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  • Microcontroladores PIC

    Microcontroladores PIC

    Prof. Valdir Dugo Zaragoza

    28/07/2015

  • Microcontroladores PIC

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    MICROCONTROLADORES PIC

    Os microcontroladores PIC so componentes integrados programveis fabricados pela empresa americana

    Microchip. Possuem grande vocao para automao de equipamentos, sendo que sua utilizao comeou a popularizar-se no Brasil no final da dcada de 80. At esse momento as alternativas existentes eram os microprocessadores para automao ou os Controladores Lgicos Programveis (PLC ou CLP) que eram mais utilizados em aplicaes industriais. um pequeno componente eletrnico, utilizado geralmente para controle de processos lgicos em funes especficas. Possui instrues mais simples que um microprocessador, o que o torna muito mais fcil de ser programado.

    Os microcontroladores possuem as seguintes caractersticas:

    Baixo custo em relao aos microprocessadores ou CLPs

    Facilidade de aplicao e grande versatilidade.

    Possui internamente todos os mdulos necessrios para processamento de dados, como memria de

    dados (RAM), memria de programa (PROM ou FLASH), contadores, Interfaces de I/O, etc.

    No necessita de componentes perifricos para a maioria das aplicaes.

    Trabalha com frequncias de clock de at 20 MHz, sendo que alguns modelos possuem oscilador interno

    de 4 MHz, dispensando gerador externo (cristal ou RC).

    Alguns modelos possuem internamente perifricos dedicados como conversores A/D, comunicao serial

    I2C, SPI, USART, etc.

    Os modelos com memria FLASH podem ser regravados milhares de vezes, facilitando o

    desenvolvimento de prottipos.

    O desenvolvimento de programas para microcontroladores requer profissionais qualificados, pois na

    maioria dos casos so escritos em Assembler ou linguagem C. Existem compiladores para outras

    linguagens como o Basic, mas so utilizados em menor escala.

    Existem vrias famlias de circuitos integrados que executam uma funo lgica pr-determinada, na qual podemos destacar os PAL (Programable Array Logic) e os PLD (Programable Logic Device). Estes dispositivos tiveram uma larga aplicao na indstria eletrnica, reduzindo drasticamente as placas de circuito impresso, custo de fabricao e manuteno. Seu ponto fraco que uma vez produzido o chip, no h como alterar suas funes, sendo necessrio desenvolver um novo modelo. Com a introduo dos microcontroladores, os circuitos integrados programveis foram sendo substitudos

    gradativamente, em face da sua facilidade de programao e alterao de suas funes, sem ter que substituir o chip,

    sendo possvel mudar as funes de um projeto simplesmente alterando seu programa.

    Microcontrolador PIC16F84A

    O microcontrolador 16F84A da Microchip, possui 18 pinos, 13 portas configurveis como entrada ou sada, 4 interrupes, memria de programao EEPROM FLASH, via de programao com 14 bits e 35 instrues.

    A estrutura interna do PIC 16F628A mostrada na figura abaixo :

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    As instrues de 14 bits so divididas da seguinte forma : Instruo - ( x x x x x x x x x x x x x x) 14 bits | 6 bits | 8 bits | Da forma como utilizada a instruo, os primeiros 8 bits podem trazer uma informao de endereo (como no

    caso das instrues MOVF, ADDWF, SUBWF, etc.) ou um dado literal de 8 bits (como no caso das instrues MOVLW, ADDLW, SUBLW, etc.).

    Note que nas instrues que utilizam endereo existe a letra F (referente ao endereo do registro F na memria RAM) e nas instrues que utilizam dado literal existe a letra W (referente ao acumulador interno W). O dado literal de 8 bits gravado na prpria instruo conforme veremos mais adiante.

    Os ltimos 6 bits so usados para codificar a instruo a ser executada. Observe que com 6 bits conseguimos 2 6 = 64 combinaes diferentes, ou seja, com essa estrutura seria possvel utilizar um total de 64 instrues diferentes.

    Ciclo de Mquina

    Um microcontrolador pode ser entendido como sendo uma mquina que executa operaes em ciclos. Todos os sinais necessrios para a busca ou execuo de uma determinada instruo devem ser gerados dentro

    de um perodo de tempo denominado Ciclo de Mquina. Nos PICs com memria de programa de 12 e 14 bits um Ciclo de Mquina corresponde a quatro perodos de clock (1:4) denominados Q1,Q2,Q3 e Q4, conforme pode ser verificado na figura abaixo.

    Ciclo de Mquina

    Caractersticas eltricas

    - Tenso de trabalho........................................................................2,0V a 6,0V

    - Tenso mxima no pino Vdd (em relao ao Vss )......................-0,3V a 7,5V

    - Tenso mxima no pino /MCLR ( em relao ao Vss ).................-0,3V a 14V

    - Tenso mxima nos demais pinos ( em relao ao Vss )...-0,6V a Vdd+0,6V

    - Dissipao mxima de energia...........................................................800 mW

    - Temperatura de trabalho.......................................................-55 C a +125 C

    - Temperatura de armazenamento......................................... -65 C a +150 C

    - Corrente mxima de sada no pino Vss...............................................150 mA

    - Corrente mxima de entrada no pino Vdd ..........................................100 mA

    - Corrente mxima de entrada de um pino ..............................................25 mA

    - Corrente mxima de sada de um pino .................................................20 mA

    - Corrente mxima de entrada no PORTA...............................................80 mA

    - Corrente mxima de sada do PORTA..................................................50 mA

    - Corrente mxima de entrada no PORTB.............................................150 mA

    - Corrente mxima de sada do PORTB................................................100 mA

    - Consumo tpico em 5 Volts / 4 MHz ........................................................2 mA

    - Consumo em standby ( sleep )............................................................. < 1 A

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    Circuito de Reset O PIC permite que tenhamos um reset automtico sem componentes externos ( POR Power On Reset ) +Vcc Obs: Isto s pode ser feito se a tenso da fonte no subir lentamente. Uma outra opo utilizar um circuito RC

    O resistor R1 utilizado para limitar corrente.

    Tipos de memria de programa

    Basicamente temos 5 tipos de memria, na qual iremos armazenar os dados e os programas a serem executados: ROM mscara Os dados so gravados no momento de sua fabricao, e no podem ser excludos OTP ( One Time Program ) Com auxilio de um gravador e um PC, esta memria pode ser gravada uma nica vez, e

    os dados armazenados no podem ser excludos. EPROM Com auxilio de um gravador e um PC, os dados podem ser gravados e excludos vrias vezes , submetendo

    o chip por alguns minutos a raios ultravioleta atravs de uma janela de cristal na face superior do chip. EEPROM ou E2PROM Este tipo de memria os dados podem ser gravados e excludos eletricamente com um

    gravador, sem o auxilio dos raios ultravioleta.

    FLASH Esta memria similar EEPROM, com auxilio de um programador conectado ao PC, o usurio pode gravar e excluir os dados por vrias vezes.

    Organizao da Memria nos microcontroladores PIC16F84A e PIC16F628A A memria dos microcontroladores PIC16F84A e PIC16F628A est organizada em memria de dados e memria de programa.

    O PIC16F628A possui trs tipos de memria disponveis :

    2048 endereos de memria de programa (FLASH) de 14 bits (1024 no PIC16F84A). Pode ser regravada

    milhares de vezes.

    128 endereos de memria EEPROM ou E2PROM (64 endereos no PIC16F84A). Por ser uma memria

    no voltil a E2PROM utilizada para armazenar dados que devam permanecer gravados mesmo aps o

    micro ser desligado.

    Memria de dados (Ram esttica voltil) distribuda em Registradores de Funes Especiais (SFR) mais

    224 endereos de memria de dados de uso geral.

    14 PIC 4 5

    Valores praticados: D 1N4007 R < 40K R1 100 a 1k C 0,1 uF

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    Memria de programa

    000h Tamanho: 1K x 14 Vetor de reset : : 000h 004h Vetor de interrupo : 004h *

    3FFh / 7FFh * - 0Ch no PIC16F84A e 20h no PIC16F627/8A

    O microcontrolador PIC16F84A possui uma memria de programa do tipo Flash, com capacidade de 1024 palavras de 14 bits. A memria do tipo Flash permite milhares de ciclos de gravao e excluso. Seu contador de programa possui 13 linhas de endereamento, sendo possvel de enderear at 8K x 14 bits. Memria de dados (Ram esttica voltil) A memria de dados distribuda em 4 bancos no PIC16F627/8A e 2 bancos no PIC16F84A conforme os quadros

    mostrados abaixo.

    Mapa de memria do PIC16F628A Mapa de memria do PIC16F84A

    Vetor de reset

    Vetor de interrupo

    Uso geral

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    Encapsulamento

    A figura abaixo mostra o encapsulamento DIP 18 do PIC16F627, PIC16F628A e do PIC16F84A. Esto disponveis

    de 13 a 16 terminais de I/O divididos em duas portas (Porta A e Porta B). Os terminais RA0 a RA 7 formam a chamada PORTA, enquanto os terminais RB0 a RB7 formam PORTB.

    Observe que muitos terminais possuem mais do que uma funo definida, como por exemplo RA7, que pode ser utilizado como o bit mais significativo da porta A, ou ento terminal de conexo com um oscilador externo (cristal ou RC) ou