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TUTORIAL MICROCONTROLADORES PIC

— INICIACI´ON R´ APIDA —

MIGUEL TORRES TORRITI

Contenidos

Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1. Microcontroladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1. Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2. Caracter´ısticas de los Microcontroladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3. Proceso de Desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. PIC16F84 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1. Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2. Desarollo de Software para el PIC16F84 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.3. Programaci´on del μC PIC16F84 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.4. Circuito Base para Operaci´on Regular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.5. T´ecnicas Avanzadas: Programaci´on Mediante Bootloaders . . . . . . . . . . . . 14

3. Ejemplo 1: Programaci´on en JAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1. Descripci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.2. Paso 1: Instalaci´on y Configuraci´on del Compilador JAL . . . . . . . . . . . . . 15

3.3. Paso 2: Creaci´on del Programa en JAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.4. Paso 3: Compilaci´on del Programa en JAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.5. Paso 4: Programaci´on del μC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.6. Circuito del Ejemplo 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4. Ejemplo 2: Programaci´on en PICC Lite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.1. Descripci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.2. Paso 1: Instalaci´on y Configuraci´on del Compilador PICC Lite . . . . . . . . . 17

4.3. Paso 2: Creaci´on del Proyecto en MPLAB IDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.4. Paso 3: Compilaci´on del Proyecto con PICC Lite . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.5. Paso 4: Programaci´on del μC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

4.6. Circuito del Ejemplo 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Version 1.0 – 26 Abril 2007 – http://www.ing.puc.cl/∼mtorrest/publicaciones.htm.

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5. Desarrollos m´as all´a de este Documento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

5.1. PIC16F87x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

5.2. Freescale MC68HC08 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Ap´endice A. Lista de Componentes del Programador . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Ap´endice B. Lista de Componentes para los Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Ap´endice C. Configuraci´on del PROG84 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Objetivos

Mediante explicaciones paso a paso, este documento busca iniciar r´apida y econ´omicamente

al lector en el desarrollo de circuitos basados en microcontroladores. Para dicho prop´osito se

emplear´a el popular microcontrolador PIC16F84, el cual por su simplicidad permite implementar

circuitos con componentes de bajo costo disponibles comercialmente, y sin requerir de

instrumentaci´on de laboratorio complejo. Tambi´en las herramientas de software de desarrollo

que se presentan son de libre distribuci´on y pueden conseguirse f´acilmente sin costo.

Los pasos que deber´a completar en este tutorial para desarrollar una aplicaci´on basada en

microcontroladores se resumen en:

(1) Selecci´on del microcontrolador: En este tutorial se utilizar´e el PIC16F84x por simplicidad

y costo. Para aplicaciones m´as avanzadas se recomiendan el PIC16F87x o el

PIC18F452.

(2) Selecci´on/Instalaci´on del compilador/ensamblador: Se emplear´a el compilador PICC

Lite de la empresa HI-TECH Software LLC. [3], junto con el software de desarrollo

MPLAB IDE de Microchip Technology Inc. [1]. Obtenga estos software de los sitios

webs que se indican en las referencias e inst´alelos.

(3) Selecci´on/Instalaci´on del software programador: En este tutorial se utilizar´a el software

programador PROG84. Obtenga el software programador PROG84 de las referencias

que se indican en la secci´on 2.3 o 2.3.1. Para aplicaciones m´as avanzadas se

recomiendan el IC-Prog o el WinPIC.

(4) Construcci´on del circuito programador: En este tutorial se emplear´a el circuito programador

JDM PIC Programmer 2 (JDM2). La construcci´on del circuito programador

JDM2 se explica en la secci´on 2.3.2 o en las referencias de la secci´on 2.3. El JDM2 es

un programador simple y vers´atil para aplicaciones avanzadas. Alternativamente, se

recomiendan el Multi PIC Programmer 5 Ver. 2 o el Progrmador PIC Pablin II. Si est´a

inici´andose en la programaci´on de microcontroladores y necesita desarrollar una aplicaci

´on r´apidamente, tal vez sea recomendable que invierta en un programador de PIC

comercial como los de Olimex, que son una alternativa econ´omica a los programadores

PICStart Plus de Microchip.

(5) Desarrollo del software y programaci´on: Para escribir el programa que se incorporar´a

al microcontrolador se emplear´a el ambiente de desarrollo MPLAB IDE. Es posible

prescindir de este ambiente y escribir el c´odigo en un procesador de textos simple. Sin

TUTORIAL MICROCONTROLADORES PIC 3

embargo, la MPLAB IDE provee una serie de herramientas que facilitan el desarrollo

y la administraci´on del c´odigo.

(6) Construcci´on del circuito base de la aplicaci´on. Los circuitos bases de la aplicaci´on se

presentan en en los ejemplos de este documento.

Al completar este tutorial, usted deber´ıa ser capaz de aplicar los pasos anteriores al desarrollo

de aplicaciones basadas en otros microcontroladores adem´as del PIC16F84.

1. Microcontroladores

1.1. Introducci´on.

Los micrconctoladores son computadores digitales integrados en un chip que cuentan con un

microprocesador o unidad de procesamiento central (CPU), una memoria para almacenar el

programa, una memoria para almacenar datos y puertos de entrada salida. A diferencia de

los microprocesadores de prop´osito general, como los que se usan en los computadores PC,

los microcontroladores son unidades autosuficientes y m´as econ´omicas.

El funcionamiento de los microcontroladores est´a determinado por el programa almacenado

en su memoria. Este puede escribirse en distintos leguajes de programaci´on. Adem´as, la

mayor´ıa de los microcontroladores actuales pueden reprogramarse repetidas veces.

Por las caracter´ısticas mencionadas y su alta flexibilidad, los microcontroladores son ampliamente

utilizados como el cerebro de una gran variedad de sistemas embebidos que controlan

m´aquinas, componentes de sistemas complejos, como aplicaciones industriales de automatizaci

´on y rob´otica, dom´otica, equipos m´edicos, sistemas aeroespaciales, e incluso dispositivos

de la vida diaria como autom´oviles, hornos de microondas, tel´efonos y televisores.

Frecuentemente se emplea la notaci´on μC o las siglas MCU (por microcontroller unit para

referirse a los microcontroladores. De ahora en adelante, los microcontroladores ser´an referidos

en este documento por μC.

1.2. Caracter´ısticas de los Microcontroladores.

Las principales caracter´ısticas de los μC son:

• Unidad de Procesamiento Central (CPU): T´ıpicamente de 8 bits, pero tambi´en

las hay de 4, 32 y hasta 64 bits con arquitectura Harvard, con memoria/bus de datos

separada de la memoria/bus de instrucciones de programa, o arquitectura de von Neumann,

tambi´en llamada arquitectura Princeton, con memoria/bus de datos y memoria/

bus de programa compartidas.

• Memoria de Programa: Es una memoria ROM (Read-Only Memory), EPROM

(Electrically Programable ROM), EEPROM (Electrically Erasable/Programable ROM)

o Flash que almacena el c´odigo del programa que t´ıpicamente puede ser de 1 kilobyte

a varios megabytes.

• Memoria de Datos: Es una memoria RAM (Random Access Memory) que t´ıpicamente

puede ser de 1, 2 4, 8, 16, 32 kilobytes.

• Generador del Reloj: Usualmente un cristal de cuarzo de frecuencias que genera

una se˜nal oscilatoria de entre 1 a 40 MHz, o tambi´en resonadores o circuitos RC.

• Interfaz de Entrada/Salida: Puertos paralelos, seriales (UARTs, Universal Asynchronous

Receiver/Transmitter), I2C (Inter-Integrated Circuit), Interfaces de Perif´ericos

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Seriales (SPIs, Serial Peripheral Interfaces), Red de Area de Controladores

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