microcontroladores MCU de 16 BITS

La primera familia de esta gema comercializada por Microchip

Es la de los modelos con nomenclatura genérica PIC24F

Se fabrican con tecnología de 0.25 micras.

Alcanzan un rendimiento de 16 MIPS a 32 MHz

Orientada a resolver aquellos diseños que no podían los modelos 18Xxxx.

PICS 24F poseen arquitectura Harvard modificada con un bus de datos de 16bits.

Instrucciones de longitud de 24 bits.

Manejan una memoria de programa lineal de hasta 8MB.

Memoria de datos lineal hasta 64kB.

Ensamblador MPASM

Este programa sirve para ensamblar ficheros con extensión ASM.

Utilización del Ensamblador MPASMLos pasos para ensamblar un programa son:

1. En: Source File se escribe el nombre del fichero a ensamblar junto con la dirección de acceso:

2. En: Processor Type se busca el microcontrolador a programar

3. Al escribir el nombre del archivo en el paso 1 se llena la mayoría de pasos restantes por defecto; generando dos ficheros con el mismo nombre que el ASM,; uno con extensión ERR, y otro con extensión HEX.

4. Se procede a ensamblar pulsando F1.

5. En caso de haber un error se abre el fichero ERR para corregirlo.

Grabación y prueba de un programa en el Micro’PIC TrainerEl sistema de desarrollo Micro’PIC Trainer esta ideado para grabar en el microcontrolador el programa, y probarlo posteriormente utilizando los periféricos que dispone.

Como por ejemplo: •Alimentación•Puerto Paralelo•Picbus•Pic-18•Pic-28•Jumpers•Interruptores,•Leds•Display 7 segmentos•LCD•Jumpers A/D•Potenciómetros

De acuerdo al programa que se grabe en el PIC deseado se puede utilizar esta placa sin tener que conectar en un protoboard los

elementos que se quieran manejar.

Aspecto del Programa de grabación PICME-TR

Este programa nos permite Programar, Verificar, Leer , Borrar y Comprobar que este colocado el PIC del sistema de

desarrollo.

Diseñar con PIC es fácilPresentación de los Sensores

Analógicos más utilizados.Para emplear y adquirir la señal de un sensor se necesita de

un PIC que tenga un conversor A/D como los PIC 16F87X.

El Sensor de Luminosidad: LDR

Un sensor de luminosidad tipo LDR es un elemento cuya resistencia entre bornes varía en función de la luz que incide sobre la superficie. Al no existir luz se tiene una resistencia infinita y crece la resistencia al aumentar la luz. Su uso puede ser interesante en todas aquellas aplicaciones en las cuales el hecho de existir más o menos luz determine cierto comportamiento del sistema. Por ejemplo: la iluminación de la entrada de una vivienda se puede regular automáticamente de modo que se active una o varias bombillas con la detección de determinados niveles de iluminación.

Se puede encontrar en diferentes diámetros según el rango de valores de luminosidad que sea capaz de diferenciar.

A continuación se muestra el esquema de conexión al PIC:

El sensor de Temperatura estándar: LM35Otro sensor analógico muy utilizado es el de temperatura.En el mercado existen muchos modelos de sensores y su elección depende de diversos parámetros, como pueden ser: el rango de temperatura que admita, el costo, la precisión necesaria, la resistencia etc.En la siguiente tabla se presentan los valores de algunos de estos sensores:

SENSOR RANGO INCREMENTO PROPIEDADES

LM335A -400 C - 1000 C 0,10mV/0 C

PRC100 -400 C - 1400 C 00 C – 100 W1000 C -138,5 W

Precisión debido a su comportamiento lineal Resistente.

PT100 -500 C - 5000 C 100W - 00 C Reducido tamaño yRápida Respuesta.

PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo)

Diferentes Baja resistencia a baja temperatura y aumenta rápidamente al superar la temperatura de referencia

En circuitos de avisoProtección contra sobretensiones y sobre corrientes.

NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo )

Diferentes Alta Resistencia a baja temperatura y al contrario

Buena Fiabilidad a bajo costo. Muy empleados en electrodomésticos

Termopar tipo N -500 C - 4000 C Altas TemperaturasElevada vida útilEspacios reducidos

Uno de los más utilizados es el LM35, por lo que se considera Estándar.Sus Características son:•Voltaje de Salida es proporcional a la T en una proporción de 10mV/0 C.•Su rango de funcionamiento esta comprendido entre 00 C y 1000

C.•Su voltaje de Funcionamiento Vs esta entre +4 VDC y + 30VDC.•Su precisión es de +-0.90 C.

Aspecto de un LM35