quarta-feira, 19 de março de 2014

Apostila Aplicações práticas com o SANUSB e programação C com o Compilador MPLabX

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Esta apostila aborda aplicações práticas com microcontroladores PICMicro da família PIC18 da Microchip, Utilizando a plataforma de desenvolvimento SANUSB. Nesta apostila é abordado o uso do compilador C MPLabX C18.
Esta apostila foi elaborada pelos  Profs. Sandro César Silveira Jucá, professor da área de telemática do IFCE, e Renata Imaculada Soares Pereira.







Sumário



INTRODUÇÃO................................................................................................................................................................ 6
ASSEMBLY X LINGUAGEM C................................................................................................................................................... 6
VANTAGENS X DESVANTAGENS DA LINGUAGEM C PARA MICROCONTROLADORES........... 8
ARQUITETURAS DOS MICROCONTROLADORES................................................................................................... 8
O CONTADOR DE PROGRAMA (PC).................................................................................................................................. 9
BARRAMENTOS................................................................................................................................................................................. 9
A PILHA (STACK)............................................................................................................................................................................ 10
CICLO DE MÁQUINA.................................................................................................................................................................... 10
MATRIZ DE CONTATOS OU PROTOBOARD............................................................................................................. 11
RESISTORES..................................................................................................................................................................................... 12
CAPACITORES................................................................................................................................................................................. 13
FONTES DE ALIMENTAÇÃO.................................................................................................................................................. 14
PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO USB........................................................................................................................ 15
MÉTODOS DE COMUNICAÇÃO USB............................................................................................................................... 15
UTILIZANDO O COMPILADOR C18 E A IDE MPLABX MULTIPLATAFORMA COM FUNÇÕES 
EM PORTUGUÊS....................................................................................................................................................... 17
FUNÇÕES EM PORTUGUÊS.................................................................................................................................................. 18
FUNÇÕES BÁSICAS DA APLICAÇÃO DO USUÁRIO............................................................................................ 18
FUNÇÕES DO CONVERSOR ANALÓGICO DIGITAL (A/D)............................................................................... 23
FUNÇÕES DA COMUNICAÇÃO SERIAL RS-232...................................................................................................... 24
FERRAMENTA DE GRAVAÇÃO VIA USB....................................................................................................... 25
2.1  GRAVAÇÃO DE MICROCONTROLADORES............................................................................................... 26
PRÁTICA 1 – PISCA LED............................................................................................................................................. 31
PRÁTICA 2 – PISCA 3 LEDS...................................................................................................................................... 33
2.2  GRAVANDO O MICROCONTROLADOR VIA USB NO WINDOWS.............................................. 40
2.3  GRAVAÇÃO WIRELESS DE MICROCONTROLADORES................................................................... 43
2.4  SISTEMA DUAL CLOCK............................................................................................................................................ 55
2.5  COMUNICAÇÃO SERIAL VIA BLUETOOTH OU ZIGBEE................................................................... 56
2.6  GRAVANDO O MICROCONTROLADOR VIA USB NO LINUX......................................................... 58
2.7  GRAVANDO O PIC VIA USB PELO TERMINAL DO LINUX OU MAC OSX............................. 59
2.8  SISTEMA DUAL CLOCK............................................................................................................................................ 61
2.9  EMULAÇÃO DE COMUNICAÇÃO SERIAL NO LINUX.......................................................................... 61
2.10  PROGRAMA COM INTERRUPÇÃO EXTERNA POR BOTÃO E DO TIMER 1....................... 63
2.11  OBTENÇÃO DE UM VOLTÍMETRO ATRAVÉS DO CONVERSOR AD COM A 
VARIAÇÃO DE UM POTENCIÔMETRO........................................................................................................................... 64
2.12  CIRCUITO COM84 PARA GRAVAÇÃO DO gerenciador.hex............................................................. 65
PERIFÉRICOS INTERNOS DO MICROCONTROLADOR........................................................................... 67
3.1  CONVERSOR A/D.......................................................................................................................................................... 67
3.1.1  AJUSTE DE RESOLUÇÃO DO SENSOR E DO CONVERSOR AD DE 8 BITS..................... 68
3.1.2  AJUSTE DA TENSÃO DE FUNDO DE ESCALA COM AMPOP....................................................... 68
3.1.3  AJUSTE DA TENSÃO DE REFERÊNCIA COM POTENCIÔMETRO............................................ 69
3.1.4  CONVERSOR AD DE 10 BITS............................................................................................................................... 69
3.1.5  OBTENÇÃO DE UM VOLTÍMETRO ATRAVÉS DO CONVERSOR AD COM A 
VARIAÇÃO DE UM POTENCIÔMETRO........................................................................................................................... 70
3.1.6  LEITURA DE TEMPERATURA COM O LM35 ATRAVÉS DO CONVERSOR AD................. 70
3.1.7  TERMISTOR....................................................................................................................................................................... 72
3.2  MEMÓRIAS DO MICROCONTROLADOR...................................................................................................... 74
3.2.1  MEMÓRIA DE PROGRAMA..................................................................................................................................... 74
3.2.2  MEMÓRIA DE INSTRUÇÕES................................................................................................................................. 74
3.2.3  MEMÓRIA EEPROM INTERNA............................................................................................................................. 74
3.2.4  MEMÓRIA DE DADOS (RAM)................................................................................................................................ 74
3.2.5  EXEMPLO DE APLICAÇÃO..................................................................................................................................... 75 
[  [ [  [ 3 ]
3.2.5.1  CONTROLE DE ACESSO COM TECLADO MATRICIAL................................................................ 75
3.3  MODULAÇÃO POR LARGURA DE PULSO PELO CCP....................................................................... 79
CONTROLE PWM POR SOFTWARE DE VELOCIDADE DE UM MOTORCC....................................... 80
INTERRUPÇÕES E TEMPORIZADORES......................................................................................................... 82
INTERRUPÇÕES............................................................................................................................................................................. 82
INTERRUPÇÕES EXTERNAS................................................................................................................................................ 82
INTERRUPÇÃO DOS TEMPORIZADORES................................................................................................................... 88
MULTIPLEXAÇÃO POR INTERRUPÇÃO DE TEMPORIZADORES.............................................................. 89
EMULAÇÃO DE PORTAS LÓGICAS................................................................................................................. 90
5.1  INSTRUÇÕES LÓGICAS PARA TESTES CONDICIONAIS DE NÚMEROS............................ 90
5.2  INSTRUÇÕES LÓGICAS BOOLANAS BIT A BIT...................................................................................... 91
5.3  EMULAÇÃO DE DECODIFICADOR PARA DISPLAY DE 7 SEGMENTOS............................... 95
5.4  MULTIPLEXAÇÃO COM DISPLAYS DE 7 SEGMENTOS................................................................. 100
COMUNICAÇÃO SERIAL EIA/RS-232............................................................................................................. 103
6.1  CÓDIGO ASCII.............................................................................................................................................................. 104
6.2  INTERFACE USART DO MICROCONTROLADOR............................................................................... 105
6.3  COMUNICAÇÃO SERIAL EIA/RS-485........................................................................................................... 107
ACIONAMENTO DE MOTORES MICROCONTROLADOS....................................................................... 109
ACIONAMENTO DE MOTORES CC DE BAIXA TENSÃO................................................................................. 109
MOTORES ELÉTRICOS UTILIZADOS EM AUTOMÓVEIS.............................................................................. 110
COROA E O PARAFUSO COM ROSCA SEM-FIM................................................................................................ 111
CHAVEAMENTO DE MOTORES CC COM TRANSISTORES MOSFET..................................................112
EXEMPLO: SEGUIDOR ÓTICO DE LABIRINTO.....................................................................................................113
ESTABILIDADE DO CONTROLE DE MOVIMENTO.............................................................................................. 114
PONTE H............................................................................................................................................................................................ 116
DRIVER PONTE H L293D.......................................................................................................................................................  117
SOLENÓIDES E RELÉS.......................................................................................................................................................... 118
DRIVER DE POTÊNCIA ULN2803.................................................................................................................................... 120
PONTE H COM MICRORELÉS........................................................................................................................................... 122
ACIONAMENTO DE MOTORES DE PASSO............................................................................................................. 123
MOTORES DE PASSO UNIPOLARES........................................................................................................................... 123
MODOS DE OPERAÇÃO DE UM MOTOR DE PASSO UNIPOLAR........................................................... 125
ACIONAMENTO BIDIRECIONAL DE DOIS MOTORES DE PASSO.......................................................... 125
SERVO-MOTORES..................................................................................................................................................................... 126
FOTOACOPLADORES E SENSORES INFRAVERMELHOS................................................................... 128
TRANSMISSOR E RECEPTOR IR................................................................................................................................... 132
AUTOMAÇÃO E DOMÓTICA COM CONTROLE REMOTO UNIVERSAL............................................... 134
CODIFICAÇÃO DE RECEPTOR INFRAVERMELHO UTILIZANDO A NORMA RC5....................... 137
LCD (DISPLAY DE CRISTAL LÍQUIDO).......................................................................................................... 140
EXEMPLO: CONTROLE DE TENSÃO DE UMA SOLDA CAPACITIVACOM LCD........................... 145
LDR............................................................................................................................................................................... 147
EXEMPLO: MODELAGEM DE UM LUXÍMETRO MICROCONTROLADO COM LDR...................... 148
SUPERVISÓRIO............................................................................................................................................................................ 150
INTERFACE I
2
C........................................................................................................................................................155
REGRAS PARA TRANSFERÊNCIA DE DADOS.....................................................................................................156
MEMÓRIA EEPROM EXTERNA I
2
C................................................................................................................................. 159
RTC (RELÓGIO EM TEMPO REAL).................................................................................................................. 161
EXEMPLO: PROTÓTIPO DATALOGGER USB DE BAIXO CUSTO............................................................ 164
TRANSMISSÃO DE DADOS VIA GSM............................................................................................................ 169 
[  [ [  [ 4 ]
COMANDOS AT PARA ENVIAR MENSAGENS SMS DE UM COMPUTADOR PARA UM 
CELULAR OU MODEM GSM................................................................................................................................................ 170
COMANDOS AT PARA RECEBER MENSAGENS SMS EM UM COMPUTADOR ENVIADAS 
POR UM CELULAR OU MODEM GSM.......................................................................................................................... 171
O PROTOCOLO MODBUS EMBARCADO.....................................................................................................173
MODELO DE COMUNICAÇÃO............................................................................................................................................ 173
DETECÇÃO DE ERROS.......................................................................................................................................................... 174
MODOS DE TRANSMISSÃO................................................................................................................................................ 174
INTRODUÇÃO À MULTITASKINGE SISTEMAS OPERACIONAIS EM TEMPO REAL (RTOS)178
PREPARAÇÃO PARA RTOS MULTITASKING......................................................................................................... 179
DECLARAÇÃO DE UMA TAREFA..................................................................................................................................... 179
MÁQUINAS DE ESTADO........................................................................................................................................................180
APÊNDICE I: CABEÇALHOS DA FERRAMENTA PARA DIVERSOS COMPILADORES............ 182
CCS C Compiler............................................................................................................................................................................. 182
C18 compiler.................................................................................................................................................................................... 183
SDCC.................................................................................................................................................................................................... 184
MikroC.................................................................................................................................................................................................. 185
Hi-Tech C Compiler...................................................................................................................................................................... 186
Microchip ASM compiler........................................................................................................................................................... 186

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