CCS Compiler (PIC C Compiler) - Manejo de LCD 16x2

¿Qué es un LCD?

El LCD(Liquid Crystal Dysplay) o pantalla de cristal líquido es un dispositivo empleado para la visualización de contenidos, mediante carácteres, símbolos o pequeños dibujos dependiendo del modelo.

En este caso vamos a emplear un LCD de 16x2, esto quiere decir que dispone de 2 filas de 16 caracteres cada una. Los píxeles de cada símbolo o carácter, varían en función de cada modelo.

¿Cómo se conecta?

En la siguiente imagen de Proteus se puede observar la estructura de sus pines.

Lo  podemos dividir en los Pines de alimentación, pines de control y los pines del bus de datos bidireccional. Por lo general podemos encontrar ademas en su estructura los pines de Ánodo y cátodo de led.

Pines de alimentación:

Vss: Gnd
Vdd: +5 voltios
Vee: corresponde al pin de contraste, lo regularemos con un potenciómetro de 10K

Pines de control:

RS: Corresponde al pin de selección de registro de control de datos (0) o registro de datos(1). Es decir el pin RS funciona paralelamente a los pines del bus de datos. Cuando RS es 0 el dato presente en el bus pertenece a un registro de control/instrucción. y cuando RS es 1 el dato presente en el bus de datos pertenece a un registro de datos o un carácter.
RW: Corresponde al pin de Escritura(0) o de Lectura(1). Nos permite escribir un dato en la pantalla o leer un dato desde la pantalla.
E: Corresponde al pin Enable o de habilitación. Si E(0) esto quiere decir que el LCD no esta activado para recibir datos, pero si E(1) se encuentra activo y podemos escribir o leer desde el LCD.

Pines de Bus de datos:

El Bus de datos bidireccional comprende desde los pines D0 a D7. Para realizar la comunicación con el LCD podemos hacerlo utilizando los 8 bits del bus de datos(D0 a D7) o empleando los 4 bits mas significativos del bus de datos(D4 a D7)

La librería del LCD:

Para poder visualizar los caracteres o símbolos en el LCD es necesario que en el programa de código fuente a emplear, incluyamos la librería.
En este caso empleamos la librería "lcd.c".

La librería viene configurada de esta manera

#define LCD_ENABLE_PIN    PIN_E0

#define LCD_RS_PIN               PIN_E1

#define LCD_RW_PIN             PIN_E2

#define LCD_DATA4               PIN_D4

#define LCD_DATA5               PIN_D5

#define LCD_DATA6               PIN_D6

#define LCD_DATA7               PIN_D7  

Vamos a configurar para poder usar el PIN que nosotros deseamos, en este caso para usar el puerto D del PIC.

#define LCD_ENABLE_PIN    PIN_D0

#define LCD_RS_PIN               PIN_D1

#define LCD_RW_PIN             PIN_D2

#define LCD_DATA4               PIN_D4

#define LCD_DATA5               PIN_D5

#define LCD_DATA6               PIN_D6

#define LCD_DATA7               PIN_D7  

o también de esta manera

#define LCD_DATA_PORT getenv("SFR:PORTD")

#define LCD_ENABLE_PIN    PIN_D0

#define LCD_RS_PIN               PIN_D1

#define LCD_RW_PIN             PIN_D2

Funciones a usar:

• lcd_init(): Inicializa el lcd

• lcd_gotoxy(x,y): Establece la posición de escritura en el lcd.

• lcd_putc(char s): nos muestra un dato en la siguiente posición del lcd.

          \f se limpia el lcd

          \n el cursor se posiciona al inicio de la segunda línea

          \b el cursor retrocede una posición

• lcd_getc(x,y): lee el carácter de la posición (x,y)

• printf(lcd_putc, cadena, variable)

       Ejemplo:   printf(lcd_putc,"\n %2.2f la temperatura es: ",temp);

                         donde temp: variable

EN EL TUTORIAL PODRAN VER COMO SE HACE USO DEL LCD

DESCARGA EL PROGRAMA Y LA SIMULACION EN

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FUENTE DE ALIMENTACION

Nuestros circuitos electrónicos no trabajan con corriente alterna, por ende para poder hacer funcionar nuestro circuito sin que le suceda nada necesitamos alimentarla con corriente continua.
La función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua y lo mas estable posible. Para ello se usa el siguiente DIAGRAMA DE BLOQUES:

TRANSFORMADOR

El trasformador reduce la tensión de red (generalmente 220 o 120 V) a otra tensión mas adecuada para ser tratada. Solo es capaz de trabajar con corrientes alternas. es decir que tanto la tensión de entrada como la de salida son alternas.

Consta de dos arrollamientos sobre un mismo núcleo de hierro, ambos arrollamientos, primario y secundario, son completamente independientes y la energía eléctrica se transmite del primario al secundario en forma de energía magnética a través del núcleo.

Hay una relación entre voltaje, corriente y número de vueltas; la cual es la siguiente:

Con esto vemos que la energía se conserva  Wp = Ws , es decir Vp*Ip = Vs*Is

RECTIFICADOR

Esta etapa ya lo hemos visto en el post EL DIODO, en la cual hemos visto los diferentes tipos de rectificadores con diodo. También hay rectificadores controlados que estan en base a SCR.

Les dejo una imagen del rectificador que usaremos posteriormente para poder hacer nuestra fuente.

Rectificador de Onda Completa

FILTRO

La tensión a la salida de nuestro rectificador no es la que vamos a usar para alimentar nuestros circuitos, ya que esta tensión sube a un pico máximo y disminuye hasta cero, y así sucesivamente. Es en forma de pulsos.

El tipo mas común de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayoría de los casos perfectamente válido. Sin embargo en algunos casos se requerirá de usar otro tipo de filtro tales como: RC, LC.

Esta es la manera en que va ubicado el filtro capacitivo, para cualquier tipo de puente.

Este es la forma de onda que se obtiene a la salida de nuestro filtro

Para poder establecer un valor al condensador. utilizamos la siguiente fórmula para un rectificador tipo puente y que el rizado sea de un a 10%

C = (5 * I) / (f * Vmax)

donde:

C: Capacidad del condensador del filtro en faradios

I: Corriente que suministrará la fuente

f: frecuencia de la red

Vmax: tensión de pico de salida del puente (aproximadamente Vo)

Si se quiere conseguir un rizado del 7% puedes multiplicar el resultado anterior por 1,4, y si quieres un rizado menor resulta mas recomendable que uses otro tipo de filtro o pongas un estabilizador.

EL REGULADOR

Un regulador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queramos.

Nos enfocaremos a ver a los reguladores integrados tales como: 7805, 7812, etc

Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores: 

La tensión de entrada Vin deberá ser siempre unos 2 o 3 V superior a la de Vout para asegurarnos el correcto funcionamiento.

Reguladores de serie 78XX

Su característica principal es que la tensión entre los terminales Vout y GND es de XX voltios y una corriente máxima de 1A. Por ejemplo: el 7805 es de 5V, el 7812 es de 12V... y todos con una corriente máxima de 1 Amperio. Se suelen usar como reguladores fijos.

Reguladores de serie 79XX

La tensión entre Vout y GND es de - XX voltios, por eso se dice que este es un regulador de tensión negativa. La forma de llamarlos es la misma: el 7905 es de -5V, el 7912 es de -12V.

NOTA: Para más características y especificaciones de los componentes es recomendable revisar el Datasheet del componente.

Regulador Variable LM317

 Este regulador de tensión proporciona una tensión de salida variable sin mas que añadir una resistencia y un potenciómetro. Se puede usar el mismo esquema para un regulador de la serie 78XX pero el LM317 tiene mejores características eléctricas. El aspecto es el mismo que los anteriores, pero este soporta 1.5A. Un esquema base es el siguiente:

En este regulador, como es ajustable, al terminal GND se le llama ADJ, es lo mismo.

La tensión entre los terminales Vout y ADJ es de 1,25 voltios, por lo tanto podemos calcular inmediatamente la corriente I1 que pasa por R1:

I1 = 1,25 / R1  

Por otra parte podemos calcular I2 como:

I2 = (Vout - 1,25) / R2

Como la corriente que entra por el terminal ADJ la consideramos despreciable toda la corriente I1 pasará por el potenciómetro R2. es decir:

I1 = I2

1,25 / R1 = (Vout - 1,25) / R2

Vout aproximadamente serìa:

Vout = 1,25 * (1 + R2/R1)  

Regulador Variable LM350:

El LM350 es otro regulador variable que funciona exactamente igual que el LM317, con la diferencia de que este es capaz por si solo de suministrar 3A.


Para conseguir mas de 3 A podemos acudir al siguiente esquema que utiliza un transistor de paso para ampliar la corriente:

La resistencia de 0,6 Ohm será de 3 o 4 W dependiendo del transistor empleado.

Si montamos el circuito con un transistor TIP32 podremos obtener 4 A, ya que el TIP32 soporta una corriente máxima de 3A. Y si lo montamos con un MJ15016 podemos llegar hasta 16A. Puedes usar cualquier otro transistor de potencia PNP. 

Disipación de potencia en el regulador

Cuando un regulador esta funcionando se calienta. Esto es debido a que parte de la potencia tomada del rectificador es disipada en el regulador. La potencia disipada depende de la corriente que se esté entregando a la carga y de la caída de tensión que haya en el regulador.

La caída de tensión en el regulador Vr es:

Vr = Vin - Vout 

Y la potencia disipada vendrá dada por la la siguiente ecuación:

PD = Vr * IL 

Ver en la hoja de datos la potencia que pueden disipar los reguladores vistos. Si la disipación es mas de lo que se indica, se tendrá que usar disipadores, y será mas grande cuanto mayor sea la disipación.

Para evitar que la potencia disipada sea lo menor posible tendrás que procurar que Vin no sea mucho mayor que Vout.

EN UN PRÓXIMO POST ESTAREMOS DISEÑANDO UNA FUENTE E IMPLEMENTANDOLA EN UN PROTOBOARD PARA VERIFICAR SU CORRECTO FUNCIONAMIENTO

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EL DIODO - PARTE 2

RECTIFICACIÓN

• Los rectificadores convierten corriente AC en corriente DC
• Existen rectificadores controlados (usando SCR) y rectificadores no controlados (usando diodos)

RECTIFICADORES NO CONTROLADOS:

Rectificador de Medio Onda:

Ecuaciones para un diodo ideal

La forma de onda de la salida seria la siguiente:

Como se podrá observar en esta ultima imagen, el rectificador no deja pasar la parte negativa de la onda de entrada.

Rectificador de Onda completa:

Este rectificador requiere de un toma central

Durante el ciclo positivo de la onda, D1 conduce y D2 no conduce, y por ende nuestra salida sera todo el ciclo positivo.

Durante el ciclo negativo, D1 no conduce y D2 conduce, observando la polaridad de nuestra salida, vemos que nuestra salida también sera un semiciclo positivo.

Por lo que nuestra salida seria de la siguiente manera

Rectificador tipo Puente

Es un rectificador de onda completa que no necesita toma central.

Utiliza 4 diodos para la rectificación

Durante el semiciclo positivo D1 y D3 son los que conducen por ende la salida sera igual a V2.

Durante el semiciclo positivo D2 y D4 son los que conducen por ende la salida sera igual a V2.

La siguiente imagen muestra lo que sucede en cada semiciclo

La salida de nuestro rectificador sera:

NOTA: AHORA QUE CONOCEMOS UN RECTIFICADOR, EN EL SIGUIENTE POST REALIZAREMOS UNA FUENTE QUE CONVERTIRÁ CORRIENTE ALTERNA EN CONTINUA

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EL DIODO - PARTE 1

DIODOS SEMICONDUCTORES

DIODO IDEAL:

El diodo ideal es un componente discreto que permite la circulación de corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido contrario. 

El funcionamiento del diodo ideal es el de un componente que presenta resistencia nula al paso de la corriente en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido opuesto. La punta de la flecha del símbolo circuital, representada en la figura, indica el sentido permitido de la corriente. 

Mediante el siguiente ejemplo se mostrará el funcionamiento ideal de un diodo en circuito sencillo.

DIODO REAL:

Las principales diferencias entre el comportamiento real e ideal son:

1. La resistencia del diodo en polarización directa no es nula.
2. La tensión para la que comienza la conducción es V_ON.
3. En polarización inversa aparece una pequeña corriente.

Curva característica del diodo

RELACIÓN ENTRE LA CORRIENTE Y LA TENSIÓN EN UN DIODO

Donde:

i_{D:   corriente en el diodo}

V_{D:  Diferencia de potencial a través del diodo}

I_{0:   Corriente de fuga}

_{q:    Carga del electrón}

k:    Constante de Backzman ( k= 1.38*10^-23)

T:    Temperatura absoluta en ºK

n:    Constante empírica entre 1 y 2

La ecuación lo podemos simplificar de la siguiente manera:

Si se opera a temperatura ambiente (T=25ºC)

Si:     n=1   a 25ºC, entonces  nVT =26mV

         n=2   a 25ºC, entonces  nVT =52mV

n=1; para diodo de Germanio

n=1.3,1.6,2;  para diodo de Silicio

RESISTENCIA ESTÁTICA

Relaciona voltaje y corriente fijas asociados con el punto de operación DC

RESISTENCIA DINÁMICA

Se determina por la forma de la curva en el análisis de AC

EFECTO DE LA TEMPERATURA

Donde:

T₀  :Temperatura ambiente 25ºC 

T1  :Nueva temperatura del diodo

V_ɣ(T0) : Tensión umbral a temperatura ambiente 

V_ɣ(T1): Tensión umbral a nueva temperatura

k:  Coeficiente de temperatura

k=-2.5mV/ºC, para diodo de Germanio

k=-2.0mV/ºC, para diodo de Silicio

NOTA:   El valor de tensión umbral del diodo a temperatura ambiente se suele considerar 0.6< V_ɣ <0.7

HOJA DE ESPECIFICACIONES DEL DIODO

Proporcionado por los fabricantes

1. Máximo voltaje de sentido directo a una corriente y temperatura específicos

2. Máxima corriente en sentido directo a una temperatura específica

3. Máxima corriente inversa

4. Voltaje inverso(PIV) a una temperatura específica

5. Máxima capacidad

6. Máximo tiempo de recuperación

7. Temperatura máxima de operación

8. Rango de frecuencia, nivel de ruido, disipación de potencia

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PROGRAMACIÓN DE MICROCONTROLADORES PIC EN CCS COMPILER

MICROCONTROLADORES PIC

Son dispositivos electrónicos de tipo circuito integrado y son programables. Hay distintas familias como 12Fxx; 16Fxx; 18Fxx; etc.

En esta imagen se muestra al PIC 16f877A (gama media)

DIFERENCIAS ENTRE UN MICROCONTROLADOR Y MICROPROCESADOR

Ambos son dispositivos programables
Diferencias

Les mostrare algunas características del PIC 16f877A, ya que en los ejemplos y ejercicios que se desarrollaran usaremos a este microcontrolador.

CARACTERÍSTICAS DEL PIC 16F877A

PERIFÉRICOS DEL PIC 16F877A

 Hasta 20 MHz de velocidad

 Flash 8Kb x 14 bit

 EEPROM 256 x 8

 Hasta 14 fuentes de interrupción

 Power on Reset (POR)

 Power on timer (PWRT)

 Watchdog Timer (WDT)

 Sleep Mode

 El CPU tiene acceso a la memoria de programa

 Amplio Voltaje de Operación 2.0 a 5.5 V

 Corriente de pines de hasta 25 mA

 Bajo consumo de potencia

 Timer 0; Timer Counter de 8-bit, prescaler de 8 bit

 Timer 1; Timer Counter de 16-bit, puede ser incrementado externamente durante el sleep

 Timer 2; Timer Counter de 8-bit, registro de periodo de 8 bit.

 Módulos PWM Capture y Comparador 10 y 16 bit

 Convertidor A-D 8 entradas, 10 bit

 I2C

 USART/SCI

OSCILADOR

Dispositivo que le indica al PIC cual es la velocidad del trabajo. No tiene polaridad. Conocido como cristal de cuarzo.

ENTORNO DE PROGRAMACION

Trabajaremos con el CCS-COMPILER, lo encontraran en la pestaña programas o dándole click AQUÍ.

CCS COMPILER (PIC C COMPILER)

Es un lenguaje de alto nivel utilizado para hacer programas informáticos y también usado para programar Microcontroladores ya que es muy fácil de manejar y comprender.

El lenguaje C es uno de los lenguajes mas rápidos y potentes que existe hoy en día, con una sintaxis sumamente compacta y de alta portabilidad.

NOTA: 

• Se explicara mejor el entorno de trabajo cuando desarrollemos nuestro primer proyecto en este entorno de programación.
• Se ira explicando directivas y sentencias usadas en la programación de PIC's, en cada uno de los diferentes ejemplos que iremos desarrollando.

SIMULANDO EN PROTEUS

Para la simulación de nuestros proyectos realizados, necesitaremos de este simulador, lo encontraran en la pestaña programas del blog o simplemente haciendo click AQUI.

Yo usare la versión 7.7 de este programa, pero ustedes pueden usar cualquier versión. También les dejare la versión 8 para que puedan descargarla.

Se ira explicando el uso del programa, acorde vayamos avanzando con los ejemplos de programación que haremos.

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ELECTRÓNICA BÁSICA - Parte 2

EL CONDENSADOR:

Componente que almacena una carga eléctrica, para liberarla posteriormente. La cantidad de carga que almacena se mide en faradios (F). El valor se suele expresar en microfaradio (10 elevado a -6 faradios) o el picofaradio (10 elevado a -12 faradios). 
Podemos encontrar condensadores electrolíticos y no electrolíticos.
Los condensadores electrolíticos están compuesto de una disolución química corrosiva, y siempre hay que conectarlos con la polaridad correcta.
El condensador no electrolítico se conecta sin tener en cuenta la polaridad.

Condensador en la realidad. A la derecha el condensador electrolítico y a su izquierda el no electrolítico.


Carga y Descarga del Condensador:

Vamos a ver como se carga y descarga un condensador partiendo de un circuito muy sencillo, en el que solo tenemos una resistencia de salida R2 y un conmutador, para cargar o descargar el condensador, dependiendo de su posición. La R1, como ya veremos es para poder controlar el tiempo de carga y se llama resistencia de carga.

Carga del Condensador


















Al poner el conmutador en la posición del circuito anterior, el condensador estará en serie con R2 y estará cargándose. El tiempo de carga dependerá de la capacidad del condensador y de la resistencia. Como se indica en la gráfica el condensador se ira cargando hasta alcanzar su máximo valor de carga en un intervalo de tiempo determinado por 5 x R1 x C segundos.
Es recomendable colocar la resistencia de carga, ya que la corriente de carga seria muy alta y dañaría el condensador. Recuerda que según la ley de Ohm (V=IxR), entonces I=V/R, si R es muy pequeño I será muy grande .
Una vez que el condensador se cargó completamente, este se comportará como un interruptor abierto

Descarga del Condensador

Como se observa en la imagen, hemos cambiado la posición del conmutador y ahora la carga del condensador se descargará sobre la resistencia de salida R2.
Igual que antes, esta descarga no será instantánea, dependerá de la R2 de salida y de la capacidad del condensador. La formula para la carga y descarga del condensador es la misma. A mayor R2 mayor tiempo de descarga.
Tampoco es recomendable hacer la descarga del condensador sin una resistencia de descarga.

Condensador como Filtro:

Tenemos un condensador en paralelo con una resistencia, alimentados por una corriente alterna (fíjate en la forma de las ondas en el dibujo).

El voltaje de salida de nuestro circuito será:

Mas adelante, cuando se haga el diseño de una fuente de alimentación, se explicara mejor sobre este tema.

EL DIODO

Por ahora explicaremos lo mas importante de un diodo, ya que mas adelante en un publicación aparte, se explicará características de este componente que nos permitirá hacer un buen diseño, los diferentes tipos de diodos y sus aplicaciones en la electrónica.

Es un componente electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección (polarización directa). Cuando se polariza inversamente no pasa la corriente por él.

Polarización Directa
El ánodo se conecta al positivo de la batería y el cátodo al negativo. El diodo conduce con una caída de tensión de 0.6 a 0.7. El valor de la resistencia interna seria muy bajo. Se comporta como un interruptor cerrado.

Polarización Inversa

El ánodo se conecta al negativo y el cátodo al positivo de la batería. El diodo no conduce y toda la tensión de la pila cae sobre el. Puede existir una corriente de fuga del orden de µA. El valor de la resistencia interna sería muy alto Se comporta como un interruptor abierto.

EL DIODO LED

Diodo que emite luz cuando se polariza directamente . Estos diodos funcionan con tensiones alrededor de 2V por lo que es necesario colocar una resistencia en serie con ellos cuando se conectan directamente a una pila de tensión mayor. La tensión con la cual funciona estos diodos varía de acuerdo al color. La patilla larga nos indica el ánodo(+).

Les dejo una tabla donde se ve la tensión umbral de diferentes led. 

El símbolo eléctrico es:

EL TRANSISTOR

Este componente electrónico se explicará mas profundamente en un apartado referido solo a él.

Componente electrónico que se puede usar como interruptor y amplificador. La forma de trabajar de un transistor son:

• En activa: amplificador de señales
• En corte: Ibase=0. No deja pasar la corriente entre Colector-Emisor(circuito abierto)
• En saturación: Existe una Ibase. Deja pasa toda la corriente entre Colector-Emisor(circuito cerrado).

Podemos encontrar estos siguientes tipos de transistores:

BJT(transistores de unión bipolar)

   -NPN

   -PNP

FET(transistores de efecto de campo)

   -MOSFET: canal N y canal P

   -JFET; canal N y canal P

    

En la realidad se encuentra diferentes formas de transistores. Les dejo unas imágenes para que vea las distintas formas

Mas adelante estaremos publicando un post, en el que se explicará mas a fondo los diferentes tipos y el funcionamiento del transistor

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