MICROCONTROLADORES CIRCUITOS DIGITALES II UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y MECATRÓNICA CIRCUITOS DIGITALES II MICROCONTROLADORES DOCENTE: ING. Luis Pacheco Cribillero 2012- I

TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES Los microcontroladores se encuentran presentes en muchas tareas, artefactos y procesos que realizamos y/o utilizamos a diario. Un ejemplo de ello son: las antiguas tarjetas telefónicas, un reloj despertador, una alarma de autos y casas, el Mouse de una computadora, las lavadoras modernas, televisores, microondas, teléfonos celulares, sistemas de control de acceso, controladores de temperatura, juguetes, etc. Resumiendo están presentes en las siguientes áreas: industriales, telecomunicaciones, automóviles, entretenimiento, seguridad, entre otras.             Los microcontroladores son una evolución de los microprocesadores, nacidos en la década de los 70's, presentando en la actualidad completas utilidades y aplicaciones, integrándose en un chip, funciones electrónicas que antes eran posibles por circuitos externos separados.             Imaginémonos un circuito integrado que controla externamente los siguientes circuitos: memoria RAM, EPROM, convertidor Analógico/Digital, comunicación serial, módulos temporizadores, entre otros. Esto en la actualidad se encuentra contenido en un solo circuito integrado de 18, 28 y 40 pines, lo que potencia las posibilidades de aplicaciones.          11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES         Los basamentos teóricos y de operatividad son muy similares a los controladores lógicos programables (PLC's) presentes en innumerables procesos industriales, a las computadoras. Algunos autores definen al microcontrolador como una microcomputadora. Con un microcontrolador se puede diseñar un PLC, más no el caso contrario.             Realizar un diseño con un microcontrolador es una tarea gratificante, ya que nos permitirá poner en la práctica nuestras destrezas y habilidades como diseñadores, y ver como realiza las funciones que nosotros les habremos de imponerles.       Al finalizar todos los temas de este curso, mediante una sistemática enseñanza y metodología, estaremos en capacidad para partir de una idea o enunciado, hasta simularlo y llevarlo a la práctica; le encontraremos "El queso a la tostada"             ¡¡¡ No es nada difícil, la práctica hace la excelencia !!! 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ARQUITECTURA DE LOS MICROCONTROLADORES Un microcontrolador es un computador dedicado, con limitaciones y menos prestaciones. Posee básicamente, las mismas partes que un computador y un controlador lógico programable. Entre ellas tenemos: CPU (Unidad Central de Procesamiento) ALU (Unidad Lógico - Aritmética) Periféricos Lógica de Control ALU Memoria de Datos de Programa Periféricos 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ARQUITECTURA DE LOS MICROCONTROLADORES Hemos comentado en el tema anterior que los microcontroladores son una evolución más práctica de los microprocesadores, y esto se fundamenta en dos aspectos importantes: los microcontroladores albergan en su interior varios circuitos que los microprocesadores no tienen. Esto se conoce como arquitectura cerrada (para los primeros) y arquitectura abierta (para los segundos) y la arquitectura tradicional del procesador del microcontrolador (Tipo Harvard) y de los microprocesadores (Tipo Von Neumann). µP Memorias Controladores Periféricos Bus de Direcciones Bus de Datos Bus de Control Microprocesador y su arquitectura abierta 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

Microcontrolador y su arquitectura cerrada Periféricos Arquitectura tipo Von Neumann 8 CPU Memoria Instrucciones + Datos Bus común de direcciones Bus de datos e instrucciones 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ARQUITECTURA TIPO HARVARD Este tipo es la tendencia en las versiones modernas de microcontroladores. Se caracterizan por separar en circuitos diferentes, las memorias de instrucción y de datos, facilitando acceder a ambas simultáneamente. Permite la técnica de segmentación. Bus de Instrucciones Memoria de Instrucciones 10 Bus de Dirección CPU de Datos  de Datos Bus de Datos 14 9 8 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

¿CÓMO ACTUARÍA UN MICROCONTROLADOR EN UN PROCESO A CONTROLAR? Como lo haría cualquier sistema o circuito de control, sensando o tomando información del proceso, realizando operaciones de comparación, o de acceso, o de promedio, o de alarma, etc, y actuando sobre el mismo para corregir, modificar, o mantener valores, según sean las exigencias del diseño. A "grosso modo", lo podemos ilustrar formando parte de un lazo de control cerrado o uno abierto: Proceso que se desea controlar Microcontrolador Información 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

MICROCONTROLADORES PIC DE MICROCHIP Existe una amplia gama de casas fabricantes de microcontroladores, en el mercado: Motorola, Intel, Texas Instrumens, Hitachi, Parallax, etc, en este curso, se han adoptado los PIC de la gama o familia media de Microchip (PIC 16F8XX) por las siguientes prestaciones: ARQUITECTURA HARVARD ARQUITECTURA RISC             La arquitectura RISC (Reduced Instructions Set Computer) o Juego de Instrucciones Reducidas para Computadoras, posee un total de 35 instrucciones en lenguaje de máquina o ensamblador (assembler), con las que se pueden realizar infinidades de programas para el microcontrolador, lo que simplifica su uso. Los microprocesadores utilizan arquitectura CISC (Complex Instructios Set Computers) y están por el orden de 80 instrucciones. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

MICROCONTROLADORES PIC DE MICROCHIP SEGMENTACIÓN (PIPELINE)             Esta característica se conoce como paralelismo implícito, segmenta ó separa las funciones del CPU, producto de la arquitectura Harvard, permitiéndole realizar en etapas, instrucciones diferentes en cada una de ellas y operar varias a la vez. Aumenta el rendimiento del CPU, lo que hace que sus operaciones y procesamiento sean más rápidas que la gran mayoría de los otros microcontroladores. INFORMACIÓN AMPLIAMENTE DIFUNDIDA Y DE FÁCIL ACCESO             Quizás una de las principales prestaciones. Esta casa fabricante proporciona libre acceso a las hojas técnicas (Data Sheet) de sus diferentes componentes, así como software para programación, proyectos propuestos, tutoriales, etc mediante su página Web: www.microchip.com COMPATIBILIDAD             Existen productos de software y hardware, que no pertenecen a Microchip, pero que son totalmente compatibles con sus productos. Podemos "bajar" programas adicionales gratis de Internet y realizar circuitos para programarlos a un bajo coste, exitosamente. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS MICROCONTROLADORES ARQUITECTURA INTERNA DE UN MICROCONTROLADOR PIC     Se dividen en tres grandes áreas: 1) Núcleo Estas son las características básicas para la operatividad del microcontrolador. Están constituidas por: * Oscilador * Reset * CPU * ALU * Memoria no volátil para programa (ROM) * Memoria de lecto-escritura para datos (RAM) * Memoria programable para datos (EEPROM/FLASH) * Instrucciones 2) Periféricos Es la parte que los diferencia con los microprocesadores. Permite la conexión con el "mundo exterior". Destacan: Entradas/Salidas de utilidad general Módulo de captura, comparación y PWM (1) Comunicación serial (1) Comunicación paralela (1) Comparadores (1) Convertidores Analógico/Digital (1) 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS MICROCONTROLADORES 3) Características Especiales ó Recursos Auxiliares     Contribuyen a reducir el costo del sistema, incrementan la flexibilidad de diseño y brindan mayor fiabilidad. Entre ellas tenemos: Bits de configuración Reset de encendido Temporizador WATCHDOG Modo reposo ó de bajo consumo Oscilador RC interno Programación serie en el propio circuito Interrupciones Temporizadores (Timer's) (1) Algunas de estas características aplican para los PIC16F87X 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero Características Valor Memoria de Programa 1k x 14 bits Memoria de Datos RAM 68 Bytes Memoria de Datos EEPROM 64 Bytes Pila de programa 8 Niveles Interrupciones 4 tipos diferentes RISC 35 Frecuencia Máxima 10 MHz Temporizadores 2 (TMR0(3) y WDT(4)) Líneas de Entradas/Salidas Digitales 13 (5 Puerto A, 8 Puerto B) Corriente máxima sumidero 80 mA PA/150 mA PB Corriente máxima fuente 50 mA PA/100 mA PB Corriente máxima sumidero por línea (Pin) 25 mA Corriente máxima fuente por línea (Pin) 20 mA Voltaje de alimentación 2 a 6 VDC Voltaje de programación 12 a 14 VDC Encapsulado DIP plástico 18 pines 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

DIAGRAMA INTERNO DEL PIC 16F84 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero HARDWARE PIC16F84 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

DESCRIPCIÓN DE LOS PINES DEL PIC16F84 Descripción/Función VDD Voltaje de alimentación. Se aplican 5 VDC VSS Tierra FOSC1/CLKIN Entrada del circuito oscilador externo, que proporciona la frecuencia de trabajo FOSC2/CLKOUT Salida auxiliar del circuito oscilador MCLR/VPP Se activa con nivel bajo, proporcionando una reinicialización del sistema (reset). Cumple con una función adicional (VPP) que recibe la alimentación del voltaje de programación, al momento de grabar al PIC. RA4:RA0 5 líneas de Entradas/Salidas digitales del Puerto A. RA4 tiene una función adicional: Entrada de un reloj externo asíncrono ó síncrono, cuando el microcontrolador trabaja como contador de eventos. RB7:RB0 8 líneas de Entradas/Salidas digitales del Puerto B RB0 tiene una función adicional: Provoca una interrupción externa asíncrona, cuando se configura para ésta. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero TIPOS DE OSCILADORES HS: (High Speed Crystall Resonador): Alta velocidad de 20 MHz a 4 MHz. XT: (Crystall//Resonador): Estándar de 4 MHZ máximo. LP: (Low Power Crystall): Bajo consumo, 200 KHz a 30 KHz. RC: (Resistence/Capacitor): Baja precisión, Tiene una tabla asociada a los valores de R y C. Muy poco uso. 200 Hz a 32 Hz. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO ALGUNOS CONCEPTOS Un ciclo de instrucción tarda en ejecutarse cuatro períodos de reloj. Todas las instrucciones del PIC se realizan en un ciclo de instrucción, exceptuando las de "salto" que tardan dos ciclos. Los impulsos de reloj entran por FOSC1/CLKIN y se dividen en cuatro señales internamente, dando lugar a Q1, Q2, Q3 y Q4. El ciclo de instrucción se logra al realizarse las siguientes operaciones: Q1 incrementa el contador de programa (PC) Q4 busca el código de la instrucción en la memoria del programa y se carga en el registro de instrucciones Q2 - Q3 decodifican y ejecutan la instrucción respectiva   11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero CÁLCULOS DE TIEMPOS Los cálculos se realizan bajo las siguientes recomendaciones: 1.  Se elige el oscilador con el cual se va a trabajar. 2.  Dada la frecuencia de funcionamiento (Frecuencia de Oscilación FOSC), por el oscilador elegido, hallamos el período. 3.  Un ciclo de instrucción se ejecuta en 4 períodos.             Tciclo de instrucción: 4 * TOSC 4.   Multiplicamos la cantidad de instrucciones por lo que tarda en ejecutarse una de ellas, cuya información nos la brinda el paso anterior. Las instrucciones de salto se ejecutan en dos ciclos, por lo tanto, si tenemos instrucciones de salto, éstas hacen que se multiplique el ciclo de instrucción por dos. ·         Duración del total de instrucciones normales (DTIN): Nro. de instrucciones  *  Tciclo de instrucción ·         Duración del total de instrucciones de salto (DTIS): Nro. de instrucciones  *  Tciclo de instrucción  *  2 5.        Para determinar cuánto dura un programa en ejecutarse, sumamos la duración de las instrucciones normales más la duración de las instrucciones de salto.             Total de duración del programa: DTIN + DTIS   11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero CÁLCULOS DE TIEMPOS Ejemplo. Sea un cristal XT, cuya frecuencia es F= 4 MHz, Halle el total de duración de un programa que contiene 250 instrucciones normales y 50 instrucciones de salto.  1. Hallamos el período:             T= 1/F, éste valor es conocido como el período de oscilación.      T= 1 / 4 MHz = 0.25 μs 2. Hallamos el Ciclo de Instrucción:           Tciclo de instrucción= 4*0.25 μs = 1 μs. 3. Duración del total de instrucciones normales (DTIN):           DTIN: 250 * 1 μs = 250 μs 4. Duración del total de instrucciones de salto (DTIS):           DTIS: 50 * 1 μs * 2 = 100 μs 5. Hallamos el total de duración del programa:         Total: DTIN + DTIS = 250 μs + 100 μs         Total: 350 μs    Por lo tanto nuestro programa tarda en ejecutarse, alrededor de 350 μs. Ejercicio. Dado un programa que contiene 850 instrucciones, de las cuales el 20 %, corresponden a instrucciones de salto. Halle: ¿Cuánto tarda en ejecutarse el programa? Considere: A) Oscilador LP,     B) Oscilador XT 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero CIRCUITOS DE RESET 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CIRCUITOS DE APOYO (INTRODUCEN DATOS AL MICROCONTROLADOR) Pulsadores e interruptores 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CIRCUITOS DE APOYO (SACAN DATOS DEL MICROCONTROLADOR) Visualización Con Display 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CIRCUITOS DE APOYO (SACAN DATOS DEL MICROCONTROLADOR) Con Relé Con optoacoplador 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

TEMA 2: REGISTROS, INSTRUCCIONES Y BANCOS DE MEMORIA

ING. Luis Pacheco Cribillero ESTRUCTURA DE DATOS BIT: Unidad mínima de información NIBBLE: Grupo de 4 bits BYTE: Grupo de 8 bits Word: Grupo de 2 BYTES x BYTE ALTO BYTE BAJO x LSB (Bit menos significativo) (Bit más significativo) MSB 7 Rango de los microcontroladores de 8 Bits 28 = 256 posibles valores para operaciones 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ALGUNOS TIPS PARA REPASAR Y RECORDAR Suma Binaria Aritmética: (add) 0 + 0 = 0 0 + 1 + = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 0 y llevo acarreo (Carry) para la siguiente cifra MSB Suma Binaria Lógica: (ior) 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 1 Resta Binaria Aritmética: (sub) 0 – 0 = 0 1 – 0 = 1 1 – 1 = 0 0 – 1 = 10 y tomo prestado (Borrow) de la cifra MSB inmediata OR Exclusiva: (xor) Bits iguales producen como resultado un cero (A = B = 0) Bits diferentes producen como resultado un uno (A ≠ B = 1) 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

SISTEMAS DE NUMERACIÓN Decimal Hexadecimal Binario (Formato 4 bits BCD) 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 10 A 1 0 1 0 11 B 1 0 1 1 12 C 1 1 0 0 13 D 1 1 0 1 14 E 1 1 1 0 15 F 1 1 1 1 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

FORMATO DE SISTEMAS DE NUMERACIÓN ADMITIDOS POR EL MICROCONTROLADOR Sigla Significado f (File) Registro. Puede ser cualquiera que el programador desee dentro del rango permitido. k Constante. Valor fijo. w (work) Registro de trabajo principal. d (destiny) Destino del Registro. Si d vale 1, el resultado se guardará en el Registro que el programador haya escogido. Si d vale 0, el resultado de trabajo principal "w" Tipo de Sistema Formato Decimal D’126’ .126 Binario B’10011011’ Hexadecimal H’AE’ AEH 0xAE 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero REGISTROS Y BANCOS 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

MEMORIA RAM DE REGISTROS 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ACCEDIENDO A LOS BANCOS DE REGISTROS 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero DIRECTIVA EQU La directiva EQU permite asignar a un registro o constante, un nombre asociado que facilita su entendimiento. Ejemplo: DATOX EQU 20H DATOY EQU 21H STATUS EQU 03H F EQU 01H INCLUDE .INC El uso del INCLUDE, nos permite incluir en nuestro proyecto, una plantilla que nos ahorra el trabajo de declarar todos los registros de Funciones Especiales (SFR) de la memoria RAM de registros. Es importante destacar, que en esta plantilla, todos los registros están declarados en mayúscula. Por lo que durante la elaboración de un programa, se debe respetar este formato. Ejemplo: INCLUDE <P16F84.INC> ó INCLUDE P16F84.INC 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA Encabezado Configuración, Declaración de Registros, Datos, Constantes. Cuerpo del Programa org end En general un programa está estructurado en tres grandes partes: a) Encabezado: Define el tipo de PIC con que se está trabajando, Bloque de declaraciones de variables y constantes, b) Configuración de registros especiales: Registro OPTION, INTCON, TMR0, puertos A y B, EECON, STATUS. b) Cuerpo del programa: Aquí están contenidas todas las instrucciones relacionadas a la ejecución de un programa bajo un diseño individual, realizado por el programador. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA 1. En todo programa se debe incluir cual es el tipo de PIC que se empleará, incluir librerías y configurarlo: List P= 16F84A ; Tipo de PIC a utilizar include < p=16F84.inc> ; Librería asociada al PIC que se ; está utilizando _config_RC_OSC_&_WDT_OFF ; Se seleccionan los bits de configuración 2. Al escribir un programa se realizan y organizan las instrucciones en columnas: 1ra Columna: nombrar variables o colocar etiquetas. 2da Columna: aplicar la instrucción. 3ra Columna: contiene los datos necesarios para que pueda ejecutarse dicha instrucción. 4ta Columna: contiene comentarios, no tomados en cuenta por el microcontrolador. Ejemplo: Defina a la variable M en la posición de memoria expresada en 15H 1raC 2daC 3raC 4taC M equ 15H ; Define a la variable M en la posición 15H 3. Se emplean signos para efectuar determinadas consideraciones, por ejemplo: (;) que se emplea para colocar comentarios. El programa no toma en cuenta todo lo que está en una línea luego de dicho símbolo. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA 1ra Columna 2da Columna 3ra Columna 4ta Columna Etiquetas Instrucciones Operandos Comentarios RESULTADO equ 0FH ;Declaro al registro ;RESULTADO ;En la posición 0FH de la RAM org 00H goto INICIO INICIO bsf STATUS,5 movlw FFH ; Configuramos los registros movwf TRISA ; asociados a los puertos A y B movlw 00H movwf TRISB 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA 4. Un programa siempre empieza con la instrucción “org” y termina con “end” 5. Considere las siguientes recomendaciones: Directivas, etiquetas, Variables y constantes en mayúsculas. Ejemplo: EQU, DATOA, SUMA, CONTA, RP0, Z Instrucciones en minúsculas. Ejemplo: movwf, addwf, goto, bcf, call, decfsz, etc Tabule muy bien su programa y mantenga el formato mostrado anteriormente. Coloque continuamente comentarios, a lo largo de todo el programa. Estos le ayudarán a orientarse al momento de revisar un problema de lógica del mismo o para recordar su funcionamiento. Utilice la directiva EQU, para asignarle nombres a constantes y/o variables. Esto facilitará su comprensión y lectura. 6. Se recomienda ampliamente el uso de los diagramas de flujo, para la estructuración del respectivo programa. Estos permiten visualizar el funcionamiento a “grosso modo” del mismo. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

¿Cuál se entiende mejor? Con recomendaciones List P=16F84 ;Tipo de procesador STATUS equ 03H ; Zona de declaraciones PORTA equ 05H PORTB equ 06H TRISA equ 85H TRISB equ 86H W equ 00H F equ 01H org 00H goto INICIO INICIO bsf STATUS,5 ;Se pasa a banco1 movlw 1FH movwf TRISA ; Se configura puerto A movlw 00H movwf TRISB ; Se configura puerto B bcf SATUS,5 ; Se regresa al banco 0 movlw b’11110000’ movwf PORTB ; Se escribe valor movf PORTA,W ExploPA Btfsc PORTA,3 ; RA3 es cero? goto ExploPA goto INVPB INVPB comf PORTB,1 ; Se activa RB1 End Sin recomendaciones List= 16F84 org 00H goto inicio inicio Bsf 03H,5 movlw 1FH movwf 85H movlw 00H movwf 86H bcf 03H,5 movlw b’11110000’ movwf 06H movf 05H,0 ExploPA Btfsc 05H,3 goto ExploPA goto INVPB INVPB comf 06H,1 End 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero DIAGRAMA DE FLUJO Se recomienda ampliamente que el diseñador/programador, se apoye en elementos gráficos para determinar y delimitar el funcionamiento del diseño que está encarando. Los diagramas de flujo permiten visualizar el funcionamiento lógico de cualquier programa. Un rectángulo con los extremos redondeados, denota el inicio y/o el fin de un programa. Las figuras rectangulares representan acciones concretas ó procesos a ser ejecutados por el programa. El rombo representa una toma de decisión sobre una condición que debe ser evaluada ó analizada. Si la respuesta es afirmativa ó cumple con la condición, se toma una dirección y en caso contrario, se toma una dirección diferente. Las flechas indican el flujo que debe seguir el programa. Éstas indican claramente el camino ó dirección a seguir Los Conectores son utilizados cuando el diagrama de flujo es de medianas o grandes dimensiones y su uso evita sobrecargar de flechas al diagrama. A B 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

INSTRUCCIONES ORIENTADAS A REGISTROS MNEMÓNICO DESCRIPCIÓN FLAGS AFECTADOS addwf f,d (W)+(f) a (destino) C, DC, Z andwf f,d (W) AND (f) a (destino) Z clrf f 00 a (f) (borrar registro F) clrw 00 a (W) (borrar W) comf f,d Complemento de f [(f) a (destino)] decf f,d (f)-1 a destino (decrementa f) decfsz f,d (f)-1 a destino y si resultado es 0 salta (decrementa F, salta si zero) Ninguno incf f,d (f)+1 a destino (incrementa f) incfsz f,d (f)+1 a destino y si resultado es 0 salta iorwf f,d (W) or (f) a destino movf f,d mover f a destino movwf f (W) a (f) mover W a destino F nop No operación rlf f,d Rota f a la izquierda a través del carry a destino C rrf f,d Rota f a la derecha a través del carry a destino subwf f,d (f)–(W) a (destino) C,DC,Z swapf f,d Intercambia los nibbles de f a destino xorwf f,d (W) XOR (f) a (destino) 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

INSTRUCCIONES ORIENTADAS A BIT MNEMÓNICO DESCRIPCIÓN FLAGS AFECTADOS bcf f,b Coloca a 0 el bit b del registro f Ninguno bsf f,b Coloca a 1 el bit b del registro f btfsc f,b Salta si el bit b del reg. f es 0 btfss f,b Salta si el bit b del reg. f es 1 INSTRUCCIONES CON LITERALES Y DE CONTROL addlw k (W)+ K a (W) C,DC,Z andlw k (W) AND K a (W) Z call k Llamada a subrutina clrwdt Limpia temporizador Watch Dog goto k Go To dirección (ir a dirección) iorlw k (W) OR K a (W) movlw k K a (W) retfie Retorno de una interrupción retlw k Retorno con un literal en W return Retorno de una subrutina sleep Modo Stand by sublw k K – (W) a W C, DC, Z xorlw k (W) XOR K a (W) 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

Diferencias y uso de “call” y “goto” Ambas instrucciones rompen con la secuencia normal del programa, al alterar el contenido del contador de programa (PC). (Pág. 150. Angulo). “goto” carga en el PC, la dirección de la nueva instrucción. “call” antes de cargar el PC con la dirección de la instrucción a saltar, salva la dirección de donde parte, guardándola en la cima de pila (stack), el valor actual del PC. Luego de ejecutar la subrutina, se saca del stack la dirección de donde partió. Si no están en la subrutina llamada por “call”, las instrucciones “return” o “retlw k”, se puede presentar un error de lógica en la ejecución del programa, algo similar a no dejar migajas de pan para recordar el camino de retorno. Nota: Recuerde que los PIC’s poseen un valor limitado de pila (stack). En el PIC 16F84, este es de 8. Esto significa que en un programa no puede haber más de 8 subrutinas anidadas. (Subrutinas dentro de subrutinas). 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

TEMA 3. HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN

INSTRUCCIONES DE MANIPULACIÓN DE BITS BCF F,B (Poner a Cero al Bit B del registro F) Ejemplo: bcf Datox,5 Datox= E4H BSF F,B (Poner a Uno al Bit B del registro F) Ejemplo: bsf Datox,3 Datox= C8H 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

INSTRUCCIONES DE EXPLORACIÓN/TESTEO DE BITS BTFSS F,B (Pregunta si el bit B del registro F vale uno) (Bit Test File Skip Set) Ejemplo: btfss suma,2 goto RutinaA goto RutinaB BTFSC F,B (Pregunta si el bit B del Registro F vale cero) (Bit Test File Skip Clear) Ejemplo: btfsc suma,5 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero STATUS 7      (L/E) 6      (L/E) 5      (L/E) 4      (L) 3      (L) 2      (L/E) 1      (L/E) 0      (L/E) IRP RP1 RP0 TO PD Z DC C C. Bit de acarreo en el bit MSB Vale 1 cuando en el resultado de una operación aritmética, se ha producido una acarreo (suma) Vale 0 si no se ha producido un acarreo. Para el caso de una resta, ocurre todo lo contrario a lo expuesto: Vale 1 si no se ha producido un "préstamo" Vale 0 si se ha producido un "préstamo"  DC. Acarreo en el cuarto bit (Nibble bajo). Misma descripción de C, pero referida al cuarto bit.  Z. Cero. Vale 1 si el resultado de una operación lógico - aritmética es cero Vale 0 si el resultado de una operación lógico- aritmética NO es cero  IRP. Bit para direccionamiento indirecto de los bancos de datos.  RP1 - RP0. Bits para direccionamiento directo de los bancos de datos. 1 - 1   : Banco 3 1 -0   : Banco 2 0 - 1  : Banco 1 0 - 0 : Banco 0 TO. Time Out Se pone a 1 después de la conexión de la alimentación al microcontrolador, o al ejecutarse las instrucciones clrwdt ó sleep Se pone a 0 cuando el perro guardián se ha desbordado.  PD. Power Down Se pone a 1 después de la conexión de la alimentación al microcontrolador o al ejecutarse la instrucción clrwdt Se pone a 0 mediante la ejecución de la instrucción sleep 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

RESULTADO DE OPERACIONES LÓGICO/ARITMÉTICAS ¿Cómo hacemos para saber si la suma de dos registros ha producido acarreo? R= Se suman los dos registros y se pregunta por el bit c del registro STATUS: movf DatoA,0 ;DatoA→W addwf DatoB,0 ;DatoA+DatoB→W btfss STATUS,0 ; C=1? goto Noacarreo goto Acarreo ¿Cómo sabemos si la suma de dos nibbles (4 bits) ha producido acarreo? R= Se suman los dos registros y se pregunta por el bit DC del Registro STATUS: movf DatoA,0 ;DatoA→W btfss STATUS,1 ; DC=1? 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

RESULTADO DE OPERACIONES LÓGICO/ARITMÉTICAS ¿Cómo sabemos si un registro es igual a otro? Opción A: Se restan ambos registros y se pregunta si Z es igual a 1: movf DatoB,0 ;DatoB→W subwf DatoA,0 ;DatoA – DatoB →W btfss STATUS,2 goto NOIGUAL goto IGUAL Opción B: Se aplica XOR entre ambos registros y: xorwf DatoA,0 ;DatoA (XOR) DatoB →W btfss STATUS,2 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

RESULTADO DE OPERACIONES LÓGICO/ARITMÉTICAS ¿Cómo sabemos si un registro es mayor, igual o menor a otro? R= Se restan ambos registros (A – B) y: movf DatoB,0 ;DatoB→W subwf DatoA,0 ;DatoA-DatoB→W EXPLORA btfss STATUS,2 ; Z=1? goto SIGUE goto IGUAL ;Si Z=1, A=B SIGUE btfsc STATUS,0 ;C=0? goto MAYOR ; Si C=1, A>B goto MENOR ; Si C=0, A<B 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

SELECCIONANDO LOS BANCOS DE REGISTROS El PIC 16F84 posee solamente dos (2) bancos de Registros, por lo que para seleccionar el banco deseado, basta con manipular el bit RP0 del registro STATUS. Si RP0= 1, se ha seleccionado el banco 1 Si RPO= 0, se ha seleccionado el banco 0 Ejemplo: Seleccione el banco de registros 1: bsf STATUS,5 ; RP0= 1 Seleccione el banco de registros 0: bcf STATUS,5 ; RP0=0 Así de sencillo es seleccionar los bancos de registros. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CONFIGURANDO UN PUERTO La configuración de puertos es muy fácil: Se selecciona el banco 1 Aquí se encuentran los registros que manipulan mediante software a los circuitos triestados que determinan que un pin o puerto trabaje como entrada o salida. 2. Se configuran mediante los registros asociados a los puertos (TRISA y TRISB), los pines de un puerto como entrada o salida. Si coloco un uno (1) en un bit asociado a un puerto (RA0, RA1, RB5, RB7,etc), éste se comportará como una entrada y solamente podremos leer por esta entrada. Si coloco un cero (0) en un bit asociado a un puerto, éste se comportará como una salida y solamente podremos escribir por esta entrada. Podemos hacer analogía de la siguiente forma:             1 = In     = Entrada = Solo lectura             0 = Out  = Salida   = Solo escritura 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CONFIGURANDO UN PUERTO La configuración de puertos es muy fácil: Se selecciona o se regresa al banco 0, para trabajar con los puertos que han sido previamente configurados. Si un puerto (o pin) ha sido configurado como salida, entonces se podrá escribir sobre él, para sacar datos. Si un puerto (o pin) ha sido configurado como entrada, entonces se podrá leer los datos que están ingresando por él. Nota: Escribir sobre un puerto (o pin) configurado como entrada, no tiene ningún efecto. Si se desea escribir sobre él, es necesario que el mismo sea habilitado como salida. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CONFIGURANDO UN PUERTO COMO ENTRADA/SALIDA (POR BYTE) Recordemos los tres pasos: Por Byte: A)      bsf STATUS, 5 ; (1) Selección de banco 1 movlw    FFH ; B’11111111’       movwf    TRISB        ; (2) Todos los bits del puertoB están ; configurados como entradas bcf STATUS,5 ; (3) Se regresa al banco 0 B)      bsf STATUS, 5 ; (1) Selección de banco 1 movlw    00H ; B’00000000’       movwf    TRISA        ; (2) Todos los bits del puertoA están ; configurados como salidas C)      bsf STATUS, 5 ; (1) Selección de banco 1 movlw    B’10010001 ; B’ESSESSSE’       movwf    TRISB        ; (2) Mixto E/S en un mismo puerto 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CONFIGURANDO UN PUERTO COMO ENTRADA/SALIDA (BIT A BIT) Recordemos los tres pasos: Bit a bit: bsf STATUS,5 ; (1) Selección de Banco 1         bsf        PuertoA,1        ; (2) ¿Salida o Entrada?         bcf        PuertoA,2       ; (2) ¿Salida o Entrada?         bsf        PuertoA,3       ; (2) ¿Salida o Entrada?         bcf        PuertoB,0       ; (2) ¿Salida o Entrada? bcf        PuertoB,2        ; (2) ¿Salida o Entrada?         bcf        PuertoB,3       ; (2) ¿Salida o Entrada?         bsf        PuertoB,5       ; (2) ¿Salida o Entrada?         bcf        PuertoB,7       ; (2) ¿Salida o Entrada? bcf STATUS,5 ; (3) Se regresa al banco 0 Nota: Estamos asumiendo que en este ejemplo hemos etiquetado previamente a 05H como PuertoA y 06H como PuertoB. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ESCRIBIR Y LEER SOBRE UN PUERTO Para configurarlos como entradas y/o salidas, debemos de estar en el banco 1. Una vez configurados, para poder leer y/o escribir sobre estos, debemos de cambiarnos al banco 0. Ejemplo. Realice un programa que configure al Puerto A como entrada y a los primeros cuatro bits del Puerto B como salida, los restantes bits del puerto B como entrada.             STATUS        equ            03H   ; A esta parte se le conoce como zona de ; etiquetas o declaración de etiquetas.             PuertoA          equ            05H ; También se puede usar la directiva ; INCLUDE             PuertoB          equ            06H ; Y se obvian estas declaraciones             bsf                STATUS,5        ; Hemos cambiado al banco 1, para configurar ; los puertos             movlw            1FH             movwf            PuertoA              ; Hemos configurado al PuertoA como entrada             movlw            b'11110000'             movwf            PuertoB              ; Nibble bajo como salida y nibble alto como ; entrada             bcf                STATUS,5          ; Cambiamos al banco 0 para poder leer ó ; escribir en estos, según sea el caso. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

REGISTROS ASOCIADOS A LOS PUERTOS De configuración: TRISA (85H, Banco 1) TRISB (86H, Banco 1) De Trabajo (Lectura/Escritura) PORTA (05H, Banco 0) PORTB (06H, Banco 0) PORTA y PORTB, son registros de Lectura/Escritura, como cualquier otro registro de propósito general, sólo que están directamente vinculados a los puertos del microcontrolador. Por lo tanto su Lectura/Escritura NO difiere de la de cualquier otro registro 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

LEER Y/O ESCRIBIR EL UN VALOR EN UN PUERTO Ejemplo 1. Lea el valor presente en el puerto A y guárdelo en un Registro DatoA. movf PORTA,0 ; PORTA→W movwf DatoA ; W→DatoA Ejemplo 2. Escriba sobre el puerto B el siguiente valor: 49H movlw 49H ; 49H→W movwf PORTB ; W→PORTB Ejemplo 3. Active el bit RB0, desactive el bit RB1 y active el bit RA4: bsf PORTB,0 ; RB0= 1 bcf PORTB,1 ; RB1= 0 bsf PORTA,4 ; RA4= 1 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

LEER Y/O ESCRIBIR UN VALOR EN UN PUERTO Según el ejemplo 3, planteado anteriormente; ¿Qué Efectos se tiene sobre el siguiente circuito? ¿Qué Efectos se tiene sobre el circuito si se aplican las siguientes instrucciones? movlw B’00000001’ movwf PORTB ¿Qué Efectos se tiene sobre el siguiente circuito si se aplican estas siguientes instrucciones? bcf PORTA,0 bsf PORTA,1 bcf PORTA,2 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

LEER Y/O ESCRIBIR UN VALOR EN UN PUERTO Para el siguiente circuito, ¿Qué valor debemos colocar en puerto B para que se visualice un 7 en el display? ¿Cómo hacemos para saber el valor del bit RA0? Basta con explorar su estado lógico mediante alguna de las instrucciones de testeo y/o exploración: btfss f,b ó btfsc f,b: btfss PORTA,0 goto RutinA goto RutinB 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero TOMA DE DECISIONES Condición X=1? Proceso A NO SI Una Tarea. La condición puede venir internamente como externamente. Interna btfss STATUS,0 ; C=1? goto ProcesoA goto SIGUE Externa btfss PORTA,0 ; RA0=1? goto ProcesoA goto SIGUE 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero TOMA DE DECISIONES Condición X=1? Proceso A NO SI Proceso B Dos Tareas. La condición puede venir internamente como externamente. Interna btfss STATUS,0 ; C=1? goto ProcesoA goto ProcesoB Externa btfss PORTA,0 ; RA0=1? goto ProcesoA goto ProcesoB 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

TOMA DE DECISIONES. EJEMPLO Dado el siguiente circuito, Active el LED ubicado en RB0 si RA0, vale 0 y en caso contrario, active el LED ubicado en RB1. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

TOMA DE DECISIONES. EJEMPLO RA0=1? Activar LED en RB0 NO SI RB1 Externa btfss PORTA,0 ; RA0=1? goto ProcesoA goto ProcesoB ProcesoA bsf PORTB,0 goto SIGUE ProcesoB bcf PORTB,1 goto SIGUE SIGUE ------ ------ 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

TOMA DE DECISIONES. CERROJO Ó VALIDACIÓN Condición X=1? Proceso A NO SI Se queda esperando que la condición ocurra. Interna ESPERA btfss INTCON,0 goto ESPERA goto ProcesoA Externa EXPLORA btfss PORTA,0 ; RA0=1? goto EXPLORA goto ProcesoA 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero TOMA DE DECISIONES Condición X=1? NO SI Proceso B Y=1? Proceso D Proceso A Proceso C Multitareas. Dos condiciones permiten elegir entre uno a cuatro procesos distintos. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

¿Cómo pasar del diagrama de flujo al programa? Es sencillo: Cada símbolo del diagrama de flujo representa una (ó varias) instrucción (es). El programador/Diseñador, mediante la práctica y/o visualización, debe buscar las instrucciones que cumplan con los símbolos y su contenido, e ir colocándolas secuencialmente, según lo indique el diagrama de flujo previamente elaborado. 35H→ SUMA Z=1? ProcesoA NO SI CARGA movlw 35H movwf SUMA btfss STATUS,2 goto ProcesoA goto Carga 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

TEMA 3. RUTINAS INTERMEDIAS

SUBRUTINA MIENTRAS SE PRESIONA UNA TECLA PRESIONADA? NO SI DELAY 10 ms PROCESO A 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

PRESIONAR TECLA Y ESPERAR A QUE SE SUELTE PARA EJECUTAR SUBRUTINA Presionada? Retardo 10 ms NO SI Soltada? Proceso A 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero ENMASCARAMIENTO Este proceso es muy utilizado cuando se desea segmentar ó separar un registro en dos nibbles (4 bits) y luego en registros de 8 bits. La instrucción ideal para este es la “and” 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero ENMASCARAMIENTO DatoA equ 12H DatoL equ 23H DatoH equ 4EH movlw 4CH ; Cargamos a w con 4CH movwf DatoA ; Transferimos 4CH a w movlw 0FH andwf DatoA,0 ; Neutralizamos el nibble ; más significativo de DatoA y lo ; guardamos en w para no alterar el ; contenido de DatoA movwf DatoL ; Lo guardamos en éste movlw F0H andwf DatoA,0 ; Neutralizamos el nibble menos ; significativo de DatoA movwf DatoH swapf DatoH ; Intercambiamos nibbles ; en DatoH para ordenarlo. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero ENMASCARAMIENTO También se puede neutralizar un bit o varios bits, selectivamente, según sea nuestra conveniencia. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero CALL K PCL 27H 28H 29H 2AH 2BH INICIO INSTRUCC A INSTRUCC B INSTRUCC C CALL PROX INSTRUCC D FIN PROX INSTRUCC 1 INSTRUCC 2 RETURN ó RETLW K SUBRUTINA PROGRAMA PRINCIPAL 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero CALL K El llamado a una Subrutina K, desvía el flujo normal del programa, hacia donde se encuentra la etiqueta K. El valor del contador del programa (PC) es guardado en la pila (STACK), que es una memoria tipo FIFO (First In First Out). La familia de la gama media (PIC16FXXX) posee 8 niveles de STACK. Si se sobrepasa de este valor, se pierde la información del contador de programa y el microcontrolador no puede determinar el retorno correcto. Esto ocurre si existen 8 subrutinas anidadas (Subrutinas dentro de subrutinas). Ciertamente, este problema se puede presentar en programas medianos o grandes, pero debe tenerse en cuenta al momento de la programación y elaboración de un diseño. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero CALL K M (09H) N (1FH) O (2AH) L (05H) K (03H) P (2EH) Q (30H) R (3CH) T (40H) PILA (STACK) (PCL) 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

TEMPORIZANDO SIN EL USO DEL TMR0 La temporización sin el uso del temporizador TMR0 se basa en “hacer perder el tiempo” al microcontrolador mientras las ejecuta en lazos o bucles, logrando un retardo (delay) que puede variar según sean las necesidades del programa. Con estos retardos inducidos, podemos generar tiempos para funciones específicas, como la de eliminar rebotes de un pulsador o interruptor por software, lo que nos permite simplificar el hardware que esto acarrea en nuestro circuito aplicado al microcontrolador, dejando el uso del temporizador TMR0, para otros usos. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

EJEMPLO DE UN RETARDO POR SOFTWARE SIN TMR0 RETARDO movlw d’16’ ; (1 ciclo) movwf REG2 ; Cargamos REG1 con 16 (1 ciclo) DOS movlw d’14’ ; (1 ciclo) movwf REG1 ; Cargamos REG2 con 14 (1 ciclo) UNO decfsz REG1,1 ; Dec REG2 (13 veces*1 ciclo + 1*2 ciclos) goto UNO ; Se mantiene dec. REG2 (2 ciclos) TRES decfsz REG2,1 ; Dec REG1 (16 veces * 1ciclo) goto DOS ; Va a recargar REG2 (2 ciclos) return ; (2 ciclos) La subrutina UNO, tarda 3 ciclos que se repite 13 veces hasta que REG2 se hace cero y salta (2 ciclos)= (3*13 ciclos)= 39 ciclos. La subrutina DOS consume 2 ciclos + 3 ciclos que consume la subrutina TRES= 5 ciclos, y ambas se repiten al igual que la UNO, por 16 veces = [39 ciclos (de la rutina UNO)+ 5 ciclos (de las rutinas DOS y TRES)*16 ]= 704 ciclos Pero, cada vez que se salta de la subrutina UNO a la TRES se consumen 2 ciclos y esto se repite por 16 veces: 2 ciclos *16 = 32 ciclos Adicional a esto, al iniciarse la rutina de retardo, han transcurrido 4 ciclos (hasta que empieza la subrutina UNO) En total= 704 ciclos + 32 ciclos + 4 ciclos + 2 ciclos (al ejecutarse “return”) = 742 ciclos. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

RUTINA DE CONVERSIÓN BINARIO A BCD (8 BITS) INICIO DATOX→W W→RESP U=0 D=0 C=0 RESP= RESP-100 C=0? incf C,1 incf D,1 MOSTRAR EN DISPLAY FIN RESP= RESP+100 RESP= RESP-10 RESP= RESP+10 RESP= RESP-1 incf U,1 NO SI 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

RUTINA DE CONVERSIÓN DE BCD A BINARIO (8 BITS) INICIO DAT=0 UNI=X DEC=Y CEN=Z CEN=CEN-1 C=0? DAT=DAT+100 DAT=DAT+10 RETURN DEC=DEC-1 UNI=UNI-1 DAT=DAT+1 NO SI 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero TABLAS Las tablas nos permiten extraer valores para ser utilizados en otras tareas, tales como la visualización de datos, linealización de valores, conversión de códigos, etc. Su funcionamiento se basa en la manipulación del contador de programa (PC) mediante la suma de un puntero de tabla (registro) y la parte baja del contador de programa (PCL). Para un rango máximo de 256 valores, se manipula directamente el PCL. En caso de valores superiores, se debe manipular adicionalmente el PCLATH, que amplia la capacidad de datos en una tabla. La instrucción RETLW K, está muy asociada a las tablas, ya que cuando se llama a una subrutina “tabla”, esta instrucción extrae el valor de la misma previamente seleccionada por el puntero de tabla. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero TABLAS Normalmente, cuando se llama a una subrutina “tabla”, previamente se carga el valor del puntero. Dentro de la subrutina “tabla”, el puntero se suma al PCL, “saltando” al valor correspondiente indicado por el puntero. Veamos el siguiente programa: TABLA addwf PCL,1 retlw ‘Valor0’ retlw ‘Valor1’ retlw ‘Valor2’ … retlw ‘ValorN’ Puntero + PCL movf CONTADOR,0 call TABLA movwf PORTB 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero VARIAS OPCIONES TECLA1 ACT? NO SI Proceso B TECLA2 Proceso D Proceso A Proceso C TECLA3 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

MULTIPLEXACIÓN DE DISPLAYS La multiplexación de displays, consiste en la activación secuencial de varios displays. Se activa un display y se desactiva el resto, mientras el dato que se desea mostrar es colocado inmediatamente por el puerto correspondiente. Seguidamente, se desactiva este display, se activa el display siguiente y se desactivan los restantes y se coloca el dato correspondiente. Y así sucesivamente. Se recomienda que entre activación y desactivación de displays se utilice un tiempo menor a 5 ms. El efecto óptico percibido por el ojo humano es el de una cifra fija. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

MULTIPLEXACIÓN DE DISPLAYS Paso a paso: (Asumamos que tenemos tres displays) Se activa display de UNIDAD Se desactiva el resto de los displays Se muestra el dato de UNIDAD 4) Se desactiva los displays de UNIDAD y CENTENA 5) Se activa el display de DECENA 6) Se muestra el dato de DECENA 7) Se desactivan los displays de UNIDAD y DECENA 8) Se activa el display de CENTENA 9) Se muestra el dato de CENTENA 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

MULTIPLEXACIÓN DE DISPLAYS MOSTRAR DIG1→W W→PORTA HABI DISP1 RETARDO 1ms HABI DISP2 DIG2→W RETURN 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ESTRUCTURA DE CONTADORES INICIO CONTADOR=0 MOSTRAR INCF CONTADOR,1 CONTADOR =9? 1 NO SI CONTADOR ASCENDENTE SIMPLE 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CONTADOR ASCENDENTE COMPLEJO INICIO UNI=0 DEC=0 RETARDO MOSTRAR INCF DEC,1 RA0=1? 1 NO SI UNI=9? INCF UNI,1 DEC=9? CONTADOR ASCENDENTE COMPLEJO 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ESTRUCTURA DE CONTADORES INICIO CONTADOR=0 MOSTRAR CONTADOR=9 DECF CONTADOR,1 CONTADOR =0? 1 NO SI CONTADOR DESCENDENTE SIMPLE 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CONTADOR DESCENDENTE COMPLEJO INICIO UNI=0 DEC=0 RETARDO UNI=9 MOSTRAR DECF DEC,1 RA0=1? 1 NO SI UNI=0? DECF UNI,1 DEC=0? DEC=9 CONTADOR DESCENDENTE COMPLEJO 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

DE LA IDEA AL PROGRAMA (PARTE I) Delimitar / Diseñar el Hardware Diagrama de Flujo para establecer el funcionamiento lógico Realizar programa en lenguaje ensamblador. Ejercicios propuestos: Leer el valor del puerto A y visualizarlo por el Puerto B Taladro / Torno Manipular Display Estacionamiento Local Comercial Doble interruptor 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

TEMA 4. TIMER 0

REGISTROS ASOCIADOS AL TEMPORIZADOR TMR0 TMR0: Registro de 8 bits de lectura/escritura OPTION: Configura al TMR0 para que trabaje como temporizador ó contador y asigna el valor al prescaler INTCON: Da información mediante el bit “TOIF” cuando el TMR0 se ha desbordado. TRISA (PUERTO A): Permite el ingreso de pulsos cuando el TMR0 está configurado como contador por RA4 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

REGISTRO OPTION (Dirección 81H) bit 7, RPBU : Resistencia Pull-up, Puerto B, habilita el bit 1: Desactivadas 0: Activadas bit 6, INTEDG: Flanco activo para el control de interrupciones 1: Con flanco Ascendente 0: Con flanco Descendente bit 5, TOCS: Fuente de Reloj para TMR0 1: Pulsos introducidos a través de RA4/T0CK1 (Contador) 0: Pulsos de reloj interno Fosc/4 (Temporizador) bit 4, TOSE: Tipo de flanco en TOCK1 1: Incremento de TMR0 cada flanco descendente 0: Incremento de TMR0 cada flanco ascendente bit 3, PSA: Bit de asignación del prescaler divisor de frecuencia 1: El divisor de frecuencia se asigna al WDT 0: El divisor de frecuencia se asigna al TMR0 bit 2-0, PS2:PSO: Rango con el que actúa el divisor de frecuencia. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

EJEMPLOS DE CONFIGURACIÓN Configure al PIC16F84 para que el temporizador TMR0, trabaje con los pulsos provenientes de un reloj externo, y el mismo cambie en el flanco de subida del pulso externo: Configure al PIC16F84 para que el TMR0, trabaje con el reloj interno y la frecuencia del mismo sea dividida por 32: ¿Y los demás bits? ¿Cómo lo cargo al OPTION? En el primer caso: movlw b’xx11xxxx1’ movwf OPTION En el segundo caso: movlw b’xx0x0100’ movwf OPTION 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero TEMPORIZADOR TMR0 Registro asociado al Timer0. Se encuentra en la posición 01H de la memoria RAM. Es el corazón del módulo Timer0. Puede ser leído o escrito en cualquier momento. El TMR0 se incrementará automáticamente por cada ciclo de instrucción y contará desde 0 (00H) hasta 255 (FFH) (Contador de 8 bits). Para que opere como temporizador, el bit TOCS (del registro OPTION) debe ser cero (0), el bit PSA= 0 y deben ser cargados los bits PS2 a PS0, según sea el preescaler a utilizar para lograr nuestra temporización. Para que opere como contador, se usa una entrada de reloj externo en el TMR0 y se deben de cumplir ciertos requisitos para que el reloj externo pueda ser sincronizado con el reloj interno (TOSC). Además existe un retardo en el incremento real del TMR0, después de la sincronización. El bit TOCS= 1. Se debe seleccionar el tipo de flanco que producirá el incremento del TMR0 ( TOSE = 1 ó 0). 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero ¿QUÉ ES EL PRESCALER? Divide la frecuencia de reloj de entrada del Timer0, entre valores predefinidos, como se ve en la tabla asociada al registro OPTION, 1:32, 1: 64, 1:256, etc., genera una nueva señal de menor frecuencia a la salida, que será la señal de reloj de entrada al registro TMR0. “Ralentiza” señales de entrada demasiado rápidas para nuestros propósitos. También existe un postescaler, asociado al perro guardián WDT (Watch Dog Timer) del microcontrolador, pero en este caso recibe el nombre de postcaler ya que se usa a la salida del WDT, no pudiendo estar asignado a la vez al Timer0 o al WDT. El preescaler es transparente para el programador, no se puede leer ni escribir sobre él, pero se puede seleccionar por software, como ya se ha dicho, mediante el registro OPTION. Nota: Para evitar un RESET no deseado del sistema, es necesario ejecutar una secuencia de instrucciones específicas cuando se cambia la asignación del prescaler del TMR0 al WDT. Esta secuencia debe ser seguida, aún cuando el WDT esté inactivo. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero ¿CÓMO CUENTA EL TMR0? 00H FFH El TMR0 cuenta exclusivamente de forma ascendente, nunca descendente. 00H (28 – N10) 00H Si el TMR0 se carga con un valor, éste comenzará a contar desde el valor cargado hasta que se desborda (cuando pasa a 00H) FFH Valor cargado En el TMR0 00H 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero CÁLCULOS CON EL TMR0 Cuando se carga en el registro TMR0 un valor XXH, él mismo contará: (FFH – XXH) impulsos y el tiempo que tarda en hacerlo viene dado por la expresión: Temporización= 4 * TOSC * Valor Real TMR0 * Rango del divisor de Frecuencia Valor Real TMR0 = (28 – N10) = (256 – N10) N10= Valor a cargar en el TMR0 Ejemplo: Sea un valor a cargar en el TMR0 de 100, un prescaler seleccionado de 1:32 y un oscilador XT. Determine el tiempo en que tardará el TMR0 en desbordarse. Solución: Sea XT = Frecuencia = 4 MHz, T = 0.25 μs. Temporización= 4*0.25 μs* (256 – 100) * 32 = 4.992 ms. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero OTROS EJEMPLOS Se desea saber: ¿Qué valor debemos cargar en el TMR0, si deseamos obtener una temporización de 10,24 ms, utilizando un preescaler de 128 y un cristal XT? Solución: (256 – N10) = = = 80 (256 – N10) = 80, despejando N10 = (256 – 80) = 176, el valor que debemos cargar en el TMR0 es 176, para que éste cuente desde 176 hasta 256. Elegir el TMR0, para generar un retraso de 1.5 ms utilizando un oscilador de 10 MHz. Solución: Sea Fosc= 10 MHz, T = 100 ns (256 – N10) = = N10 = 256 - (3750/RgoDivisor) 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CONTINUACIÓN EJEMPLO ANTERIOR Démosle valores al Rango del divisor, hasta obtener un valor que se acerque lo más posible al retardo propuesto: Si Prescaler= 256, Valor a cargar en el TMR0= 241 (redondeado) Si Prescaler= 128, Valor a cargar en el TMR0= 227 (redondeado) Si Prescaler= 64, Valor a cargar en el TMR0= 197 (redondeado) Si Prescaler= 32, Valor a cargar en el TMR0= 139 (redondeado) Etc… A manera de práctica, realice usted, el cálculo de la Temporización, para cada uno de los valores que se consiguieron en los cálculos anteriores. Escoja uno y justifique. Particularmente parece que el que tiene el rango de divisor de 64, es el mejor. Nota: En este ejercicio resuelto, usted puede darse cuenta de que no hay un solo resultado para los ejercicios, pero lo que si debe cumplirse es que sea cualquiera que sean los valores que se tomen para los cálculos, estos deben de estar cercanos a la respuesta que se espera del temporizador que esté diseñando. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero Ejemplo. Diga ¿cuánto es la máxima temporización que se puede hallar con el TMR0? Asuma que se está trabajando con un XT. Solución: Tomamos el máximo factor de escala de división todos los estados que puede contar el TMR0: Temporización= 4*0.25 μs*(256 )*256 = 65.536 ms. Este es el máximo valor que podemos conseguir del TMR0. ¿Cómo hacemos entonces para conseguir valores superiores a éste, tales como 0,5 s; 1 s; 2 s; entre otros? Esto se puede arreglar si tenemos un contador de mayor número de bits. La solución está en extender el Timer0 con un registro (auxiliar) controlado por software. Dicho registro (auxiliar) contará el número de interrupciones por desbordamiento que genera el Timer0, de forma de que éste pase por cero, cuando haya pasado el tiempo que estamos calculando. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

USO DE REGISTRO AUXILIAR Pasos: 1. Escoger un valor para el prescaler. Un posible criterio es calcular todas las frecuencias de prescaler que podemos obtener con cada divisor posible. Las frecuencias sin decimales son interesantes al poder encontrar múltiplos de ellas a la salida del TMR0 con mayor facilidad. En general, la elección del valor del prescaler es empírica: depende del problema, la experiencia y sobre todo de la práctica. 2. Determinar el valor del Registro Auxiliar, a partir del valor dado por el TMR0. Normalmente viene dado por un múltiplo de la frecuencia, asociada al tiempo calculado. Con un ejemplo entenderemos mejor lo que se desea plantear: Ejemplo: Determine los valores del TMR0 y del Registro Auxiliar para conseguir una temporización de 1 segundo. Utilice un oscilador XT. Solución: XT= Frecuencia = 4 MHz ; Tosc= 250 ns Paso 1. Como no se nos ha impuesto que prescaler utilizar ni que temporización, podemos aleatoria mente escogerlas, como en el ejemplo 6. Evaluando cualquiera, cuya temporización del TMR0 se basó en 5 ms, escojamos el prescaler 128 y sustituyamos los valores en la ecuación principal: Temporización= 4*250 ns*(256 - 217)*128 = 4.992 ms 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CONTINUACIÓN DEL EJEMPLO ANTERIOR Paso 2. ¿Qué valor debe de tener el registro auxiliar? Al tiempo de 4.992 ms, se asocia una frecuencia del TMR0 de = = 200.3 Hz, redondeando, tomamos este múltiplo: 200, Así, tendremos entonces que si multiplicamos 200*4.992 ms = 0.998 s, que es un valor bastante cercano a 1 segundo. b) La misma operación pero interpretada de una forma más sencilla es determinar cuantas veces necesitamos al tiempo calculado para lograr un segundo: La que usted entienda mejor es válida. Nuestro registro auxiliar debe ser de 200!!! Recuerde de que éste registro auxiliar no debe superar 255. Si supera este valor, se debe adicionar un nuevo registro auxiliar 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

DE LOS CÁLCULOS A LA PROGRAMACIÓN Realicemos un ejercicio completo: Realice un programa que permita encender y apagar un led cada 15 ms, mediante el timer0. Utilice un oscilador XT. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

DE LOS CÁLCULOS A LA PROGRAMACIÓN Paso 2. Debemos de estructurar el programa para que vigile e informe cuando el TMR0 se ha desbordado, y el bit que nos da esta información es el TOIF, del Registro INTCON. Adicional a esto debemos configurar el registro OPTION para que este trabaje con el prescaler que hemos seleccionado para nuestros cálculos, así como de asignarlo al TMR0. Así como la rutinaria configuración de los puertos. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero LIST P=16F84A INCLUDE P16F84A.INC ORG 00H GOTO INICIO INICIO BSF STATUS,5 CLRF TRISA MOVLW B’11010110’ MOVWF OPTION_REG BCF STATUS,5 CLRF INTCON LEDON BSF PORTA,0 CALL RETARDO LEDOFF BCF PORTA,0 GOTO LEDON ;***RUTINA DE RETARDO*** RETARDO MOVLW D’139’ MOVWF TMR0 ESPERA BTFSS INTCON,TOIF GOTO ESPERA BCF INTCON,TOIF RETURN END Paso 3. Programa 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero Ejercicio. Realice un programa que permita encender y apagar un led cada un segundo. Mediante Timer0 y con un oscilador XT. Programa Principal Subrutina 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

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¿OTRA FORMA DE HACER LOS CÁLCULOS? Pero si aún le enredan todas estas fórmulas, para calcular temporizaciones, probemos con estas tres: Pruebe ahora realizar los mismos cálculos siguiendo el 1, 2, 3… 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

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TEMA 5. INTERRUPCIONES

ING. Luis Pacheco Cribillero INTERRUPCIONES “Las interrupciones son desviaciones del flujo de control del programa originadas asíncronamente, por diversos sucesos que no se hallan bajo la supervisión de las instrucciones. Dichos sucesos pueden ser externos al sistema, como la generación de un flanco o nivel activo en una patilla del microcontrolador, o bien, internos, como el desbordamiento de un contador. Su comportamiento es similar al de la instrucción “call” de llamado a subrutina. Se detiene la ejecución del programa en curso, se salva la dirección actual del contador de programa (PC) en la pila (STACK) y se carga el PC con una dirección, que en el caso de una interrupción es una dirección reservada de la memoria de código, llamada vector de interrupción”. Parejo. Microcontroladores PIC. Pág. 117. 2da Edición. En el PIC 16F84, este vector de interrupción está ubicado en la posición 04H, en donde comenzará la rutina de servicio de la interrupción. Ejemplo: org 00H ; Vector de origen del programa goto INICIO ; salto a la rutina de programa principal org 04H ; Vector de interrupción goto INTERR ; salto a la rutina de interrupción. La idea de colocar una instrucción de salto incondicional, es la de trasladar el flujo del programa a la zona de memoria de código que contiene a la rutina de interrupción. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

DIAGRAMA DE FLUJO DURANTE UNA INTERRUPCIÓN Programa normal Instrucción 1 Instrucción 2 Instrucción 3 … Instrucción 24 Instrucción 25 Instrucción N Fin de programa Rutina de Servicio de Interrupción Instrucción 1 Instrucción 2 … RETFIE Nota: Una Rutina de Servicio de Interrupción puede ser igual de extensa e incluso más que el mismo programa principal. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero DIAGRAMA DE FLUJO RSI 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

CAUSAS DE INTERRUPCIÓN Activación del pin RB0/INT Desbordamiento del TMR0 Cambio de estado de una de los 4 pines de más peso (RB7:RB4) del puerto B Finalización de la escritura en la EEPROM de datos REGISTRO INTCON Este registro se encuentra ubicado en la posición 0BH del banco 0 de los registros de funciones especiales (SFR). A continuación se describirán cada uno de sus bits: 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero INTCON GIE: (Global Interrupt Enable), Permiso Global de Interrupciones 1: Habilita todas las interrupciones, cuyos bits de permiso individuales también las permitan 0: Deshabilita todas las interrupciones EEIE: (EEPROM Interrupt Enable), Permiso de Interrupción por fin de escritura en la EEPROM 1: Habilita la interrupción cuando termina la escritura de la EEPROM de datos 0: Deshabilita esta interrupción TOIE: (TMR0 Overflow Interrupt Enable), Permiso de interrupción por desborde del TMR0 1: Habilita una interrupción por desborde del TMR0 INTE: (Interrupt Enable RB0/INT), Permiso de interrupción por activación del pin RB0/INT 1: Habilita la interrupción al activarse RB0/INT 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero INTCON RBIE: (RB Port Change Interrupt Enable), Permiso de interrupción por cambio de estado en RB7:RB4 1: Habilita esta interrupción 0: Deshabilita esta interrupción TOIF: (TMR0 Overflow Interrupt Flag), Señalizador de desborde del TMR0 1: Ha ocurrido un desborde del TMR0 0: No se ha desbordado el TMR0 INTF: (RB0/INT Interrupt Flag), Señalizador de activación del pin RB0/INT 1: Se ha activado RB0/INT 0: No se ha activado RB0/INT RBIF: (RB Port Change Interrupt Flag), Señalizador de cambio de estado en RB7:RB4 1: Pasa a 1 cuando cambia el estado de alguna de estas 4 líneas 0: No ha cambiado el estado de RB7: RB4 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero SALVANDO EL ENTORNO Salvar el entorno, se refiere a mantener el valor exacto que tienen los registros de trabajo STATUS y W, y cualquier otro de importancia, que no vaya a ser modificado dentro de la subrutina de servicio de interrupción. Para salvar el entorno cuando ocurre una interrupción se recomienda seguir los siguientes pasos: Salvar a w y a STATUS. Almacenar a w en un registro general llamado W_TEMP Almacenar a STATUS en un registro general llamado STATUS_TEMP Se ejecuta la rutina de interrupción (queda expresada para efectos del ejemplo siguiente) Restauramos a STATUS Restauramos a w NOTA: Los registros generales W_TEMP, STATUS_TEMP, deben ser declarados al inicio del programa, para no generar errores. 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero SALVANDO EL ENTORNO ; **** Rutina para salvar el entorno **** PUSH movwf W_TEMP ; Copiamos w a este registro temporal swapf STATUS,0 ; Intercambiamos STATUS y lo guardamos en w movwf STATUS_TEMP ; Salvamos STATUS en STATUS_TEMP RUT_INT ;Aquí estará la rutina de servicio de interrupción ; POP swapf STATUS_TEMP,0 ; Intercambiamos nibbles en el registro ; STATUS_TEMP movf STATUS ; Movemos w al registro STATUS, retornando el ; valor original swapf W_TEMP,1 ; Intercambiamos nibbles y lo mantenemos en ; este registro swapf W_TEMP,0 ; Intercambiamos nibbles y lo trasladamos a w ; retornando el valor original que tenía antes de ; entrar a la rutina de interrupción 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

ING. Luis Pacheco Cribillero Ejemplo. Realicemos un programa completo que contenga varias interrupciones. Si la causa ha sido la activación del pin RB0, se debe mostrar un dos en binario en el puerto A, si ha sido un cambio de nivel en RB4:RB7, se debe mostrar el uno en binario en el puerto A y si se ha desbordado el TMR0, se debe mostrar el cuatro en binario en el puerto A. Programa Principal RSI 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero

¿CUANDO UTILIZAR UNA INTERRUPCIÓN? Una interrupción es muy importante cuando deseamos realizar una tarea que no dependa de una exploración constante del programa sobre la misma. También cuando deseamos que nuestro programa responda de forma inmediata y automática a determinados eventos. Ejemplo del uso de Interrupción: En los sistemas de control, cuando se necesita un pulsador de parada de emergencia (PARE). En un diseño, cuando se requiere que nuestro circuito cumpla con determinadas tareas, al pulsarse una tecla (LAMP TEST). En el manejo de teclados, se recomienda su uso, ya que se puede meter al microcontrolador en un estado de reposo, ahorrando energía y esperando a que se pulse una tecla para iniciar una rutina de servicio (CLAVE). Cuando almacenamos información en la EEPROM y deseamos ser advertidos de que ésta se ha terminado (ALMACENAMIENTO). Etc... 11/04/2017 ING. Luis Pacheco Cribillero