E/S DIGITALES
MICROELECTRONICA
MODALIDAD
 Teoría
 Programación
 Simulación
 Práctica
Luis David Narváez
DESARROLLO
LENGUAJE
 Lenguaje C  PIC C Compiler. V. 5.008
SIMULADOR
 PROTEUS 8.1
MICROCONTROLADORES
 PIC 18F2550
 PIC...
MATERIALES
• 1 PIC 18F2550
• 1 PIC 18F4550
• 1 FUENTE DC (min. 5v )
• 1 Protoboard
• 1 Grabador de PICs
• Pinzas y Cortado...
REPASO E/S DIGITALES
MICROCONTROLADOR PIC
PARTE I
Luis David Narváez
GAMAS DE LOS PIC
GAMA SUPERIOR: PIC18FXXX
 Tecnología CMOS.
 MCU estática con convertidor A/D.
 Pila de 32 niveles, una...
EL OSCILADOR
• INTOSC Oscilador interno de precisión (dos modos)
• RC Oscilador con resistencia y condensador (dos modos)
...
OSCILADORES DE CRISTAL
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OSCILADORES DE CRISTAL
Tipo
Frecuencia OSC1/C1 OSC2/C2
LP 32 Khz
200 Khz
68 – 100 pF
15 - 33 pF
68 - 100 pF
15 - 33 pF
XT ...
OSCILADOR TIPO RC
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Circuito de Reset
Luis David Narváez
APLICACIONES
Luis David Narváez
APLICACIONES
Luis David Narváez
PIC C Compiler
PARTE 2
Luis David Narváez
DEFINICIONES
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ELEMENTOS BÁSICOS
Luis David Narváez
C ESPECÍFICO PARA LOS PIC
Las principales diferencias entre compiladores residen en las directivas
(preprocessor commands)...
C ESPECÍFICO PARA LOS PIC
#DEFINE id texto El identificador se sustituye por el texto adjunto.
#DEVICE chip Define el micr...
C ESPECÍFICO PARA LOS PIC
#ORG start Sitúa el código a partir de una determinada posición de
la memoria de programa
#INT_x...
GESTION DE PUERTOS I/O
Luis David Narváez
REGISTROS –VARIABLES EN LA MEMORIA RAM:
Se definen los puertos como variables qu...
NOTA IMPORTANTE
 El Registro TRIS controla la dirección de las líneas del
puerto a configurar.
 Un “cero” en el bit corr...
DEFINIENDO REGISTROS RAM
Luis David Narváez
PORTX TRISX:
Directiva #BYTE
#BYTE TRISB = 0x93 // Define la variableTRISB
#BY...
DEFINIENDO REGISTROS RAM
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El compilador de CCS incorpora una serie de funciones
integradas que permite m...
DEFINIENDO REGISTROS RAM
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Se puede trabajar directamente con una variable de un (1) bit.
FUNCIONES DEL COMPILADOR
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Funciones orientadas a trabajar con los puertos E/S:
FUNCIONES DEL COMPILADOR
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Funciones orientadas a trabajar con los puertos E/S:
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Funciones para la gestión de Puertos E/S:
FUNCIONES DEL COMPILADOR
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Funciones para la gestión de Puertos E/S:
MODALIDAD
 Encendido y Apagado.
 Rotación de bits.
 Traslado de bits.
 Interruptores y Switchs.
 Rebotes
 Contadores...
PARPADEO DE LED’s
 Enunciado: Encender y apagar 4 LEDs conectados a los
pines RB0, RB1, RB2 y RB3 con una temporización d...
PARPADEO DE LED’s
 Conexión de Leds:
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RETO:
 Semáforos en una intersección, incluido
Stop y Go para Peatones
 Enunciado: Realizar una emulación de dos
semáfor...
 Para rotar los bits a la izquierda empleamos las
funciones:
 rotate_left( adress, bytes);
 En donde address puede ser ...
TRASLADO DE BITS
 La misma explicación es válida para:
 rotate_right( adress, bytes)
 Otra forma de realizar el mismo e...
 Enunciado: Se trata de hacer encender 8 LEDs de
manera consecutiva, sin que permanezcan
encendidos dos de ellos simultán...
FLUJOGRAMA
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SIMULACIÓN
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RETO:
 Enunciado:
 Encender secuencialmente, a la izquierda dos (2) a
la vez, los 8 LEDs conectados al PORTB con un
reta...
RETO:
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 Realizar el juego de luces del auto fantástico con
8 LEDs conectados al PORTB, con un retardo de
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Interruptores y Switchs
Entradas Digitales
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ENTRADAS DE DATOS
 Los dispositivos de entrada de datos encontramos con
frecuencia en sensores de alarmas (magnéticos, de...
ENTRADAS DE DATOS
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ELIMINAR REBOTES
 Para eliminar este problema se suele realizar
por dos medios:
 Hardware mediante el empleo de un flip-...
 Enunciado:
 Se desea controlar una lámpara desde dos puntos
diferentes por medio de 2 interruptores. La
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DESARROLLO
 Como podemos observar en el circuito, cuando los
interruptores están abiertos introducen un “0L”
(conectados ...
DESARROLLO
 Como se mencionó anteriormente, en lenguaje C,
para realizar la lectura de un puerto se utiliza la
función
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SIMULACIÓN
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 Enunciado:
 Realizar un programa que permita visualizar, el
estado (on/off) de 5 switchs conectados en el
puerto B (<RB...
DESARROLLO
 En este circuito, los switchs, al estar en posición OFF
(abiertos), sus pines están conectados a través de la...
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 Enunciado:
 Se desea realizar un programa que cuente los
pulsos provenientes de un pulsador
(CONTADOR) conectado a RD1 ...
DESARROLLO
 En este caso vamos a utilizar las funciones de
verificación del estado de un pin del puerto,
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DESARROLLO
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 El programa se ha realizado de tal forma que el
incremento en el conteo se realiza solo si...
SIMULACIÓN
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 Realizar un contador binario tal que, con un
pulsador cuente en forma ascendente hasta llegar
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 Enunciado:
 Realizar un contador binario con dos pulsadores,
uno ascendente hasta 255 y con otro
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  1. 1. E/S DIGITALES MICROELECTRONICA
  2. 2. MODALIDAD  Teoría  Programación  Simulación  Práctica Luis David Narváez
  3. 3. DESARROLLO LENGUAJE  Lenguaje C  PIC C Compiler. V. 5.008 SIMULADOR  PROTEUS 8.1 MICROCONTROLADORES  PIC 18F2550  PIC 18F4550 Luis David Narváez
  4. 4. MATERIALES • 1 PIC 18F2550 • 1 PIC 18F4550 • 1 FUENTE DC (min. 5v ) • 1 Protoboard • 1 Grabador de PICs • Pinzas y Cortadora. • Cable UTP. • 1 Barra de Leds • 1 Respack 330. • Osciladores 4 y 8 MHz. • 1 Dipswitch de 8. • 1 Teclado Matricial. • 4 Displays 7 segmentos • 4 Decodificadores BCD • 4 Transistores 3904, 3906. • Potenciómetros • 1 Pantalla LCD 2x16 • 1 Pantalla GLCD 128x64 • 1 Conector DB9 hembra. Luis David Narváez
  5. 5. REPASO E/S DIGITALES MICROCONTROLADOR PIC PARTE I Luis David Narváez
  6. 6. GAMAS DE LOS PIC GAMA SUPERIOR: PIC18FXXX  Tecnología CMOS.  MCU estática con convertidor A/D.  Pila de 32 niveles, una palabra de instrucción de 16 bits, múltiples interrupciones internas y externas, un set de 77 instrucciones.  Alto rendimiento de 10 MIPS (Millones de Instrucciones por Segundo) para una MCU. Luis David Narváez
  7. 7. EL OSCILADOR • INTOSC Oscilador interno de precisión (dos modos) • RC Oscilador con resistencia y condensador (dos modos) • XT Cristal / Resonador • HS Cristal de alta velocidad / Resonador. • LP Cristal para baja frecuencia y bajo consumo de potencia. • EC Reloj externo Nota: En el momento de programar o “quemar” el microcontrolador se debe especificar el tipo de oscilador que se usa. Esto se hace a través de unos bits llamados: “fusibles de configuración”. Luis David Narváez
  8. 8. OSCILADORES DE CRISTAL Luis David Narváez
  9. 9. OSCILADORES DE CRISTAL Tipo Frecuencia OSC1/C1 OSC2/C2 LP 32 Khz 200 Khz 68 – 100 pF 15 - 33 pF 68 - 100 pF 15 - 33 pF XT 100 Khz 2 Mhz 4 Mhz 100 – 150 pF 15 – 33 pF 15 – 33 pF 100 – 150 pF 15 – 33 pF 15 – 33 pF HS 4 Mhz 10 Mhz 15 – 33 pF 15 – 33 pF 15 – 33 pF 15 – 33 pF Luis David Narváez
  10. 10. OSCILADOR TIPO RC Luis David Narváez
  11. 11. Circuito de Reset Luis David Narváez
  12. 12. APLICACIONES Luis David Narváez
  13. 13. APLICACIONES Luis David Narváez
  14. 14. PIC C Compiler PARTE 2 Luis David Narváez
  15. 15. DEFINICIONES Luis David Narváez
  16. 16. ELEMENTOS BÁSICOS Luis David Narváez
  17. 17. C ESPECÍFICO PARA LOS PIC Las principales diferencias entre compiladores residen en las directivas (preprocessor commands) y en las funciones integradas (built-in functions). Directivas de Preprocesado más habituales: #ASM Las líneas entre estas dos directivas deben ser instrucciones #ENDASM Ensamblador que se insertan tal y como aparecen. #BIT id = x.y Se crea una variable tipo bit correspondiente al bit y del byte x en memoria. #BYTE id = x Se crea una variable y se sitúa en el byte x en memoria. Si ya existía esa variable, se coloca físicamente en la posición especificada. Luis David Narváez
  18. 18. C ESPECÍFICO PARA LOS PIC #DEFINE id texto El identificador se sustituye por el texto adjunto. #DEVICE chip Define el micro para el que se escribe el código. #FUSES options Define la palabra de configuración para la grabación del microcontrolador. #INCLUDE <fichero> Se incluye el texto del fichero especificado en el #INCLUDE “fichero” directorio o fuera de él. #INLINE La función que sigue a esta directiva se copia en memoria de programa cada vez que se le llame. Puede servir para mejorar la velocidad. #SEPARATE La función que sigue a esta directiva se implementa de manera separada (no INLINE). De esta manera se ahorra ROM Luis David Narváez
  19. 19. C ESPECÍFICO PARA LOS PIC #ORG start Sitúa el código a partir de una determinada posición de la memoria de programa #INT_xxxx Indica que la función que sigue es un programa de tratamiento de la interrupción xxxx. #INT_GLOBAL Indica que la función que sigue es un programa genérico de tratamiento de interrupción. No se incluye código de salvaguarda de registros ni de recuperación como cuando se usa #INT_xxxx. #PRIORITY ints Establece un orden de prioridad en las interrupciones. #USE DELAY (clock = frecuencia en Hz) Define la frecuencia del oscilador que se va a utilizar, que se emplea para realizar los cálculos para funciones integradas de retardo. Luis David Narváez
  20. 20. GESTION DE PUERTOS I/O Luis David Narváez REGISTROS –VARIABLES EN LA MEMORIA RAM: Se definen los puertos como variables que se colocan en las posiciones reales en la memoria RAM de datos. (Memory Organization) FUNCIONES ESPECÍFICAS DEL COMPILADOR Se definen la dirección de los datos si es necesario. Uso de funciones propias del compilador. #USE FAST_IO #USED FIXED_IO #USE STANDARD_IO
  21. 21. NOTA IMPORTANTE  El Registro TRIS controla la dirección de las líneas del puerto a configurar.  Un “cero” en el bit correspondiente al pin lo configura como salida y pone el contenido de la memoria (latch) en el pin seleccionado.  Mientras que un “uno” lo configura como entrada y pone el correspondiente circuito de salida en alta impedancia. Luis David Narváez
  22. 22. DEFINIENDO REGISTROS RAM Luis David Narváez PORTX TRISX: Directiva #BYTE #BYTE TRISB = 0x93 // Define la variableTRISB #BYTE PORTB = 0x81 // Define la variable PORTB Estas variables permiten controlar los puertos y se pueden utilizar en asignaciones:
  23. 23. DEFINIENDO REGISTROS RAM Luis David Narváez El compilador de CCS incorpora una serie de funciones integradas que permite manejar los bits de una variable.
  24. 24. DEFINIENDO REGISTROS RAM Luis David Narváez Se puede trabajar directamente con una variable de un (1) bit.
  25. 25. FUNCIONES DEL COMPILADOR Luis David Narváez Funciones orientadas a trabajar con los puertos E/S:
  26. 26. FUNCIONES DEL COMPILADOR Luis David Narváez Funciones orientadas a trabajar con los puertos E/S:
  27. 27. FUNCIONES DEL COMPILADOR Luis David Narváez Funciones para la gestión de Puertos E/S:
  28. 28. FUNCIONES DEL COMPILADOR Luis David Narváez Funciones para la gestión de Puertos E/S:
  29. 29. FUNCIONES DEL COMPILADOR Luis David Narváez Funciones para la gestión de Puertos E/S:
  30. 30. MODALIDAD  Encendido y Apagado.  Rotación de bits.  Traslado de bits.  Interruptores y Switchs.  Rebotes  Contadores Luis David Narváez
  31. 31. PARPADEO DE LED’s  Enunciado: Encender y apagar 4 LEDs conectados a los pines RB0, RB1, RB2 y RB3 con una temporización de 500ms, empleando las diferentes formas de configurar los pines en Lenguaje C. Luis David Narváez
  32. 32. PARPADEO DE LED’s  Conexión de Leds: Luis David Narváez
  33. 33. RETO:  Semáforos en una intersección, incluido Stop y Go para Peatones  Enunciado: Realizar una emulación de dos semáforos en una intersección mediante el Encendido y Apagado de Leds, con indicadores de stop y go para peatones. ENCENDIDO Y APAGADO Luis David Narváez
  34. 34.  Para rotar los bits a la izquierda empleamos las funciones:  rotate_left( adress, bytes);  En donde address puede ser un identificador de un array o la dirección a un byte o a una estructura, bytes es el número de bytes implicados en la rotación.  Ejemplo: var = 0x40;  rotate_left(&var,1); // var=0x80 ROTACIÓN DE BITS Luis David Narváez
  35. 35. TRASLADO DE BITS  La misma explicación es válida para:  rotate_right( adress, bytes)  Otra forma de realizar el mismo efecto es empleando el operador  desplazamiento (>> derecha, << izquierda)  Ejemplos: var=0x40;  var=var<<n // n es el número de bits a desplazar Luis David Narváez
  36. 36.  Enunciado: Se trata de hacer encender 8 LEDs de manera consecutiva, sin que permanezcan encendidos dos de ellos simultáneamente. Los LEDs están conectados al PORTB<RB7:RB0>, y al PORTD <RD7:RD0>. PRÁCTICA Luis David Narváez
  37. 37. FLUJOGRAMA Luis David Narváez
  38. 38. SIMULACIÓN Luis David Narváez
  39. 39. RETO:  Enunciado:  Encender secuencialmente, a la izquierda dos (2) a la vez, los 8 LEDs conectados al PORTB con un retardo de 500ms. Y al mismo tiempo a la izquierda tres (3) a la vez, l 8 LEDs conectados al PORTD con un retardo de 1s. Luis David Narváez
  40. 40. RETO:  Enunciado:  Realizar el juego de luces del auto fantástico con 8 LEDs conectados al PORTB, con un retardo de 50ms. Luis David Narváez
  41. 41. Interruptores y Switchs Entradas Digitales Luis David Narváez
  42. 42. ENTRADAS DE DATOS  Los dispositivos de entrada de datos encontramos con frecuencia en sensores de alarmas (magnéticos, de movimiento, infrarrojos, etc.), sensores digitales industriales (sensores digitales de proximidad, finales de carrera, pulsadores de marcha y paro de motores, etc.). Rebotes en un pulsador  El problema en la utilización de estos dispositivos son los rebotes que aparecen en el momento en que cambian de posición, cuya duración depende de la fuerza con que se presione este dispositivo, y a su estructura interna. Luis David Narváez
  43. 43. ENTRADAS DE DATOS Luis David Narváez
  44. 44. ELIMINAR REBOTES  Para eliminar este problema se suele realizar por dos medios:  Hardware mediante el empleo de un flip-flop, un condensador, etc.  Software utilizando los retardos de cerca de 10ms que es lo que normalmente una persona tarda en presionar y soltar una tecla. Luis David Narváez
  45. 45.  Enunciado:  Se desea controlar una lámpara desde dos puntos diferentes por medio de 2 interruptores. La lámpara está conectada al RB0 y los interruptores a RA0 y RA1 Luis David Narváez PRÁCTICA
  46. 46. DESARROLLO  Como podemos observar en el circuito, cuando los interruptores están abiertos introducen un “0L” (conectados a través de resistencias pull-down). De acuerdo a las condiciones del enunciado, la lámpara debe funcionar de acuerdo a la siguiente tabla de verdad: S1 (RA1 S0 (RA0) SALIDA (RB0) Observaciones 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 Apagado Encendido Encendido Apagado Luis David Narváez
  47. 47. DESARROLLO  Como se mencionó anteriormente, en lenguaje C, para realizar la lectura de un puerto se utiliza la función  var= input_port_y () // Pone en var el valor de los pines del port_y  Según analizamos anteriormente, la sentencia case es la herramienta más indicada a utilizarse en este caso. Luis David Narváez
  48. 48. SIMULACIÓN Luis David Narváez
  49. 49.  Enunciado:  Realizar un programa que permita visualizar, el estado (on/off) de 5 switchs conectados en el puerto B (<RB4:0>), mediante 5 diodos LED conectados en el puerto D (<RD4:0>). La conexión de los switchs se realizará empleando resistencias pull-up, de tal forma que, cuando un switch esté abierto el microcontrolador reciba un “1L”. En esta posición el LED correspondiente estará apagado. Luis David Narváez PRÁCTICA
  50. 50. DESARROLLO  En este circuito, los switchs, al estar en posición OFF (abiertos), sus pines están conectados a través de la resistencia de 10KΩ a 5V, dando un estado lógico alto (1L), en esa posición el LED correspondiente debe estar apagado, entonces se requiere invertir el valor leído en el puerto B para sacar un estado lógico bajo (0L) que apague el LED.  La misma lógica se aplicará en la posición ON (cerrado). Luis David Narváez
  51. 51. SIMULACIÓN Luis David Narváez
  52. 52.  Enunciado:  Se desea realizar un programa que cuente los pulsos provenientes de un pulsador (CONTADOR) conectado a RD1 y los visualice en forma binaria en LEDs conectados al PORTB. El número máximo de conteo será 12, momento en el cual se detiene y activa una señal visual (LED) o sonara (Zumbador, conectado al RD2) por 5 veces. El reinicio del conteo se realiza presionando la tecla REINICIO conectada al pin RD0 Luis David Narváez PRÁCTICA
  53. 53. DESARROLLO  En este caso vamos a utilizar las funciones de verificación del estado de un pin del puerto,  If (bit_test(var,3) || !bit_test(var,1)) // o el bit 3 de var es 1 o el bit 1 es 0.  El mismo efecto se tiene si se emplea  if(input(pin_x) || !input(pin_y))  Para el incremento utilizaremos:  var++ // equivale a var=var+1 Luis David Narváez
  54. 54. DESARROLLO Luis David Narváez  El programa se ha realizado de tal forma que el incremento en el conteo se realiza solo si se suelta la tecla de conteo.  Además se han utilizado unos pequeños retardos para eliminar los rebotes.  Otra situación importante que hay que remarcar es que el reinicio se sucede únicamente si el contador ha llegado al valor máximo (12 decimal).
  55. 55. SIMULACIÓN Luis David Narváez
  56. 56. RETO:  Enunciado:  Realizar un contador binario tal que, con un pulsador cuente en forma ascendente hasta llegar a 255(Puede ser hasta 25 por pruebas) y luego sea descendente. Un led conectado en RA3 se encenderá cuando el contador este al máximo o al mínimo (0 y 255). Luis David Narváez
  57. 57. RETO:  Enunciado:  Realizar un contador binario con dos pulsadores, uno ascendente hasta 255 y con otro descendente hasta 0. El cambio de ascendente a descendente se realiza en cualquier instante según se presione el pulsador correspondiente. Existirá además un botón de reinicio. Luis David Narváez
  58. 58. MUCHAS GRACIAS PREGUNTAS / COMENTARIOS Luis David Narváez

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