LABORATÓRIO DE ARQUITETURA DE COMPUTADORES PREPARAÇÃO 02: DISPLAY DE 7 SEGMENTOS MICROCONTROLADO

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1 AEVSF Autarquia Educacional do Vale do São Francisco FACAPE Faculdade de Ciências Aplicadas e Sociais de Petrolina Curso de Ciência da Computação LABORATÓRIO DE ARQUITETURA DE COMPUTADORES Prof. Sérgio F. Ribeiro PREPARAÇÃO 02: DISPLAY DE 7 SEGMENTOS MICROCONTROLADO 1. Objetivos - desenvolver aplicações para o microcontrolador PIC18F fazer teclas e display de 7 segmentos serem reconhecidos e ativados via firmware. - realizar simulações de sistemas microcontrolados. 2. Display de 7 Segmentos O display de sete segmentos é um dispositivo composto de sete leds retangulares (de a até g) e um ponto (pto), onde cada led é um segmento do display. Sobre cada segmento há resistores externos para limitar a corrente a um nível seguro e, assim, não danifique (queime) o led. Fornecendo um nível alto aos resistores, podemos formar qualquer dígito de 0 a 9 e alguns outros caracteres. Por exemplo, o u ível alto so re os seg e tos a,,, d e g, produzi os o dígito 3 o display. A Figura 1 mostra a nomenclatura comumente utilizada para os segmentos que compõe os dígitos e o ponto. Figura 1. Display de 7 segmentos. O kit educacional da Exsto, modelo XM118, possui um módulo composto por quatro displays de 7 segmentos, como mostra a Figura 2. Figura 2. Módulo de displays de 7 segmentos. 1

2 Estes displays trabalham de forma multiplexada, isto é, seus segmentos estão todos ligados em paralelo e os comuns dos displays são acionados por um processo de varredura, dando a impressão de estarem simultaneamente ativos. E todos os quatro displays são do tipo catodo comum, ou seja, seus segmentos são acionados (acesos) com nível alto fornecido pela porta D do microcontrolador e o catodo (comum) é ligado ao terra. Mais informações sobre como os displays estão ligados fisicamente no kit, consulte o Manual de Operação ou veja as conexões no simulador do kit para Proteus disponível no site da disciplina. Para se escrever um determinado valor no display é necessário converter, ou decodificar, o valor originalmente em binário para combinações que acionem o display corretamente. A conversão deve ser feita seguindo a Tabela 1 que está de acordo com o tipo de display do kit de Arquitetura, onde o display é catodo comum e os pinos RD0, RD1,..., RD6, RD7 estão ligados aos segmentos A, B,..., G, DP (DP é o ponto decimal do display), respectivamente. Tabela 1. Código binário para display de 7 segmentos do tipo catodo comum. Pinos Segmentos (catodo comum) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Caracter dp g f e d c b a A B C D E F Uma tabela como essa é facilmente implementada na linguagem C por vetores, uma vez que o índice do vetor representa a coluna de caracter na tabela acima, e os valores das posições do vetor correspondem aos acionamentos dos segmentos (linhas da tabela). Esta implementação é solicitada no pré-relatório desta preparação. 2

3 3. Dip-switch (micro-chaves) Um dip-switch é um interruptor eletrônico disposto em grupos, apresentado em um formato padrão encapsulado denominado Dual In-line Package, como mostra a Figura 3. São pequenos interruptores (micro-chaves) usados em placas de circuitos, e funciona como um sistema de configuração nessas placas. Uma mudança na posição dos interruptores gera mudança na operação das placas. Figura 3. Dip-switch com 8 micro-chaves. Há um módulo no kit de Arquitetura com este dip-switch servindo como entrada digital ao microcontrolador, como mostra a Figura 4. Para que as microchaves funcionem corretamente, é preciso ativar o pull-up na porta B. Isso é feito por software alterando o valor lógico de um dos bits do registrador INTCON2. Consulte o datasheet do microcontrolador. Figura 4. Módulo Switchs do kit educacional. Essas chaves são baixo-ativas, ou seja, ao serem ligadas forçam nível lógico baixo aos pinos do microcontrolador. E quando desligadas, tem nível lógico alto garantido por resistores de pull-up. Outra configuração necessária é sobre o registrador ADCON1. Deve-se fazer com que toda a porta A/D seja vista como I/O digital, e não como entrada analógica. Consulte o datasheet do PIC18F4550 (busque por ADCON1) para saber que valor fornecer ao registrador para tal configuração. 4. Diagrama em Blocos O sistema microcontrolado segue a idéia ilustrada no diagrama da Figura 5. Figura 5. Diagrama de bloco do sistema microcontrolado. 3

4 5. Software Inicialmente, ao ligarmos o kit XM118, ocorre a inicialização interna, via hardware, do microcontrolador (reset). E, logo após, é feita a inicialização específica, via software, do programa do usuário. Este programa executa a seguinte rotina: o micro faz a leitura do port B no qual estão conectadas as chaves para a identificação da palavra de entrada (inicialmente utilizaremos quatro chaves correspondendo a uma palavra de quatro bits, ou seja, CH0 no pino B0, CH1 no pino B1, CH2 no pino B2, e CH3 no pino B3). é feita então a verificação em que se compara a palavra de entrada atual, obtida por meio das chaves, com a palavra que foi inserida anteriormente (na inicialização do micro, esta palavra inicial é , já que as chaves são baixo-ativas, ou seja, chave desligada significa que o respectivo pino do micro está em nível alto, e chave ligada significa pino em nível baixo). se as palavras forem iguais, o micro retorna à rotina de leitura do port B à espera de uma nova palavra. se forem diferentes, a palavra atual é armazenada em uma variável para que na próxima leitura possa ser feita novamente uma comparação com a nova palavra de entrada. logo após, o micro exibe no display, conectado no port D, o caractere associado à palavra de entrada (caracteres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E e F). finalizadas essas etapas, repete-se novamente a rotina de leitura em um loop infinito. 6. Simulação Resolva o pré-relatório e realize todas as simulações possíveis deste experimento no Proteus antes da prática em laboratório. Utilize o simulador parcial do kit educacional disponível no site da disciplina. 7. Bibliografia Nicolosi, Denis E. C., Laboratório de Microcontroladordes Familia Editora Érica, Manual de Operação do Kit Educacional XM118 da Exsto Tecnologia. 4

5 PRÉ-RELATÓRIO Obs 1 : o pré-relatório deve ser resolvido usando o simulador Proteus e o compilador MikroC. Para cada questão, deve-se criar um projeto no MikroC e guardado em pasta (diretório) própria com o nome da questão (ex: Exp01Questao2a, o nome da pasta refere-se ao projeto desenvolvido para a questão 2, item a do experimento 01). Ao finalizar, compacte a pasta e envie o arquivo zipado ao do professor da disciplina até 1 dia antes do início da aula prática. Deve-se padronizar o assunto do (subject) para facilitar sua identificação (ex: Preparação01_LAC_Bancada01_Fulano,Cicrano,Beltrano basta o primeiro nome). A resolução e entrega deste pré-relatório é obrigatória, pois os experimentos a serem realizados em laboratório dependem fortemente do que foi feito no pré-relatório. sergio.faustino@facape.br Obs 2 : o trabalho é por equipe definida em aula. Caso seja identificada uma clareza de plágio nos códigos, as equipes envolvidas terão suas notas penalizadas. 1) Implemente o projeto do software especificado na seção 5 desta preparação e rode no simulador. 2) Modificar o software da questão 1 de modo que o micro exiba os caracteres na ordem inversa em relação à atual, isto é, exiba o caractere F se a entrada for todas as chaves desligadas ( ), o caractere E se a entrada for e assim por diante até o caractere 0 quando a entrada for todas as chaves ligadas ( ). 3) Modificar o software da questão 1 de modo que o micro leia os pinos B7, B5, B3 e B1 como novo conjunto de chaves de entrada, em vez dos pinos atuais B3, B2, B1 e B0. O sistema deve ser insensível à mudança das chaves nos pinos B0, B2, B4 e B6. 4) Modificar o software da questão 1 de modo que o micro leia a chave pulsativa INT0 conectada ao pino B0 como chave de entrada e à medida que ela for pressionada, incremente o valor exibido no display desde o caractere 0 até o F num ciclo contínuo, isto é, A-b-C-d-E-F , etc. E o micro também deve ler a chave pulsativa INT1 (pino B1) e fazer o inverso, ou seja, decrementa os valores a cada aperto de tecla de forma cíclica. 5