displays y matriz

E.P.S. de Ingeniera de Gijn Ejemplos de Programas con Microcontroladores PIC

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Ejemplo: Gestin de displays de 7 segmentos y matriz de leds

Se trata de realizar el diseo del programa encargado de gestionar dosdisplays de siete segmentos y una matriz de led por barrido.

Se aade a la tarjeta de prcticas PICDEM2, una placa de circuito impresoque dispone de 2 displays de 7 segmentos y una matriz de diodos led deacuerdo con el esquema adjunto.

Desde el momento del arranque del programa (reset), se ejecutan dosacciones independientes:

En los displays de 7 segmentos aparece el nmero de veces que se actusobre el pulsador conectado al pin 2 del puerto C (RC2) de la PICDEM2.Si el pulsador est accionado, el nivel de tensin es nulo y si est libre esde 5V

En la matriz de led van apareciendo los nmeros del 0 al 9 de modosecuencial y cclico, mantenindose cada dgito estable durante unsegundo

En la PICDEM2 se emplea un oscilador RC que proporciona una frecuencia de2,8 MHz y el diseo se basa en el empleo de un microcontroladorPIC16C65B.

A continuacin se adjunta el esquema de la placa adicional


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RB6

RB5

RB4

RB3

RB2

RB1

RB0

RB7

a b

c d

e f g

a b

c d

e f g

fa

eg

7 6

4 2

1 9

107

6 4

2 1

9 10

b cd

dpdp

55

3 8

3 8

c1 c

2 c3

c4

c513

34

106

Con

trol c

ol.1

(c1)

c2 c3 c4 c5 D.d

ec.

D.u

n.

gnd

Con

ecto

r Ver

tical

en la

Pla

ca

ULN

2003

A

8

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7

dpg/F7

f/F6e/F5

d/F4

c/F3

b/F2

a/F1

Con

ecto

r Hor

izon

tal

en la

Pla

ca

9 14 8 5 1 7 2

39

10

11=4

12=5

DIS

PLAY

S:K

INB

RIG

HT

SC08

-11H

WA

MAT

RIZ

DE

LED

:K

INB

RIG

HT

TC12

1615

1413

1211

10

76

54

32

1

RD

0

RD

1

RD

2

RD

3

RD

4

RD

5

RD

6


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Planteamiento:

Se efectuar un barrido continuo de los displays de 7 segmentos y de lascolumnas de la matriz de led. Se dispondr de sendas posiciones donde serecogen los dgitos a representar en los displays (unidades y decenas) y enla matriz de led. A dichas posiciones se aceder para conocer qu es lo quehay que representar en cada secuencia de barrido.

Para realizar las temporizaciones correspondientes al barrido, se emplearel temporizador TMR0

La modificacin de los displays de 7 segmentos se realizar a medida que sedetecten las nuevas pulsaciones realizadas sobre RC2. La modificacin deldgito presente en la matriz de led se realizar por incrementos cadasegundo que sern detectados por las interrupciones que genere eltemporizador TMR1 (si es que son posibles)

Temporizacin mxima con TMR1:

Tmax = (4/2,8MHz) * 8 * 65536 = 0,7489 s

A la vista de que no es posible alcanzar 1s, se realizarn temporizacionesparciales de 0,5s y se contabilizarn, cada 2 interrupciones, un total de 1s.

0,5s = (4/2,8MHz) * 8 * (65536-Precarga)

Despejando:

Precarga = 21786 = 0x551A

Diagrama de Bloques a Implementar:

INICIALIZACIN

BARRIDO DE DISPLAYS

BARRIDO DE MATRIZ DE LED

EXPLORACIN DE RC2

INTERRUPCIN TMR1(CADA 0,5S)


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INICIALIZACIN

PORTB y PORTD como salidas, resto entradas TMR0: como temporizador, asignacin del prescaler con valor 256

para temporizar posteriormente milisegundos en el barrido TMR1: como temporizador, prescaler de 8 y parado al principio Activacin de Interrupciones de TMR1, mscaras: TMR1IE, PEIE,

GIE Carga inicial de las variables de usuario globales:

TIEMPO (dgito a sacar en la matris de leds)DISPLAYS (dgitos a sacar en los displays de 7 segmentos)MEDIOS (contador de medios segundos)

Precarga de TMR1H y TMR1L y puesta en marcha

BARRIDO DE DISPLAYS

Se activa slo el display de unidades (RD0=1 y resto PORTD a 0) Se extraen las unidades a representar Se llama al subprograma CONTROL DE LED con W con el valor de

las unidades Espera de 5 ms cargando en W la precarga necesaria y llamando al

subprograma ESPERA Se activa slo el display de las unidades Se extrae de DISPLAYS las decenas a representar y se cargan en

W, si es cero, se carga 0x0A en W Se llama al subprograma CONTROL DE LED con W con el valor de

decenas Espera de 5 ms cargando en W la precarga necesaria y llamando al

subprograma ESPERA

SUBPROGRAMA CONTROL DE LED: Se encarga de representar en 7segmentos, el dgito BCD que se encuentra en los 4 bits ms bajos delregistro W. Si se quiere sacar un blanco se cargar en W 0x0A

Se suma W con el PCL para obtener de una tabla la representacinde los nmeros 0 a 9 en 7 segmentos

Salimos de la tabla llevando en W el cdigo y lo sacamos al PORTB Retorno de subprograma


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BARRIDO DE MATRIZ DE LED

Se inicializa el contador de la columna de barrido (COL=0) y elcontador de rotaciones para barrer toda la matriz (ROTAR=5)

Se activa slo la columna de la izquierda Se llama al subprograma TABLA DE LED POR COLUMNAS Se sacan al PORTB los leds a iluminar en esa columna Espera de 1 ms cargando en W la precarga necesaria y llamando al

subprograma ESPERA Incrementamos contador de columnas Activamos siguiente columna haciendo una rotacin a la derecha en

PORTD Decrementamos el contador de rotaciones y si es cero se acab el

barrido de la matriz y retornamos del subprograma Si no es cero volvemos arriba

SUBPROGRAMA TABLA DE LED POR COLUMNAS: Este subprograma tomados variables como entradas: TIEMPO (dgito a representar en la matriz deled) y COL (columna que est activa en ese momento en el barrido) 7ygenera la activacin de los led de esa columna y para ese nmero

Se dispone de una tabla por columnas y nmeros del 0 al 9, demodo que cada nmero ocupa 5 posiciones asociadas a sus columnas

Se toma la variable almacenada en TIEMPO, se la multiplica por 5y se le suma la columna activa para calcular el desplazamiento en latabla y obtener la salida al PORTB

EXPLORACIN DE TECLA RC2

Si RC2==0 (tecla pulsada) entoncesSi en la anterior exploracin estaba libre (LIBRE=1) entonces

Se marca como pulsada (LIBRE=0)Se llama a subprograma SUMA

si noSe marca la tecla como libre para la siguiente exploracin(LIBRE=1)

SUBPROGRAMA DE SUMA: se encarga de incrementar la variableDISPLAYS realizando el ajuste a una representacin en BCD

Incrementamos DISPLAYS en una unidad Se extraen los 4 bits ms bajos de DISPLAYS


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Si stos han alcanzado el valor 0x0A entoncescorregimos a BCD sumando 0x06 al total

Realizamos la misma verificacin sobre las decenas, si llegaron a0xA, las ponemos a cero

Retornamos de subprograma

SUBPROGRAMA DE ESPERA: en el barrido de displays y de la matriz deled, se emplean dos temporizaciones distintas debido a la diferentepersistencia visual que presentan los led de los segmentos y los de la matrizde led. Para los displays, se retiene la activacin durante 5ms y para lascolumnas de la matriz de led durante 1ms. Para tener un subprogramacomn, se llama a ESPERA con distintos valores de precarga para TMR0, quese transfiere mediante el registro W.

Para 1ms: 1ms = (4/2,8MHz)*256*(256-PR1) -> PR1=253 (0xFD)Para 5ms: 5ms = (4/2,8MHz)*256*(256-PR5) -> PR5=242 (0xF6)

Se pone a 0 el flag de desbordamiento de TMR0 (T0IF) Se precarga TMR0 con el valor actual de W Se espera a que T0IF=1 para retornar

PROGRAMA DE TRATAMIENTO DE LA INTERRUPCIN DE TMR1

Se verifica el motivo TMR1IF=1, si no retorno de interrupcin Se salva el contexto del programa principal (W y STATUS) Precargamos TMR1H y TMR1L Se incrementa el contador de medios segundos (MEDIOS) Si MEDIOS == 20 entonces (han pasado 10s) MEDIOS=0 Obtenemos el contador de segundos dividiendo por 2 el de medios

segundos (desplazando a la derecha MEDIOS en binario) y locargamos en la posicin TIEMPO

Ponemos el flag TMR1IF a cero Recuperamos el contexto (W y STATUS) Retorno de subprograma de tratamiento


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Cdigo Fuente del Ejercicio

;*************************************************************************; Ejemplo de manejo de dos displays de siete segmentos por barrido; y de una matriz de led que representa los nmeros del 0 al 9;; Inicialmente en el fichero dsp&mtz.asm; Autor: Fernando Nuo Garca;;*************************************************************************;; En los displays aparecer el nmero de veces que se actu sobre el; pulsador conectado a RC2 desde el momento que se hace RESET,; mientras que en la matriz de led aparecen los nmeros del 0 al 9; permaneciendo 1 seg cada uno de ellos;; Se emplea una placa auxiliar que se conecta a la PICDEM2 y que tiene; displays y matriz conectados en paralelo al puerto B y con control; de la habilitacion por medio del CI ULN2003 y el puerto D;

list p=16C65B ;Microcontrolador PIC16C65B include "p16c65b.inc"

DISPLAYS EQU 0x20 ;Posicin de almacenamiento de displaysLIBRE EQU 0X21 ;Indicar si se liber el pulsador una vez tocadoAUX EQU 0x22 ;Posicin auxiliar

TIEMPO EQU 0x23 ;Contabiliza segundos transcurridosCOL EQU 0x24 ;Columna a representarROTAR EQU 0x25 ;Posicin a rotarW_temp EQU 0x26 ;Salvaguarda de W en interrupcinST_temp EQU 0x27 ;Salvaguarda de STATUS en interrupcin

MEDIOS EQU 0x28 ;Variable de acumulacin de medios segundos que;es lo mximo que se puede temporizar con TMR1 y con el oscilador que tenemos

org 0 ;Vector de RESET goto INICIO

org 4 ;Vector de interrupcin para las generadas goto TEMPO ;por TMR1

;*****************************************************************************;Subprograma que, a partir del dato (en posicin TIEMPO) y de la columna que;toca representar, saca los led a iluminar;;Lo situamos al principio porque maneja una tabla grande y as aseguramos;que no hay problemas con el manejo del PCLATH;LEDMTZ movf TIEMPO,W ;Se toma el nmero a representar movwf AUX ;y se le pasa a posicin AUX bcf STATUS,C ;Puesto a cero del carry rlf AUX ;Nos desplazamos en la tabla multiplicando rlf AUX ;por 5 el dato y sumamos el nmero de la addwf AUX,W ;columna a representar addwf COL,W ;a continuacin addwf PCL,f ;Sumamos a PC y volvemos con W conteniendo ;la informacin sobre los displays a iluminar

;Tabla para que la fila superior se controle con RB0 y as sucesivamente;hasta que la fila inferior se controle con RB6

ELCERO retlw b'00111110' retlw b'01000001' retlw b'01000001' retlw b'01000001' retlw b'00111110'ELUNO retlw b'01000100' retlw b'01000010' retlw b'01111111' retlw b'01000000' retlw b'01000000'ELDOS retlw b'01100010'


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retlw b'01010001' retlw b'01001001' retlw b'01000101' retlw b'01000010'ELTRES retlw b'00100010' retlw b'01000001' retlw b'01001001' retlw b'01001001' retlw b'00110110'ELCUATRO retlw b'00011000' retlw b'00010100' retlw b'00010010' retlw b'01111111' retlw b'00010000'ELCINCO retlw b'00100111' retlw b'01000101' retlw b'01000101' retlw b'01000101' retlw b'00111001'ELSEIS retlw b'00111100 retlw b'01001010 retlw b'01001001 retlw b'01001001 retlw b'00110010ELSIETE retlw b'00000001' retlw b'00000001' retlw b'01111001' retlw b'00000101' retlw b'00000011'ELOCHO retlw b'00110110' retlw b'01001001' retlw b'01001001' retlw b'01001001' retlw b'00110110'ELNUEVE retlw b'00000110' retlw b'01001001' retlw b'01001001' retlw b'00101001' retlw b'00011110';Final de la tabla de nmeros por columnas

;Inicio del programa principal con la Inicializacin

INICIO bsf STATUS,5 ;Pasamos al banco 1 de datos clrf TRISB ;Puerto B se programa como salida clrf TRISD ;Puerto D como salidas

movlw b'11000111' ;TMR0 como temporizador y prescaler de 256 movwf OPTION_REG ;asignado a TMR0 para esperas de 5ms ;el oscilador es RC y de 2.8MHz

movlw 0x01 movwf PIE1 ;Activamos interrupciones de TMR1

bcf STATUS,5 ;Volvemos al banco 0 de datos

clrf PORTB ;Puesta a cero inicial de la salida

clrf TIEMPO ;Puesta a cero del contador de tiempo clrf MEDIOS ;Puesta a cero de contador de medios segundos ;Inicializacion de la representacin en clrf DISPLAYS ;los dos displays

movlw 0x01 ;Inicializacin del estado previo del movwf LIBRE ;pulsador (estar libre inicialmente)

;Interrupciones desactivadas tras el RESET, debemos programar interrupciones;del TMR1

movlw 0x30 ;Inicialmente parado TMR1 movwf T1CON ;Programacin de TMR1, con prescaler a 8 movlw 0xC0 movwf INTCON ;Mscara global de interrupciones y la de ;los perifricos habilitadas movlw 0x55 movwf TMR1H ;Precarga del TMR1 para que "tarde" 0.5 seg movlw 0x1A ;en generar una interrupcin


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movwf TMR1L ;con oscilador de 2.8MHz bcf PIR1,TMR1IF ;Ponemos a cero el flag de overflow de TMR1

bsf T1CON,0 ;Ponemos en marcha el TMR1

BARR_DSP movlw 0x01 ;Activamos el display de unidades con movwf PORTD ;el bit RD0

movlw 0x0F ;Extraemos las unidades a representar andwf DISPLAYS,W ;se cargan en W y se llama al subprograma call SACALED ;que controla los 7 diodos led

movlw 0xF6 ;Precarga en W para 5 mseg call ESPERA ;Esperaremos durante 5 mseg

movlw 0x02 ;Activamos el display de decenas movwf PORTD ;con RD1

movlw 0xF0 ;Extraemos las decenas a representar andwf DISPLAYS,W ;y se cargan en W, pero si las decenas

btfsc STATUS,2 ;son cero se representa un blanco (codigo A) movlw 0xA0 ;en todos los led movwf AUX ;se lo pasamos a traves de la swapf AUX,W ;variable AUX

call SACALED ;llamada al programa de control de los led

movlw 0xF6 ;Precarga en W para 5 mseg call ESPERA ;Retenemos durante otros 5 mseg

;Barrido de la matriz de diodos emisores de luz (LED)

CALL MATRIZ ;Se llama al subprograma encargado del barrido

;Exploracin de tecla RC2

btfsc PORTC,2 ;si est a cero RC2, est pulsada goto SIGUE ;si est a uno est suelta y seguimos btfss LIBRE,0 ;si LIBRE est a cero es que no se ;liber desde la ltima pulsacin goto BARR_DSP ;y volvemos al barrido de los displays

bcf LIBRE,0 ;En caso contrario, es la primera vez que se ;detecta la tecla pulsada, se marca la ;retencin poniendo un 0 en LIBRE call SUMA ;Incrementamos el contador goto BARR_DSP ;y volvemos al barrido de los displays

SIGUE bsf LIBRE,0 ;Si se liber la tecla, lo marcamos goto BARR_DSP ;y volvemos al barrido

;Final de la exploracin de tecla

;******************************************************************************;Subprograma de suma con ajuste a dgitos decimales

SUMA incf DISPLAYS ;Incrementamos el contador movlw 0x0F ;Extraemos los 4 bits mas bajos

andwf DISPLAYS,W ;de los DISPLAYS movwf AUX

movlw 0x0A ;Vemos si nos hemos salido del rango decimal xorwf AUX,W ;para las unidades btfss STATUS,Z ;Si z=1, coincide con 1010 en binario returnAJUSTE movlw 0x06 ;y debemos de realizar un ajuste decimal addwf DISPLAYS,1 ;sumando 6 movlw 0xF0 ;Extraemos los 4 bits ms altos

andwf DISPLAYS,W ;de los DISPLAYS movwf AUX movlw 0xA0 ;Hacemos lo mismo con las decenas

xorwf AUX,W ;Si hemos llegado a 1010 (A) btfss STATUS,Z return clrf DISPLAYS ;debemos de poner a cero los displays return;Final del subprograma de suma;******************************************************************************


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;Subprograma para el control de los diodos led;Recibe en los cuatro ultimos bits de W el digito a representar: del 0 al 9;tambin puede ser un "blanco" (cdigo A en hexadecimal)

SACALED call TABLA ;Vamos a la tabla para volver en W con movwf PORTB ;lo que hay que sacar por el Puerto B return

TABLA addwf PCL,f ;Suma del PC con el dgito a representar (en W) retlw 0x3F ;Para el cero retlw 0x06 ;el uno retlw 0x5B ;el dos retlw 0x4F ;el tres retlw 0x66 ;el cuatro retlw 0x6D ;el cinco retlw 0x7D ;el seis retlw 0x07 ;el siete retlw 0x7F ;el ocho retlw 0x6F ;el nueve retlw 0x00 ;en blanco;Final del subprograma de sacar los led;******************************************************************************;Subprograma de Espera que genera una pausa que depende del valor cargado;en W, se emplea para retener la informacin en los displays (5mseg);y para hacer el barrido de las columnas de la matriz de led (1mseg)

;Emplea el TMRO que tiene asignado el prescaler de 256;se emplea un oscilador de 2.8MHz, luego para que haya overflow al cabo de;5mseg necesitamos contar 5ms*2.8MHz/(4*256)=14 pulsos (aprox), luego la;precarga ser de 256-14=242 que corresponde a F6 en hexadecimal

;Para que la espera sea de 1mseg, se deben contar aprox.3 pulsos, luego la;precarga ser de 256-3=253 que corresponde a FD

ESPERA bcf INTCON,T0IF ;Ponemos a cero el flag de overflow movwf TMR0 ;Realizamos la precargaNOLLEGO btfss INTCON,T0IF ;Si se activo el flag volvemos del subprograma goto NOLLEGO ;si no, seguimos esperando return;Final del subprograma de espera;******************************************************************************;SUBPROGRAMA DEDICADO AL BARRIDO DE LA MATRIZ DE LED

MATRIZ movlw 0x00 ;Inicializacin de la columna movwf COL ;de barrido

movlw 0x05 ;Inicializacin del contador movwf ROTAR ;de rotaciones

movlw 0x40 ;La primera columna, empezando por la izquierdacorresponde a RD6 movwf PORTD ;y la sacamos al puerto D

BARRMTZ call LEDMTZ ;Llamamos a la tabla de sacar los led, se ;retorna con el contenido en W y luego movwf PORTB ;lo sacamos por el PORTB movlw 0xFD ;Cargamos W para llamar a ESPERA de 1mseg call ESPERA incf COL ;Aumentamos el nmero de la columna a barrer rrf PORTD ;Activamos la siguiente columna decfsz ROTAR ;Decrementamos el contador de rotaciones goto BARRMTZ ;Si no lo hemos hecho 5 veces repetimos return ;si lo hemos hecho 5 veces salimos;Salimos del subprograma de barrido de la matriz de led

;******************************************************************************;Programa de tratamiento de la interrupcin generada por TMR1,;se producir cada 0.5 segundos (MEDIOS)

TEMPO btfss PIR1,0 ;Si entramos aqu por otro motivo retfie ;distinto a TMR1IF=1 salimos de inmediato

movwf W_temp ;Salvamos el registro W swapf STATUS,W ;y el registro STATUS por movwf ST_temp ;si acaso se manipulan para el principal


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movlw 0x55 ;Volvemos a realizar la precarga de TMR1 movwf TMR1H ;Precarga del TMR1 para que "tarde" 0.5 seg movlw 0x1A ;en generar una interrupcin movwf TMR1L ;con oscilador de 2.8MHz

bcf PIR1,0 ;Ponemos a cero el flag TMR1IF incf MEDIOS ;Incrementamos el contador de medios segundos movlw 0x14 ;y vemos si ha llegado a 20 (0x14) xorwf MEDIOS,W btfsc STATUS,2 ;Comprobamos el estado de Z clrf MEDIOS ;Si lleg a 20, lo ponemos a cero rrf MEDIOS,W ;Si no, en TIEMPO ir el contador de segundos movwf TIEMPO ;dividiendo por 2 el de medios segundos

swapf ST_temp,W ;Recuperamos el contexto movwf STATUS ;STATUS antiguo y swapf W_temp,f ;W antiguo swapf W_temp,W

retfie ;Retorno del programa de tratamiento de;la interrupcin

;****************************************************************************** END ;del fichero

displays y matriz

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