tutorial-programacion de microcontroladores pic18f2550 con basic

PIC 18F2550: Programacin con PicBasic

Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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TUTORIAL: Programacin de MicrocontroladoresParte I Muchos lectores de NeoTeo se han mostrado interesados en la programacin de microcontroladores. Desde hoy tendrn en forma semanal una entrega de este tutorial que les mostrar como hacerlo. Te apuntas? La electrnica ha evolucionado mucho. Casi todo lo que hasta hace unos aos se hacia mediante un grupo (a veces muy numeroso) de circuitos integrados conectados entre si, hoy se puede realizar utilizando un microcontrolador y unos pocos componentes adicionales. De todos los fabricantes de microcontroladores que existen, los ms elegidos por los hobbystas suelen ser los modelos de Microchip, en gran parte debido a la excelente documentacin gratuita que proporciona la empresa para cada modelo. El lenguaje nativo de estos microcontroladores es el ASM, y en el caso de la familia 16F solo posee 35 instrucciones. Pero el ASM es un lenguaje que esta mucho ms cerca del hardware que del programador, y gracias a la miniaturizacin que permite incorporar cada vez ms memoria dentro de un microcontrolador sin aumentar prcticamente su costo, han surgido compiladores de lenguajes de alto nivel. Entre ellos se encuentran varios dialectos BASIC y C. El BASIC resulta bastante ms simple de aprender. Antes de comenzar a ver los temas programacin en si mismos, debemos aclarar algunos conceptos bsicos sobre los microcontroladores para poder entender lo que hace cada instruccin BASIC. Eso ser muy til para los que vayan a comenzar a programar a partir de este artculo. Lo ms interesante de trabajar con microcontroladores es que se necesitan conocimientos tanto de electrnica (hardware) como de programacin (software) as que a lo largo de estos tutoriales iremos viendo temas de ambas disciplinas, ya que ntimamente vinculadas. Un microcontrolador es como un ordenador en pequeo: dispone de una memoria donde se guardan los programas, una memoria para almacenar datos, dispone de puertos de entrada y salida, etc. A menudo se incluyen puertos seriales (RS-232), conversores analgico/digital, generadores de pulsos PWM para el control de motores, bus I2C, y muchas cosas ms. Por supuesto, no tienen ni teclado ni monitor, aunque podemos ver el estado de teclas individuales o utilizar pantallas LCD o LED para mostrar informacin. En general, por cada cuatro ciclos de reloj del microcontrolador se ejecuta una instruccin ASM (una instruccin BASIC consta generalmente de mas de una instruccin ASM). Esto significa que un PIC funcionando a 20MHz puede ejecutar 5 millones de instrucciones por segundo. Los pines del PIC se dedican casi en su totalidad a los puertos que mencionbamos anteriormente. El resto (2 o mas) son los encargados de proporcionar la alimentacin al chip, y a veces, un sistema de RESET. Desde BASIC es posible saber si un pin esta en estado alto (conectado a 5V o a un 1 lgico) o en estado bajo (puesto a 0V o a un 0 lgico). Tambin se puede poner un pin de un puerto a 1 o 0. De esta manera, y mediante un rele, por ejemplo, se puede encender o apagar una luz, motor, maquina, etc. Uno de los microcontroladores ms famosos de todos los tiempos ha sido, sin duda, el 16F84A, que ya es considerado obsoleto. Un buen reemplazo es el 16F628A, y es el que utilizaremos en la mayora de losFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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ejemplos y proyectos que veamos. La disposicin de sus pines es la siguiente:

Como podemos ver, los pines 1, 2, 3, 4, 15, 16, 17 y 18 tienen el nombre de RAx. Esos pines conforman el puerto A, PORTA de ahora en ms. Los pines 6 al 13 forman parte del puerto B (PORTB). El pin 5 es el que se conectara al negativo de la fuente de alimentacin. El 14 ir conectado a 5V. Como habrn notado, muchos de los pines tienen ms de una descripcin. Esto se debe a que pueden utilizarse de varias maneras diferentes, seleccionables por programa. Por ejemplo, el pin 4 sirve como parte del PORTA, como RESET (MCLR = Master Clear) y como tensin de programacin (Vpp) No es mala idea descargar desde la web de Microchip la hoja de datos de este microcontrolador (esta en ingls) para tenerla siempre a mano. Ahora bien Cmo colocamos el programa dentro del PIC? Para ello necesitamos algunas herramientas. Por un lado, es necesario un quemador de PICs, como el que publicamos en NeoTeo, o alguno de los varios disponibles comercialmente. Uno que me gusta particularmente es el GTP-USB+, ya que al funcionar conectado al puerto USB es muy veloz. Adems, necesitaremos un software que enve el programa al PIC. Para ello usaremos el WinPIC800, que es un excelente soft gratuito. Y tambin vamos a necesitar un compilador, para traducir nuestro programa en BASIC al ASM que es capaz de entender el PIC. Despus de mirar varios candidatos, en este momento parece una buena eleccin el PIC SIMULATOR IDE, que no solo es un excelente compilador de BASIC, si no que adems (y por solo 29 euros) ofrece un entorno de simulacin de nuestros circuitos. Existe una versin de prueba que se puede bajar gratuitamente desde aqu.

El GTP USB+, un excelente programador de micros y memorias.

El WinPic800 enviara el programa al PIC.


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El PIC SIMULATOR IDE, entorno de programacionPara comenzar, usaremos un PIC 16F628A. BASIC. El primer ejemplo que veremos, equivalente al hola mundo de cualquier otro entorno de programacin, consiste en encender y apagar continuamente un LED conectado a uno de los pines del micro. Utilizaremos el circuito siguiente:

Nuestro primer ejemplo. A diferencia de un programa de ordenador, donde uno escribe el programa, lo compila, lo ejecuta y ya, en el mundo de los microcontroladores hay que, previamente, definir el tipo de microcontrolador que se va a utilizar, cual va a ser su frecuencia de clock, como va a ser el circuito en que se va a utilizar el mismo, etc. En primer lugar, vamos a aprovechar el oscilador interno del 16F628A y nos evitaremos el cristal y condensadores asociados. El puerto B del micro tiene su pin 9 conectado a un LED mediante una resistencia de 220ohms, que tienen como funcin limitar la corriente que circula por el LED. Esta ser nuestra "salida". El circuito debe alimentarse con 5v bien filtrados y regulados. Volviendo a nuestro programa, vamos a escribir el "hola mundo" de los microcontroladores: encender un LED.


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El primer paso es elegir en PIC SIMULATOR IDE, desde el men "Opciones" -> "Select Microcontroller", el microcontrolador PIC16F628A. Luego, debemos configurar los bits correspondientes, como se ve en las figuras de ms abajo. Lo destacable por ahora de esta configuracin es que estamos dejando la memoria (FLASH y EEPROM) sin proteccin, que el pin RESET se va a comportar como I/O y que usaremos como oscilador el oscilador interno INTRC.

"Opciones" -> "Select Microcontroller"

"Opciones" -> "Configuration Bits"

Una vez hecho esto, arrancamos el editor de BASIC (presionando CTRL-C, por ejemplo), y escribimos el siguiente cdigo:AllDigital TRISA = %11111111 TRISB = %00000000 loop: PORTB.3 = 1 WaitMs 500 PORTB.3 = 0 WaitMs 500 Goto loop

Vamos a analizarlo lnea por lnea para entender su funcionamiento: La lnea 1 utiliza la sentencia AllDigital para convertir todos los pines del micro en pines de E/S. Esto equivale a deshabilitar los comparadores, conversores A/D y todos los mdulos que pudiese tener nuestro microcontrolador. No es la nica manera de hacer esto, pero si la mas sencilla. Las lneas 3 y 4 convierten todos los pines del puerto A en entradas ( TRISA = %11111111 ) y los del puerto B en salidas ( TRISB = %00000000 ). El "%" indica que el numero que viene a continuacin esta en binario. Se podra haber escrito, por ejemplo TRISB = 0 y hubiera sido lo mismo. Personalmente me gusta esta manera, ya que "veo" el estado de cada pin. Por supuesto, es valido activar como entrada algunos pines, y como salidas otros, haciendo algo parecido a TRISB = %11000111. En la lnea 6 encontramos una "etiqueta" ( loop: ). Esta no hace nada, solo sirve como referencia para enviar el flujo del programa a esa lnea desde otro lugar, mediante la sentencia "Goto".Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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La lnea 7 pone en "1" el pin correspondiente a PORTB.3, de manera que en el pin 9 del microcontrolador habr 5V. Esta tensin har que circule una corriente a travs de la resistencia limitadora y el LED1, haciendo que este se encienda, ya que el ctodo se encuentra conectado a 0V. En 8 tenemos la sentencia WaitMs 500. WaitMs se encarga de hacer una pausa en milisegundos. La duracin de la pausa esta dada por el nmero que sigue a la instruccin, en este caso 500 milisegundos, o medio segundo. Luego, en 9, otra vez se vuelve a poner en 0 el pin 9, mediante PORTB.3 = 0 , lo que provoca que ese pin se ponga a 0V, y no haya mas circulacin de corriente a travs de la resistencia y del LED, con lo que este se apaga. En la lnea 10 se hace nuevamente una pausa de medio segundo, y por ultimo, la lnea Goto Loop hace que el programa contine en la lnea 6 (que es donde esta la etiqueta Loop). El programa se repite indefinidamente, encendiendo el LED medio segundo, apagndolo otro medio segundo. Con esto, terminamos la primera entrega de este tutorial. Solamente hemos araado la superficie de un mundo apasionante. No te pierdas la segunda entrega la prxima semana.

Proyecto con un microcontrolador.


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Parte II En la entrega anterior de este tutorial vimos como construir un programa que, una vez cargado en el microcontrolador, hacia que un LED conectado a un pin del PORTB encendiese y apagase con una frecuencia de 500 milisegundos. Hoy aprovecharemos ese mismo ejemplo para ver como compilar el programa BASIC y como utilizar el WinPIC800 para enviarlo al microcontrolador. Una vez que hemos escrito el programa en la ventana BASIC Compiler del PIC SIMULATOR IDE, debemos compilarlo. Este proceso se encarga de transformar el cdigo que hemos escrito (un fichero .BAS) en un lenguaje muy parecido al ingles a una serie de bytes que hace lo mismo pero en un idioma comprensible por el microcontrolador. Este nuevo fichero tendr como extensin .HEX. Para compilar, simplemente utilizamos la opcin Tools --> Compile & Assemble (F8). Si adems queremos que el fichero resultante se cargue en el simulador para poder estudiarlo sin necesidad de grabarlo en un PIC real, usamos la opcin siguiente: Tools --> Compile & Assemble & Load (F9). En entregas posteriores del tutorial veremos como simular nuestros programas. Si no hemos cometido errores de sintaxis, el compilador crear el fichero .HEX y nos mostrar el mensaje de la figura 2:

Figura 1: el programa en la ventana BASIC Figura 2: el compilador crear el .HEX y nos mostrar Compiler este mensaje. Este mensaje es muy importante, as que explicaremos lnea a lnea su contenido. La primera lnea solamente nos informa que la compilacin tuvo xito. La segunda nos dice que tamao tiene el fichero generado, medido en cantidad de palabras (words). En el caso de los PICs de la serie 16F cada palabra tiene 14 bits de largo. En el tercer rengln tenemos el tamao total de la memoria del PIC que estemos utilizando tambin expresado en words. Esta informacin, junto con la de la lnea anterior, es til durante el desarrollo de un programa ya que nos da una idea de cuanto espacio nos queda disponible para nuestro programa. La cuarta linea nos informa de la carpeta en donde se guardo el archivo .ASM y el nombre que tiene, que es el mismo que el del fichero .BAS pero con diferente extensin. Este fichero es un paso intermedio que realiza el compilador, pasando nuestro programa BASIC a ASM, antes de crear el HEX. Los ms curiososFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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pueden utilizar el contenido del fichero ASM para aprender algo sobre la programacin en ese lenguaje. En quinto lugar tenemos la carpeta y nombre del fichero LST generado. La sexta lnea nos informa de la ubicacin del fichero HEX. Es importante tomar nota de su nombre y ubicacin, ya que es el que deberemos abrir desde WinPIC800 para enviarlo al PIC. La carpeta en que esta este fichero es la misma en la que estaba guardado el fichero .BAS que escribimos en primer lugar. Ya estamos listos para el segundo paso: utilizar WinPIC800 para enviar el programa al microcontrolador. Vamos a asumir que tanto este programa como el driver del GTP-USB+ (o el programador que vayamos a utilizar) estn correctamente instalados, y que el programador esta conectado y listo para funcionar. Lo primero es asegurarnos de que el WinPIC800 este correctamente configurado. Para ello dispone en el men principal de la opcin Configuracin. En Hardware nos aseguraremos que el programador elegido sea el nuestro (figura 3). En Software hay una serie de solapas y opciones (figura 4) que bsicamente configuran los mensajes que recibiremos (o no) al utilizar el programa. En general, las opciones por defecto funcionarn correctamente para todos.

Figura 3: Seleccionamos nuestro programador.

Figura 4: las opciones por defecto funcionarn correctamente para todos. La figura 5 ilustra el paso siguiente: desde las listas que estn a la derecha de la ventana principal del WinPIC800 seleccionamos la familia y modelo del microcontrolador que vamos a utilizar. Este debe coincidir con el que seleccionamos en el PIC SIMULATOR IDE, ya que el programa que se gener est especialmente concebido para ese modelo en particular. Como familia seleccionamos PIC 16F y como modelo 16F628A. Una vez que hemos hecho esto, WinPIC800 sabe como deber enviar los datos al programador. Otro punto a tener en cuenta en esta etapa del proceso es la posicin que debe ocupar el PIC en el zcalo ZIF del programador. Si tenemos dudas, podemos utilizar la ayuda incorporada en el programa, mediante la opcin marcada con un crculo rojo en la figura 6. Luego, debemos ir al men Archivo --> Abrir y cargar el fichero HEX que generamos con el PIC SIMULATOR IDE. El led bicolor del GTP-USB+ estar en verde si todo esta correctamente instalado, por lo que podemos proceder a enviar el fichero. Para ello, presionamos el icono Grabar Todo que se ve en la figura 7, y en un par de segundos tenemos nuestro PIC grabado. El mensaje que veremos ser el de la figura 8.


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Figura 5: seleccionamos la familia y modelo del microcontrolador.

Figura 6: Posicin del PIC en el zcalo ZIF.

Figura 7: el icono Grabar Todo.

Figura 8: ya tenemos nuestro PIC grabado.

Para probar que todo funciona, tenemos que armar el circuito y alimentarlo con 5V de corriente continua. Veremos (si todo esta bien) el LED encendiendo y apagando cada medio segundo. Esto es as por que la corriente que circula por el proviene del pin 9 del PIC (a travs de la resistencia de 220 ohms), y cada vez que el pin se pone en estado bajo deja de circular por el, apagndolo. Seguramente la parte mas compleja y que mas tiempo nos ha llevado en esta practica es la de armar el circuito. El programa se escribe fcilmente, y si hay errores, se puede corregir sin complicaciones. La etapa de generacin del fichero HEX y la grabacin del mismo en el microcontrolador tambin es muy simple. Seria muy bueno podernos evitar el trabajo de tener que armar un circuito fsico diferente cada vez que realizamos una prctica, ya que a lo largo de este tutorial realizamos muchas. La solucin a este problema viene de la mano de las denominadas placas entrenadoras. Estas placas tienen, por lo general, un zcalo para colocar el microcontrolador, y proveen una serie de perifricos listos para usar, tales como pulsadores, LEDs, pantallas LCD, algn buzzer, reles, salidas RS-232, USB y casi todo lo que podamos imaginar. Por lo general, su precio aumenta junto con sus prestaciones, y su valor comienza en unos 30 o 40 euros para las simples, hasta varios cientos por las ms completas. Por supuesto, se trata de una buena inversin por que nos ahora tiempo y dinero empleado en crear prototipos cada vez.Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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Afortunadamente, los lectores de NeoTeo pueden armar su propia placa entrenadora. De hecho, hemos publicado dos: una para PICs de 18 pines, y otra para los ms grandes, de 40 pines. Estas placas son muy bsicas, solo tienen el PIC y 3 o 4 pulsadores y LEDs. Pero tienen un par de ventajas importantes: su costo es muy bajo, y son totalmente ampliables mediante mdulos, por lo que podemos ir construyndolos a medida que los necesitamos, y nos quedan para las prcticas siguientes. Las prcticas de los captulos siguientes estarn pensadas como para ser realizadas sobre estas placas entrenadoras, para ahorrar tiempo. Por supuesto, como tambin brindaremos el circuito elctrico en cada caso, no habr problemas si quieren seguir trabajando como hasta ahora. A continuacin, y para terminar por hoy, les muestro como modificar el ejemplo de la entrega anterior para que funcione sobre la placa entrenadora de 18 pines. La nica cosa que hay que cambiar es el pin utilizado para conectar el LED. En el ejemplo original usamos un pin del PORTB, pero en la placa entrenadora (si no tenemos ningn modulo adicional de E/S) solo tenemos LEDs conectados a los pines 4, 5, 6 y 7 del PORTA. As que el programa debera utilizar alguno de ellos. Supongamos que nos decidimos por usar el pin 7 del PORTA (de ahora en ms, PORTA.7. El programa modificado quedara as: AllDigital TRISA = %01111111 TRISB = %00000000 loop: PORTA.7 = 1 WaitMs 500 PORTA.7 = 0 WaitMs 500 Goto loop Los cambios efectuados tambin incluyen la lnea 3 (TRISA = %01111111) ya que tenemos que indicar que el PORTA.7 se utilizara como salida. La figura 10 muestra como tenemos que configurar la seccin Options -->Configuration Bits para que el microcontrolador funcione correctamente en la placa entrenadora. Lo mas importante es que le estamos indicando que no usaremos cristal para el oscilador, y que esos dos pines (PORTA.6 y PORTA.7) estarn disponibles como entrada/salida. La figura 11 muestra el trainer funcionado, con el LED rojo que indica que esta alimentado, y el verde encendido. El crculo rojo indica la posicin que tiene que tener el jumper en PORTA.7 para que se comporte como salida. Si tienen alguna duda sobre el entrenador, pueden releer el artculo correspondiente. Con esto damos por terminada la segunda entrega. Les recuerdo que en los foros pueden plantear sus dudas.


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Figura 9: El entrenador para PICs de 18 pines.

Figura 10: "Configuration bits" en PIC SIMULATOR IDE.

Figura 11: el trainer funcionado.

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Parte III

Como aprendimos, los pines de los puestos del PIC pueden emplearse como salidas (como en el ejemplo del LED) o como entradas. Cuando mediante la instruccin TRIS indicamos al microcontrolador que un pin determinado se comportara como entrada, este colocara en el bit correspondiente de la direccin del puerto en cuestin un 1 si el pin esta en estado alto (por ejemplo, conectado a +5V) o un 0 si se encuentra en estado bajo (conectado a masa o 0V). Sabemos PIC BASIC tiene variables definidas para cada puerto (PORTA, PORTB, etc.) por lo que es muy simple poder interpretar el estado de las entradas. Antes de ver como emplear un pulsador como entrada, vamos en profundidad como se emplean las variables, tema que resulta indispensable para poder escribir (e interpretar) programas que funcionen. La programacin seria prcticamente imposible sin el uso de variables, ya que solo podramos escribir programas rgidos, que no modificaran su comportamiento. Pero Qu es una variable?. Es sencillo: podemos imaginar las variables como cajas en la que podemos guardar algo. Supongamos que disponemos de muchas de esas cajas, que en su frente tienen pegada una etiqueta con su nombre. Estas cajas tienen ciertas particularidades, losque hace que solo se puedan guardar en ellas determinados tipos de objetos. En esta analoga, cada caja es una variable, su contenido es el valor que adopta, y la etiqueta es el nombre de la variable. Como su nombre nos deja adivinar, el contenido de una variable puede ser modificado a lo largo del programa. En BASIC tenemos distintos tipos de variable, dedicadas a guardar distintos tipos de datos: - Bit (un bit de longitud, almacena 0 o 1 nicamente)- Byte (un byte de longitud, almacena nmeros enteros entre 0 y 255) - Word (dos bytes de longitud, almacena nmeros enteros entre 0 y 65,535) - Long (cuatro dos bytes de longitud, almacena nmeros enteros entre 0 y 4,294,967,295) (El tipo "Long" solo esta disponible mediante un modulo opcional al PIC SIMULATOR IDE). A diferencia de otros BASIC, la declaracin de variables puede ser hecha en cualquier parte del programa, y todas son consideradas globales, es decir, su valor es accesible desde todas las subrutinas y zonas del programa. Algunos puristas pueden considerar esto como una falencia del lenguaje, pero en general se puede sacar bastante provecho de esta situacin, como veremos a lo largo de esta serie de tutoriales. El numero de variables esta lgicamente limitado al monto de memoria RAM disponible en cada microcontrolador. Las variables deben ser declaras utilizando la instruccin DIM, como se muestra en los siguientes ejemplos: DIM A AS BIT DIM TEMPERATURA AS BYTE 12


DIM TIEMPO AS WORD DIM AUX AS LONG Tambin es posible utilizar vectores, que son una matriz de dimensiones 1xN. Por ejemplo, la sentencia siguiente: DIM DIAS(7) AS BYTE declara un vector (al que nos referiremos algunas veces como "array") de siete elementos del tipo BYTE, que sern accedidos mediante el uso de subndice (entre parntesis) del 0 al 6. LA sentencia RESERVE le permite al programador reservar un nmero de posiciones de la RAM para su uso en rutinas en assembler o para el In-Circuit Debugger de MPLAB. Simplemente, si queremos reservar 20 bytes de RAM, escribimos: RESERVE 20 Las variables tipo Word, como vimos, estn compuestas por dos bytes. El primero de ellos es llamado byte "alto" y el otro "bajo", dado que el primero contiene los 8 bits mas significativos. En BASIC podemos acceder individualmente a cada uno de los bytes que componen un Word mediante las extensiones ".HB" (High byte, o byte alto) y ".LB" (Low Byte o byte bajo). Veamos un ejemplo: DIM A AS BYTE DIM B AS WORD A = B.HB A = B.LB 'Esto es lo mismo que A = B B.HB = A B.LB = A B = A 'Esto tambin borra el byte alto de la variable B Los bits individuales de cada variable pueden ser accedidos uno a uno tambin, simplemente poniendo como extensin ".n" donde "n" es el numero de bit (1,2, 3, etc.) DIM A AS BYTE DIM B AS BIT B = A.1 B = A.7 A.0 = A.5 Todos los registros del microcontrolador esta disponibles para usar en los programas BASIC, como si se tratase de variables del tipo BYTE con el nombre del registro utilizado en las datasheet (PORTA, PORTB, TRISA, etc.). Por supuesto, se puede acceder a bits individuales de los registros con la tcnica vista prrafos atrs. Algunos ejemplos: TRISA.1 = 0 TRISB = 0 PORTA.1 = 1 PORTB = 255Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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STATUS.RP0 = 1 INTCON.INTF = 0 Existe una "forma corta" de acceder a los bits individuales de cada port, simplemente usando las variables BASIC tipo byte RA, RB, RC, RD, RE o bien las tipo bit RA0, RA1, RA2,..., RE6, RE7 RA = 0xFF RB0 = 1 En BASIC tambin podemos usar punteros. En realidad, cualquier variable definida como tipo BYTE o WORD pude ser usada como un putero de memoria, usndola como argumento de la funcin POINTER. El valor contenido por la variable debe tener un valor comprendido entre 0 y 511. a continuacin, algunos ejemplos: DIM X AS WORD DIM Y AS BYTE X = 0x3F Y = POINTER(X) Y = Y + 0x55 X=X1 POINTER(X) = Y Y = 0xAA X=X1 POINTER(X) = Y Una forma de escribir programas que nos resulten ms fciles de entender es el uso de nombres simblicos, o SYMBOL. Un "symbol" es una cadena que contiene cdigo, asignado a un nombre. Al momento de compilar, PIC BASIC hace la "bsqueda y reemplazo" de nuestros smbolos y luego genera el cdigo ASM y el HEX. Supongamos que tenemos un LED conectado al bit cero del puerto B. Mediante SYMBOL podemos hacer: SYMBOL LED1 = PORTB.0 SYMBOL ENCENDIDO = 1 Luego, si queremos encender el LED, en lugar de PORTB.0 = 1 podemos hacer LED1 = ENCENDIDO que es mucho mas claro y fcil de leer. Las constantes (valores que usamos en nuestro programa, y que, por ejemplo, asignamos a las variables) pueden ser escritas en decimal (directamente el valor), en hexadecimal (anteponiendo "0x" o posponiendo "H" al valor) o en binario (anteponiendo "%" al valor). Por ejemplo: DIM A AS BITFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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DIM B AS BYTE A = TRUE B = 0x55 B = %01010101 Por supuesto, se pueden asignar nombres a las constantes, usando la instruccin CONST: DIM A AS WORD CONST PI = 314 A = PI Hay tres instrucciones para el manejo individual de bits, que si bien no hacen nada que no se puede resolver con otras instrucciones o smbolos, ayudan mucho en la lectura del cdigo. Se tratan de HIGH, LOW y TOGGLE, que ponen el bit en alto, bajo o lo invierten, respectivamente. Importante: Si el bit implicado como argumento de una de estas instrucciones es un bit de un PORT, el mismo bit en el TRIS correspondiente es puesto en cero, y dicho pin queda configurado como salida. Algunos ejemplos: HIGH PORTB.0 LOW ADCON0.ADON TOGGLE OPTION_REG.INTEDG

Seguimos utilizando el PIC TRAINER para las practicas. Con todo lo visto en mente, vamos a ver como hacer para leer el estado de un pulsador. Deberemos ver primero como conectarlo al PIC. En el esquema (figura 1) que hay mas abajo puede verse como conectarlo. Veamos como funciona elctricamente: Cuando el pulsador esta abierto, el pin del PIC esta puesto a tierra (masa, o 0V) a travs de la resistencia de 10K (figura 2) que llamamos R1, por lo que el bit correspondiente a ese pin (por ejemplo, PORTA.7) se pondr en 0. Cuando presionamos el pulsador, la corriente circular como se ve en la figura 3, pasando por el pulsador y entrando al PIC por el pin en cuestin. El bit correspondiente se pondr en 1. Antes que me olvide, una parte de la corriente casi despreciable ira tambin a masa a travs de R1, pero a fines prcticos no lo tenemos en cuenta. La funcin de esa resistencia es que no se produzca un cortocircuito entre +V y masa cuando presionamos el pulsador. Hay un tema a tener muy en cuenta, y lo haremos en la quinta o sexta entrega, que es el denominado rebote que se produce en los contactos del pulsador. Por ahora despreciaremos ese efecto.Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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Figura 1

Figura 2

Figura 3 Cmo debera ser el programa que pueda leer el estado del pulsador conectado al bit 7 del PORTA? As: AllDigital TRISA.7 = 1 'Defino PORTA.7 como ENTRADA TRISA.6 = 0 'Defino PORTA.6 como SALIDA Symbol pulsador = PORTA.7 Symbol led = PORTA.6 loop: led = pulsador Goto loop Analicemos el programa: ALLDIGITAL indica al compilador que se deben emplear todos los pines del PORTA como E/S. Las dos lneas siguientes usan la funcin TRIS para definir el pin 7 del PORTA como ENTRADA (poniendo ese bit en 1) y el pin 6 del mismo puerto como SALIDA. Las lneas SYMBOL declaran dos nombres simblicos para que el programa quede mas claro. Es obvio que esto tiene ms utilidad en programas extensos, pero es bueno ir acostumbrarnos a usarlo siempre. El resto del programa conforma un bucle que se repite eternamente, ejecutando la nica lnea existente entre LOOP: y GOTO LOOP. En ella se asigna al pin cuyo nombre simblico es LED (PORTA.6) el valor queFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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tome el pin de entrada llamado PULSADOR (PORTB.6). Esto har que el LED copie el estado del pulsador. Si utilizamos el entrenador de 18 pines que ya explicamos como construir, veremos que cada vez que pulsamos el pulsador, el LED se enciende hasta que lo soltamos. No se trata de una aplicacin demasiado til, pero es suficiente para ilustrar el funcionamiento de las entradas. La prxima semana usaremos un modulo conectado al entrenador que contiene 8 LEDS y 8 pulsadores para poder crear programas mas complejos. Hasta entonces.

Utilizaremos el Entrenador de 18 pines.


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Parte IV

Sabemos que un programa es, bsicamente, una lista de instrucciones que el microcontrolador debe ejecutar en orden para realizar una tarea determinada. De alguna manera, se asemeja a una receta de cocina (programa) que el cocinero (microcontrolador) debe ir ejecutando. Con mucha frecuencia el cocinero debe tomar decisiones en funcin de diversos parmetros, y realizar una cosa u otra. Esto tambin ocurre en el mundo de los microcontroladores. En cualquier programa medianamente complejo que realicemos, seguramente en algn punto debamos tomar alguna decisin basndonos en el estado de una entrada o en el valor de una variable. Por supuesto, PIC BASIC incorpora instrucciones que nos permiten este tipo de comportamiento, siendo la mas sencilla y frecuentemente utilizada la sentencia IF - THEN ELSE ENDIF. Resulta muy sencillo entender su funcionamiento si traducimos su significado al espaol. IF - THEN - ELSE ENDIF significa algo as como SI ocurre tal cosa ENTONCES realizo esta tarea SINO hago esta otra FIN SI. Existen varias formas de utilizar esta instruccin en PIC BASIC. Veremos los tres casos posibles, comenzando por el ms sencillo. El caso ms simple es el siguiente: IF condicin THEN instruccin Como vimos, "IF" significa "SI....", y "THEN" significa "LUEGO" o "ENTONCES". Por lo tanto, el caso anterior puede leerse como "SI se cumple la condicin, entonces ejecuto la instruccin" La "condicin" es una expresin lgica que puede ser verdadera o falsa. En caso de ser verdadera, la instruccin a continuacin del THEN ser ejecutada. En caso de la condicin sea falsa, el programa seguir su ejecucin con la instruccin siguiente al "IF THEN". Seguramente un ejemplo servir para que lo comprendamos mejor. Supongamos el siguiente programa: ALLDIGITAL 'Todos los pines como E/S. TRISA = %11111111 'Todo el PORTA como entradas DIM AUX AS BYTE 'Declaro la variable "AUX" como BYTE DIM TOTAL AS BYTE 'Declaro la variable "TOTAL" como BYTE TOTAL = 100 'Le asigno el valor 100 a la variable "TOTAL" AUX = 5 'Le asigno el valor 5 a la variable "AUX" IF PORTA.4 = 1 THEN AUX = 4 TOTAL = TOTAL + AUX 'Sumo a "TOTAL" el valor de "AUX"


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Cuando comienza el programa, se declaran dos variables tipo BYTE (que como vimos antes, pueden almacenar valores entre 0 y 255). A una de ellas, TOTAL, se le asigna el valor "100" y a la restante, AUX el valor "5". Hasta aqu, no hay nada que no hayamos visto antes. La lnea siguiente realiza la siguiente tarea: evala si la condicin PORTA.4 = 1 es cierta. En caso de que efectivamente el valor presente en el bit 4 del PORTA sea "1" (ese pin del microcontrolador estar en estado alto), se ejecuta la instruccin a continuacin del THEN, por lo que la variable "AUX" toma el valor "4", y se pasa a la instruccin de abajo. Si PORTA es igual a "0", se pasa a la instruccin siguiente sin ms. El valor final de la variable "TOTAL" depende entonces de cual sea el estado de PORTA.4 al momento de hacer la evaluacin. Si es igual a "1", "TOTAL" tendr un valor de 104 (100 + 4). Si PORTA.4 = 0, "TOTAL" tendr un valor de 105 (10 +5). Veamos algunos ejemplos validos de este caso: IF IF IF IF IF PULSADOR = 1 THEN PORTA.0 = 1 B > A THEN LED=ON B = 5 THEN A = 0 (A = 0) OR (B = 5) THEN C = 2 PORTA.0 THEN PORTB.3 = 0

En el ultimo ejemplo la condicin PORTA.0 equivale a PORTA.0 = 1. Segundo caso: muchas veces, luego de evaluar la condicin necesitamos ejecutar ms de una instruccin. En los ejemplos vistos en el caso anterior siempre se ejecutaba una sola instruccin cuando la condicin era cierta. La manera de ejecutar mltiples sentencias dentro de una estructura IF-THEN implica emplear el ENDIF, con lo que la sintaxis de la instruccin queda como sigue: IF condicin THEN instruccin 1 instruccin 2 ... instruccin n ENDIF En realidad, no vara prcticamente nada respecto del primer caso. Solo debemos saber que en esta ocacin se van a ejecutar todas las instrucciones del bloque que se encuentren entre el THEN y el ENDIF cada vez que condicin sea verdadera. Veamos un ejemplo. Supongamos el siguiente programa: DIM DIM DIM DIM DIM A AS BYTE 'Declaro la variable "A" B AS BYTE 'Declaro la variable "B" C AS BYTE 'Declaro la variable "C" D AS BYTE 'Declaro la variable "D" TOTAL AS BYTE 'Declaro la variable como BYTE como BYTE como BYTE como BYTE "TOTAL" como BYTE

TOTAL = 0 'Le asigno el valor 0 a la variable "TOTAL" A = 2 'Le asigno el valor 2 a la variable "A"Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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B = 5 'Le asigno el valor 5 a la variable "B" C = 1 'Le asigno el valor 1 a la variable "C" D = 0 'Le asigno el valor 0 a la variable "D" IF A = 2 THEN A = B + (C * D) TOTAL = A * B ENDIF El ejemplo anterior, la condicin A = 2 es verdadera, ya ese es el valor que le asignamos a "A" al comienzo del programa. Esto significa que las dos instrucciones dentro del bloque THEN-ENDIF se ejecutaran. Esto hace que TOTAL tome el valor de 10 (chicos, hagan las cuentitas!). Si "A" hubiese tenido otro valor, esas dos sentencias no se ejecutaran y TOTAL seguira valiendo "0" al terminar el programa. Fcil, verdad?

Este tutorial te permitira crear controladoras como esta. Ahora, analicemos el ltimo caso posible. A veces, de acuerdo al resultado de la condicin, necesitamos ejecutar un grupo u otro de instrucciones. Para eso, utilizamos la clusula ELSE, que todava no habamos empleado. La sintaxis en este caso queda como sigue: IF condicin THEN instruccinv 1 instruccinv 2 ... instruccinv n ELSE instruccinf 1 instruccinf 2 ... instruccinf n ENDIF Es decir, si la condicin es verdadera, se ejecutan las sentencias entre THEN y ELSE. Y si la condicin es falsa, las que estn entre ELSE y ENDIF. "ELSE" puede ser traducido como "en otro caso" o "si no...". Veamos un ejemplo de esta situacin. Supongamos el siguiente programa: ALLDIGITAL 'Todos los pines TRISA = %11111111 'Todo el PORTA como entradas como E/S.


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DIM AUX AS BYTE 'Declaro la variable "AUX" como BYTE DIM TOTAL AS BYTE 'Declaro la variable "TOTAL" como BYTE TOTAL = 10 'Le asigno el valor 10 a la variable "TOTAL" AUX = 2 'Le asigno el valor 2 a la variable "AUX" IF PORTA.4 = 1 THEN AUX = 4 TOTAL = TOTAL + 5 ELSE AUX = 0 TOTAL = TOTAL + 15 ENDIF El ejemplo anterior, la condicin PORTA.4 = 1 determina que bloque de instrucciones se ejecutan. Si es verdadera, AUX = 4 y TOTAL = TOTAL + 5 son usadas. Caso contrario se ejecutan AUX = 0 y TOTAL = TOTAL + 15. Luego, independientemente de cual haya sido el caso, el programa sigue con la sentencia que se encuentre a continuacin del ENDIF. Por ultimo, tenemos que saber que es posible "anidar" instrucciones IF-THEN-ELSE-ENDIF, con lo que se pueden tomar decisiones verdaderamente complejas, con forma de rbol, donde cada condicin representa una rama diferente. Por supuesto, tenemos que ser cautos en el uso de esta caracterstica ya que debido a limitaciones en el tamao de la pila y cantidad de memoria disponible del PIC podemos ocasionar un desborde y el programa colapsara. Este seria un ejemplo de un anidamiento: IF PORTB.1 = 1 THEN IF A = 2 THEN A = B + (C * D) TOTAL = A * B ELSE A = 0 ENDIF ELSE A = 19 ENDIF Las sentencias en color rojo corresponden a una estructura IF-THEN-ELSE-ENDIF y las que estn en azul a la otra, que se encuentra dentro ("anidada" en) de la primera. IF ENDIF no es la nica instruccin de toma de decisiones que veremos. Antes de terminar esta cuarta entrega, aprenderemos a utilizar la potente funcin LOOKUP. La funcin LOOKUP puede ser utilizada para seleccionar un dato tipo Byte desde una lista de constantes del mismo tipo, en funcin del valor de un ndice (que tambin debe ser de tipo Byte). El resultado de la seleccin se almacena (como no!) tambin en una variable tipo byte. La forma de la funcin LOOKUP es realmente sencilla: variable = LOOKUP(byte0, byte1, ..., byteN), indice Cuando se ejecuta, variable tendr el valor correspondiente al elemento que se encuentre en la posicinFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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ndice de la lista de valores que esta entre los parntesis. Es importante recordar (lo vamos a repetir varias veces) que el primer elemento de la lista corresponde al valor 0 de ndice. Veamos un ejemplo sencillo: DIM indice AS BYTE DIM variable AS BYTE indice = 3 variable = LOOKUP(25, 35, 55, 70, 85, 100), indice ... variable tendr el valor "70" (decimal) al ejecutar este cdigo. El primer elemento de la lista, recordemos, corresponde al valor "0" de indice. Si bien la lista puede contener un mximo de 255 elementos, que es el mximo direccionable por una variable indice de tipo byte, hay que asegurarse que el microcontrolador que estamos empleando tenga memoria suficiente para albergarla. El segundo ejemplo (extrado de la propia ayuda del PIC SIMULATOR IDE), nos muestra como manejar un display LED de siete segmentos conectado al puerto B: Dim digito As Byte Dim mascara As Byte 'Comienzo el bucle principal loop: TRISB = %00000000 digito = 7 mascara = LookUp(0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f), digito PORTB = mascara WaitMs 1000 'Espero un segundo Goto loop Lo que hace concretamente ese trozo de cdigo es buscar dentro de la lista cual es el valor binario que corresponde asignar al PORTB para que los segmentos adecuados enciendan en el display, mostrando el valor que contiene la variable digito. Si algunas o todas las constantes de la lista son valores ASCII, se puede hacer mas corta y legible la misma utilizando como parte de ella una cadena de caracteres, como se ve a continuacin. MASK = LOOKUP("ABCDEFGHIJK"), INDEX "A" seria el valor que tendra MASK cuando INDEX vale "0", y "K" cuando INDEX tenga el valor "10". Por ultimo, en caso de que el valor de INDEX sea mayor a la cantidad de argumentos de la lista, el valor de la variable (en este ejemplo MASK) no cambia. Con esto terminamos la cuarta entrega del tutorial. En la siguiente, veremos como construir un proyecto que emplee todo lo visto hasta aqu. Hasta la prxima semana!


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Placa utilizada en robtica, con un microcontrolador.


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Parte V

Utilizaremos como base la PIC TRAINER de 40 pines y el modulo de 8 Entradas/Salidas para hacer una serie de programas que empleen las instrucciones y conceptos que hemos visto hasta aqu. Si no haz construido estas dos placas, seria una buena idea de te pongas en ello, ya que a lo largo del tutorial las utilizaremos con frecuencia. Si no, siempre tienes la alternativa de utilizar un protoboard o crear una placa de circuito impreso cada vez, aunque seguramente perders mucho tiempo en ello. El modulo de 8 E/S nos proporciona 8 LEDs para jugar con ellos, as que vamos a aprovecharlos. Ejercicio 1: 8 LEDs destellando. En nuestra primer y segunda entrega vimos como se hacia para encender y/o apagar una de las salidas del microcontrolador. Es muy sencillo utilizar lo visto en esa oportunidad para ampliarlo a un mayor nmero de salidas. En esa oportunidad utilizbamos como salida el bit 7 del PORTA, por lo que las instrucciones que activaban y desactivaban el LED eran PORTA.7 = 1 y PORTA.7 = 0 respectivamente. Hoy usaremos el PORTC de un 16F877A montado en el PIC TRAINER de 40 pines. Si nos atenemos a lo visto con anterioridad, para encender las 8 salidas deberamos tener 8 instrucciones separadas, del tipo PORTC.0 = 1 PORTC.7 = 1. El programa que enciende y apaga las 8 salidas del PORTC quedara as: AllDigital TRISC = %00000000 Todos los pines como salidas loop: Enciendo PORTC.0 = PORTC.1 = PORTC.2 = PORTC.3 = PORTC.4 = PORTC.5 = PORTC.6 = PORTC.7 = los 8 LEDs 1 1 1 1 1 1 1 1

WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) Apago los 8 LEDs PORTC.0 = 0 PORTC.1 = 0 PORTC.2 = 0 PORTC.3 = 0 PORTC.4 = 0Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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PORTC.5 = 0 PORTC.6 = 0 PORTC.7 = 0 WaitMs 500Espero medio Segundo (500 ms) Goto loop Este programa, como puede verse en las imgenes y videos que acompaan el tutorial, funciona perfectamente. Pero existe una forma ms concisa de hacer lo mismo. El truco esta en encender (o apagar) todas las salidas en la misma instruccin. Esto tiene dos ventajas: nuestro programa ser ms corto y fcil de entender, y no se producir una pequea demora (de 1 millonsima de segundo) entre la activacin de una salida y la siguiente, como ocurre en el programa anterior). Si escribimos PORTC = %00000000 estamos poniendo en 0 (apagando) las 8 salidas en una sola instruccin. Y si escribimos PORTC = %11111111 las encendemos a todas. Cada uno de los 0 o 1 de esas instrucciones corresponde a cada una de las salidas. El de ms a la izquierda corresponde al bit 7, el siguiente al 6, y as sucesivamente hasta llagar al de la derecha que corresponder al bit 0. Nuestro programa modificado quedara as: AllDigital TRISC = %00000000 Todos los pines como salidas loop: Enciendo los 8 LEDs PORTC = %11111111 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) Apago los 8 LEDs PORTC = %00000000 WaitMs 500Espero medio Segundo (500 ms) Goto loop Como puede verse, el programa es mucho mas compacto que el anterior. Ejercicio 2: LEDs saltarines. Nada impide modificar el programa del ejercicio 1 para hacer que las salidas se activen en un orden diferente. Supongamos por un momento que queremos encender los LEDs 0,1,4 y 5 primero, y luego apagarlos a la vez que encendemos los restantes, y repetir esto indefinidamente. El programa es prcticamente igual al ya visto, solo varan las instrucciones que le dicen al PIC que salidas deben encenderse y apagarse en cada momento:


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AllDigital TRISC = %00000000 Todos los pines como salidas loop: Enciendo 4 LEDs PORTC = %11001100 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) Apago los anteriores y enciendo los otros 4 PORTC = %00110011 WaitMs 500Espero medio Segundo (500 ms) Goto loop Sencillo, verdad? Ejercicio 3: El LED viajero Todos hemos visto esos juegos de luces donde la secuencia de encendido y apagado da la sensacin de que un punto luminoso se mueve de un lado a otro. Con lo visto hasta aqu, estamos en condiciones de hacerlo. Solo tenemos que escribir un programa que encienda primero el primer LED, luego el segundo, el tercero, etc., a medida que se apaga el anterior. Eso justamente es lo que hace el siguiente programa: AllDigital TRISC = %00000000 Todos los pines como salidas loop: PORTC = %10000000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %01000000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00100000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00010000


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WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00001000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00000100 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00000010 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00000001 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) Goto loop

Ejercicio 4: El Coche Fantstico Si hay algo que a todo el mundo le llama la atencin, es el efecto de luces que tenia a bordo el Auto Fantstico. En realidad, construir un circuito que haga esa tarea es muy simple. De hecho, unas pocas modificaciones a nuestro programa del ejercicio 3 bastaran para hacerlo: solo hay que agregar las instrucciones necesarias para que el punto de luz regrese y luego se repita indefinidamente. Eso es lo que hace el programa siguiente: AllDigital TRISC = %00000000 Todos los pines como salidas loop: PORTC = %10000000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %01000000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00100000Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00010000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00001000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00000100 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00000010 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00000001 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) Aqu comienza la secuencia de regreso PORTC = %00000010 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00000100 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00001000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00010000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %00100000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %01000000


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WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) PORTC = %10000000 WaitMs 500 Espero medio Segundo (500 ms) Goto loop Si queremos que el efecto sea ms rpido, vasta con reducir los tiempos de demora de 500ms a, por ejemplo, 250ms. Incluso puede ser interesante poner tiempos distintos entre cada led y el siguiente, para que se produzca un ejemplo de aceleracin o frenado en la velocidad del punto luminoso. Si vemos el listado de arriba, notaremos que es bastante extenso para la sencilla tarea que lleva a cabo. Seguramente estars pensando en que debe existir una manera ms eficiente de hacer lo mismo. Y de hecho, la hay. SHIFTLEFT y SHIFTRIGHT Estas dos son funciones que operan a nivel bit que pueden ser utilizadas para "correr" el contenido de variable a la izquierda o a la derecha. Cada uno de los bits que componen la variable se desplazan una posicin (a la izquierda o a la derecha, de acuerdo a que funcin utilicemos). Esto tiene dos consecuencias. En primer lugar, el bit de ms a la izquierda (SHIFTLEFT) o derecha (SHIFTRIGHT) se pierde. Y el espacio creado en el otro extremo se completa con un "0". El siguiente programa hace lo mismo que el del ejercicio anterior, pero utilizando estas dos potentes funciones y algunas de las instrucciones vistas en captulos anteriores:AllDigital TRISC = %00000000 Todos los pines como salidas PORTC = %00000001 goleft: WaitMs 500 PORTC = ShiftLeft(PORTC, 1) If PORTC = %10000000 Then Goto goright Goto goleft goright: WaitMs 500 PORTC = ShiftRight(PORTC, 1) If PORTC = %00000001 Then Goto goleft Goto goright

Lo que hace el programa es muy sencillo: enciende el primer bit del PORTC y espera durante medioFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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segundo. Luego, desplaza hacia la izquierda el contenido del byte que representa al PORTC en la memoria del microcontrolador, y verifica si esos bits llegaron al extremo. Si es as, se invierte el sentido del desplazamiento. El video siguiente muestra como se ve esto en el PIC TRAINER. Como pueden ver, es mucho lo que se puede hacer con un poco de imaginacin y el puado de instrucciones que hemos visto. A partir de ahora, en cada entrega del tutorial veremos instrucciones nuevas y realizaremos diferentes ejercicios con ellas, de manera que sea mas fcil recordar que tarea realiza cada una. Siempre que sea posible, intentaremos mostrar diferentes formas de llevar a cabo las mismas acciones.


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Parte VI

Seguramente habrn notado que usando una etiqueta y una instruccin GOTO podemos hacer que una parte de nuestro programa se repita. El problema que tiene ese mtodo es que utilizado as, en crudo, solo permite que el bucle en cuestin se repetir un numero infinito de veces. Los lectores mas atentos se habrn dado cuenta que si empleamos una variable y la instruccin IFENDIF, podemos ir contando la cantidad de veces que el bucle se ha ejecutado, para salirnos de el en el momento deseado. Vamos a verlo en detalle. Supongamos que necesitamos un bucle que se repita 20 veces. Podemos definir una variable auxiliar, de tipo BYTE (que permite valores de hasta 255) asignarle el valor 0, y en cada iteracin del bucle sumarle 1. Cuando el valor de la variable sea igual a 20, sabremos que las instrucciones dentro del bucle se han ejecutado ese nmero de veces. El programa podra quedar ms o menos as: DIM AUX AS BYTE 'Declaro la variable "AUX" como BYTE AUX = 0 'Asigno "0" a la variable "AUX". bucle: 'Aqu comienza el bucle que debe repetirse 20 veces instruccion1 instruccion2 ... instruccionn AUX = AUX + 1 'Sumo 1 al valor de "AUX" IF AUX = 20 THEN 'si "AUX" es igual a 20 GOTO fuera 'Salto a la etiqueta fuera. ENDIF GOTO bucle 'fin del bucle. fuera: 'aqu comienza el resto del programa END Este mtodo funciona perfectamente, y puede modificarse para cualquier nmero de iteraciones, recordando que la variable AUX deber ser de tipo WORD si el nmero es mayor a 255. Si necesitramos iterar ms de 65535 veces, deberemos utilizar ms de una variable. Pero afortunadamente BASIC tiene instrucciones mas especificas, elegantes y potentes para resolver este tipo de situaciones.

Un bucle actualiza las temperaturas de este display.


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FOR - TO - STEP NEXT Esta es quizs una de las instrucciones que esta disponible en todos los dialectos BASIC, desde la poca de las home computers. El BASIC del PIC SIMULATOR IDE tambin la soporta, y seguramente la emplearemos en casi todos nuestros programas. Esta estructura, al igual que el caso anterior, necesita de una variable tipo Byte o Word para funcionar. En cada iteracin del bucle, la variable va cambiando su valor. Cuando el valor de la variable alcanza o supera el valor prefijado, el bucle termina. La forma del bucle es la siguiente: FOR variable = valor_inicial TO valor_final STEP paso instruccion1 instruccion2 ... instruccionn NEXT variable La cuenta comienza asignando a variable el valor_inicial, y termina cuando variable alcanza el valor valor_final. Cada iteracin del bucle el valor de la variable se incrementa el valor fijado por paso. Veamos un ejemplo concreto. Supongamos que queremos sumar los nmeros del 1 al 100. El programa quedara como sigue: DIM A AS BYTE 'Declaro la variable "A" como BYTE DIM TOTAL AS WORD 'Declaro la variable "TOTAL" como WORD TOTAL = 0 'Asigno "0" a la variable "TOTAL". FOR A = 1 TO 100 STEP 1 '"A" va de 1 a 100 de 1 en 1 TOTAL = TOTAL + A 'Sumo "A" al valor de "TOTAL". NEXT A 'fin del bucle. Hemos declarado la variable A como BYTE, ya que su valor va a mantenerse en el rango 0...255. Para TOTAL utilizamos una variable tipo WORD, ya que la suma va a superar el valor mximo de un BYTE. (Recordemos que WORD permite valores en el rango 0...65535) El bucle se ejecuta 100 veces, la primera de ellas A vale 1, la segunda 2, la tercera 3, hasta la ltima en la que vale 100. Ese incremento (1 por vez) esta dado por el valor a continuacin del STEP. En los casos como este en que STEP vale 1, puede omitirse, como veremos en ejemplos posteriores. TOTAL comienza valiendo 0 (se le asigna ese valor fuera del bucle) y en cada iteracin se le suma el valor que tenga A en ese momento. De esa manera, TOTAL va tomando los valores 1, 3, 6, 10, .... 5050. Tanto valor_inicial como valor_final y paso tambin pueden ser variables, lo que permite que un determinado bucle FORNEXT sea utilizado dentro de una subrutina (como veremos ms adelante) con diferentes valores cada vez. El siguiente trozo de cdigo hace lo mismo que el anterior, pero emplea variables en lugar de valores fijos: DIM A AS BYTE 'Declaro la variable "A" como BYTE DIM INICIO AS BYTE 'Declaro la variable "INICIO" como BYTEFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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DIM FINAL AS BYTE 'Declaro la variable "FINAL" como BYTE DIM PASO AS BYTE 'Declaro la variable "PASO" como BYTE DIM TOTAL AS WORD 'Declaro la variable "TOTAL" como WORD INICIO = 1 'Asigno "1" a la variable "INICIO". FINAL = 100 'Asigno "100" a la variable "FINAL". PASO = 1 'Asigno "1" a la variable "PASO". TOTAL = 0 'Asigno "0" a la variable "TOTAL". FOR A = INICIO TO FINAL STEP PASO '"A" va de 1 a 100 de 1 en 1 TOTAL = TOTAL + A 'Sumo "A" al valor de "TOTAL". NEXT A 'fin del bucle. Y el mismo ejemplo, sin usar STEP: DIM A AS BYTE 'Declaro la variable "A" como BYTE DIM TOTAL AS WORD 'Declaro la variable "TOTAL" como WORD TOTAL = 0 'Asigno "0" a la variable "TOTAL". FOR A = 1 TO 100 '"A" va de 1 a 100 de 1 en 1 TOTAL = TOTAL + A 'Sumo "A" al valor de "TOTAL". NEXT A 'fin del bucle. Si quisiramos sumar otro grupo de nmeros, bastara con modificar el valor de las variables INICIO y FINAL. Hay casos en que es necesario que el valor de la variable de control del bucle se decremente en lugar de ir aumentando. Un cronometro descendente seria una aplicacin practica de este caso. Para lograr esto, se puede usar un valor negativo para STEP. El siguiente ejemplo cuenta desde 50 hasta 20, de 5 en 5: DIM A AS BYTE 'Declaro la variable "A" como BYTE FOR A = 50 TO 20 STEP -5 '"A" va de 50 a 20 de 5 en 5 instruccion1 instruccion2 ... instruccionn NEXT A 'fin del bucle.

De la misma manera que ocurra con IF-THEN-ELSE-ENDIF, pueden anidarse diferentes bucles FOR-TOSTEP-NEXT , uno dentro de otro: FOR variable1 = valor_inicial1 TO valor_final1 STEP paso1 FOR variable2 = valor_inicial2 TO valor_final2 STEP paso2 instruccion1Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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instruccion2 ... instruccionn NEXT variable2 NEXT variable1 La nica condicin, igual que ocurra con IF es que un bucle debe estar completamente contenido dentro del otro, sino el compilador nos avisara del error y se negar a generar el archivo .HEX correspondiente. El siguiente anidamiento dara un error en el compilador: FOR variable1 = valor_inicial1 TO valor_final1 STEP paso1 FOR variable2 = valor_inicial2 TO valor_final2 STEP paso2 instruccion1 instruccion2 ... instruccionn NEXT variable1 NEXT variable2 Para que el anidamiento sea correcto, el primer NEXT debe ser el correspondiente al segundo FOR (el de la variable2). Este FOR se repetir tantas veces como lo indique el FOR de la variable1 Para terminar, veamos el siguiente cdigo: AllDigital TRISC = 0 Dim a As Byte For a = 0 To 255 WAITMS 250 PORTC = a Next a Si lo compilamos y cargamos en al PIC TRAINER 40 conectado a la placa de 8 I/O como lo hicimos en la entrega anterior, veremos como los LEDs cuentan en binario desde 0 a 255.


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Los LEDs cuentan en binario desde 0 a 255. WHILE WEND La segunda estructura de control que proporciona PIC BASIC es WHILE - WEND. Su propsito tambin es la construccin de bucles que se ejecutan un numero de veces, y se puede decir que esta a mitad de camino entre la construccin de un bucle mediante etiquetas y GOTOs y la utilizacin de un FORNEXT. Su estructura es la siguiente: WHILE condicin instruccion1 instruccion2 ... instruccionn WEND Mientras que la condicin sea verdadera, el grupo de instrucciones dentro del cuerpo del WHILE-WEND se ejecuta. Las caractersticas de la condicin son las mismas que vimos antes para la instruccin IF-THENELSE-ENDIF. Por supuesto, si no somos cuidadosos al momento de elegir la condicin, puede darse el caso de que el numero de repeticiones del bucle sea infinito, y nunca salgamos de l. De hecho, esta circunstancia se aprovecha en algunos programas para repetir indefinidamente un grupo de instrucciones. Tambin hay que tener presente que si la condicin no es cierta al momento de ejecutar la primera vez el WHILE, el flujo del programa pasara directamente a la instruccin posterior al WEND y las instrucciones dentro del bucle no se ejecutaran ninguna vez. No hay mucho mas para decir de WHILE-WEND , solo analizar algunos ejemplos:

Ejemplo 1: El siguiente es un bucle infinito. Como dentro del cuerpo del WHILE-WEND no se cambia el valor de la variable A, esta siempre vale "0" y la condicin del WHILE nunca es falsa, por lo que se repite eternamente: es un caso similar a los que vimos en la entrega anterior del tutorial. DIM A AS BYTE A = 0 ... WHILE A = 0 instruccion1 instruccion2 ... instruccionn WEND ... Ejemplo 2: Las instrucciones dentro del siguiente WHILE-WEND no se ejecutan nunca, dado que la condicin siempre es falsa:Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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DIM A AS BYTE A = 0 ... WHILE A > 0 instruccion1 instruccion2 ... instruccionn WEND ... Ejemplo 3: Las instrucciones dentro del siguiente WHILE-WEND se ejecutan 20 veces, y al terminar la variable B contiene la suma de los nmeros del 0 al 20 naturales: DIM A AS BYTE DIM A AS BYTE A = 0 B = 0 WHILE A < 20 A = A + 1 'Incremento la variable A B = B + A 'Sumo a B el valor de la variable AWEND Cuando A = 20, se suma su valor a A, y al llegar al WEND el control del programa se transfiere al WHILE, donde se evala la condicin A < 20, se determina que es falsa, y el programa pasa el control a la lnea que exista despus del WEND. Este bucle hace la misma suma que el que realizamos antes con FORNEXT. No se puede decir que uno sea mejor o peor que el otro: solo son dos formas distintas de hacer lo mismo, y en cada situacin decidiremos cual nos conviene ms.


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Parte VII

Continuando con la serie de notas dedicadas a aprender a programar microcontroladores, veremos las instrucciones que dispone el lenguaje de programacin PIC BASIC orientadas al manejo de displays LCD. Existen en el mercado una enorme variedad de pantallas de cristal liquido, de un precio accesible, con caractersticas comunes en cuanto a la interfaz y programacin, gracias que la mayora utiliza para comunicarse con el exterior el mismo chip de la empresa Hitachi, el HD44780. Esto hace posible que con un puado de instrucciones podemos manejar desde un sencillo display de una lnea de 8 caracteres hasta uno de 4 lneas con 80 caracteres. El aspecto fsico de estas pantallas se puede ver en las fotos que ilustran la nota, bsicamente son una pequea placa de circuito impreso con un par de integrados (tipo gota) pegados en una de sus caras, y la pantalla propiamente dicha en la otra, rodeada de una estructura metlica que la protege. Esta placa casi siempre dispone de agujeros para poder fijar el conjunto a un chasis o gabinete sin grandes complicaciones. Desde el punto de vista elctrico, hay un conector (a veces solo agujeros metalizados donde soldar los cables) que tiene 14 pines en los que no poseen iluminacin propia (backlite) o 16 en los que si la tienen.

Hermoso: un LCD de 4 lineas de 40 caracteres, color azul. Mediante las seales apropiadas enviadas y recibidas mediante este conector el display es capaz de representar caracteres, mostrar o esconder un cursor, borrar la pantalla, etc. Descripcin de los pines Como mencionamos, la gran mayora de los displays existentes en el mercado respetan la misma distribucin de pines. Igualmente, antes de conectar nada, debemos asegurarnos de que as sea, para no daar de forma permanente el LCD. Siempre es necesario tener a mano la datasheet (hoja de datos) del componente electrnico que queremos usar. Veamos que funcin cumple cada uno de los pines de un display LCD genrico: Pines 1,2 y 3: Estos pines estn dedicados a la alimentacin y contraste del LCD. Efectivamente, el pin 1 (VSS) es el que se debe conectar al negativo (masa) de la alimentacin, y el pin 2 (Vdd/Vcc) es el que va unido al positivo (5 voltios). El pin 3 permite el ajuste del contraste del panel. Se puede unir al pin 1 mediante una resistencia de 220 ohms para obtener un contraste adecuado (pero fijo) o bien utilizar un potencimetro o preset de 10 KOhm para variar el contraste a gusto.Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

Vista trasera de un LCD 2x16 tpico.

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Pines 4,5,6: Estos pines son de alguna manera los que controlan el funcionamiento del display. El pin 4, tambin llamado RS (Registration Select) es el que le indica al controlador interno del LCD que el valor presente en el bus de datos es un comando (cuando RS=0) o bien un carcter para representar (cuando RS=1). El pin 5 (R/W por Read/Write o Leer/Escribir) permite decidir si queremos enviar datos al display (R/W=0) o bien nos interesa leer lo que el display tiene en su memoria o conocer su estado (R/W=1). Por ultimo, el pin 6 (E por Enable o habilitado) es el que selecciona el display a utilizar. Es decir, podemos tener varios LCD conectados a un mismo bus de datos (pines 7-14) de control, y mediante E seleccionar cual es el que debe usarse en cada momento. Pines 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14: Estos ocho pines son el bus de datos del controlador de la pantalla. Llamados DB0-DB7 son los encargados de recibir (o enviar) los comandos o datos desde o hacia el display. DB0 es el bit de menor peso y DB7 es el ms significativo. Por ultimo, los pines 15 y 16 son los que se utilizan para alimentar el (o los) LEDs de fondo de la pantalla, que brindan la iluminacin (backlight). El pin 15 debe ser conectado a 5 voltios y el 16 al negativo o masa de la fuente. En estas condiciones, la luz de fondo esta encendida a 100% de su brillo. Nuevamente, se puede utilizar un potencimetro o preset para ajustar el brillo. Como una nota curiosa, muy frecuentemente estos dos pines estn ubicados ANTES del pin 1 (ver esquema). Debemos asegurarnos de cual es su posicin consultando la hoja de datos del fabricante o la serigrafa que existe sobre la placa del LCD. Estos displays soportan dos modos de trabajo: en uno de ellos reciben en DB0-DB7 los 8 bits del dato, y en el otro, llamado modo de 4 bits reciben los datos en dos mitades (nibbles) por los pines DB4-DB7, en dos pasos sucesivos. Si bien esto puede complicar ligeramente la programacin en assembler, en PIC BASIC es completamente transparente, a la vez que supone un ahorro de 4 pines en el bus de datos, y esto en microcontroladores con pocos pines de I/O es muy til.

Los pines de un display LCD genrico.

De esa forma podemos controlar el contraste del LCD.

A grandes rasgos, y a pesar de la simplicidad que brinda el disponer de un mismo integrado especializado en casi todos los modelos de displays, la escritura en estos es relativamente compleja, dado que se deben respetar protocolos de inicializacin, tiempos entre envo de datos, etc., lo que hace bastante tediosa su programacin en assembler. Pero PIC BASIC dispone de un juego de instrucciones especiales para manejarFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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displays en modo 8 bits y en modo 4 bits que nos evitan toda esa complejidad. Veremos cules son y algunos ejemplos de uso. La prxima semana realizaremos un mdulo para el PIC TRAINER y escribiremos varios programas de ejemplo. El manejo de los LCD se hace mediante el uso de sentencias DEFINE, que le dicen al compilador a que pines del microcontrolador hemos conectado cada uno de los pines del LCD. La forma de la instruccin DEFINE es la siguiente: DEFINE parametro = valor Donde parametro es el nombre del parmetro al que le queremos asignar el valor. Los parmetros disponibles para el manejo de LCD alfanumricos son los siguientes: LCD_BITS: Define el nmero de bits de la interfaz de datos. Se pueden asignar valores de 4 u 8, siendo 4 el valor por defecto. LCD_DREG: Define a que puerto del PIC tenemos conectado el port de datos del LCD. Los valores permitidos son PORTA, PORTB, PORTC, etc. Por defecto se asume PORTB. LCD_DBIT: Define cual es el primer pin del puerto que usamos para enviar los datos al LCD cuando seleccionamos un bus de 4 bits. Solo puede ser el 0 (para los pines el 0, 1, 2 y 3) o 4 (para usar los pines 4, 5, 6 y 7). Por defecto se asume 4, y esta instruccin se ignora para LCD_BITS = 8. LCD_RSREG: Define a que puerto del PIC tenemos conectado el pin RS del LCD. Los valores permitidos son PORTA, PORTB, PORTC, etc. Por defecto se asume PORTB. LCD_RSBIT: Define a que pin del puerto tenemos conectado el pin RS del LCD. Por defecto se asume 3. LCD_EREG: Define a que puerto del PIC tenemos conectado el pin E del LCD. Los valores permitidos son PORTA, PORTB, PORTC, etc. Por defecto se asume PORTB. LCD_EBIT: Define a que pin del puerto tenemos conectado el pin E del LCD. Por defecto se asume 2. LCD_RWREG: Define a que puerto del PIC tenemos conectado el pin RW del LCD. Los valores permitidos son 0, PORTA, PORTB, PORTC, etc. Por defecto se asume 0, que significa no usamos el pin RW. LCD_RWBIT: Define a que pin del puerto tenemos conectado el pin RW del LCD. Por defecto se asume 0, que significa no usamos el pin RW. LCD_COMMANDUS: Define cuantos microsegundos demora la escritura de un comando en el display. Por defecto, este valor es de 5000. La mayora de los LCD funcionan bien con un valor de 2000, lo que hace ms rpidos nuestros programas. LCD_DATAUS: Define cuantos microsegundos demora la escritura de un dato en el LCD. Por defecto, este valor es de 100.


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LCD_INITMS: Define cuantos microsegundos demora la inicializacin e la electrnica del LCD. Por defecto, este valor es de 100. Luego, tenemos una serie de instrucciones que manejan el envo de comandos e instrucciones al display: LCDINIT debe utilizarse antes de enviar cualquier comando o dato al LCD. La forma de esta instruccin es al siguiente: LCDINIT n Donde n es el tipo de cursor que queremos que muestre el display. 0 significa que el cursor estar oculto, 1 significa que el cursor parpadeara, 2 nos mostrara un cursor subrayado, y 3 un cursor subrayado y parpadeando. LCDCMDOUT es la instruccin que enva comandos al LCD. Se emplea de la siguiente manera: LCDCMDOUT comando Donde comando es alguno de los siguientes: LcdClear: Borra el contenido del LCD. LcdHome: Lleva el cursor a la primera posicin del primer rengln del LCD. LcdLine2Home: Lleva el cursor a la primera posicin del segundo rengln del LCD. LcdLeft: Mueve el cursor una posicin a la izquierda. LcdRight: Mueve el cursor una posicin a la derecha. LcdShiftLeft: Desplaza el contenido del LCD una posicin a la izquierda. LcdShiftRight: Desplaza el contenido del LCD una posicin a la derecha. LcdLine1Clear: Borra la primera lnea del LCD. LcdLine2Clear: Borra la segunda lnea del LCD. LcdLine1Pos(x): Coloca el cursor en la posicin x del primer rengln del LCD. X puede tener cualquier valor entre 1 y 40 LcdLine2Pos(x): Coloca el cursor en la posicin x del segundo rengln del LCD. X puede tener cualquier valor entre 1 y 40 LCDOUT enva datos al display. Si son caracteres, simplemente los ponemos entre comillas a continuacin del comando. Si se trata de mostrar el contenido de una variable, se escribe la variable (precedida por #) a continuacin del comando. Si se necesitan imprimir varias variables, se pueden separar por comas.


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Un LCD en accin. A continuacin, un par de ejemplos de cmo se utilizan todas estas instrucciones. El primero se encarga de mostrar un texto parpadeando en la primera lnea del display. Intenten deducir como est conectado el LCD al PIC mirando las instrucciones DEFINE del principio del programa. DEFINE LCD_BITS = 8 DEFINE LCD_DREG = PORTB DEFINE LCD_DBIT = 0 DEFINE LCD_RSREG = PORTD DEFINE LCD_RSBIT = 1 DEFINE LCD_EREG = PORTD DEFINE LCD_EBIT = 3 DEFINE LCD_RWREG = PORTD DEFINE LCD_RWBIT = 2 LCDINIT 0 inicializo el LCD sin cursor. Loop: LCDOUT "www.NeoTeo.com" Muestra el texto WAITMS 1000 Espero un segundo LCDCMDOUT LcdClear Borro el displayFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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WAITMS 1000 Espero un segundo GOTO loop Vuelvo a loop: para repetir indefinidamente. El segundo ejemplo muestra como imprimir el contenido de una variable (A) en el LCD. Concretamente, se muestra un texto en el primer rengln, mientras que en el segundo se cuentan los nmeros del 65535 al 0 en el segundo. DEFINE LCD_BITS = 8 DEFINE LCD_DREG = PORTBDEFINE LCD_DBIT = 0 DEFINE LCD_RSREG = PORTD DEFINE LCD_RSBIT = 1 DEFINE LCD_EREG = PORTD DEFINE LCD_EBIT = 3 DEFINE LCD_RWREG = PORTD DEFINE LCD_RWBIT = 2 DIM A AS WORD A = 65535 LCDINIT 3 Cursor parpadeando WAITMS 1000 loop: LCDOUT "Estoy contando! Texto del primer rengln LCDCMDOUT LcdLine2Home Paso al Segundo rengln LCDOUT #A Muestro el valor de A A = A 1 WAITMS 250 LCDCMDOUT LcdClear Limpio del display GOTO loop Esto es todo por hoy. La semana prxima veremos cmo implementar estos ejemplos en una placa de expansin para nuestro PIC TRAINER, y tambin como definir nuestros propios caracteres especiales.

Veremos como definir nuestros propios caracteres.

Estos LCD son ideales para modding.Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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Parte VIII

En realidad, construir un modulo de expansin para nuestro PIC Trainer es muy sencillo, gracias a la electrnica incluida a bordo de cada mdulo LCD, que se encarga de las tareas ms complejas. Nuestro proyecto consiste bsicamente en una serie de conectores que permiten al microcontrolador situado en el PIC Trainer enviar los caracteres y comandos a la pantalla. Dado que los LCD tienen (generalmente) la posibilidad de ajustar su contraste o luz de fondo, hemos previsto la electrnica necesaria para poder seleccionar mediante una serie de jumpers alguna de esas funciones. Y por supuesto, hemos dotado a la placa con un preset de 10K para regular el contraste del LCD. Debido a que el consumo del modulo (sobre todo si hacemos uso de los LEDs de backlite) es algo elevado (unos 200mA) para cargrselo al regulador de voltaje incluido en el PIC Trainer, hemos dotado a la placa del LCD con su propio regulador. Hemos elegido para esta tarea a un hermano menor del 7805, el 78L05, que en una capsula mucho ms pequea puede entregarnos 5V perfectamente regulados. La siguiente imagen nos muestra el esquema elctrico de nuestra nueva placa de expansin:

Esquema elctrico de nuestra placa de expansin. Como podemos ver, el circuito es verdaderamente sencillo: una tensin de alimentacin de entre 7.5 y 15 voltios se conecta en la bornera de alimentacin, pasa a travs de un diodo que protege al regulador de voltaje de una conexin errnea de la fuente de alimentacin, y mediante el 78L05 y los condensadores asociados es regulada a 5V. El modulo LCD tiene conectados los cuatro bits ms altos de su bus de datos a un conector tipo molex de 10 vas, al que hemos llamado A. Los restantes cuatro bits estn unidos al conector B. De esta manera, siFuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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queremos utilizar un programa que emplea solo cuatro bits para comunicarse con el modulo, usaremos el conector A; y en caso de querer probar un programa que utiliza un bus de datos de 8 bits, utilizaremos ambos conectores. El tercer molex, llamado C, es el conector de control. En efecto, las lneas de control del LCD se encuentra agrupadas en este conector, teniendo la posibilidad de seleccionar la funcin R/W mediante un jumper (JP1). Si el jumper se encuentra colocado entre los pines 1 y 2, el control de la lnea R/W estar en manos del microcontrolador, por lo que el programa deber poner un 0 en esa lnea antes de poder escribir en el. Si el jumper est en la posicin 2-3, el LCD estar preparado para que escribamos en el todo el tiempo. No podremos leer su memoria interna (tarea poco frecuente) y utilizaremos un pin menos en el microcontrolador. El cuarto pin de control corresponde al backlite. Esta es la iluminacin trasera del display, que permite utilizarlo en condiciones de iluminacin pobre, por ejemplo de noche. Como el consumo del backlite es excesivo para alimentarlo directamente desde un puerto del microcontrolador, hemos utilizado un transistor 2N3906 que se encargue de esa tarea. El jumper JP2 sirve para seleccionar si el backlite va a estar encendido (jumper en 1-2), bajo el control del PIC (jumper en 2-3) o apagado permanentemente (sin jumper). En caso de seleccionar el control desde el microcontrolador, podremos utilizar pulsos PWM para regular la intensidad luminosa de los LEDs. Esto y el control de velocidad de motores de corriente continua ser tema de otro captulo del tutorial. Por ltimo, el preset de 10k, que aparece en color azul en las fotos, es el encargado de fijar el nivel de contraste del display, para que su lectura sea lo ms cmoda posible.

El mdulo LCD conectado al trainer. El mdulo recien armado. El armado del modulo de expansin no tiene secretos, es muy similar a otros que hemos realizado en NeoTeo, con la salvedad de que en este caso hemos formado una especie de sndwich con la placa de circuito impreso y el LCD, que se monta sobre pines de bronce para permitir que debajo de l se ubiquen el transistor, la resistencia de su base y algunos puentes necesarios. Para el armado utilizaremos de referencia las fotos incluidas en el artculo, y comenzaremos fabricando el PCB mediante el mtodo explicado anteriormente, para luego soldar todos los componentes, dejando para el final el montaje del LCD. En caso de que al alimentar el circuito el LCD este en blanco, deberemos ajustar el preset. Cuando el cursor del mismo est en la mitad del recorrido, el display debera ser perfectamente legible. Para realizar las prcticas, deberemos conectar este mdulo con el PIC Trainer de 40 pines como se ve en la foto siguiente.


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Disposicion de los conectores en el PIC Trainer.

PORTD.0 a PORTD.3

PORTD.4 a PORTD.7 PORTB.0 a PORTB.3 Una vez conectado todo, podemos cargar en el PIC el primero de nuestros ejemplos: A continuacin, un par de ejemplos de cmo se utilizan todas estas instrucciones. El primero se encarga de mostrar un texto parpadeando en la primera lnea del display. Intenten deducir como est conectado el LCD al PIC mirando las instrucciones DEFINE del principio del programa. DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE LCD_BITS = 8 LCD_DREG = PORTD LCD_DBIT = 0 LCD_RSREG = PORTB LCD_RSBIT = 1 LCD_EREG = PORTB LCD_EBIT = 3 LCD_RWREG = PORTB LCD_RWBIT = 2

LCDINIT 0 inicializo el LCD sin cursor. Loop:Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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LCDOUT "www.NeoTeo.com" Muestra el texto WAITMS 1000 Espero un segundo LCDCMDOUT LcdClear Borro el display WAITMS 1000 Espero un segundo GOTO loop Vuelvo a loop: para repetir indefinidamente. Como podemos deducir a partir de lo visto en el capitulo anterior, el LCD est conectado con el bus de datos (de 8 bits) en el PORTD, el pin PORTB.1 se emplea para el control de la lnea RS del LCD, el pin PORTB.3 para la lnea E y el control de R/W est a cargo del PIC, mediante el pin PORTB.2. En el modulo LCD debemos poner el jumper JP1 en la posicin 1-2 para permitir al PIC 16F877A el control de la gestin de lecto/escritura del LCD. El siguiente ejemplo solo difiere del anterior en que se utiliza un bus de control de solo 4 bits de ancho, en la parte baja del PORTD (D.0 a D3) y dejamos la lnea R/W siempre en escritura. Para hacer esto, debemos mover JP1 a la posicin 2-3. El cable plano que une la parte alta del PORTD (conector 4) con el LCD puede ser removido, ya que no pasaran datos por l. As quedara el programa: DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE LCD_BITS = 4 LCD_DREG = PORTD LCD_DBIT = 0 LCD_RSREG = PORTB LCD_RSBIT = 1 LCD_EREG = PORTB LCD_EBIT = 3

LCDINIT 0 inicializo el LCD sin cursor. Loop: LCDOUT "www.NeoTeo.com" Muestra el texto WAITMS 1000 Espero un segundo LCDCMDOUT LcdClear Borro el display WAITMS 1000 Espero un segundo GOTO loop Vuelvo a loop: para repetir indefinidamente. Si quisiesmos utilizar la parte alta del PORTD como bus de control del LCD, solamente deberamos cambiar la lnea DEFINE LCD_DBIT = 0 a DEFINE LCD_DBIT = 4 El resto del programa quedara igual. Por supuesto, se debe cambiar de lugar el cable plano de datos, y ponerlo entre el conector 5 y el LCD, caso contrario, no veremos nada en el display. El ltimo ejemplo es una adaptacin del ejemplo visto en el capitulo anterior: muestra como imprimir el contenido de una variable (A) en el LCD. En el segundo rengln se cuentan los nmeros del 65535 al 0 en el segundo, mientras que se muestra un texto en el primero.Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE DEFINE

LCD_BITS = 8 LCD_DREG = PORTD LCD_DBIT = 0 LCD_RSREG = PORTB LCD_RSBIT = 1 LCD_EREG = PORTB LCD_EBIT = 3 LCD_RWREG = PORTB LCD_RWBIT = 2

DIM A AS WORD A = 65535 LCDINIT 3 Cursor parpadeando WAITMS 1000 loop: LCDOUT "Estoy contando! Texto del primer rengln LCDCMDOUT LcdLine2Home Paso al Segundo rengln LCDOUT #A Muestro el valor de A A = A 1 WAITMS 250 LCDCMDOUT LcdClear Limpio del display GOTO loop Dejamos al lector la tarea de deducir como deben configurase los jumpers del modulo LCD y de qu manera se conectan los cables entre el entrenado y el LCD. Es muy recomendable realizar estas prcticas, por simples que puedan parecer, ya que servirn para tomar confianza con el uso del display, y sobre todo, para poder comenzar a construir nuestros propios programas.

Vista del lado cobre.

Diseo del PCB.


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Parte IX

Un cartel de LEDs , llamado Publik en algunos pases, es un recurso utilizado muy frecuentemente con fines publicitarios o informativos. Bsicamente, consiste en una matriz de pixeles (si, como la pantalla de tu ordenador), generalmente de un solo color (rojos), aunque con el descenso de los precios de os LEDs individuales o en paneles, es cada vez ms frecuentes ver carteles bicolores o incluso multicolores, aprovechando la ventaja del los LEDs RGB, que pueden mostrar cualquier color. Como es de suponer, el desarrollo, construccin y programacin de un cartel e este tipo es una tarea bastante compleja para un principiante, pero desde NeoTeo te animamos a hacerlo, ya que te guiaremos paso a paso a lo largo de todo el proceso. Y seguramente aprenders un montn de trucos al hacerlo. Por motivos de simplificar el circuito y de no gastar demasiado dinero, nuestro cartel ser monocromtico, utilizando LEDs de color rojo nicamente. Las dimensiones de la matriz utilizada sern de 7 filas por 80 columnas, lo que permite escribir unas 14 o 16 letras de 7 pixeles de altura. A pesar de no ser demasiado grande, ya habrs sacado la cuenta de que se necesitan 560 LEDs para armar el cartel. A lo largo de este tutorial hemos visto que encender un LED desde un microcontrolador. Y de hecho es algo muy simple: conectamos el nodo del LED al PIC, el ctodo a una resistencia y el extremo de la resistencia a +V. Cuando el pin del microcontrolador est en 1, el LED enciende. Este esquema, lamentablemente, no sirve para la construccin de un cartel matricial como este, ya que al disponer de 560 LEDs necesitaramos tener un microcontrolador que tenga como mnimo ese nmero de pines de salida y por supuesto, no existe. El secreto est en el multiplexado. Es decir, utilizar unos pocos pines de E/S del microcontrolador para manejar una serie de circuitos integrados que se encarguen de excitar los LEDs. Hay varias maneras, y muchos modelos diferentes de circuitos para hacer esto. Pueden usarse un tipo de integrado digital llamado LATCH, que bsicamente es una memoria en la que escribimos un valor, y lo mantiene en sus salidas hasta que nosotros lo indiquemos. De esta manera, usando varios latches podramos encender los LEDs por turnos, rpidamente para que no se note el parpadeo, y de esa manera formar una palabra en el cartel. Otra forma es utilizar un registro de desplazamiento. Y de hecho, es de esta forma cmo vamos a disear nuestro cartel. Un registro de desplazamiento funciona de la misma manera en que funciona una cola de gente que espera para entrar en un cine. Por un extremo de la cola van ingresando las personas que llegan, y por el otro van saliendo de la fila. En un registro de desplazamiento, en lugar de personas tenemos 0 y 1. Lo bueno de esto es que para meter datos (0s y 1s) en el registro de desplazamiento solo hacen falta tres pines del microcontrolador, independientemente de lo largo que sea. Estos pines se encargan de tres tareas: Uno de ellos, al que denominaremos DATA es el encargado de decirle al registro de desplazamiento que lo que introduciremos es un 0 o un 1. El segundo se encarga de avisar al registro que el dato ya est listo para ser ingresado, y lo llamaremos CLOCK. Y el ultimo, que no es indispensable, es el RESET, que se encarga de vaciar la fila escribiendo 0s en todas las salidas del registro.


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En este proyecto utilizaremos un modelo de circuito integrado conocido como 74HC164N, que es un registro de desplazamiento de 8 bits. Es decir, con el se puede armar una fila de 8 personas. Como nuestro cartel tiene 80 columnas, necesitaremos utilizar 10 de estos integrados, uno a continuacin del otro. En NeoTeo ya hemos hablado sobre l, as que sera interesante que leas el artculo correspondiente si quieres saber ms sobre su funcionamiento. En la figura siguiente puedes ver la funcin de cada pin de este integrado, y la manera de conectar uno a continuacin del otro para obtener un registro de desplazamiento de cualquier longitud.

Funcin de cada pin del 74HC164N. Interconexin de varios 74xx164N entre s. Bien, con el esquema explicado podemos encender los LEDs que queramos de una fila de 80 bits de largo. Si en el registro de desplazamiento introducimos 11111111, los 80 LEDs estarn encendidos. Si queremos encender uno por medio, escribiremos 1010101. Por supuesto, cuando lleguemos a la parte de la programacin veremos cmo se ingresan uno a uno los 0 y 1 en el registro. Ahora bien: nuestro cartel tiene 7 filas, y lo explicado solo sirve para manejar una de ellas debemos utilizar un registro de desplazamiento para cada una de las filas restantes? Afortunadamente, la respuesta es no. Si bien podramos utilizar 7 registros de este tipo, la cantidad de circuitos integrados necesarios (56 de ellos), la complejidad del circuito impreso y el costo implicado lo hacen poco aconsejable. Nosotros aprovecharemos un defecto del ojo humano, que mantiene la imagen vista durante unos 20 o 30 milisegundos, para dibujar una fila a la vez, pero muy rpidamente, de forma que todo el cartel parezca estar encendido a la vez. Si, como en la tele o el cine. Cuando comenzamos el articulo mencionbamos que para manejar cada LED serian necesarios 560 pines de entrada/salida. Con el esquema propuesto solo necesitamos 7 para seleccionar la fila a escribir, y tres para manejar el registro de desplazamiento. Es decir, un PIC de 3 u$s y 18 pines servira perfectamente para realizar el proyecto. Y es lo que usaremos, un 16F628A.

El resultado de este proyecto es muy vistoso.

Se pueden tener diferentes tipos de letras.

Cmo funciona la matriz?Fuente: www.NeoTeo.com Compilado por Ing. Csar Aguirre

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Como dijimos antes, la pantalla est formada por una serie de filas y columnas. La interseccin entre ambas contiene un LED. Para que este encienda, tiene que recibir simultneamente un 0 en la fila, y un 1 en la columna. Cuando se dan estas condiciones, la electrnica de la placa se encarga del encendido. La forma de generar un mensaje sobre el display es relativamente sencilla, si nos atenemos al siguiente algoritmo: 1) Apagar todas las filas. 2) Escribir los valores correspondientes a la primer fila en el registro de desplazamiento, teniendo en cuenta que el primer digito binario colocado corresponde al ltimo LED de la fila, y el ultimo en poner al de la primer columna. 3) Encenderla primer fila, esperar un tiempo, y volver a apagarla. 4) Repetir los pasos para las filas 2 a 7. Los tiempos de demora que utilizamos en el programa de ejemplo permiten una visualizacin correcta, sin molestos parpadeos y con los LEDS brillantes. Hay que tener en cuenta que si utilizamos tiempos mayores para el encendido de cada fila, el brillo de los LEDS ser mayor, pero tambin aumentara el parpadeo. No utilizamos vectores ni otras alternativas que hubieran servido para crear un cdigo ms compacto, buscando la claridad del programa, para que pueda servir como base a otros ms completos/complejos. Un punto a tener en cuenta es el brillo de los LEDs. Un LED, utilizado en aplicaciones normales, se alimenta con unos 3V y requiere unos 15mA (varia ligeramente de un modelo a otro9 para brillar con una buena intensidad. En nuestro caso, a pesar de que veremos las 7 filas encendidas al mismo tiempo, cada LED solo estar encendido la sptima parte del tiempo, por lo que su brillo ser siete veces inferior al normal, y nuestro cartel apenas ser visible. Afortunadamente eso tiene solucin: dado que los tiempos que permanecer encendido cada LED no superara unos pocos milisegundos, no se daaran si hacemos circular una corriente mayor a la nominal, con brillar mucho ms intensamente, dando como resultado un cartel perfectamente visible. Respecto de los LEDs, podremos utilizar LEDs discretos (y soldar 1120 terminales) o comprar paneles de 7x5 LEDs que tienen unos 14 o 16 terminales (segn el modelo), estando ya interconectados en forma de matriz. Hemos dividido este proyecto en varias partes, ya que su complejidad impide explicarlo en un solo artculo, as que en la prxima entrega disearemos la totalidad del hardware necesario, y en la siguiente nos dedicaremos a programar nuestro cartel. Hasta la prxima!

Podemos utilizar LEDs individuales.

Panel de 7x5 LEDs, menos para soldar.


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Parte X

Nuestro cartel tiene fines meramente educativos, y la intencin es gastar poco dinero para construirlo, as que intentaremos realizarlo en base a un microcontrolador pequeo. Si el lector necesita un cartel de mayor tamao o con capacidad para almacenar textos o imgenes ms extensos, deber utilizar algn micro con mayor capacidad y velocidad. El tamao de la memoria EEPROM externa es bastante grande, pero tambin puede ser ampliado con mucha facilidad. Dividiremos el esquema electrnico del cartel en dos partes: en primer lugar veremos toda la lgica de control, y en segundo, la pantalla con el registro de desplazamiento. A la hora de llevarlo a la prctica puede incluso hacer dos circuitos impresos por separado. Esto le permitir al lector experimentar con otros controladores sin necesidad de volver a montar la placa de los displays. El circuito controlador: Este es el cerebro de nuestro cartel. Sera el encargado de gestionar el encendido de cada LED mediante rdenes enviadas a las columnas (mediante el registro de desplazamiento que mencionamos en la nota anterior) y a las filas. Como una fila tendr 80 LEDs, que eventualmente pueden estar todos encendidos, no podemos conectarlas directamente a pines de E/S del PIC, por que la corriente que demandaran hara que el puerto del PIC se destruya. Para evitar esto, utilizaremos en medio un transistor capaz de manejar esa corriente. Analicemos el circuito. El centro de todo es el microcontrolador 16F628A, que tiene su pin de RESET conectado a un pulsador y una resistencia de 10K. Este pulsador permite reiniciar el cartel cuando lo necesitemos. Tambin se ha implementado un circuito de reloj externo, basado en un cristal de 4 MHz y dos condensadores de 22 nanofaradios. Esto le permite al PIC ejecutar un milln de instrucciones por segundo, ms que suficientes para este proyecto. Los pines 1 y 2, correspondientes a los bits A2 y A3 del micro, se han utilizado para acceder a una memoria EEPROM del tipo 24C256. Esta memoria es de acceso serial (por eso necesitamos solo dos pines), mediante el protocolo I2C, y tiene capacidad para almacenar 32768 Bytes. Si nuestro programa hace uso de ella, podemos guardar all 32768 caracteres (con el display en modo texto) o ms de 400 pantallas en modo grfico. Si resultara insuficiente, puede ponerse una memoria de mayor capacidad, siempre consultando la hoja de datos de la misma para asegurarnos su compatibilidad con la del ejemplo. Todo el puerto B del PIC est dedicado a controlar las filas del cartel. Como ya habrn notado, tenemos 8 salidas para filas, y nuestro cartel tiene solo 7 filas. Efectivamente, la fila 8 no se utilizara si nuestra pantalla est construida con mdulos LED de 7x5, pero el circuito de control est preparado para el uso (en caso de que alguien los prefiera) de mdulos de 8x8 o bien para crear un cartel de 8 filas mediante el uso de LEDs sueltos. Quienes utilicen mdulos de 7x9 pueden ahorrarse el transistor de la fila 8. Por ltimo, los pines 17 y 18, correspondientes a los bits A0 y A1 del micro se encargan de la gestin del registro de desplazamiento. El programa deber generar los pulsos de reloj necesarios por el pin 18, y meter los datos en el registro por el pin 17.


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No hemos incluido una fuente de alimentacin. Cualquier fuente comercial que sea capaz de entregar 5V y 2A ser suficiente. Esos 5V deben estar bien regulados, y por supuesto, el software deber estar escrito correctamente, es decir, no encender varias filas al mismo tiempo, ya que el consumo de todo el cartel encendido sera de unos 80 x 70 x 20mA = 11.2 A, destruyendo la fuente.

Este es el

tutorial-programacion de microcontroladores pic18f2550 con basic

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