Programação microcontrolador pic, Manuais, Projetos, Pesquisas de Física para Ensino Médio

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Programando Microcontroladores PIC 

Programando Microcontroladores PIC

Linguagem “C”

 Renato A. Silva

 Renato A. Silva

© Copyright 2006 by Jubela Livros Ltda © Copyright 2006 by Renato A. Silva

Produção: Ensino Profissional Editora Editor Responssável: Fábio Luiz Dias Organização: Julianna Alves Dias Design da Capa: Renato A. Silva Diagramação : Renato A. Silva Correção ortográfica: Ligia Vaner da Silva

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Catalogação na publicação por: Onélia Silva Guimarães CRB-14/

S586p Silva, Renato A. Programando microcontroladores PIC : Linguagem “C” / Renato A. Silva. – São Paulo : Ensino Profissional, 2006. 7p. . Microcontroladores. . Microprocessadores. . C (Linguagem de Programação de Computadores). I. Título.

CDU: 68.

Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida sem autorização prévia e escrita de Jubela Livros Ltda. Este livro publica nomes comerciais e marcas registradas de produtos pertencentes a diversas companhias. O editor utiliza estas marcas somente para fins editoriais e em benefício dos proprietários das marcas, sem nenhuma intenção de atingir seus direitos.

Novembro de 2006

Programando Microcontroladores PIC 5

PIC, PICmicro, e MPLAB são marcas registadas e protegidas da Microchip Technology Inc. USA. O nome e o logotipo Microchip são marcas registadas da Microchip Techno- logy. Copyright 2003, Microchip Technology Inc. Todas as outras marcas mencionadas no livro constituem propriedade das companhias às quais pertencem

“Quanto ao mais irmãos, fortaleci-vos no Senhor, pelo seu soberano poder. Revesti-vos da armadura de Deus para que possais resistir às ciladas do Demônio. Porque nós não temos que lutar contra a carne e o sangue, mas contra os Principados, Potestades, contra os Dominadores deste mundo tenebroso, contra os espíritos malignos espalhados pelos ares. Tomai portanto, a armadura de Deus para que possais resistir no dia mau, e ficar de pé depois de terdes cumprido todo o vosso dever. Ficai firmes, tendo os vossos rins congidos com a verdade, revestidos com a couraça da justiça, e os pés calçados, prontos para ir anunciar o Evangelho da Paz.”

São Paulo, Efe 6,0-

Sumário

0 Renato A. Silva

11- Motores de Passo 11.1- Definição..................................................................... 145 11.2- Motor de Passo Unipolar........................................... 146 11.3- Motor de Passo Bipolar.............................................. 147 11.4- Motor de Passo de Relutância variável..................... 11.4- Modos de acionamento.............................................. 148

Apêndice Tabela de funções do compilador CCS............................... Tabela de conversão de caracteres ....................................... Layout da placa experimental..................................................

Referência............................................................................

Programando Microcontroladores PIC 

Prefácio

Na atualidade uma diversidade de microcontroladores esta presente no mercado exigindo a efetiva busca por atualização, para fins aplicativos operacionais e/ou didáticos existe uma procura por aperfeiçoamento numa programação mais fácil. Cada dia se faz mais necessário um conjunto de instruções que não sofra variações bruscas e relevantes entre os microcontroladores. Logo, a sua aprendizagem deve possibilitar o entendimento dos demais. Com base nisto, o conteúdo da presente obra vem produzir uma documentação para uso como instrumento de aplicação pedagógica e operacional nos mais variados ambientes, bem como em desenvolver competências no âmbito das aplicações de microcontroladores e motivar desenvolvedores a projetar, desenvolver e implementar sistemas microcontrolados de pequeno e médio porte.

O conteúdo deste livro é apresenta a fundamentação teórica sobre o microcontrolador PIC 6F67 e 6F68, realiza experimentações práticas com esses microcontroladores e segue um tipo de metodologia cujo objetivo é permitir ao desenvolvedor a familiaridade com componentes eletrônicos, a montagem em matrizes de contato e posterior análise, testes e programação dos circuitos propostos.

Mais uma vez, este livro dedica-se ao aprendizado da tecnologia de automação e robótica, utilizando microcontroladores para executar tarefas específicas. No decorrer do livro o leitor terá a oportunidade de inteirar-se da tecnologia dos microcontroladores da família PIC da Microchip®, iniciando no módulo básico com o uso de transistores passando pelas portas lógicas e avançando passo-a-passo até os microcontroladores, onde aprenderá a fazer softwares em linguagem assembler e posteriormente utilizando a linguagem C.

Finalmente, cabe ao leitor sempre, o esforço para aprender a programar microcontroladores e usa-los com criatividade e imaginação para o desenvolvimento de novos projetos. Aqui reforçamos o pedido do autor no sentido de ter uma boa dose de paciência no aprendizado e não desistir frente às dificuldades, pois com certeza, é uma caminhada de enriquecimento de conhecimentos. E para aqueles que felizmente encontra-se em um degrau mais elevado, espera-se que a obra venha somar algo mais a sua carreira.

Antonio Ilídio Reginaldo da Silva Diretor – Escola Senai Catalão - GO

Programando Microcontroladores PIC 

Apresentação

Este livro, dedica-se ao aprendizado da programação de microcontroladores utilizando-se da linguagem “C”, de forma prática, conduzindo o leitor a um aprendizado gradativo ao uso dos microcontroladores para executar tarefas específicas. No decorrer do livro o leitor terá a oportunidade de inteirar-se da tecnologia dos microcontroladores da família PIC® MCU da Mi- crochip de forma teórica e prática. Com o auxílio da placa experi- mental proposta, cujo layout pode ser baixado gratuítamente da internet no endereço http://renato.silva.nom.br e com a realização dos exercícios complementares, o leitor encontrará em condições de desenvolver aplicações de controle de microcontroladores PIC, utilizando-se da linguagem de programação “C”.

A visão da obra consiste em apresentar o microcontrolador com os seus recursos e a medida que forem utilizados, indicar a forma de programação. Inicialmente é apresentado a forma de programação em assembler de uma aplicação simples, e os meios de gravação no microcontrolador. Posteriormente a programação seguirá em linguagem “C”, a medida que for sendo utilizado os recursos do microcontrolador e de alguns periféricos.

As ferramentas aqui utilizadas são livres para uso com execessão do compilador CCS PIC C Compiler da CCS Inc. cujas informações adcionais e sobre aquisição, podem ser adquiridas di- retamente do fabricante no endereço http://www.ccsinfo.com/

 Renato A. Silva

Introdução:

O desenvolvimento atual da tecnologia nas áreas de au- tomação e robótica deve-se principalmente ao desenvolvimento dos microcontroladores e processadores digitais de sinais (DSP), tendo estes memórias e estrutura que lembra os microcomputado- res atuais, executando um software escrito para uma determinada finalidade, sendo extremamente robustos, baratos e confiáveis. Dentre os diversos fabricantes, encontramos os microcontroladores da Microchip®, uma empresa norte americana, fundada em 1989, com sede na cidade de Chandler, Arizona (oeste dos E.U.A.) que fabrica os microcontroladores da família PIC, uma das mais variadas do mercado, tendo eles, uma filosofia de produto em comum, característica que permite a compatibilidade de software e a estruturação das aplicações, pois um código escrito para um modelo de PIC poderá ser migrado para outro modelo sem que sejam necessárias grandes mudanças no código fonte. Isto facilita o trabalho de quem desenvolve e preserva o investimento de quem produz.

Os microcontroladores PIC, reúne em um único chip todos os circuitos necessários para o desenvolvimento de um sistema digi- tal programável, dispondo internamente de uma CPU (Unidade central de processamento) que controla todas as funções realiza- das pelo sistema, tendo em seu interior diversos registradores e a Unidade Lógica Aritmética (ALU) onde são executadas todas as funções matemáticas e lógicas, basicamente toda movimentação de dados passa através da ALU. A CPU conta também com memória de programa PROM (Memória programável somente de leitura), memória RAM (memória de acesso randômico) e registrador W (uso geral) dentre outros.

6 Renato A. Silva

História do transistor e do microchip

1.1 O Transistor

Antes de “PICarmos” um pouco, faz-se necessário uma pe- quena visão do desenvolvimento, iniciando no final dos anos 40, com a construção do primeiro transistor nos laboratórios da BELL em 23 de dezembro de 1947 por John Bardeen, Walter Houser Brattain, e William Bradford Shockley, os quais ganharam o prê- mio Nobel de física 1956. O transistor é a contração das palavras transfer resistor, resistência de trans- ferência. É um dispositivo eletrônico semicondutor, componente chave em toda a eletrônica moderna, de onde é amplamente utilizado formando parte de computadores, portas lógicas memó- rias e uma infinidade de circuitos. Este revolucionário engenho transformou o mundo em pouco tempo. Cientistas em diversos laboratórios estavam à procura de um componente que substituísse as válvulas e reles antigos. Diversos materiais foram submetidos a testes físico-químicos e classificados em dois grupos, os condutores e os não condutores, isolantes ou dielétricos. Alguns materiais não se enquadravam em nenhum dos dois grupos, ora conduziam ora isolavam, foi então classificado como semicondutor. Em 1945, por iniciativa de Mervin Kelly, então diretor da Bell Labs, formou-se um grupo de pesquisa para o estudo dos semi-

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condutores. Um ano mais tarde o grupo já estava quase formado. William Bradford Shockley, físico do MIT (instituto de pesquisa de Massasshussets), John Bardeen, engenheiro elétrico e Walter Houser Brattain, físico. Dois anos mais tarde e depois de muito trabalho, os cientistas conseguiram em 16 de dezembro de 1947 cons- truir o transistor primordial construído com duas folhas de ouro prensados em um cristal de germânio e com uma carga elétrica aplica- da, esta fluía entre o cristal, obtendo o efeito de amplificação tão desejado. A Bell Labs. Promoveu uma ampla difusão de informações a fim de incentivar outros a pesquisarem, e fabricarem o transistor, chegando a ponto de vender a patente do transistor por apenas U$ 25.000,00. O objeti- vo era que outras empresas alavancassem o desenvolvimento de novas tecnologias que pudessem ser usadas em telecomunicações, sua área de atuação. Anos mais tarde, uma dessas companhias, a Texas Instru- ments, anunciou o primeiro transistor de silício, material, que apresentava inúmeras vantagens sobre o germânio, uma delas era a abundante matéria prima o que reduziria os custos de fa- bricação. A Texas tornou-se assim uma poderosa concorrente no mercado. O transistor é um dispositivo semicondutor de estado sólido, ele foi assim chamado pela propriedade de trocar a resistência pela corrente elétrica entre o emissor e o coletor. É um sanduíche de diferentes materiais semicondutores em quantidade e disposição diferentes intercalados. Pode-se obter assim transistores PNP e NPN. Estas três partes são: Uma que emite elétrons (emissor) uma outra que recebe e os coleta (coletor) e uma terceira (base) que está intercalada entre as duas primeiras, regula a quantidade desses elétrons. Um pequeno sinal elétrico aplicado entre a base e o emissor modula a corrente que circula entre o emissor e coletor. O sinal base emissor por ser muito pequeno em comparação com o emissor base. A corrente emissor coletor é aproximadamente

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1.4 O Nascimento do Microchip

Apenas treze anos após a invenção do transistor, houve ou- tro grande salto tecnológico, a invenção do circuito integrado ou microchip, por Jack S. Kilby da Texas Instruments e Robert N. Noyce da Fairchild Semicondutor. No verão de 1958, Jack S. Kilby, entrou para a equipe da Texas Instruments, em Dallas, E.U.A, onde desenvolveu o primeiro micro- chip da história, usando componentes ativos (transistores, diodos) e passivos (resistores, capacitores) em uma única peça de material semicondutor do tamanho de um clips de papel. O sucesso da de- monstração de laboratório foi o nascimento do primeiro microchip simples da história, em 12 de Dezembro de 1958. Paralelamente na Fairchild Semicondutor, Robert N. Noyce avançava em suas pesquisas, inspirado nas técnicas de mascara- mento que empregavam dióxido de silício para a difusão de impu- rezas, e utilizando-se de trilhas de ouro ou alumínio aplicado com ajuda de máscara e fotolitográfia, enquanto o processo de Kilby empregava pequenos fios nas ligações internas do circuito. A tecnologia evoluiu, e também o número de empresas e em 1962 nasceu à lógica TTL, e anos mais tarde a tecnologia MOS (metal-oxide semiconductor), seguida pela CMOS (complementary metal-oxide semiconductor), tecnologia atual hoje em dia. Com a tecnologia CMOS e a crescente miniaturização do microchip, sur- giu em 1974 o primeiro microprocessador da história denominado “1802” fabricado pela RCA, seguido pelo microprocessador de 4 bits da Texas Instruments, o TMS1000. A eletrônica digital baseia-se em tensão (definido como 1) e ausência de tensão (definido como 0) onde o nível alto ou 1 é de 5 volts ou 2/3 da fonte e o nível 0 é zero volt ou um pouco acima, portanto, para a eletrônica digital somente importa o nível alto ou baixo. Com esta ótica as indústria desenvolveram blocos com a união de centenas de transistores para realização de uma tarefa específica denominando-se circuito integrado.

0 Renato A. Silva

Portas Lógicas, Números Binários e

Hexadecimais

2.0- As Portas Lógicas

As portas lógicas formam a base da eletrônica digital inician- do um novo compêndio na eletrônica e o seu estudo é essencial ao entendimento e aprendizado dos microcontroladores e micro- processadores. Ao agrupar circuitos ativos e passivos em blocos, os cientistas criaram blocos que executavam uma determinada função lógica. Estas funções são AND (E), NAND (NÃO E), OR (OU), XOR (OU EXCLUSIVO), XNOR (NÃO EXCLUSIVO) e NO (NÃO). Para trabalharmos com as portas lógicas faz-se o uso de uma tabela verdade, a qual cada função tem a sua. Nas portas AND têm-se nível alto (tensão) em sua saída so- mente se todas as suas entradas, tiverem nível alto, obtendo assim um “E” em suas entradas, pôr exemplo entrada à “E” entrada b. Dizemos assim, que a saída é o resultado da entrada “A”, “E” da entrada “B”.

As portas N A N D , a o contrário das p o r t a s A N D somente terá