MICROCONTROLADOR

En esta entrada vamos a explicar y analizar el esquemático (tanto los componentes que lo integran, así como la forma de realizarlo mediante el entorno de trabajo seleccionado finalmente) de un sistema microcontrolador con un micro PIC18F4550. Como bien sabemos para el correcto funcionamiento de un microcontrolador son imprescindibles tres elementos, estos son la CPU, la memoria y los outputs e imputs.

Este es resultado que obtenemos una vez realizado el esquemático y que procedemos a diseccionar a continuación siguiendo el siguiente indice:

§MICROCONTROLADOR PIC18F4550

§  RELOJ

§  RESET

§  RS232

§  LED’s

§  LCD GRÁFICO

§  F.A.

§  ICSP

§  BUS EXPANSIÓN

§  CAJETÍN

§  CREACIÓN DE COMPONENTE

Comenzaremos con el microcontrolador PIC18F4550, un controlador de interfaz periférico que por medio de sus entradas y salidas nos permitirá el uso de diversos periféricos, algunos de los cuales se incluirán en nuestra placa. Para completar toda la información acerca del funcionamiento del mismo, os adjunto el datasheet de dicho microcontrolador:

Link de descarga de datasheet

En el Proteus, nuestro entorno de trabajo para crear esquemáticos, procederemos a seleccionarlo dentro de la biblioteca de componentes y comprobar que el encapsulado que deseamos en este caso es el DIL40.

Reloj-oscilador.

Ahora vamos con el reloj-oscilador. En un principio el microcontrolador ya cuenta con un oscilador interno, pero dado que vamos a utilizar un periférico como es el USB, es necesario utilizar un reloj externo dadas las características necesarias del mismo que el interno no nos puede proporcionar.

El circuito de este oscilador está compuesto por un cristal de cuarzo, el cual es utilizado como un componente de control de la frecuencia del circuito que convierte las vibraciones mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuencia específica.  Asimismo existen una serie de condensadores para regular los voltajes, así como un jumper que nos permitirá la activación o no de dicho jumper.

Reset.

El reset en este caso no es más que un circuito que está en Vcc y que cuando se activa el pulsador pasa a GND, reseteando el PiC siempre y cuando este definido en el código FUSE MCLR y se conecte a la patilla reset del microcontrolador.

RS232

Este periférico nos servirá para poder comunicarnos con un pc mediante la conexión rs232, un interfaz que nos permite el intercambio de una serie de datos binarios entre un equipo terminal de datos y un equipo de comunicación de datos. Nosotros utilizaremos la versión más común que dispone de 9 pines (conocido como DB-9).

El chip integrado conocido como max 232 (así lo encontraremos en  la biblioteca del ISIS) nos permitirá la comunicación serie , ya que se encargará de adaptar los niveles lógicos del microcontrolador a los utilizados por el puerto serie. Además como podéis observar en el esquemático, hemos incorporado un jumper de selección para habilitarlo o deshabilitarlo según nuestras necesidades.

Por último, indicar que será necesario un cable módem nulo para poder utilizarlo.

LEDS.

La razón por la cual incorporamos unos leds al sistema es para poder monitorizar si se están efectuando correctamente las comunicaciones entre las conexiones del puerto serie (RX y RT) y la conexión del puerto USB (D+ y D-). Esto es así en este caso, pero también se puede utilizar para poder observar el correcto funcionamiento de las salidas, dependiendo del uso que se las esté dando.

LCD gráfico

En un lcd gráfico o alfanumérico, el núcleo es un micro que interpreta donde oscurecer cada pixel de la pantalla aparte de procesar todos los datos necesarios que le enviaremos a través de nuestro micro.

Como se observa en el esquemático, hemos incluido un potenciómetro que nos permitirá regular el contraste de la pantalla, así como el jumper que nos permita habilitar o deshabilitar el LCD.

Nota: A veces los LCD no coinciden en su simulación respecto a la placa real.

Fuente de alimentación.

La fuente de alimentación forma parte esencial en nuestro sistema, ya que nos proporcionará la energía necesaria para que funcione correctamente.

En nuestra fuente de alimentación la entrada se origina en un jack de corriente continua, siendo necesario realizar una estabilización de la misma mediante un regulador.

Observamos una gran cantidad de condensadores, los cuales llamamos condensadores de desacoplo, que funcionan como filtros del ruido que pueda llegar a existir en nuestro sistema, colocándose junto con todos los integrados de nuestro sistema así como a la entrada y salida de la fuente de alimentación, evitando de esta forma posibles daños en nuestro sistema.

ICSP

Por medio del ICSP que en este caso estará integrado por un microchip ICD3 ó ICD2 dependiendo de las compatibilidades del sistema operativo con el que trabajemos en nuestro ordenador a la hora de realizar las programaciones de nuestro pic, ya que este se comunicará por medio de un conector RJ12, programaremos nuestro pic por medio de este importante elemento que funcionará como un puente que transfiere la información de la programación para poder introducir todo lo deseado.

Bus de Expansión

Vamos a incluir un ribbon de 40 pines al cual accederán los pines del microcontrolador para que en caso de que deseemos una comunicación con el exterior podamos realizarlo sin problemas, sobre todo con varios periféricos tales como el SPI e I2C.

Cajetín

El cajetín es el recuadro que situaremos habitualmente en la parte inferior derecha de nuestro diseño de Isis para indicar los datos de identificación del trabajo que estamos realizando.

Para poder acceder a él de la forma más sencilla, en vez de abrir el Isis como un nuevo documento en blanco (Default), ábrelo como un archivo predefinido Landscape A4

Una vez seleccionado te aparecerá un recuadro con las medidas de un DinA4, y lo que es más importante para ti, un pequeño recuadro en el que aparecen los datos que puedes editar según te interese.

Para modificarlo, entras en la pestaña design y pulsas edit properties, se abre una pequeña ventana en la que editarás los datos que te interese modificar y una vez finalizado das a OK y ya tendrás listo y preparado tu cajetín.

CREACION DE COMPONENTE

Para crear un componente en nuestro programa ISIS hay que seguir los siguientes pasos:

1º Abrir ISIS y pulsar el botón 2D graphics box mode y nos aparecerá un listado de posibilidades, de las cuales elegiremos la de COMPONENT, entonces dibujamos un recuadro para generar el componente a partir del mismo.

2º Pulsamos el botón device pins mode para seleccionar el tipo de pin que deseamos ponerle al componente y después los vamos poniendo teniendo en cuenta que el extremo con una x es que no debe ir pegado al componente.

3º Haces doble click en el pin y lo editas según tus necesidades, le pones un número de pin, indicas las partes que deseas sean visibles y las características eléctricas del mismo, en la foto por ejemplo se trataría de un power pin.

4º Pulsamos el botón 2D Graphics Markers mode y situamos la marca en el centro del componente para que tenga una referencia la hora de girarlo.

5º Seleccionamos el componente y damos al botón derecho y pulsamos el botón make device, e iremos rellenando los campos solicitados. Le pongo un nombre, un símbolo de referencia, en este caso la U, para encapsulados es la que suelo utilizar.

6º Pulsado next, nos solicita que le demos un package, esto que es os preguntareis, pues podemos decir que es el envoltorio donde se meterá todo, el encapsulado en este caso. Para ello pulsaremos Add/edit para añadirlo, y nos aparecerá una nueva ventana en la que nuevamente habrá que pulsar el botón Add para acceder a la librería de componentes donde podemos asignar un encapsulado en concreto, en nuestro caso el DIL08. 

Se puede ver en esta ventana las características de dichos pines, como si son visibles y el tipo de pin que es.

Una vez asignados los pines y el package, pulso el botón Assign package para finalizar esta parte y veremos el encapsulado en el menú de Make device.

Avanzamos al siguiente paso  y aparecen las propiedades y definiciones del componente, las cuales podemos modificar según interese, ya sea el nombre, la descripción, el tipo, el package, cual será por defecto, y los elementos visibles del mismo.

Una vez adecuado pulso next, y el programa da la posibilidad de asociar un fichero con el datasheet para obtener información del componente de forma fácil y rápida.

Pulso de nuevo Next y nos aparece la ventana en la que se indexará el componente, ya sea su categoría, subcategoría, notas y la librería donde deseo que se guarde. Con este último paso tenemos creado nuestro componente.

Existen una gran cantidad de modificaciones que se pueden realizar, tanto para cambiar su apariencia como para su propia configuración. Ahora es a vosotros a los que os toca enredar.