Actividad 3 - Astables - Monoestables (3° Parte)

3° Parte - Astable y Monoestable con uC:

Lo primero que debemos hacer es, con el PIC12F683 y una tensión Vcc de 5 V regulados, armar el siguiente circuito:

Aqui tenemos el circuito armado en el protoboard:

Con el circuito armado, ahora grabamos el microcontrolador con el ejecutable AST_40K.hex y, con el microcontrolador en el circuito, medimos con el osciloscopio los tiempos y los valores de tensión de salida. Nuestro objetivo es conseguir una señal de 40 KHz.

Obtuvimos que los tiempos de estado en alto y en bajo son iguales (aproximadamente 12,5 us):

El período es aproximadamente igual a 25 us, lo que nos da una frecuencia de 40 KHz, que era lo que queríamos conseguir:

La tensión de salida es igual a 5V:

Ahora que terminamos con el astable, proseguimos a grabar el microcontrolador con el ejecutable MST_5s.hex, y a continuación medimos con el osciloscopio los tiempos y los valores de tensión de salida.

Esta vez obtuvimos una señal que duraba 5 segundos, como queríamos:

Y la señal tenía una tensión de 5 V:

Despues tuvimos que diseñar una placa impresa que midiera menos de 30 mm x 30 mm (Descargar de acá):

Finalmente, ¿qué ventajas y desventajas tiene el uso de microcontroladores en el diseño?

El uso del PIC12F683 en el diseño nos dio mejores resultados que usando el 555. Esto ocurre porque este último depende de capacitores y resistencias para darnos los valores de salida que deseamos. Otra de las ventajas del PIC es que si no necesitamos más el circuito podemos sacarlo de ahi y usarlo en otro lado.

La principal desventaja del PIC es su costo, ya que para un circuito tan simple como este tal vez nos convenga usar el 555, que es mas barato, aunque no tan preciso. Otra desventaja es que para variar el tiempo de salida que nos da el PIC hay que cambiar el programa y grabarlo de nuevo.

Cómo grabar Microcontroladores PIC

Para poder programar microcontroladores PIC necesitamos contar con un grabador, como éste, el Programador Picstart Plus de Microchip:


CÓMO CONECTAR EL PICSTART PLUS A LA PC

Antes que nada tenemos que colocar a nuestro microcontrolador en el programador (con la marca que nos muestra dónde está la pata 1 hacia arriba). Luego debemos conectar el programador en el puerto COM 1 de nuestra PC con un cable del tipo DB9, y además debemos conectarlo a una fuente de 9V 1A (el LED de "Power" debería encenderse).


CÓMO PROGRAMAR CON EL PICSTART PLUS

Iniciamos el MPLAB, y en menú "Programmer" vamos a "Select Programmer" y elegimos "PICSTART Plus":


En cualquier momento podemos comprobar qué programador está seleccionado chequeando la barra inferior a la izquierda:


Luego, vamos al menú "Programmer" y después a "Settings...":


Entonces, en la ventana que nos abre, vamos a la pestaña "Communications" y comprobamos que esté marcado el puerto que vamos a usar:


A continuación, volvemos al menú "Programmer" y elegimos "Enable Programmer" (Activar Programador):


Ahora vamos al menú "File" y elegimos "Import...":


Buscamos el archivo con extensión HEX (es el archivo que el MPLAB nos generó previamente cuando finalizamos nuestro programa), y presionamos en "Abrir":


Finalmente vamos, por última vez, al menú "Programmer", y elegimos "Program", para programar al microcontrolador:


Ahora esperamos a que termine de grabar nuestro microcontolador y lo retiramos, listo para usarlo.

NOTA IMPORTANTE:

Tanto el programa como el programador que usamos están hechos específicamente para programar microcontroladores PIC (de la empresa Microchip).

Actividad 3 - Astables - Monoestables (2° Parte)

2° Parte - Monoestable:

Primero debemos hacer el circuito en el Proteus (Descargar de acá):


Despues tuvimos que cambiar los valores de las resistencias y capacitores para llevar el tiempo de activación a la salida a 5s. Nosotros estuvimos cambiando resistencias en el simulador hasta que encontramos que obteníamos 5s cambiando la resistencia R1 de 10KOhm por una de 47KOhm, y dejábamos los demás componentes iguales.

Entonces ahora comprobamos los valores de los capacitores y las resistencias con el Puente RLC Digital de banco. Obtuvimos los siguientes valores:

R1 = 48,57 KOhm
R2 = 9,8 KOhm
R3 = 327,3 Ohm
C1 = 109,05 uF

Luego procedimos al armado del circuito en el protoboard:


A continuación, se ordenan los valores que obtuvimos con el simulador y en el protoboard:

	Simulador (R1=10K)	Simulador (R1=47K)	Protoboard
T de estado en alto	1,10 s	5,15 s	5,72
Vsal máx	5 V	5 V	5 V
Vsal mín	0 V	0 V	0 V

Finalmente, diseñamos una plaqueta del astable el Protel (Descargar de acá):

Actividad 3 - Astables - Monoestables (1° Parte)

Esta actividad está compuesta por 3 partes:

1° Parte - Astable:

Primero debemos hacer el circuito en el Proteus (Descargar de acá):

Advertencias:
* Ir a propiedades del Contador en modo Frequency (Frecuencia), para que muestre la frecuencia generada por el astable.
* Establecer la condición inicial del capacitor, editando la etiqueta del conductor "Wire Label" (IC=0), haciendo click derecho sobre el cable que llega al capacitor.

Despues tuvimos que cambiar los valores de las resistencias y capacitores hasta obtener una frecuencia de 40KHz. Nosotros estuvimos cambiando resistencias en el simulador hasta que encontramos que obteníamos los 40KHz cambiando las resistencias de 68KOhm y 39KOhm por 2 de 1,2KOhm, y dejábamos los capacitores de 10nF.

Nota:
Cuando conectamos el pin de Reset a masa, en el osciloscopio se obtiene una lectura de 0V.

Entonces ahora comprobamos los valores de los capacitores y las resistencias con el Puente RLC Digital de banco. Obtuvimos los siguientes valores a 40KHz:

C1 = 10,212 nF
C2 = 10,881 nF
R1 = 1,184 KOhm
R2 = 1,185 KOhm

Luego procedimos al armado del circuito en el protoboard:

A continuación, se ordenan los valores que obtuvimos con el simulador y en el protoboard:

	Simulador (1KHz)	Simulador (40KHz)	Protoboard
T de estado en alto	750 us	17,5 us	15,6 us
T de estado en bajo	250 us	7,5 us	8,4 us
Período	1000 us	25 us	24 us
Frecuencia	1 KHz	40 KHz	41,7 KHz
Vsal máx	5 V	5 V	4,64 V
Vsal mín	0 V	0 V	0 V
Ciclo de trabajo	75%	70%	65%

Finalmente, diseñamos una plaqueta del astable el Protel (Descargar de acá):

Funcionamiento de Dado Electrónico

Aquí se muestra el funcionamiento del Dado Electrónico.

Cómo crear un proyecto en MPLAB

Para crear un proyecto en MPLAB, primero abrimos el programa, y en la pestaña "Project" elegimos "Project Wizard..." :

Esto nos abrirá un asistente que nos ayudará a crear un proyecto, que usaremos para grabar un microcontrolador. Cuando nos abre el asistente, presionamos "Siguiente":

A continuación nos pedirá que elijamos qué microcontrolador vamos a usar. En nuestro ejemplo vamos a elegir el PIC16F84A:

Ahora tenemos que elegir qué herramienta vamos a usar. Nosotros vamos a usar "mpasmwin.exe" o Ensamblador:

A continuación tenemos que elegir dónde queremos que guarde el proyecto. Preferiblemente hay que guardarlo en una carpeta en el directorio raíz, en nuestro ejemplo "C:\Test\Test" :

En el último paso, el asistente nos pedirá si queremos agregar algún archivo existente a nuestro proyecto. Nosotros vamos a copiar una plantilla. Para ello, en el explorador de la izquierda vamos a donde instalamos el programa, por defecto en "C:\Archivos de programa\Microchip", y ahi dentro vamos a "MPASM Suite\Template\Object" y alli buscamos la plantilla de nuestro microcontrolador, en este caso "16F84ATMPO.ASM", y presionamos "Add>>". El archivo que elegimos nos aparecerá en el cuadro de la izquierda, pero tendrá una letra adelante, que podemos cambiar apretándole click. Esta letra puede ser "A" de "Add", "U" de "User", "S" de "System", y "C" de "Copy". Éste último es el que vamos a usar, para que nos copie la plantilla en el directorio que elegimos:

Finalmente nos aparece un resumen para comprobar si lo que pusimos está bien y si queremos cambiar algo:

Ahora en el MPLAB ns aparecerá una ventana que nos muestra el proyecto que acabamos de crear, y podemos comprobar que en "Source Files" ("Archivos Fuente") está la plantilla que elegimos previamente:

En la parte inferior izquierda de la pantalla nos aparece el nombre del microcontrolador que estamos usando:

Clases de Osciladores (Clock)

Todo microcontrolador requiere de un circuito que le indique la velocidad de trabajo, es el llamado oscilador o clock (reloj). Éste genera una onda cuadrada de alta frecuencia que se utiliza como señal para sincronizar todas las operaciones del sistema.
Este circuito es muy simple pero de vital importancia para el buen funcionamiento del sistema. Generalmente todos los componentes del oscilador se encuentran integrados en el propio microcontrolador y tan solo se requieren unos pocos componentes externos, como un cristal de cuarzo o una red RC, para definir la frecuencia de trabajo.

Nosotros aprendimos sobre 4 tipos de osciladores:

LP: Cristal para baja frecuencia y bajo consumo de potencia (Low Power)
XT: Cristal de cuarzo, es el más usado
HS: Cristal de alta velocidad (High Speed)
RC: Oscilador con resistencia y capacitor


Oscilador LP:

El oscilador de cristal de cuarzo o resonador cerámico de baja potencia LP (Low Power Crystal) es un oscilador de bajo cunsumo.

Oscilador XT:

Es el más utilizado y está basado en el oscilador a cristal de cuarzo o en un resonador cerámico. Es un oscilador estándar que permite una frecuencia de reloj muy estable comprendida entre 100KHz y 4MHz.

Oscilador HS:

El oscilador de cristal o resonador de alta velocida HS (High Speed Crystal/Resonator) trabaja a una frecuencia comprendida entre 4MHz y 20MHz.



Oscilador RC:

Es un oscilador de bajo coste formado por una red RC. Su principal inconveniente es la baja precisión, pero como contrapartida está su bajo precio, que lo hace interesante para muchas aplicaciones en las que no importa la exactitud de tiempos.