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Prctica 5

Grabacin de circuitos integrados (CIs)

Objetivo Orientar al alumno para que sea capaz de grabar circuitos integrados con la ayuda de

un programador, ya sean memorias EEPROM o microcontroladores PIC.

Introduccin En la creacin y diseo de un nuevo producto electrnico, la tendencia actual es tratar

de respetar los trminos descriptivos "bajos costos", "ultra-compacto" y

"multifuncional". Lograr un producto con todas estas caractersticas era sumamente

difcil. Afortunadamente, en los ltimos aos, disear un producto con esos atributos

se ha tornado ms fcil gracias al desarrollo de dispositivos programables como la

familia de microcontroladores PIC, memorias RAM y ROM, entre otros. En la actualidad

es muy fcil construir productos electrnicos con bajo costo, espacio reducido y con

caractersticas multifuncionales; de hecho, son muchos los circuitos construidos con

pequeos controladores programables integrados que contienen programas sencillos.

Programable quiere decir que se puede planificar la manera en que va a funcionar el

dispositivo, que se puede adaptar a nuestras necesidades. En otras palabras, que el

circuito integrado es capaz de modificar su comportamiento en funcin de una serie de

instrucciones que es posible comunicarle.

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Para programar un chip se requiere una computadora, un compilador para desarrollar

el programa de operacin y un grabador para trasladar el programa de operacin al

chip. El costo de un dispositivo de estas caractersticas suele ser relativamente alto,

razn por la cual el ingeniero le "huye" al diseo de sistemas electrnicos con estos

componentes. Obviamente, el programador presentado en esta prctica resulta una

solucin ideal para quienes poseen computadora o puedan emplear alguna.

En el desarrollo de la prctica slo nos enfocaremos en el procedimiento para

programar un microcontrolador PIC, dejando para prcticas posteriores la parte de la

codificacin de programas que realicen alguna funcin requerida, por ejemplo, la

transmisin de datos digitales o el control de motores a pasos. Para poder programar

nuestro PIC usaremos el programador PIC MASTER que utiliza el software

PicKit 2 v2.61.

PIC MASTER es un Programador USB de Microcontroladores para todas las familias de

Microcontroladores PIC, dsPIC, PIC32 y memorias EEPROM. Es una

poderosa herramienta para programar estos dispositivos, compatible para cualquier

computadora y con soporte para Windows 7 y Windows 8. Entre las Ventajas de este

programador estn: la auto programacin (automticamente cargas el programa en el

PIC al momento de compilar utilizando cualquier compilador como MPLAB),

alta compatibilidad, proteccin contra corto circuito, soporte para mltiples

encapsulados (el zcalo del programador soporta PICs de 8, 14, 18, 28 y 40 pines.

Tambin cuenta con la posibilidad de programar chips mediante su puerto ICSP+ (In

Circuit Serial Programming o Programacin Serial en Circuito).

ICSP+ es una tecnologa incluida en todos los microcontroladores PIC de Microchip ms

recientes y posibilita la reprogramacin de los mismos sin que sea necesario

removerlos de su circuito de aplicacin. Esta caracterstica es extremadamente til no

solamente en la etapa de desarrollo debido a que ahorra tiempo y trabajo, sino que su

utilidad se extiende a la etapa de mantenimiento y actualizacin de los sistemas,

dando la posibilidad de reprogramar los chips en sus respectivas placas ya soldadas, ya

sea para corregir errores de software o para la mejora del sistema con la

implementacin de nuevas funciones.

Este mtodo de programacin (lectura, escritura y verificacin) no es exclusivo de los

microcontroladores Microchip, ya que otras marcas como Atmel, Parallax y otros usan

tambin mtodos similares conocidos de manera genrica como ISP (In System

Programming).

Todos los programadores modernos de PIC utilizan este mtodo para programarlos,

aunque esto no sea evidente en los programadores que cuentan con una base ZIF

(Zero Insertion Force o Cero Fuerza de Insercin), como el PIC MASTER.

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La base ZIF es un tipo de zcalo que permite insertar y quitar componentes sin hacer

fuerza y de una forma fcil, ya que lleva una palanca que impulsa todos los pines con la

misma presin, por lo que tambin evita que se daen.

En el caso de los programadores con base ZIF, el mtodo de programacin sigue siendo

ICSP (Programacin Serial En Circuito), slo que en este caso todas las seales ICSP

estn cableadas a la base ZIF, sin embargo, debido a que el PIC debe ser removido del

circuito para ubicarlo en la base, se contradice el propsito inicial de la idea, la cual es

justamente no remover el PIC de su circuito. Para los principiantes el uso de la base ZIF

es ms conveniente, sin embargo, para quien debe realizar un trabajo de largo aliento,

con muchas iteraciones de re-programacin, programar el PIC sin tener que removerlo

cada vez de su circuito es mucho ms conveniente.

El programador PIC MASTER fue diseado para brindar un ptimo desempeo y

versatilidad de uso con el puerto USB, su controlador interno emplea tecnologa CMOS

y por lo tanto deben tomarse ciertas precauciones al utilizarse, entre las cuales estn

las siguientes:

1. Sujetar el programador de preferencia por sus esquinas y cuando no est en

uso, guardarlo en su bolsa antiesttica o en su defecto en papel aluminio

(no olvidar retirarlo antes de conectar a la computadora).

2. No frotar la placa del programador contra el pelo o la ropa (especialmente

si es sinttica, como nylon, lycra, polister, etc.).

3. Si bien el puerto USB permite la conexin / desconexin de dispositivos sin

apagar la computadora, se debe evitar que el programador sea conectado

y/o desconectado rpidamente, se deben dejar pasar unos 10 segundos

entre desconexiones para dejar que el sistema operativo reconozca al

dispositivo y no se produzcan errores o daos al circuito.

4. Evitar conectar el PIC MASTER a la computadora cuando tenga un PIC de

bajo voltaje (familias PIC18FxxJxx, dsPIC33xxx, PIC24Fxxxx,

dsPIC30xxxx SMPS o EEPROM) insertado en las bases ZIF o conectado en el

puerto ICSP, pues puede daarse, lo recomendable es conectar primero el

programador a la computadora, seleccionar la familia de PIC o EEPROM que

se va a programar y despus insertar el chip en la base ZIF correspondiente.

5. El PIC MASTER est preparado para poder intercambiar los PICs sin la

necesidad de ser desconectado del puerto USB, sin embargo, si el chasis de

tu computadora carece de una buena conexin a tierra, podra producirse

un dao permanente al PIC y/o al programador, por lo tanto se recomienda

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tocar alguna parte metlica del chasis de tu computadora (para descargar la

electricidad esttica) cada que cambies de PIC (lo ideal es usar pulsera

antiesttica).

6. Se debe tener cuidado con la forma en que se coloca el chip en las bases

ZIF. A continuacin se muestra la forma correcta de colocar un chip, de

acuerdo al nmero de pines que tenga o a la familia a la que pertenezca.

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NOTA: La familia 10Fxxx tiene encapsulado de 8 pines, pero es incompatible con las conexiones de la base ZIF (diseada para las familias 12Fxxx y 16Fxxx), por lo cual se debe usar otro tipo de conexin (Puerto ICSP+). Lo mismo ocurre con los dsPICs de 40, 28 y 18 pines, que por sus caractersticas elctricas, deben conectarse tambin con el puerto ICSP+.

Material y equipo

Programador universal PIC MASTER

Computadora personal con software PicKit2 v2.61 y MPLAB IDE v8.92

Protoboard

PIC16F887

1 LED de cualquier color

2 Resistencias de 220 330

1 Display de 7 segmentos de ctodo comn

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Trabajo de casa 1. Mencione algunos tipos de programadores que existe en el mercado, as como sus

ventajas y desventajas.

2. Investigue toda la gama de dispositivos que es posible programar con cada tipo de

programador.

Trabajo de laboratorio 1. El primer paso es entrar al entorno PicKit 2 v2.61 que se muestra en la siguiente imagen.

2. El segundo paso es conectar el programador PIC MASTER, despus ir al men Tools y seleccionar la opcin Check Communication. Deber mostrarse el siguiente mensaje.

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3. Ahora colocamos el PIC16F887 en la base ZIF y bajamos la palanca correspondiente

para asegurar el chip a la base. En el men Device Family en la opcin Midrange

seleccionamos Standard. Deber mostrarnos la siguiente informacin.

4. Para verificar que nuestro chip no est daado seleccionamos la opcin Read. Si

no hay ningn problema se mostrar el siguiente mensaje.

5. Ya que no hay ningn problema con nuestro chip que programaremos, vamos al

software MPLAB IDE sin cerrar el entorno PicKit2 y veremos la siguiente ventana de

inicio.

6. En la pestaa File damos click en New para crear un nuevo archivo. 7. Dentro de la ventana Untitled que se abri despus de hacer el paso anterior escribiremos nuestro cdigo en ensamblador. 8. El siguiente cdigo hace parpadear un LED cada cierto intervalo de tiempo.

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list p=16f887

#include

__CONFIG _CONFIG1, _WDT_OFF & _CP_OFF & _PWRTE_OFF & _MCLRE_ON & _INTOSC & _CPD_OFF & _LVP_OFF & _BOREN_OFF

__CONFIG _CONFIG2, _WRT_OFF

org 0x00

BCF STATUS,RP1

BSF STATUS,RP0

MOVLW b'00000001'

MOVWF TRISA

CONTA1 equ 0x0C

CONTA2 equ 0x0D

CONTA3 equ 0x0E

INICIO

BCF PORTA,0

CALL RETARDO

BSF PORTA,0

CALL RETARDO

GOTO INICIO

RETARDO

MOVLW .200

MOVWF CONTA1

MOVLW .167

MOVWF CONTA2

MOVLW .200

MOVWF CONTA3

DECFSZ CONTA3

GOTO $-1

DECFSZ CONTA2

GOTO $-5

DECFSZ CONTA1

GOTO $-9

RETURN

end

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9. Al finalizar de escribir nuestro cdigo tendremos que guardarlo dentro de la pestaa File dando click a Save As. Buscamos la direccin en la que se desee guardar (Preferible crear una carpeta slo para este archivo). Anexamos la extensin .asm al nombre del archivo y guardamos. 10. Despus de guardar nuestro archivo vamos a la pestaa Project y damos click en New. Saldr la siguiente ventana: 11. En Project Name damos un nombre al proyecto (Preferible el mismo que nuestro archivo .asm) y en Project Directory buscamos la carpeta en donde guardamos nuestro archivo. Damos click en OK. 12. El siguiente paso es ir a la pestaa Project y dar click en Add Files to Project. Buscamos y seleccionamos nuestro archivo .asm y damos click en Abrir. 13. Ahora procedemos a elegir nuestro dispositivo, para esto vamos a la pestaa Configure y damos click en Select Device. En Device escribimos PIC16F887 y damos click en OK. 14. Ahora vamos a la pestaa Project y seleccionamos Build All. Elegimos la opcin Relocatable. Debera aparecer una ventana como la siguiente que diga Build succeeded.

15. En caso de que exista algn error la ventana dir Build failed. Si este es el caso

deberemos revisar nuevamente nuestro cdigo detenidamente e identificar el error.

Despus de corregirlo repetimos el paso 14.

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16. Ya que logramos una compilacin exitosa cerramos nuestro proyecto y

procederemos a realizar la programacin de nuestro PIC.

17. De regreso en el entorno PicKit 2, en el men File seleccionamos Import Hex y

buscamos en la carpeta que creamos con anterioridad el archivo con la extensin .hex.

Seleccionamos el archivo .hex y seleccionamos la opcin Abrir. Nos mostrar un

mensaje como el siguiente.

18. Ya que nuestro archivo .hex se carg correctamente seleccionamos la opcin

Write para programar nuestro PIC. Se mostrar el siguiente mensaje cuando se

termine de cargar nuestro archivo en el chip.

19. Para asegurarnos que se program correctamente nuestro PIC, ahora

seleccionamos la opcin Verify. Al terminar este proceso se mostrar el siguiente

mensaje.

20. Si se mostr el mensaje anterior significar que nuestro chip ha sido programado

correctamente.

21. Ahora podemos probar nuestro PIC para comprobar que su funcionamiento es el

adecuado.

22. Procedemos a conectar en nuestra protoboard nuestros componentes. En el pin 2

del PIC16F887 conectaremos nuestro LED y resistencia en serie hacia tierra. Los pines

11 y 32 los conectaremos a Vcc y los pines 12 y 31 a tierra. Estos 4 pines corresponden

a la polarizacin del PIC. A continuacin se muestra el circuito con las conexiones

correspondientes.

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22. Nuestro LED deber encender y apagar cada cierto tiempo, lo que indicar que el

chip fue programado adecuadamente.

23. Ahora escribiremos el siguiente cdigo en nuestro compilador MPLAB. Este cdigo

muestra las palabras FES ARAGON en un display de 7 segmentos de ctodo comn,

mostrando caracter por caracter cada cierto tiempo.

list p=16f887

#include

__CONFIG _CONFIG1, _WDT_OFF & _CP_OFF & _PWRTE_OFF & _MCLRE_ON & _INTOSC & _CPD_OFF & _LVP_OFF & _BOREN_OFF

__CONFIG _CONFIG2, _WRT_OFF

org 0x00

BCF STATUS,RP1

BSF STATUS,RP0

CLRF TRISB

CONTA1 equ 0x0C

CONTA2 equ 0x0D

CONTA3 equ 0x0E

INICIO

MOVLW b'00001110'

MOVWF PORTB

CALL RETARDO

MOVLW b'00000110'

MOVWF PORTB

12

CALL RETARDO

MOVLW b'00010010'

MOVWF PORTB

CALL RETARDO

MOVLW b'00001000'

MOVWF PORTB

CALL RETARDO

MOVLW b'00101111'

MOVWF PORTB

CALL RETARDO

MOVLW b'00001000'

MOVWF PORTB

CALL RETARDO

MOVLW b'00000010'

MOVWF PORTB

CALL RETARDO

MOVLW b'01000000'

MOVWF PORTB

CALL RETARDO

MOVLW b'00101011'

MOVWF PORTB

CALL RETARDO

GOTO INICIO

RETARDO

MOVLW .200

MOVWF CONTA1

MOVLW .200

MOVWF CONTA2

MOVLW .255

MOVWF CONTA3

DECFSZ CONTA3

GOTO $-1

DECFSZ CONTA2

GOTO $-5

13

DECFSZ CONTA1

GOTO $-9

RETURN

end

24. Despus de escribir y compilar correctamente nuestro cdigo ahora realizamos las

siguientes conexiones, sin olvidar conectar los pines de polarizacin del PIC16F887 y

conectando el segmento a del display al pin 33 del PIC, el segmento b al pin 34, y

as sucesivamente hasta llegar al segmento g en el pin 39.

25. Despus de realizar las conexiones nuestro circuito deber funcionar

correctamente.