Manual (versão 1.4) Kit 8051 Study Microgenios Soluções Eletrônicas Ltda. ME - ano 2010 Todos os direitos reservados Proibida cópia integral ou parcial do material aqui contido www.microgenios.com.br
Sumário Apresentação... 3 Características do Produto... 3 O kit é composto por:... 3 Dimensões:... 3 Alimentação:... 4 Pré-requisitos:... 4 Recursos... 5 Conector de Expansão SPI:... 11 Conector de Expansão para todas as postas de I/O... 12 Primeiros passos... 13 Instalação dos softwares:... 13 Conectando e ligando o Kit:... 14 Testando e utilizando o Kit... 16 Exemplos de Programas\Exemplos... 16 Leds :... 16 Teclas e LEDs:... 17 Teclas e Rele:... 18 Tecla e buzzer:... 19 INT0 e INT1:... 20 Contador usando T0 e T1:... 21 Contador com 7 Seg.:... 22 Escrevendo no Display16x2.:... 23 Comunicação serial:... 24 Solução de problemas... 25 Ferramentas de desenvolvimento e estudo Microgenios... 26 Família Microchip:... 26 Família Freescale:... 26 Família 8051:... 27 Digilent (FPGA Xilinx)... 27 Família ARM7 NXP:... 27 Família AVR:... 28 Treinamentos Microgenios... 28 Contato... 29 Parceiros:... 30 Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 2
Apresentação O Kit 8051 Study produzido e comercializado pela Microgenios, e uma ótima ferramenta didática para alunos e professores a fim de desenvolver projetos com a família 8051. Pode ser utilizado um conversor USB/Serial normalmente para realizar o processo de gravação em computadores ou notebooks que não possuem porta serial. Características do Produto O kit é composto por: Placa Kit 8051 Study. Microcontrolador AT89C51ED2 instalado. LCD Alfanumérico 16x2 verde Fonte de alimentação 12V/500mA. Cabo Serial (Gravação e comunicação) CD contendo: manual dos equipamentos, esquema elétrico da placa, versão gratuita do Compilador e material extra de estudo. Certificado de garantia de 12 meses. Dimensões: C: 165mm L: 100 mm Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 3
Alimentação: A ferramenta Kit 8051 Study utiliza como alimentação uma fonte chaveada automática 12V/500mA, que é fornecida juntamente com a placa, fontes de alimentação com outras tensões ou com correntes menores não devem ser utilizadas. Para funcionamento de qualquer aplicação com placa Kit 8051 Study a fonte deve estar devidamente conectada. Chaveada Entrada 110V 220V (automática) Saída 12V / 500mA Led indicativo de Funcionamento Polaridade: Positivo Central Obs.: A fonte e fornecida juntamente com o kit, tem como função o fornecimento de tensão elétrica e corrente para funcionamento e uso da placa, caso utilize circuitos externos associados, pode ser necessário utilização de fontes de alimentação externas; a Microgenios recomenda que circuitos de expansão, principalmente de potência, sejam ligados a placa do kit por meio de dispositivos isoladores como opto-acopladores, danos causados a placa por má utilização não são cobertos pela garantia Microgenios. Pré-requisitos: A utilização da placa desenvolvimento Kit 8051 Study tem como pré-requisitos: 1. PC com sistema operacional WindowsXP, ou superior. 2. Compilador (algumas ferramentas gratuitas ou versões de demonstração são fornecidas no CD que acompanha a placa). 3. Flip 3.3.4 Atmel, para gravação no kit. 4. Leitura completa deste manual e o manual de gravação. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 4
Recursos A Kit 8051 Study é uma ferramenta para estudo e desenvolvimento de projetos microcontrolados baseado na família microcontroladores 8051. As possibilidades de utilização da placa kit 8051 Study são infinitas, pois além de grande recurso para estudo, onde o professor, aluno ou profissional pode testar os recursos disponíveis da placa, a seguir apresentamos uma visão detalhada da placa e seus periféricos. 6 9 11 12 6 5 6 6 10 14 4 6 2 1 7 8 13 6 3 Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 5
1. Fonte Regulada: Fonte regulada geradora de tensão de 5V, de alta qualidade, capaz de fornecer corrente a placa e seus periféricos. 2. Saída de relé: Está disponível uma saída de relé para simulação de acionamentos de cargas de potência geralmente AC. OBS.: Fechar o Jumper RELE. 3. Expansão SPI: Um conector específico para expansão serial (SPI). 4. Porta Serial: A placa tem a disposição um conector DB9 fêmea, para comunicação serial (transmissão e recepção) e para gravação dos projetos criados. Pode ser utilizado um conversor USB/Serial. OBS: Para o processo de gravação devem estar fechados os jumpers GRAVAÇÃO_DTR e GRAVAÇÃO_RTS. 5. Trimpot: Disponibilidade de um Trimpot para ajuste do contraste no Display 16x2. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 6
6. Jumper s de configuração: Na placa existem sete para configuração da placa. pontos abertos 7. Teclas para interrupção: A placa possui duas teclas específicas para simulação de interrupções externas. 8. Teclas para Contadores: A placa possui 2 teclas específicas para simulação de contadores externos. 9. Display 7 segmentos: A placa possui como periférico conjunto de dois displays de 7 segmentos. OBS.: Para utilização destes displays devem estar fechados os jumpers DISP1 e DISP2, e também configurar o jumper 7 SEG fechando as posições (1 e 2). 10. Sinalizador Sonoro Buzzer: A placa possui como periférico um sinalizador sonoro Buzzer. OBS.: Fechar o Jumper BUZZER. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 7
11. Barramentos de LED s: Está a disposição do usuário um barramentos de 8 LED s, para simulação de acionamentos de dispositivos e saídas digitais. OBS.: Configurar o jumper 7 SEG fechando as posições 2 e 3. 12. Teclas diretas: Está a disposição do usuário 4 teclas com conexão direta aos pinos (PORT P1 Nibble menos significativo) do microcontrolador, para simulação de entradas digitais e sensores. 13. RESET: Está implementado na placa sistema de RESET manual, para reiniciar as aplicações correntes. 14. Microcontrolador: O microcontrolador AT89C51ED2 contém 64Kbytes de memória Flash de código e 1,7Kbytes de dados. 15. Display LCD 16x2: Um dispositivo que exibe mensagem conforme programado. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 8
Microcontrolador Base: AT89C51ED2 PLCC44 pinos (Datasheet disponível no CD), cujos principais características são: Características básicas família 8051/52: - Endereçamento de até 64KBytes de Memória de programa. - Endereçamento de até 64KBytes de Memória RAM Externa. - 256 Bytes de RAM Interna. - 4 Portas de I/O. - 5 fontes de interrupção. - 2 Temporizadores/Contadores. - 1 Canal de comunicação serial UART Características Extras, específicas do microcontrolador AT89C51ED2: - 64KBytes de memória de programa (tipo Flash) On Chip. - Sistema de gravação In Circuit via Bootloader serial. - Sistema dobrador de velocidade. - Cristal a ser aplicado de até 60MHz (dependendo da tensão de alimentação) - 1792 Bytes de RAM Externa On Chip. - 2048 Bytes de EEPROM On Chip. - Até 6 Portas de I/O (dependendo do encapsulamento). - 3 Temporizadores/Contadores + PCA de 16Bits - 9 Fontes de interrupção. - Interrupção de teclado. - Canal de comunicação UART com gerador de Baud Rate. - Canal de comunicação SPI. Sistema de Gravação: O sistema de gravação utiliza a característica de Bootloader do microcontrolador detalhado acima, desta forma é possível a gravação utilizando a porta serial UART do mesmo, através do software de gravação FLIP disponibilizado pela ATMEL, que é fabricante deste microcontrolador, e presente no CD do Kit, para maiores detalhes recomendamos a leitura completa do Manual de Gravação. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 9
Mapa de conexões de periféricos e pinos para a CPU 8051: Periférico da Placa: Local/Descrição na Placa: Jumper s: Pinos do microcontrolador: DADOS LCD Alfanumérico (conectado ao chamado barramento de dados da placa 8 Bits) Conector macho de 16 pinos na região de conexão dos displays PORT P2 (P2.0 a P2.7): Barramento de dados ligado diretamente CONTROLE LCD Alfanumérico Conector macho de 16 pinos na região de conexão dos displays P3.6 LCD RS P3.7 LCD EN (Conexão direta) DADOS Display 7 de segmentos (conectado ao chamado barramento de dados da placa 8 Bits) - DISP1 - DISP2 Fechar os jumpers DISP1 e DISP2, e configurar o jumper 7 SEG fechando as posições(1 e 2). PORT P0 (P0.0 a P0.7): Barramento de dados ligado diretamente CONTROLE Display 7 de segmentos - DISP1 - DISP2 Fechar os jumpers DISP1 e DISP2, e configurar o jumper 7 SEG fechando as posições(1 e 2). P3.2 DISP1 P3.3 DISP2 Barramento de LED s 1 (conectado ao chamado barramento de dados da placa 8 Bits) -LEDs Configurar o jumper 7 SEG fechando as posições(2 e 3). PORT P0 (P0.0 a P0.7): Barramento de dados ligado diretamente Teclas para simulação de Temporização - T0 - T1 P3.4 T0 P3.5 T1 Sinalizador sonoro Buzzer SG1 Fechar o Jumper BUZZER. P1.4 - Buzzer Teclas para simulação de Interrupções - INT0 - INT1 P3.2 INT0 P3.3 INT1 Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 10
Periférico da Placa: Trimpot s para ajuste de contraste do display LCD R21 alfanumérico Local/Descrição na Placa: Jumper s: Pinos do microcontrolador: Não existem pinos do 8051 associados, uma vez que este não possui canal A/D. Saída de Relé K1 Conectores jumpers fechados RELE. no P1.5 RELE Canal Serial (UART) 1 SERIAL Para aplicação com comunicação serial, recomendamos deixar os jumpers,grava ÇÂO_DTR e GRAVAÇÂO_RT S ABERTOS P3.0 - Serial RX P3.1 - Serial TX Conector de Expansão SPI: O canal de comunicação SPI foi desenvolvido pela empresa americana ATMEL (AT89C51ED2 possui este periférico integrado), e devido sua alta velocidade de comunicação tornou-se um dos mais utilizados hoje. Pino P1.1 Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 11
Conector de Expansão para todas as portas de I/O EXP_PORT_3 Pino P3.0 Pino P2.0 EXP_PORT_2 EXP_PORT_1 Pino P1.0 EXP_PORT_0 Pino P0.0 Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 12
Primeiros passos Agora vamos apresentar a seqüência inicial, que deve ser realizada para a utilização do kit 8051 Study. Para maiores detalhes sobre o processo de gravação, é importantíssima a leitura do Manual de Gravação (presente no CD), além disso no link a seguir apresentado, podem ser encontrados vídeos demonstrativos de todo o processo, além experiências e projetos: www.microgenios.com.br/blog Instalação dos softwares: Coloque o CD que acompanha o Kit no compartimento de CD ROM de seu Computador. 1. Após algumas confirmações. Será apresentada a tela a seguir, de inicialização do CD Foto quando o cd é colocado. Mapa e esquema elétrico do kit 8051STUDY. Programa teste e programas de exemplos. Manuais e datasheets. Tutorial Hyper terminal. Instrução para simulação do LCD e planilha para Cálculo do Baud Rate Compilador Micro C Pro for 8051, simulador de LCD e programa para gravação Flip, outros softwares também estão disponíveis nesta pasta. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 13
2. Para o melhor aproveitamento da ferramenta didática é importante a instalação de dois softwares: Compilador MikroC IDE de desenvolvimento de programas para microcontroladores da família 8051 em linguagem C, este é um software pago, no CD é disponibilizada versão de demonstração limitada a 2KBytes de programa. Software de Gravação FLIP Software gratuito desenvolvido pela própria ATMEL, para realização de gravação do Microcontrolador AT89C51ED2 via sistema de Bootloader pelo canal serial. Obs.: Maiores informações sobre o procedimento de instalação e gravação do microcontrolador aconselhamos a leitura completa do manual de gravação também presente no CD. Conectando e ligando o Kit: Realizada a instalação dos programas necessários, os seguintes passos devem ser realizados para iniciar a utilização do kit didático: 1. Crie um projeto ou programa e compile o mesmo de modo a gerar o arquivo hexadecimal (.hex), este é o arquivo que será necessário para gravação do programa no microcontrolador. 2. Ligue a fonte de alimentação à placa (não é necessário se preocupar com a tensão da rede elétrica, pois a fonte é chaveada e se ajusta automaticamente a tensões de 110V e 220V. 3. Conecte o cabo serial no Kit 8051 Study e na porta serial do computador, coloque os jumpers fechados em GRAVAÇÂO_DTR e GRAVAÇÂO_RTS. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 14
4. Abra o programa FLIP 3.3.4 Atmel. 5. Seleciona FILE depois Load Hex File... selecione o arquivo(.hex) para visualização no kit 8051 Study.(este procedimento, você poderá realizar o processo de gravação, enfatizamos mais uma vez a necessidade de leitura do manual de gravação, também disponível no CD na pasta Manuais. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 15
Testando e utilizando o Kit Finalizada a instalação de software e hardware a ferramenta está pronta para ser utilizada, a seguir serão apresentados exemplos para utilização e testes iniciais na placa, todos os projetos e programas aqui informados encontram-se no CD, na pasta: Exemplos de Programas\Exemplos Leds : Configuração: Fechar os pinos 2 e 3 do jumper 7_seg: Projeto: 01_LEDs Descrição: Este programa pisca os LEDs alternadamente. Hardware: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 16
Teclas e LEDs: *Jumpear (7 seg pinos 3 e 2): Projeto: 02_teclas_leds Descrição: A cada tecla ligada diretamente ao PORT P1 pressionada acenderá LEDs posição diferente. Hardware: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 17
Teclas e Rele: Jumpear (Pinos de RELE): Projeto: 03_tecla_rele Descrição: Quando a tecla P1.0 for pressionada o rele aciona e ao pressionar a tecla P1.1 o rele e desacionado. Hardware: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 18
Tecla e buzzer: Jumpear (Pinos de Buzzer): Projeto: 04_tecla_buzzer Descrição: Quando a tecla P1.0 for pressionada o buzzer é ativo e ao pressionada a tecla P1.1 o buzzer é desativado. Hardware: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 19
INT0 e INT1: Jumpear (7 seg pinos 3 e 2): Projeto: 05_INT0_INT1 Descrição: Quando pressionamos a tecla Int0 são acesos quatro LEDs, quando pressionamos Int1 serão acesos os LEDs que não foram acionados anteriormente e os outros serão apagados, caso sejam pressionadas as teclas Int0 e Int1 ao mesmo tempo, somente os LEDs referentes a tecla Int1 acenderão (Devido a prioridade das interrupções). Hardware: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 20
Contador usando T0 e T1: Jumpear (7 seg pinos 3 e 2): Projeto: 06_contador Descrição: Assim que iniciar o programa pressione T0, após cada vez que pressionar ele acenderá um LED em ordem crescente, T1 apaga em ordem decrescente (contagem binária). Hardware: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 21
Contador com 7 Seg.: Jumpear (7 seg pinos 1 e 2): Projeto: 07_7seg Descrição: Contagem de zero a nove nos display de sete segmentos. Hardware: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 22
Escrevendo no Display16x2: Projeto: 08_lcd Descrição: Escreve Kit 8051 Study. Hardware: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 23
Comunicação serial: Projeto: 09_serial Descrição: Envia a palavra Microgenios pelo canal serial do microcontrolador (Baud Rate 9600Bps), para teste pode ser utilizada a ferramenta USART Terminal do próprio MikroC (ela está localizada no MickroC for 8051, item Tools; na janela do UART Terminal, configure o Baud Rate e pressione Connect, pressione a tecla Reset da placa no Kit 851Study para uma nova transmissão). Hardware: Além dos programas aqui apresentados é possível encontrar muitos outros na pasta exemplos, contida no CD do kit, todos os exemplos de programa possuem seu código fonte aberto e comentado, para melhor entendimento e utilização como base para estudo e projetos. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 24
Solução de problemas A seguir estão listados alguns problemas possíveis e procedimentos para solucioná-los, caso persistam os problemas é conveniente o acesso ao fórum de suporte técnico da Microgenios www.microgenios.com.br/forum e postagem da dúvida, dificuldade ou problema encontrado, outra forma de acesso a nosso suporte técnico é através do endereço de eletrônico: suporte@microgenios.com.br Problema: Não consigo instalar os softwares recomendados O Kit não liga Não é realizado o reconhecimento do microcontrolador pelo sistema de gravação, ou a gravação não é realizada com sucesso O programa testado não funciona Solução: Verifique se seu computador e sistema operacional estão de acordo com os pré-requisitos listados neste manual; Verifique se CD não está danificado; Verifique se a fonte está conectada corretamente ao kit e á rede elétrica; Verifique se há tensão elétrica na tomada. Leia completamente o Manual de Gravação; Verifique se o software de gravação (FLIP) foi corretamente instalado e configurado; Verifique se a porta de comunicação selecionada é a correta; Verifique os Jumper s GRAVAÇÃO_DTR e GRAVAÇÃO_RTS estão com jumper s fechados. Verifique se os Jumper s estão fechados, e após o gravação no FLIP pressionar o botão Start Application ou a tecla Reset. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 25
Ferramentas de desenvolvimento e estudo Microgenios Família Microchip: Kit PicGenios Ferramenta de estudo e desenvolvimento para microcontroladores PIC 16F e 18F, com pinagem de 28 ou 40 pinos. MicroICD Gravador In Circuit e depurador para microcontrolador Microchip. MicroICD ZIF Gravador In Circuit e depurador para microcontroladores Microchip, com possibilidade de gravação utilizando soquetes rápidos do tipo ZIF. Kit XbeeNET Ferramenta de estudo e desenvolvimento para aplicações Ethernet e SD Card. Adaptador MicroBoard Adaptador ideal para utilização de microcontroladores PIC de pequeno porte no kit PicGenios. Família Freescale: MagicFlexis Ferramenta de estudo e desenvolvimento para microcontroladores Freescale da família Flexis. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 26
MicroBDM Ferramenta de gravação e depuração da microcontroladores Freescale. Família 8051: Kit8051Study Ferramenta de estudo para microcontroladores 8051 da família da Atmel. Digilent (FPGA Xilinx) Kit FPGA Nexys2 Ferramento de estudo com dispositivo lógico programáveis com FPGA Spartan3E destinada a implantação de processadores embarcados. Kit FPGA Basys2 Ferramento de estudo com dispositivos lógicos programáveis com FPGA Spartan3E. Família ARM7 NXP: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 27
Kit LPC2368 Ferramenta completa para desenvolvimento de projetos com microcontroladores ARM7 NXP modelo LPC2368, esta família possui periféricos USB, CAN e Ethernet integrados. Família AVR: Kit AVR MEGA16SK Ferramenta completa para estudo e desenvolvimento de projetos com microcontroladores AVR modelo ATMEGA16. MicroArduino Ferramenta ideal para quem está iniciando no mundo dos microcontroladores, este é um sistema simples e fácil de utilizar. Para conhecer mais sobre nossa empresa produtos e serviços entre em nosso site, lá você encontrará informações completas e manuais de nossos produtos, além de encontrar muito material técnico e útil como exemplos de programas, tutoriais e vídeo-aula, acesse: Página institucional: www.microgenios.com.br Loja virtual: www.microgenios.com Portal de treinamentos: www.portalwebaula.com.br Fórum de suporte técnico: www.microgenios.com.br/forum Vídeo aulas e artigos técnicos: www.microgenios.com.br/blog Conheça também: Canal Microgenios no Youtube: www.youtube.com/microgenios Twitter Microgenios: www.twitter.com/microgenios Comunidade: www.microgenios.ning.com Treinamentos Microgenios Além das ferramentas de desenvolvimento e estudo, a Microgenios disponibiliza um conjunto completo de treinamentos presenciais e On Line para que você possa extrair todos os recursos de suas ferramentas e utilizar estes conhecimentos em seus projetos e produtos, a seguir alguns de nossos treinamentos: Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 28
Programação C Embarcada para microcontroladores Programação aplicada para microcontroladores PIC Programação aplicada para microcontroladores 8051 Programação aplicada para microcontroladores Freescale Aplicações Seriais Aplicações I2C Aplicações com Timers Aplicações Ethernet Aplicações USB layout de PCB utilizando o software Eagle Simulação de circuitos eletrônicos com Proteus VSM Criação de interfaces entre equipamentos e PC utilizando C# Para conhecer mais acesse: www.microgenios.com.br www.portalwebaula.com.br Contato Telefone: (011) 5084-4518 (011) 3384-5598 e-mail: suporte técnico: suporte@microgenios.com.br vendas: vendas@microgenios.com.br contato@microgenios.com.br treinamentos: treinamento@microgenios.com.br Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 29
Parceiros: www.microchip.com A Microgenios é RTC (Regional Training Center) da Microchip, empresa americana líder mundial em microcontroladores de 8 bits, desta forma nossos treinamentos sobre microcontroladores PIC é homologado e reconhecido por esta empresa. www.freescale.com.br www.mikroe.com www.digilent.org www.mcselec.com www.matrixmultimedia.com A Microgenios possui o selo Freescale Enabled nas ferramentas para estudo e desenvolvimento que utilizam microcontroladores da Freescale, líder mundial no segmento automotivo. A Microgenios é distribuidora oficial no Brasil, das ferramentas de desenvolvimento e dos compiladores da Mikroelektronika (família PIC, 8051 e AVR), maior fornecedor mundial de ferramentas para estudo de microcontroladores. A Microgenios é distribuidora oficial no Brasil, das ferramentas de desenvolvimento e estudo com FPGA e CPLD da Digilent, maior fornecedor mundial de ferramentas para estudo de lógica programável e FPGA s da Xilinx. A Microgenios é distribuidora oficial no Brasil, dos compiladores (linguagem BASIC para as famílias 8051 e AVR) da MCS Electronics. A Microgenios é distribuidora oficial no Brasil, do compilador FlowCode (criação de programas para microcontroladores utilizando fluxograma) da Matrix. www.hpinfotech.com A Microgenios é distribuidora oficial no Brasil, do compilador Code Vision (linguagem C para a família de microcontroladores AVR) da HP InfoTech. www.segger.com A Microgenios é distribuidora oficial no Brasil, das ferramentas JTAG e dos RTOS para microcontroladores ARM da empresa SEGGER. www.cadsoftusa.com A Microgenios é distribuidora oficial, no Brasil, do software de layout de PCB CAD Eagle. Telefone: (011) 5084-4518 ou (11) 3384-5598 www.microgenios.com 30