Entendendo RS232

Fontes de consulta

• Datasheet - Capítulo 20
• Microcontroladores PIC18 (Noburo) - Capítulo 10
• Microcontroladores PIC18 (Zanco) - Capítulo 22

Outras fontes de consulta

• RS-232 - Wikipedia
• Citisystems - Desvendando a Comunicação RS232
• picprojects.net - RS232 Communication with PIC Microcontroller
• arnerobotics - Comunicação serial RS-232 com microcontrolador PIC

Entendendo I2C

Fontes de consulta:

• Datasheet: capítulo 19
• Philips: - I2C manual - NXP
• Microchip: I2C master mode
• I2C INFO: I2C Info – I2C Bus, Interface and Protocol

   

RTC - Real Time Clock

Exemplo: DS1307

Código de exemplo em linguagem C para uso do RCT DS1307 com PIC18F4550

/*
 * File:   I2C - Atv01 - Exemplo.c
 * Author: Pilger
 *
 * Created on 25 de Novembro de 2017, 13:58
 * 
 * Exemplo de ligação I2C com RTC DS1307
 * Caledário e horário no LCD
 * Start em 23/12/2014 as 23h 59min 45s 
 * Ver mudança em caledário e tempo
 */

#define _XTAL_FREQ 48000000

#include <xc.h>
#include <stdio.h>
#include "C:\h\config_PIC18F4550.h"
#include "c:\h\biblioteca_lcd_2x162_48M_XC.h"

//protóptipo de funções
// I2C
void i2c_init();
void i2c_start(void);
void i2c_restart(void);
void i2c_stop(void);
void i2c_wait(void);
void i2c_send(unsigned char dat);
unsigned char i2c_read(void);
// funções criadas

unsigned char rtc1307_read(unsigned char address); //RTC DS1307 Read Function
void delay_ms(int i);
void atrasos(unsigned char segundos);

// variáveis globais
unsigned char sec,min,hour,day,date,month,year;

void main()
{
    unsigned char buffer[16];
    // defionição direção pinos
TRISB = 0x0F;
TRISC = 0xFF;
TRISD = 0x00;
    // inicia LCD
    lcd_inicia(0x28, 0x0f, 0x06); // incializa o LCD com 4 linhas
    lcd_LD_cursor(0); // Desliga o cursortar instrução
    lcd_limpa_tela();
    lcd_posicao(1, 1);
    imprime_string_lcd("RTC DS1307 ");
    atrasos(2); // atraso de 2s
    lcd_limpa_tela();
i2c_init(); //To Generate the Clock of 100Khz
    // escreve data e hora inicial no DS1307
    // exemplo usado data 31/dez/2014 numero gravado: dia 4 (quarta) 31/12/14
    // exemplo usado tempo: 23h 59min e 45 seg
    // exemplo p/ mostrar a virada de hora, dia e mês e ano
    i2c_start();
i2c_send(0xD0);
i2c_send(0x00);
    i2c_send(0x45|0x80); //CH = 1 Stop oscillator
i2c_send(0x59); //Minute 
i2c_send(0x23); //Hour
i2c_send(0x04); //4 - quarta
i2c_send(0x31); //31 data
i2c_send(0x12); //12 Dez
i2c_send(0x14); //2014
i2c_stop(); //Stop the I2C Protocol
//Have to start the Clock again
i2c_start();
i2c_send(0xD0);
i2c_send(0x00);
i2c_send(0x45); //start Clock and set the second hand to Zero
i2c_stop();
while(1)
{
sec = rtc1307_read(0x00);
min = rtc1307_read(0x01);
hour = rtc1307_read(0x02);
        day = rtc1307_read (0x03);
date = rtc1307_read(0x04);
month = rtc1307_read(0x05);
year = rtc1307_read(0x06);
        // imprime dia, data, mês e ano
        lcd_posicao(1, 1);
        switch (day){
            case 1: sprintf(buffer, " SUN %02x/%02x/20%02x ", date,month,year);
            break;
            case 2: sprintf(buffer, " MON %02x/%02x/20%02x ", date,month,year);
            break;
            case 3: sprintf(buffer, " TUE %02x/%02x/20%02x ", date,month,year);
            break;
            case 4: sprintf(buffer, " WED %02x/%02x/20%02x ", date,month,year);
            break;
            case 5: sprintf(buffer, " THU %02x/%02x/20%02x ", date,month,year);
            break;
            case 6: sprintf(buffer, " FRI %02x/%02x/20%02x ", date,month,year);
            break;
            case 7: sprintf(buffer, " SAT %02x/%02x/20%02x ", date,month,year);
            break;
        }
        imprime_buffer_lcd(buffer, 16);
        // imprime hora
        lcd_posicao(2, 1);
        sprintf(buffer, " Hora: %02x:%02x.%02x ", hour,min,sec);
        imprime_buffer_lcd(buffer, 16);
       atrasos(1); // atraso de 1s
}
}


// função que gera atraso em mlisegundos
void delay_ms(int i){
    for ( int x = 0; x < i; x++ )     { 
    __delay_ms(1); 
    }
}

void atrasos(unsigned char segundos) { // função de atraso em segundo
    delay_ms (1000*segundos);
}

void i2c_init()
{
TRISBbits.TRISB0 = 1;   // SDA IN
TRISBbits.TRISB1 = 1;   // SCL IN 
SSPCON1=0b00101000; //Master mode
    /* <7> Sem colisão - WCOL=0
     * <6> sem Overflow na recepção SSPOV=0 
     * <5> Habilita porta serial e ativa pinos SDA E SCL - SSPEN=1
     * <4> não usado em modo mestre =0 
     * <3:0> ativa modo mestre - SSPM3:SSPM0 --> 1000 - I2C Master Mode */
SSPADD = 119;
    /* Clock = Fosc/4*(SSPADD+1)
     * para 100KHz:
     * SSPADD = [48M / 100K)/4]-1 = 119 */
    SSPSTAT = 0b10000000;
    /* <7> SMP=1 Slew rate control disabled for Standard Speed mode (100 kHz and 1 MHz) - controle de inclinação desativado = 1
     * <6> CKE=0 -Disable SMBus specific inputs - níveis de entrada conforme especificação i2c = 0
     * <5> D//A= 0 - Master Reservado
     * <4> P=0 Stop bit was not detected last
     * <3> S=0 Start bit was not detected last
     * <2> R//W= 0 Master: Transmit is not in progress
     * <1> UA=0 Address does not need to be updated
     * <0> BF=0 SSPBUF is empty */ 
}

void i2c_start(void)
{
SSPCON2bits.SEN = 1;
/* SSPCON2 <0> SEN: Start Condition Enable/Stretch Enable bit(2)
     * 1 = Initiate Start condition on SDA and SCL pins. Automatically cleared by hardware.
     * 0 = Start condition Idle */
while (SSPCON2bits.SEN == 1)
        continue; // Aguarda o bit voltar a 0 automaticamente por hardware
}

void i2c_restart(void)
{
SSPCON2bits.RSEN = 1;
/* SSPCON2 <1> RSEN: Repeated Start Condition Enable bit(2)
     * 1 = Initiate Repeated Start condition on SDA and SCL pins. Automatically cleared by hardware.
     * 0 = Repeated Start condition Idle */
while (SSPCON2bits.RSEN == 1) 
        continue; // Aguarda o bit voltar a 0 automaticamente  por hardware
}

void i2c_stop(void)
{
SSPCON2bits.PEN=1;
    /* SSPCON2 <2> PEN: Stop Condition Enable bit(2)
     * 1 = Initiate Stop condition on SDA and SCL pins. Automatically cleared by hardware.
     * 0 = Stop condition Idle */
while(SSPCON2bits.PEN==1)
        continue;  // Aguarda o bit voltar a 0 automaticamente  por hardware
}

void i2c_wait(void)
{
while( SSPSTATbits.R_W == 1)
continue;
if(SSPCON2bits.ACKSTAT == 1)
{
i2c_stop();
}
//If ACKSTAT bit is 0 Acknowledgment Received Successfully
//Otherwise Not
}

void i2c_send(unsigned char dat)
{
SSPBUF = dat;    /* Move data to SSPBUF */
    while(SSPSTATbits.BF);       /* wait till complete data is sent from buffer */
    i2c_wait();       /* wait for any pending transfer */
}

unsigned char i2c_read(void)
{
unsigned char temp;
    SSPCON2bits.RCEN = 1;        /* Enable data reception */
    while(SSPSTATbits.BF == 0)      /* wait for buffer full */
    continue;
    temp = SSPBUF;   /* Read serial buffer and store in temp register */
    i2c_wait();       /* wait to check any pending transfer */
    SSPCON2bits.ACKDT=1; //send not acknowledge
SSPCON2bits.ACKEN=1;
while(SSPCON2bits.ACKEN == 1) 
continue;
i2c_stop();
    return temp;     /* Return the read data from bus */
}

unsigned char rtc1307_read(unsigned char address)
{
unsigned char temp;
i2c_start();
i2c_send(0xD0);
i2c_send(address);
i2c_restart();
i2c_send(0xD1);
temp = i2c_read();
//i2c_stop(); this line is Removed Because it is already included in i2c_read function
return temp;
}

   

Controlando PWM

Objetivo: 

Controlar  a velocidade de um motor DC a partir de um potenciômetro

Atividade 2

2.1 Tensão mínima de trabalho

• Identificar a tensão mínima para dar partida ao motor utilizado
• Ligar o motor escolhido ao programa trabalhado na atividade 1 e identificar qual o % de duty cycle necessário para vencer a inércia do motor
• Baixar o % de duty cycle até o ponto de parada do motor

2.2 Lendo um potenciômetro

• Ler um potenciômetro me uma entrada analógica do microcontrolador

2.3 Controlando a carga a partir do potenciômetro

• Interligar a leitura do potenciômetro com o acionamento da saída PWM de forma que a escala do potenciômetro seja:
• Mínimo: Motor desligado
• Máximo: Velocidade máxima do motor

Funções de tempo

 A medição de tempo é feita por contagem de ciclos de instrução (T_CI), cujo valor, em segundos depende da frequência do oscilador de clock. O tempo correspondente ao ciclo de instrução (T_CI), é dado pela equação:

Para uma frequência de 48MHz temos

xc.h

A bliblioteca xc.h disponibiliza alguma funções que permitem gerar atrasos.

É necessário "chamar" a biblioteca xc.h

#include <xc.h>

Para o correto funcionamento, uma vez que as funções são baseadas em ciclos de instrução do microcontrolador é necessário indicar a frequência em Hz de trabalho do microcontrolador

#define _XTAL_FREQ 48000000

Obs.: Nas funções e macros descritas a seguir o argumento a ser passado ("cycles" ou "x") não pode ser um valor elevado, pois o compilador "entende" que desta forma o programa poderia estar "travado" ou em loop infinito, então para obter tempos maiores, é necessário chamar várias vezes as funções ou realizar inteirações (laços de repetição como "for", "while").

 Fonte: Guia do Usuário do compilador XC8 - Microchip

_delay

Gera um atraso de um número de ciclos que é especificado como argumento "cycles"

Sintaxe:  void _delay(unsigned long cycles);

Uso: _delay(10);   // gera um atraso de 10 ciclos de instrução aproximadamente 833ns (10 x 83,3ns)

   

_delay3

Gera um atraso de 3 vezes o número de ciclos que é especificado como argumento "cycles"

Sintaxe:  void _delay3(unsigned char cycles);

Uso: _delay3(10); // atraso de 30 ciclos de instrução

__delayus

É uma macro baseada na função _delay e gera um atraso em us que é especificado no argumento "x"

Sintase: void __delay_us(x);

Uso: __delay_us(1);  // gera uma atraso de 1us

   __delayms

É uma macro baseada na função _delay e gera um atraso em ms que é especificado no argumento "x"

Sintase: void __delay_ms(x);

Uso: __delay_ms(1);  // gera uma atraso de 1ms   

Entendendo PWM

Datasheet capítulo 15 (PWM)

O que é PWM (MEC071)

Modulação por Largura de Pulso - UDESC

PULSE WIDTH MODULATION CONCEITOS E CIRCUITO-EXEMPLO

EletrônicaDigital PWM - Modulação Por Largura de Pulso - Mecaweb

Exemplo de funcionamento

Código de exemplo para acionamento das saídas 1 e 2

/*
 * File:   PWM_1_exemplo.c
 * Author: Pilger
 *
 * Created on 16 de Novembro de 2017, 08:35
 */

#define _XTAL_FREQ 48000000
#define TMR2PRESCALE 16

// relação de frequencia x prescaler para xtal de 48M
// para reslução de 1000 -> 2^10 = 1023
// ps   F pwm
// 1    48KHz
// 4    12KHz
// 16    3 KHz

#include <xc.h>
#include "C:\h\config_PIC18F4550.h"

//variáveis globais
long freq;

// protótipos de funções
void delay_ms(int i);
int PWM_Max_Duty(void);
void PWM1_Init(long fre);
void PWM2_Init(long fre);
void PWM1_Duty(unsigned int duty);
void PWM2_Duty(unsigned int duty);
void PWM1_Start(void);
void PWM1_Stop(void);
void PWM2_Start(void);
void PWM2_Stop(void);


void main(){
  unsigned int i=0,j=0;
  PWM1_Init(3000);
  PWM2_Init(3000);
  TRISD = 0xFF;
  TRISC = 0;
  PWM1_Duty(0);
  PWM2_Duty(0);
  PWM1_Start();
  PWM2_Start();
  while (1)  {
    if(PORTDbits.RD0 == 0 && i<1000){
        while(PORTDbits.RD0==0);  
      i=i+100;
    }
    if(PORTDbits.RD1 == 0 && i>0){
        while(PORTDbits.RD1==0);
      i=i-100;
    }
    if(PORTDbits.RD2 == 0 && j<1000){
        while(PORTDbits.RD2==0);
      j=j+100;
    }
    if(PORTDbits.RD3 == 0 && j>0){
      while(PORTDbits.RD3==0);
        j=j-100;
    }
    PWM1_Duty(i);
    PWM2_Duty(j);
    delay_ms(10); // 10ms  
  }
}

// função que gera atraso em mlisegundos
void delay_ms(int i){
    for ( int x = 0; x < i; x++ )     { 
    __delay_ms(1); 
    }
}

int PWM_Max_Duty(void){
  return(_XTAL_FREQ/(freq*TMR2PRESCALE);
}

void PWM1_Init(long fre){
  PR2 = (_XTAL_FREQ/(fre*4*TMR2PRESCALE)) - 1;
  freq = fre;
}

void PWM2_Init(long fre){
  PR2 = (_XTAL_FREQ/(fre*4*TMR2PRESCALE)) - 1;
  freq = fre;
}

void PWM1_Duty(unsigned int duty){
  if(duty<1024) {
    duty = ((float)duty/1023)*PWM_Max_Duty();
    CCP1CONbits.DC1B1 = duty & 2;
    CCP1CONbits.DC1B0 = duty & 1;
    CCPR1L = duty>>2;
  }
}

void PWM2_Duty(unsigned int duty){
  if(duty<1024) {
    duty = ((float)duty/1023)*PWM_Max_Duty();
    CCP2CONbits.DC2B1 = duty & 2;
    CCP2CONbits.DC2B0 = duty & 1;
    CCPR2L = duty>>2;
  }
}

void PWM1_Start(void) {
    CCP1CONbits.CCP1M3 = 1;
    CCP1CONbits.CCP1M2 = 1;
  #if TMR2PRESCALE == 1
      T2CONbits.T2OUTPS0 = 0;
      T2CONbits.T2OUTPS1 = 0 ;
  #elif TMR2PRESCALE == 4
      T2CONbits.T2OUTPS0 = 1;
      T2CONbits.T2OUTPS1 = 0 ;
  #elif TMR2PRESCALE == 16
      T2CONbits.T2OUTPS0 = 1;
      T2CONbits.T2OUTPS1 = 1 ;
  #endif
  T2CONbits.TMR2ON = 1;
  TRISCbits.TRISC2 = 0;
}

void PWM1_Stop(void) {
    CCP1CONbits.CCP1M3 = 0;
    CCP1CONbits.CCP1M2 = 0;
}

void PWM2_Start(void){
    CCP2CONbits.CCP2M3 = 1;
    CCP2CONbits.CCP2M2 = 1;
  #if TMR2PRESCALE == 1
      T2CONbits.T2OUTPS0 = 0;
      T2CONbits.T2OUTPS1 = 0;
  #elif TMR2PRESCALE == 4
      T2CONbits.T2OUTPS0 = 1;
      T2CONbits.T2OUTPS1 = 0;    
  #elif TMR2PRESCALE == 16
      T2CONbits.T2OUTPS0 = 1;
      T2CONbits.T2OUTPS1 = 1;
  #endif
  T2CONbits.TMR2ON = 1;
  TRISCbits.TRISC1 = 0;
}

void PWM2_Stop(void){
    CCP2CONbits.CCP2M3 = 0;
    CCP2CONbits.CCP2M2 = 0;
}

Atividade 1

1.1 Entendendo o PWM 

• Criar um projeto e compilar o exemplo
• Observar no simulador
• Colocar no hardware
• Ligar um led na saída e observar
• Ligar um osciloscópio e analisar a saída

1.2 Adicionando recursos de informação 

• Modificar o programa para
• Adicionar o módulo LCD e indicar o percentual de PWM em cada sinal
• Modificar o incremento e decremento para saltos de 1%

1.3 Ligando uma carga 

• Ligar uma carga em uma das saídas, um motor DC de 12V (pode ser uma ventoinha de fonte de computador)

Entendendo sensores

Sensores são dispositivos, também chamados de transdutores, são elementos que realizam a interface entre os circuitos e o mundo real convertendo grandezas físicas em elétricas.

Fontes de consulta:

• Sensor - Wikipedia
• Sensores, e tipos de sensores - Ensinando Elétrica
• Todos os tipos de sensores (ART1158) - Newton C Braga
• Sensores - UNESP
• Tipos de sensores industriais - Nov@ Geração
• Sensor: Você Sabe o Que é Quais os Tipos? - Citisystems Automação Industrial
• Tipos de sensores industriais - Getrotech - Revista Mecatrônica Atual

– Analógico: o sinal de saída deste tipo de sensor vai variar ao longo do tempo, de forma a assumir valores dentro da sua faixa de operação. Geralmente, os sinais mais utilizados são 4… 20 mA ou 0… 10 V. Mas ele poderá variar de acordo com a sua distância de acionamento ou de acordo com o movimento de um atuador, por exemplo.

– Digital: é um tipo de sensor que pode assumir apenas dois valores em seu sinal de saída, que poderão ser interpretados como 0 (zero) ou então 1.

Existem sensores que podem atuar tanto de forma analógica como digital, e isso vai depender da sua aplicação.

Sensor LDR como entrada digital

A ligação pode ser invertida

Sugere-se a aplicação de um comparador pada adequar o sinal

Atividade 1

Elaborar um programa para acionar uma saída a partir da ação do sensor

Sensor infra-vermelho

Sensoriamento infravermelho (ART639) - Instituto Newton C Braga

PIC: Controle Remoto IR - Protocolo NEC - Microcontrolandos

  

Atividade 2.1

Implementar o circuito acima e realizar as medidas de tensão na saída do sensor para as situações abaixo:

Descreva incidência alta de luminosidade:

Descreva incidência baixa de luminosidade:

Avaliação: Mostrar os resultados obtidos.

Atividade 2.2

Inclua junto ao circuito da Atividade 1.1 o circuito abaixo. O Amplificador operacional funciona como comparador, podendo ser utilizado o LM339, LM393, ou qualquer operacional que funcione como comparador.

Calcule os valores de R6 e R7 para construir um divisor de tensão para o comparador de forma que consiga atender todas as situações da tabela da atividade 1.1.

Avaliação: Mostrar os resultados obtidos.

Atividade 2.3

Elabore um programa para contar a passagem de elementos em uma esteira hipotética

Avaliação: Apresentar hardware e software em funcionamento