Laboratório de Hardware

Documentos relacionados
Microcontroladores PIC16 - XM 116 -

Sistemas Embarcados:

Sistemas Microcontrolados

Microcontroladores PIC18 - XM 118 -

KIT DIDÁTICO PIC-2377

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

Suporta os microcontroladores: R. Leonardo da Vinci, Campinas/SP CEP F.: (19) Kit de Desenvolvimento ACEPIC 28

Kit de desenvolvimento ACEPIC PRO V3.0

PIC18F4550. Curso Engenharia de Controle e Automação. Alex Vidigal Bastos alexvbh@gmail.com

MICROCONTROLADORES XM118 BANCO DE ENSAIOS PARA MICROCONTROLADORES PIC18F4550. Soluções EXSTO em Educação Tecnológica

Arquitetura do Microcontrolador Atmega 328

Experiência. Montagem Kit Didático. 2. Turma: Nota: 5. MICRO-I Prof. Mauricio. Identificação dos Alunos:

Sistemas Microcontrolados

HEXKIT F877 PLUS Manual do usuário Versão 1.0

Palestra de Tecnologia. Assunto: Microcontroladores.

A Exsto Tecnologia atua no mercado educacional, desenvolvendo kits didáticos para o ensino tecnológico.

Família de Microcontroladores AVR

Placa de desenvolvimento USB AFSmartBoard utiliza PIC18F4550 da Microchip, microcontrolador com o Flash 32kb, 2048 bytes de memória RAM

Objetivos MICROCONTROLADORES HARDWARE. Microcontroladores I. Prof. Mauricio. Micro-I Prof. Mauricio 1. Microcontroladores PIC. Requisitos de Hardware

Guia da Placa de desenvolvimento PD Mega16 N1

Application Note FBEE Controle de Placas com entradas Analógicas REV01. 1 Rev01

Jadsonlee da Silva Sá

Objetivos MICROCONTROLADORES HARDWARE. Aula 03: Periféricos. Prof. Mauricio. MICRO I Prof. Mauricio 1. Arquitetura de um Microcontrolador

Sistemas Embarcados:

Cerne. Conhecimento para o Desenvolvimento. Cerne Tecnologia e Treinamento

INTRODUÇÃO: MICROCONTROLADORES

Descubra as SOLUÇÕES EXSTO em Educação Tecnológica

Introdução do Arduino para aquisição de dados e controle de instrumentos

Sumário. 1. Apresentação Hardware Microcontrolador PIC16F628A Displays de 7 segmentos Teclas...

Microcontroladores: Programação em C

Cerne. Conhecimento para o Desenvolvimento. Cerne Tecnologia e Treinamento

Circuito Eletrônico. Entendendo o circuito eletrônico na robótica. domingo, 28 de agosto de 11

Introdução aos microcontroladores Microcontroladores e microprocessadores Tecnologia em Manutenção Industrial

Cerne. Conhecimento para o Desenvolvimento. Cerne Tecnologia e Treinamento. Apostila de BASIC para PIC16F628A

Cerne. Conhecimento para o Desenvolvimento. Cerne Tecnologia e Treinamento

Apresentar o conteúdo do kit (equipamentos e documentação) Apresentar detalhes de instalação de software e hardware

Aula 10 Microcontrolador Intel 8051 Parte 1

Microprocessadores e Microcontroladores. Professor Lucas Araujo do Nascimento

PLATAFORMA PARA ESTUDO EM PROGRAMAÇÃO DE MICROCONTROLADORES FAMÍLIA 8051

LABORATÓRIO DE ARQUITETURA DE COMPUTADORES PREPARAÇÃO 03: INTERRUPÇÕES

Data Sheet FBEE Kit V05

ARDUINO. Profº. Engº. Robson Dias Ramalho

Cerne Tecnologia e Treinamento (21) (11) MSN: Skipe: cerne-tec

Módulo de Desenvolvimento PIC16F877A PCI208

Arduino Lab 02 Sensor de luminosidade e display de LCD 16 2

Projeto de Sistemas Eletrônicos

Arquitetura e Organização de Computadores. Conjunto de Instruções da Arquitetura CompSim

Evolução dos microcontroladores

Apêndice B Sistema Sem Fios Adotado 171 B.1 SISTEMA ADOTADO

APRESENTAÇÃO DO KIT CPLD_EE01

Aplicações Avançadas de Microprocessadores. Professor: Marco Shawn Meireles Machado

AULA 6 - INTRODUÇÃO AO ARDUINO Revisão de Eletrônica Digital e introdução aos Sistemas Computacionais.

Microprocessadores vs Microcontroladores

Suporta os microcontroladores: R. Leonardo da Vinci, Campinas/SP CEP F.: (19) /

O jeito fácil de aprender!

Sistemas Digitais: Introdução

Introdução ao Microcontrolador PIC

Programa Trainee 2012 Módulo 4 Microcontroladores AVR

A placa descrita pode receber alimentação pela conexão USB ou por uma fonte de alimentação externa.

Cerne Tecnologia e Treinamento

Comunicação USB com o PIC Vitor Amadeu Souza

Período Saulo O. D. Luiz

SISTEMAS MICROCONTROLADOS

Kit de desenvolvimento ACEPIC Light

PSI2662 Projeto em Sistemas Eletrônicos Embarcados: Sensores e Atuadores. Apresentação do Kit Freescale Freedom FDRM-KL25Z e Portas de Entrada e Saída

Montagem do Robô. Especificações. domingo, 28 de agosto de 11

Utilização do Microcontrolador PIC como Proposta de Ferramenta Didática em Cursos de Computação

Guia do Usuário Mc Data

Microcontroladores. Prof. Nivaldo T. Schiefler Jr. M.Eng Homepage:

MSP430 - Arquitertura

Arquitetura do Disciplina de Microcontroladores. Prof. Ronnier Prof. Rubão

Microprocessadores. São máquinas elétricas onde podemos armazenar instruções lógicas, aritméticas e de tomada de decisão;

Introdução à robótica

Cerne Tecnologia e Treinamento

AULA2 Introdução a Microcontrolador. Disciplina: Aplicações Avançadas de Microprocessadores (AAM)

QSPAVR40 Manual do usuário Ver 1.0

Faculdade de Tecnologia SENAI Pernambuco - Unidade Santo Amaro Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial

Sistemas Embarcados. Prof. Dr. Fábio Rodrigues de la Rocha. (Apresentação) 1 / 45

Vitor Amadeu Souza. Programação em BASIC para o 8051 Com base no modelo AT89S8253 Programado em BASIC pelo Compilador BASCOM

Projeto para interligação do Teclado Matricial 4X3 o módulo PIC PCI-208 Princípio de Funcionamento:

Estudo da placa de prototipagem Intel Galileo Gen2. Apostila de acompanhamento para o aluno.

Projeto de Sistemas Embarcados

Estrutura Básica de um Computador

PKBurner. Programador e Debugger USB. Conteúdo. Índice

ZAP 900. Controlador Lógico Programável ZAP900/901. Diagrama esquemático. Apresentação. Módulo ZMB900 - Características Gerais. Dados Técnicos.

Cerne Tecnologia e Treinamento (21) (11) MSN: Skipe: cerne-tec

3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Microcontrolador PIC: Conceitos Básicos

Microcontrolador 8051

Manual de Instrução VERSÃO 3.0. Kit de desenvolvimento com Microcontrolador PIC18F Módulo Profissional PS/2 USB. Suporta. 2.0 e ICSP.

Características técnicas Baseado no ATMega da empresa AVR, fabricante de micro-controladores em plena ascensão e concorrente do PIC Pode usar ATMega

TECNOLOGIA EDUCACIONAL

FACULDADE LEÃO SAMPAIO

Manual de Instrução VERSÃO 2.0. Kit de desenvolvimento com Microcontrolador PIC18F Módulo Profissional PS/2 USB. 2.0 e ICSP. Com

Cerne. Conhecimento para o Desenvolvimento

Disciplina : Microcontroladores AVR

Transcrição:

Ciência da Computação Laboratório de Hardware Introdução ao Microcontrolador PIC Prof. Sergio Ribeiro Microprocessadores Os microprocessadores são circuitos integrados compostos por diversas portas lógicas que realizam operações matemáticas e lógicas diversas. São destinados a uso geral, ou seja, simplesmente processar informações. Os sistemas microprocessados são compostos de dispositivos separados: microprocessador, memória, interface de entrada e saída (compostas por transistores, acopladores ópticos, etc). Mas por que não incluir todos estes dispositivos em um encapsulamento? 2

Microcontroladores A união das memórias com os microprocessadores possibilitou o advento dos microcontroladores. Estes circuitos integrados são compostos por pelo menos uma unidade de processamento, uma unidade lógicoaritmética, um banco de memória de programa e um banco de memória de dados. Além disto, os microcontroladores devem possuir uma interface com o ambiente externo, ou seja, entradas e saídas para que o desenvolvedor de hardware possa realizar operações diversas, como por exemplo, ligar um relé, um transistor, acender um LED, etc. 3 Microcontroladores Microcontroladores são dispositivos voltados a sistemas embarcados e aplicações específicas, ao contrário dos μps, destinados a PCs e aplicações de uso geral. Memórias de programa e de dados também são frequentemente integradas ao chip, o que não ocorre nos μps. Principais razões da integração das memórias aos μcs: Redução do número de pinos do encapsulamento; Redução dos custos com componentes externos; Diminuição das dimensões da montagem; Simplificação do circuito de aplicação; Porém, tal integração tem como desvantagem: Limitação da complexidade do programa embarcado, devido ao tamanho reduzido da memória nos μcs. 4

Microcontroladores Visão geral da organização de um microcontrolador: 5 Aplicações Típicas Tipicamente, μcs são usados no controle em: Periféricos de informática Eletrônicos de consumo Sistemas de supervisão Instrumentação Automação Robótica 6

Marcas de Microcontroladores Algumas marcas e modelos: Microchip ATMEL: ATMEGA, AT91, AT90; INTEL: MCS51 ou 8051 (vários fabricantes fabricam este modelo, mas a Intel foi a primeira a produzi-lo, em 1977); Microchip: PIC, DSPIC. Freescale (Motorola): 68HC, MPC. Texas Instruments: MSP430, TMS370 7 Os Microcontroladores PIC Os PIC, ou PICmicro, são microcontroladores da Microchip Technologies. Seu nome é uma sigla para Programmable Interface Controller e origina-se no início dos anos 80, quando foi concebido para operar como interface controladora de periféricos para a CPU CP1600 da General Instruments. São mais de 570 ucs divididos em 3 grandes grupos: 8 bits 16 bits 32 bits Núcleo composto por uma máquina RISC: As versões mais simples tem apenas 33 instruções. Memória segue a arquitetura de Havard. 8

Os Microcontroladores PIC Família de Microcontroladores PIC: 9 Os Microcontroladores PIC Os Microcontroladores PIC de 8 bits São mais de 300 ucs, reunindo desde os mais simples e pequenos (6 pinos) a dispositivos de alta gama, com maior poder de processamento, periféricos e interfaces, chegando a 100 pinos. Dividem-se em 4 categorias, de acordo com a complexidade da aplicação a que se destinam: Baseline Mid-Range Enhanced Mid-Range PIC18 10

Os Microcontroladores PIC PIC 8-bits: Memória de Programa vs N de Pinos 11 O PIC 18F4550 Microcontrolador Mid-Range de 8 bits, com 40 pinos. Reúne os principais pontos de interesse no estudo da arquitetura de sistemas digitais. É o microcontrolador inserido no Kit XM118 da Exsto presente no Laboratório de Hardware da Facape, e que será adotado nas aplicações práticas do laboratório. 12

Principais Características do PIC18F4550 Memória FLASH de programa: 32 Kbytes. Memória SRAM para armazenamento de dados: 2 Kbytes. Memória EEPROM de dados: 256 bytes. Pinos configuráveis como entradas ou saídas digitais: 35. Pinos configuráveis como canais de entrada analógica: 13. Módulo CCP (Capture / Compare / PWM) Capture Þ Permite a medição do tempo de duração de um evento. Comparação Þ compara valores entre os registros do TMR1 e CCPR. PWM (Pulse Width Modulation) Þ gera sinais de frequência e variáveis. 13 Principais Características do PIC18F4550 Porta paralela: de 8 bits (SPP Streaming Parallelal Port). Temporizadores de 8 e 16 bits: 4. Watchdog Timer: sim. Frequência de operação: de até 48 MHz. Múltiplas fontes de interrupção: até 20. Comparadores: 2. Periféricos avançados de comunicação: Porta de comunicação serial, Porta de comunicação USB 2.0. Arquitetura Harvard: tecnologia RISC com um conjunto de 75 instruções de máquina. 14

Pinagem do PIC18F4550 Portas de entrada e saída (RA, RB, RC, RD e RE). Canais de entradas analógicas (AN). Pinos de alimentação (VDD e VSS). Pinos de entrada para o oscilador externo (OSC). Portas de comunicação serial (RX e TX). Porta de comunicação USB (D+ e D-). ** Os pinos podem ter mais de uma função. 15 Pinagem do PIC18F4550 Os 35 pinos de I/O configuráveis, estão agrupados em 5 grupos denominados PORTAS, sendo: PORT A PORT B PORT C PORT D PORT E 16

Diagrama de Bloco do PIC18F4550 Pinagem do PIC18F4550 17 18

Kit Educacional O laboratório de Hardware da Facape é equipado com kits educacionais da Exsto. O kit usado em Arquitetura de Computadores é o XM118 que possui o microcontrolador PIC18F4550. O hardware do Kit Educacional XM118 foi concebido para permitir a maior fexibilidade possível nas ligações. Os pinos com diversas funções foram ligados a chaves dip switch, de forma a permitir a conexão com diferentes circuitos de aplicação. Para configurar corretamente o hardware para suas necessidades, verifique as funções das chaves no manual. 19 Fonte de Alimentação O kit educacional XM118 é equipado com duas fontes chaveadas independentes de +5V DC /3A e +12V DC /1A. As fontes de alimentação estão disponíveis para o usuário em conectores apropriados. Seu uso, contudo, deve respeitar a corrente máxima disponível. 20

PIC 18F4550 O kit foi baseado no PIC 18F4550. Trata-se de um microcontrolador de 8 bits de alto desempenho com uma série de periféricos. Além do PIC 18F4550, outros microcontroladores de 40 pinos podem ser usados na placa do kit, desde que sejam compatíveis pino a pino. Ex: PIC 18F4520 e o PIC 16F877A. 21 Conectores para Acesso de I/O Imediatamente acima do protoboard, existem conectores que dão acesso direto aos pinos do microcontrolador. Quando usar um pino do microcontrolador para aplicações externas, desligue as chaves de configuração associadas ao pino em questão (se houver). 22

PICkit-2 e o Conector ICSP O kit XM118 é equipado com um gravador PICkit-2 que fica embutido dentro do gabinete do kit. O PICkit-2 está conectado ao XM118 e consequentemente ao microcontrolador nele instalado através da chave U8. Essa chave permite desconectar os pinos do PIC18F4550 do PICkit-2 quando necessário. O conector CON9 permite gravar outros componentes externos através do header (placa para gravação de componente) que acompanha o kit. 23 Configuração O microcontrolador tem um número limitado de pinos para poder interagir com todos os circuitos presentes no kit. Alguns circuitos estão simplesmente ligados em paralelo, como LEDs e LCD, teclado e chaves. Outros circuitos são selecionados através de chaves de configuração. A tabela a seguir apresenta algumas configurações possíveis, indicando o portal do microcontrolador, o sinal utilizado, sua função e direção. A tabela completa deve ser consultada no manual de operação do kit. 24

Configuração 25 Teclado Matricial Um teclado matricial está disponível no kit e opera por varredura. Isto significa que, ao aplicar diferentes valores nas linhas, é possível identificar a tecla pressionada por meio do valor lido nas colunas. O teclado está ligado ao PIC conforme a tabela abaixo. Obs: para o correto funcionamento do teclado, é necessário ativar os resistores de pull-up internos do PIC por software. 26

Chaves Há oito chaves dip switch ligadas à porta B do PIC. Essas chaves foram projetadas para ser baixo ativas, ou seja, ao serem ligadas, elas aterram os pinos do PIC. Estando aberto, o nível alto nas entradas do PIC é garantido pelos resistores de pull-up internos. Obs: para o correto funcionamento do teclado, é necessário ativar os resistores de pull-up internos do microcontrolador por software. 27 Push-Buttons Existem cinco chaves pulsativas (push-buttons) ligados aos pinos do microcontrolador. Alguns desses pinos possuem funções especiais, como interrupções e contadores. Essas chaves também são baixo ativas. A tabela abaixo mostra a ligação dessas chaves ao PIC. 28

Display LCD O kit possui um display LCD alfanumérico de 2 linhas por 16 colunas. O ajuste de contraste desse LCD é feito pelo trimpot R42. Mais informações sobre o uso do LCD na apostila do kit. 29 Display de 7 Segmentos O kit XM118 possui 4 displays de sete segmentos. 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 (impressão de estarem simultaneamente ativos). 30

LEDs Na porta D do microcontrolador estão ligados 8 leds convencionais baixo ativos (acendem com nível lógico baixo). Há também 2 leds bicolores ligados a outros pinos do microcontrolador (consultar manual). 31 Buzzer Um buzzer piezelétrico permite a geração de sons no kit. Para esse buzzer operar é necessário aplicar um sinal variável na frequência que se deseja ouvir. Ele não produzirá som algum se for simplesmente alimentado. 32

Relés Quatro relés estão disponíveis para aplicações do usuário. É possível ter acesso aos terminais Com (comum), NA (normalmente aberto) e NF (normalmente fechado). Os relés tem capacidade de acionar cargas de até 10A, com tensão máxima de até 250V. 33 Outros Módulos Outras partes do kit XM118 podem ser consultadas no manual de operação, como: Lâmpada DC Resistência para aquecimento Ventoinha Sensor de rotação Potenciômetro Sensor de temperatura Interface USART Interface USB Gerador de frequência, entre outros. 34

Ferramentas de Desenvolvimento Como ferramentas para o desenvolvimento de aplicações para o PIC 18F4550 são usados o simulador Proteus, o ambiente de desenvolvimento MPLAB e um compilador C. O Proteus é um ótimo software de simulação de circuitos. Usaremos o MPLAB como meio para gravar o PIC. Há muitos compiladores C para microcontroladores PIC, como: PCW, C18, MikroC, entre outros. A Exsto, fabricante do kit XM118, adotou o compilador C18 da Microchip. Porém, verificou-se que este compilador gera o firmware não muito otimizado (ocupa mais memória no PIC) e o aprendizado da linguagem C é um pouco mais demorado. 35 Ferramentas de Desenvolvimento Por este motivo, o compilador C a ser usado no laboratório é o MikroC da Mikroeletrônica. O MikroC é um dos compiladores mais adotados para a programação de microcontroladores PIC. Isso se deve ao fato dele gerar um firmware menor, ocupando menos espaço de memória no PIC. E outra vantagem do MikroC é sua total compatibilidade com o C padrão ANSI e a facilidade de programar em sua linguagem C, com uma curva de aprendizado mais curta. Ao programar em C, recomenda-se consultar o datasheet do PIC 18F4550, assim como o help do compilador. 36

Compilador MikroC 37 Exemplo de um programa C Segue abaixo um programa para fazer piscar o led conectado ao pino D0 do PIC 18F4550 no kit. Isso equivale a um hello world quando se está aprendendo a programar em C. void main(){ // pisca o led a uma frequência de 1 Hz } TrisD = 0x00; // configura toda a porta D como saída PortD = 0x00; // atribui nível baixo a todos os pinos em D while(1){ // laço infinito RD0_bit = 0; // nível baixo em D0 (apaga led) } delay_ms(500); // atraso de 500ms (0,5s) RD0_bit = 1; // nível alto em D0 (acende led) delay_ms(500); 38

Exemplo de um programa C Programa equivalente ao anterior. #define Led RD0_bit // macro Led associado ao pino D0 void main(){ // pisca o led a uma frequência de 1 Hz TrisD = 0x00; // configura toda a porta D como saída } PortD = 0x00; // atribui nível baixo a todos os pinos em D while(1){ // laço infinito } Led = ~Led; // inverte o nível lógico do pino D0 delay_ms(500); // atraso de 500ms (0,5s) 39