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Guias e Dicas
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Microcontroladores PIC - Guia de Trabalhos Práticos do Professor, Trabalhos de Engenharia Elétrica

Guias de diversos trabalhos práticos com o microcontrolador da família 16F87X da Microchip para o professor.

Tipologia: Trabalhos

Antes de 2010

Compartilhado em 30/06/2009

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DETUA
Departamento de Electrónica e Telecomunicações
Universidade de Aveiro
Microcontroladores PIC
Guia de Trabalhos Práticos do Professor
José Miguel Oliveira Gaspar <a20042@alunos.det.ua.pt>
Olímpia Rodrigues <a17510@alunos.det.ua.pt>
Alunos de seminário da Licenciatura em Ensino de Electrónica e Informática
Última Revisão
4 de Maio de 2006
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DETUA

Departamento de Electrónica e Telecomunicações

Universidade de Aveiro

Microcontroladores PIC

Guia de Trabalhos Práticos do Professor

José Miguel Oliveira Gaspar a20042@alunos.det.ua.pt Olímpia Rodrigues a17510@alunos.det.ua.pt

Alunos de seminário da Licenciatura em Ensino de Electrónica e Informática Última Revisão 4 de Maio de 2006

Resumo

A elaboração deste guia insere-se no âmbito do seminário da Licenciatura em Ensino de Electró- nica e Informática. A motivação do trabalho vêm ao encontro da lacuna documental existente sobre microcontroladores no âmbito da disciplina de Sistemas Digitais do ensino secundário, por forma minimizar a falta de recursos foram desenvolvidos dois guias de trabalhos práticos sobre microcon- troladores, um para cada, aluno e professor. Para o efeito escolheu-se um microcontrolador da família 16F87X da Microchip, para a realização dos diversos trabalhos práticos

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Conteúdo

Resumo iii

Conteúdo ix

Lista de Figuras xii

Lista de Tabelas xiii

Introdução 1 1 Enquadramento geral.................................. 1 1.1 Trabalhos práticos a realizar.......................... 1 2 Algumas características do PIC16F876......................... 3 3 Hardware - Placa PIC.................................. 3

TP0 - Introdução ao Assembly e MPLAB IDE 5 1 Resumo......................................... 5 2 Objectivos........................................ 5 3 Descrição........................................ 5 3.1 Ambiente de desenvolvimento MPLAB IDE................. 5 4 Trabalho a Realizar................................... 8 4.1 Criação de um projecto no MPLAB IDE................... 8 4.2 Tradução do código fonte em código máquina................. 10 4.3 Programação do PIC16F876 através da linha série.............. 11 4.4 Estrutura base de um programa em Assembly................. 12

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Guião Prático Sobre micro-controladores PIC

Lista de Figuras

 - 4.5 Análise do programa exemplo 
  • TP1 - Entrada/Saída
    • 1 Resumo
    • 2 Objectivos
    • 3 Descrição
      • 3.1 Registos TRIS e PORT
      • 3.2 Inicialização dos portos
    • 4 Trabalho a realizar
    • 5 Implementação em Assembly do PIC
      • 5.1 Ponto
      • 5.2 Ponto
      • 5.3 Ponto
  • TP2 - Descodificador Hexadecimal / 7Seg, 1 display
    • 1 Resumo
    • 2 Objectivos
    • 3 Descrição
      • 3.1 Endereçamento Indirecto, Registo FSR e INDF
      • 3.2 Selecção do Banco de Memória
    • 4 Trabalho a realizar
    • 5 Implementação em Assembly do PIC
      • 5.1 Ponto
      • 5.2 Ponto
  • TP3 - Descodificador Hexadecimal / 7Seg, 3 Displays
    • 1 Resumo
    • 2 Objectivos
    • 3 Descrição
    • 4 Trabalho a realizar
      • 4.1 Descrição do registo STATUS Índice de Conteúdos
    • 5 Implementação em Assembly do PIC
  • TP4 – Contador de 60 segundos, versão I
    • 1 Resumo
    • 2 Objectivos
    • 3 Descrição
      • 3.1 Rotina Delay
    • 4 Trabalho a realizar
    • 5 Implementação em Assembly do PIC
      • 5.1 Ponto
      • 5.2 Ponto
      • 5.3 Ponto
  • TP5 – Relógio de 60 segundos, versão II
    • 1 Resumo
    • 2 Objectivos
    • 3 Descrição
      • 3.1 Timer
      • 3.2 Registo OPTION_REG
      • 3.3 Registo INTCON
    • 4 Trabalho a realizar
    • 5 Implementação em Assembly do PIC
  • TP6 – Semáforo rodoviário(automóveis/peões)
    • 1 Resumo
    • 2 Objectivos
    • 3 Descrição
      • 3.1 Diagrama de estados - Semáforo rodoviário
    • 4 Trabalho a realizar
    • 5 Implementação em Assembly do PIC Guião Prático Sobre micro-controladores PIC
  • TP7 - Relógio 60 segundos, versão III
    • 1 Resumo
    • 2 Objectivos
    • 3 Descrição
      • 3.1 Led pisca-pisca com botão ON/OFF por interrupção
    • 4 Trabalho a realizar
    • 5 Implementação em Assembly do PIC
      • 5.1 Ponto
      • 5.2 Ponto
      • 5.3 Ponto
  • TP8 – USART Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter
    • 1 Resumo
    • 2 Objectivos
    • 3 Descrição
      • 3.1 Configuração dos pinos de transmissão/recepção
      • 3.2 Taxa de transmissão da USART
      • 3.3 Operação de transmissão
      • 3.4 Operação de recepção
      • 3.5 Registo TXSTA
      • 3.6 Registo RCSTA
    • 4 Trabalho a realizar
    • 5 Implementação em Assembly do PIC
      • 5.1 Ponto
      • 5.2 Ponto
      • 5.3 Ponto
  • TP9 – ADC - Conversão Analógica / Digital
    • 1 Resumo Índice de Conteúdos
    • 2 Objectivos
    • 3 Descrição
      • 3.1 Entrada Analógica
      • 3.2 Resultado da conversão A/D
      • 3.3 Mecanismo de aquisição da ADC
      • 3.4 Etapas na programação da ADC (polling)
      • 3.5 Registo ADCON0
      • 3.6 Registo ADCON1
    • 4 Trabalho a realizar
    • 5 Implementação em Assembly do PIC
      • 5.1 Ponto
      • 5.2 Ponto
      • 5.3 Ponto
  • Apendix A
  • Apendix B
  • 1 Disposição dos componentes na placa de CI DETUA
  • 2 Esquema da placa PIC DETUA
  • 3 Janela associada ao processo de simulação de um programa no MPLAB IDE
  • 4 Projecto em MPLAB IDE
  • 5 Visualização de janelas de informação memória do PIC
  • 6 fase 1 - criação de um novo projecto
  • 7 fase 2 - selecção do microcontrolador.
  • 8 Adicionar um ficheiro fonte existente ou criar um novo.
  • 9 Tradução do código fonte em código máquina.
  • 10 WinPIC Loader
  • 11 Configuração de uma linha em E/S
  • 12 Diagrama do circuito, led on/off.
  • 13 Diagrama temporal da saída temporizada
  • 14 Diagrama do circuito para o contador up/down
  • 15 Acesso memória
  • 16 Endereçamento Indirecto código de demonstração
  • 17 Selecção do banco de memória
  • 18 Diagrama do circuito, 1 display de 7 segmentos
  • 19 Processo de refrescamento dos displays
  • 20 Selecção dos bancos de memória RAM.
  • 21 Diagrama de fluxo da rotina Delay
  • 22 Diagrama do circuito para para visualização do valor ‘0x60’
  • 23 Diagrama do circuito, exemplifica a passagem de ‘60’ à ‘59’ Guião Prático Sobre micro-controladores PIC
  • 24 Diagrama do circuito, exemplifica o término da contagem
  • 25 Diagrama do circuito com sw, antes de se pressionar no botão
  • 26 Diagrama do circuito com sw, após pressionar no botão
  • 27 registo contador de 8 bits
  • 28 Diagrama de blocos do timer
  • 29 Semáforo rodoviário (automóveis/peões)
  • 30 Diagrama de estados do trabalho prático
  • 31 Diagrama do circuito, semáforo rodoviário
  • 32 Exemplo de uma interrupção
  • 33 Diagrama do circuito, interrupção do RBO/INT
  • 34 Atribuição do porto série
  • 35 Operação de transmissão assíncrona
  • 36 Operacão de recepcção assíncrona
  • 37 Ligação série entre o PIC e o Computador
  • 38 ADC, entradas analógicas
  • 39 Formato do resultado de 10 bits
  • 40 Mecanismo de aquisição da ADC
  • 41 Diagrama do circuito do voltímetro digital, visualização com displays 7 segmentos
  • 42 Diagrama do circuito do voltímetro digital, visualização terminal série
  • 43 Mapa de memória RAM, registos do PIC e registos de uso geral

Introdução

1 Enquadramento geral

Os trabalhos práticos apresentados neste guia foram organizados de modo a que o aluno adquira, numa perspectiva evolutiva, conceitos fundamentais associados à programação de microcontroladores. Cada um dos trabalhos dá ênfase ao desenvolvimento de uma temática específica, podendo cada um deles ser realizado independentemente um dos outros. Contudo, para um aluno sem experiên- cia prévia que utilize a programação de microcontroladores é aconselhável que os trabalhos sejam realizados pela ordem em que são apresentados, resultando esta recomendação em dois aspectos fun- damentais: a) os trabalhos estão organizados com um grau de dificuldade crescente, sendo importante que os conceitos aí abordados, sejam compreendidos, antes de se passar aos seguintes; b) o código realizado num dado trabalho possa ser reaproveitado em trabalhos posteriores.

1.1 Trabalhos práticos a realizar

Trabalho Duração Descrição 0 1 aula Familiarização c/ a linguagem assembly e ambiente de desenvolvimento MPLAB 1 3 aulas Entrada/Saída - Configuração dos portos do PIC 2 1 aula Implementação de uma lookup table 3 2 aulas Implementação de um sistema de visualização por multiplexagem no tempo 4 2 aulas Contagem de tempo por contagem de instruções 5 1 aula Contagem de tempo com recurso a timers 6 2 aulas Implementação de uma máquina de estados 7 3 aulas Programação com interrupções (Interrupt driven I/O) 8 2 aulas Comunicação série assíncrona (USART) 9 4 aulas Conversão Analógia à Digital (ADC) Tabela 1: Descrição dos temas a abordar. A tabela 1 fornece uma curta descrição dos temas a abordar em cada trabalho prático. O primeiro trabalho prático TP0 tem como principal objectivo a familiarização com a linguagem assembly e o ambiente de desenvolvimento MPLAB IDE. Com este trabalho pretende-se que o aluno tome conheci- mento das potencialidades que ambiente de desenvolvimento disponibiliza na realização dos trabalhos

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Introdução

2 Algumas características do PIC16F

O PIC16F876, fabricado com a tecnologia CMOS dispõe de:

  • Processador RISC (Reduce Instrution Set Computer) í 35 instruções de 14 bits; í Frequência máxima de funcionamento - 20Mhz (frequência do cristal); í Cada ciclo de relógio corresponde à frequência do cristal / 4 = 5Mhz, efectuando a cada segundo 5 MIPS (milhões de instruções por segundo); í Tempo de execução das instruções normais: 1 ciclo de relógio; í Tempo de execução das instruções de salto condicional (decfsz, incfsz, btfss, btfsc), quando a executada a instrução de salto: 2 ciclos de relógio; í Tempo de execução de instruções de salto incondicional (goto): 2 ciclos de relógio.
  • As seguintes características da memória; í Memória de programa (FLASH) de 8K (words) de 14 bits; í Cada instrução é codificada numa word de 14 bits; í Memória de dados RAM de 368 bytes; í Memória de dados EEPROM de 256 bytes; í Stack de 8 níveis.
  • As seguintes características de periféricos: í 22 linhas de entrada/saída, agrupadas em 3 portos (PORTA à 6 linhas, PORTB e PORTC à 8 linhas); í 3 timers, 2 de 8 bits e 1 de 16 bits; í Conversor analógico à digital de 10 bits, com um máximo de 5 canais de entrada analó- gica; í USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter); í 13 tipos de interrupções, por exemplo externa RB0/INT, TMR0 timer overflow.

3 Hardware - Placa PIC

Não é propósito do guião descrever o funcionamento da placa PIC, este é feito no site da disciplina. Neste pode-se encontrar todas as informações relevantes sobre o layout e funcionamento da placa. Contudo para que o aluno/professor se se enquadrem com o hardware apresenta-se nas páginas se- guintes o esquema eléctrico do circuito bem como a disposição dos componentes na placa de circuito impresso.

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Guia prático sobre microcontroladores PIC

Figura 1: Disposição dos componentes na placa de CI DETUA

Figura 2: Esquema da placa PIC DETUA