La Tarjeta PICDEM 2 PLUS

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Tarjeta PICDEM 2 PLUS:  Esta tarjeta  Permite realizar evaluaciones y demostraciones prácticas de programación en ensamblador y C para dispositivos de las familias de  Microcontroladores PIC, sin necesidad de desarrollar hardware.

Con ella, se puede realizar la depuración en circuito de programas, así como, modificaciones de estos, con los microcontroladores de memoria Flash.

Características de la Tarjeta de Demostración PICDEM 2 PLUS.

A continuación se muestran las características más relevantes del hardware de la tarjeta, las cuales se ilustran en la figura 1.

1.- Zockets de 18, 28 y 40 pines para microcontroladores PIC

2.- Alimentación
3.- Conexión RS – 232 y adaptación
4.- Conector ICD
5.- Potenciómetro de entrada analógica
6.- Interruptores
7.- Led indicación alimentación.
8.- 4 leds rojos
9.- Jumper para desconectar los leds rojos
10.- Zocket para oscilador
11.- Hueco para cristal
12.- Cristal de 32,768kHz para Timer 1
13.- Jumper para desconectar oscilador RC externo (2MHz aprox.)
14.-Memoria EEPROM de 256K x 8
15.- Display LCD
16.- Zumbador piezoeléctrico
17.- Área libre para conexiones
18.- Sensor de Temperatura TC74

Arquitectura de la Tarjeta de Demostración PICDEM 2 PLUS.

En este apartado, se hace una explicación exhaustiva de la tarjeta de demostración PICDEM 2 PLUS. Mediante los

correspondientes esquemas, se podrá comprender la conexión de los diferentes periféricos disponibles, así como las consideraciones que se deben tener sobre los mismos. Estas explicaciones pueden servir de ayuda, a la hora de realizaraplicaciones. En la figura 3 se muestra el esquema con las secciones de la tarjeta.

 A continuación, se realiza una descripción detallada de los elementos que componen el hardware.

Zockets del procesador

Esta sección, es la más importante de la tarjeta PICDEM 2 PLUS, ya que es donde se inserta el dispositivo P

IC con el que se va a trabajar. Básicamente consta de tres zockets, donde se pueden insertar los dispositivos de 18, 28 y 40 pines tal y como se muestra en la figura 3.1.

La tarjeta posee tres conectores, pero solo se utilizará uno a la vez, dependiendo del tipo de microcontrolador PIC que se vaya a emplear, los de 18 pines, por ejemplo se utilizarán para los PIC pertenecientes a la gama baja, ya que estos poseen E/S entre 12 y 20, los de 28 y 40 serán utilizados por los PIC de la gama media, alta y mejorada según correspondan.

En la figura 3.1.1, se muestran los diferentes tipos de encapsulados que se admiten. Se debe tener en cuenta, que Microchip diseña y comercializa de forma constante nuevos modelos, la figura muestra la distribución de pines que deben tener las cápsulas de 18, 28 y 40 pines, para ser compatibles a nivel de hardware con la tarjeta de demostración PICDEM 2 PLUS. También, se debe considerar que el software de grabación, soporte dichos dispositivos. En este proyecto, se empleará el MPLAB de Microchip, acompañado del depurador en circuito ICD 2.

 

     

Fuente de Alimentación.

Es la encargada, de obtener la tensión general de +9V con la que se alimenta la tarjeta PICDEM 2 PLUS. En la figura 3.2 se

muestra su ubicación.

El esquema eléctrico se muestra en la figura 3.2.1. A través del conector J2 se aplica una tensión de +9V, procedente de un alimentador estándar. Posee un diodo (CR2), que evita la polarización inversa y con ello los daños que se pudieran ocasionar al equipo.

El regulador U8 estabiliza la tensión a +5V, 100mA máximo con la que trabaja el equipo.

Dicha tensión, junto con GND están disponibles para alimentar a los circuitos y prototipos del usuario.

Se observa un diodo LED verde (D1), el cual indica si la placa se encuentra o no bajo tensión, (LED encendido) o (LED apagado).

 Puerto serie RS-232.

Su ubicación dentro de la tarjeta se muestra en la figura 3.3. Consiste en la clásica interfase serie, que permite adaptar los niveles lógicos del Microcontrolador a niveles RS-232.

El conector J1, ha sido equipado con todo el hardware necesario para soportar la conexión host, el cual es un conector DB9 hembra estándar, que permite realizar la conexión con el periférico serie, (ver figura 3.3.1). El puerto es configurado como Dispositivo de Comunicación Externo (DCE) Y puede estar conectado a una PC usando un cable directo.

 Los PIC16/PIC17/PIC18 reciben y transmiten a través de las líneas de transmisión y recepción del adaptador de niveles MAX232A. Interfase esta, que permite realizar todo tipo de comunicaciones serie entre la tarjeta PICDEM 2 PLUS y cualquier otro equipo, mediante el protocolo estándar RS-232. La velocidad de transferencia irá en función del tipo de microcontrolador empleado y su velocidad de trabajo.

Se recuerda, que algunos dispositivos PIC, incorporan en su interior una UART completa, que se encarga de realizar la mayor parte de los procedimientos propios de la comunicación, según el protocolo RS-232.

 El RS-232 original tenía un conector tipo D de 25 pines, sin embargo la mayoría de estos pines no se utilizaban, por lo que IBM incorporó desde su PS/2 un conector más pequeño de solamente 9 pines, que es el que actualmente se utiliza. 

Los interruptores.

La tarjeta posee tres interruptores pulsantes (figura 3.4): S1, S2 y S3, los cuales realizan las siguientes funciones:

S1 – , para resetear el procesador.
S2 - Active-low, interruptor para conectar RA4.
S3 - Active-low, interruptor para conectar RB0.

 

 

 

En la figura 3.4.1, se muestra el esquema eléctrico de los interruptores, S1 y S3 poseen capacitores, lo que posibilita evitar el rebote al ser pulsados, los tres interruptores en situación de reposo permanecen abiertos. Cuando se pulsa alguno de ellos, se cierra el circuito poniéndose a tierra y accionándose a +5V.

Opciones del oscilador.

En el momento de programar el microcontrolador, se deberá especificar en los parámetros, el tipo de oscilador que se utilizará (Ver tabla 3.5), ya que es él, quién se encarga de generar la frecuencia principal de trabajo del microcontrolador. En la figura 3.5 se muestra el esquema eléctrico de las posibles opciones del oscilador.

Para la tarjeta de demostración PICDEM 2 PLUS se dispone de cuatro alternativas, debiendo el usuario seleccionar la más adecuada y programar correctamente los bits FOSC1 y FOSC0, que establece la configuración de las mismas:

1. El oscilador RC (2 MHz aproximadamente). En este modo, el PIC puede generar su señal oscilatoria, basado en un arreglo RC externo conectado al pin OSC1, este oscilador puede ser habilitado colocando el Jumper en J7.

2. El usuario puede habilitar el cristal y dos capacitores, quitando el jumper en J7 queda deshabilitado Y2, se coloca el cristal en Y1 y con esto quedan habilitados los capacitores C4 y C5.

3. Oscilador extraíble de 4 MHz, también llamado canned oscillator. Para este modo se quita el jumper J7, se coloca el oscilador en Y2 y se deshabilitan Y1, C4 y C5.

4. Cristal de 32,768kHz para Timer 1.

Los PIC de rango medio, permiten hasta 8 diferentes modos para el oscilador. El usuario puede seleccionar alguno de estos 8 modos, programando 2 bits de configuración del dispositivo denominados: FOSC1 y FOSC0, ubicados en un registro especial de configuración (Figura 3.5.1), en la localidad 2007H de la memoria de programa:

 

En algunos de estos modos el usuario puede indicar que se genere, o no, una salida del oscilador (CLKOUT) a través de un pin de Entrada/Salida. Los modos de operación se muestran en la siguiente tabla 3.5.1:

 

Entrada analógica.

Está formada por un Potenciómetro, el cual es una resistencia graduable, mediante un cursor giratorio, entre un valor muy bajo (unos pocos ohmios) y su valor máximo (en este caso, 5 k), en la figura 3.6 se muestra la ubicación del potenciómetro.

El mismo, se puede ajustar de VDD a GND, para proveer una entrada analógica a la tarjeta, a través de un módulo Conversor Análogo Digital (ADC).

 El esquema eléctrico se muestra en la figura 3.6.1, el mismo está conectado a través de un resistor en serie de 470Ω. Las líneas del potenciómetro, son directamente accesibles desde RA0 y se le puede conectar cualquier tipo de circuito eléctrico analógico.

Conector ICD.

Los conectores ICD, son usados frecuentemente en la industria electrónica para interconexiones entre placas de circuito impreso y aplicaciones de bajo coste. Soportan corrientes de hasta 1 Amp, presentan una resistencia de sólo 15 miliOhm, una resistencia de aislamiento de 1000MOhm a 500V y con un rango de temperaturas de trabajo de -40ºC a 105ºC. En la figura 3.7 se muestra la imagen del conector ICD en la tarjeta PICDEM 2 PLUS.

A través de (J5), se puede conectar la herramienta de programación MPLAB ICD 2 para la corrección de errores de los programas. Dicho conector, utiliza RB6 y RB7 del microcontrolador para un circuito depurador, en la figura 3.7.1 se muestra el esquema eléctrico.

Sensor de temperatura.

Sensor: Es un dispositivo, que recibe una señal o estímulo y responde con una señal eléctrica. En la figura 3.8, se muestra la imagen del sensor en la tarjeta PICDEM 2 PLUS.

Éste, es un sensor serial, digital y termal (TC74), se encuentra conectado a los microcontroladores de 28 y 40 pines mediante RC3 y RC4, como se muestra en el esquema eléctrico, de la figura 3.8.1. La comunicación de este sensor está consumada por su puerto serial compatible con I2C™.

Memoria EEPROM.

La memoria, es un componente fundamental que está presente en gran parte de los sistemas digitales, estos tipos de sistemas, requieren el almacenamiento permanente o semipermanente de un gran número de datos binarios. Por lo que las memorias, son dispositivos de almacenamiento de datos binarios de largo o corto plazo. En los sistemas digitales, la memoria es un conjunto de celdas capaces de almacenar información binaria.

En la tarjeta de demostración PICDEM 2 PLUS, se utiliza una memoria serie 24LC256 de 32K x 8 (256K bit), programable, reescribible y capaz de realizar operaciones en un rango de voltaje entre (1.8V a 5.5V).

Ha sido desarrollada para aplicaciones avanzadas, como comunicaciones personales o adquisición de datos. Tiene una capacidad de escritura de hasta 64 bytes de datos. Es capaz de lecturas aleatorias y secuenciales hasta el límite de 256K.

Posee un bus I2C, el cual está diseñado para que sobre él se puedan colocar hasta ocho dispositivos, (de máximo 2 Mbit), dentro de la misma tarjeta electrónica (comunicación multipunto), cada dispositivo, tendrá una dirección lógica asignada físicamente mediante los pines A0, A1 y A2 de acuerdo al nivel lógico al que estos sean alambrados. A continuación, en la figura 3.9, se muestra el esquema eléctrico de la EEPROM.

Display LCD

Se trata de uno de los periféricos más versátiles e interesantes que dispone la tarjeta de demostración PICDEM 2 PLUS. Su ubicación en la tarjeta se muestra en la figura 3.10.

Este potente periférico de salida, va a permitir representar cualquier tipo de mensaje compuesto de letras, números y símbolos, produciendo además diferentes efectos de visualización como desplazamientos a izquierda y derecha, parpadeos, scrolls, etc.

Como se puede observar, un potenciómetro de 5 kΩ puede ser instalado en R20 para ajustar el contraste de la pantalla de cristal líquido (LCD).

Es capaz de visualizar dos líneas de dieciséis caracteres alfanuméricos cada una.
Está conectada a los terminales de 28 y 40 pines. La transferencia de información entre la pantalla LCD y los microcontroladores, se realiza en paralelo en grupos de 4 u 8 bits de datos. El esquema eléctrico se muestra en la figura 3.10.1, hay tres líneas de control (RD4:RD6) y cuatro líneas de datos (RD3:RD0).

Breve información sobre módulos LCD:
Los módulos LCD, están compuestos básicamente por una pantalla de cristal líquido y un circuito microcontrolador especializado, el cual posee los circuitos y memorias de control necesarias, para desplegar el conjunto de caracteres ASCII, que consiste, en un conjunto básico de caracteres japoneses, griegos y algunos símbolos matemáticos por medio de un circuito denominado generador de caracteres. La lógica de control, se encarga de mantener la información en la pantalla hasta que ella sea sobrescrita o borrada en la memoria RAM de datos. En la tabla 3.10 se muestra la descripción de pines de los módulos LCD.

El consumo de este tipo de módulos es muy bajo (7’5mW), y gracias a su sencillo manejo, son ideales para dispositivos que requieren una visualización pequeña o media.

Salidas digitales.

Están formadas por 4 diodos leds rojos (D2-D5), que sirven para monitorizar el nivel lógico de las líneas a las que están conectados. Ver la figura 3.11.

En la tarjeta de demostración PICDEM 2 PLUS, los cuatro leds se encuentran en la parte superior, a la derecha de la pantalla de cristal líquido, los mismos están conectados mediante la líneas RB0-RB3 a cada tipo de microcontrolador, tal y como se muestra en el esquema de la figura 3.11.1.

Un nivel lógico “1” por cualquiera de esas líneas provoca el encendido del led correspondiente. Un nivel “0” lo apaga. Es una forma muy simple y económica de reflejar el estado binario de las líneas de salida, donde cada led simula la carga que se desea controlar.

Estos leds, pueden ser desconectados quitando el Jumper en J6.

Zumbador piezoeléctrico.

La tarjeta posee un altavoz piezocerámico, que es activado directamente por una señal de modulación de anchura de pulsos (PWM), el mismo se encuentra ubicado, próximo al conector modular ICD, en la parte inferior de la tarjeta como se observa en la figura 3.12.

Este altavoz, se conecta a los dispositivos de 28 y 40 pines mediante el puerto RC2, se puede desconectar quitando el jumper en J9, como muestra el eléctrico de la figura 3.12.1.

Área libre para conexiones

.La tarjeta de demostración PICDEM 2 PLUS, dispone de un área de prototipo en la placa, para poder añadir el hardware que sea necesario para las aplicaciones que lo requieran.

A continuación se muestra el esquema eléctrico en la figura 3.13.

Característica de los dispositivos.

En el anexo 1, se puede observar un resumen, sobre las características de los dispositivos utilizados en la tarjeta de acuerdo a la cantidad de pines.

Para programar, es necesario contar con herramientas en hardware y software; existen muchas que van de ensambladores a simuladores, emuladores o depuradores físicos. En este caso se utilizará el ensamblador MPLAB y el circuito depurador ICD. A continuación se hace una breve descripción de estas dos herramientas.

Descripción de las herramientas a utilizar para la programación.

• MPLAB

El MPLAB es un entorno de desarrollo integrado, que le permite escribir y codificar los microcontroladores PIC de Microchip para ejecutarlos. Esta herramienta incluye un editor de texto, funciones para el manejo de proyectos, un simulador interno y una variedad de herramientas que lo ayudarán a mantener y ejecutar su aplicación. También provee una interfase de usuario para todos los productos con lenguaje Microchip, programadores de dispositivos, sistemas emuladores y herramientas de tercer orden.

• ICD

El ICD (circuito depurador) es una herramienta potente, en el sentido que permite corregir rápidamente los errores lógicos que siempre se presentan en la programación, tiene componentes en hardware y software.

El software viene incluido en el MPLAB, es de fácil uso y configuración. ICD es una característica incluida en algunos microcontroladores de Microchip.

El hardware es otro componente del ICD, consiste en una serie de circuitos que ejecutan la grabación (transistores que trabajan como interruptores en corte y saturación) así como un microcontrolador (PIC16F877) que recibe los datos y los transmite a la computadora.

Fuentes

www.microchip.com
www.monografias.com
www.todopic.mforos.com
www.osakaproducts.com
es.wikipedia.org

Manuales Consultados
“PICDEM™ 2 Plus Demonstation Board User’s Guide”
“TC74 Data Sheet” (DS21462)
“PIC16F87XA Data Sheet” (DS39582)
“PIC18F2420/2520/4420/4520 Data Sheet” (DS39631)