7/31/2019 _PROGRAMACION DE PICS I - Conceptos Bsicos
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Taller de Programacin de PICs. 1
Taller de Programacin de PICs
Conceptos Bsicos
Universidad Veracruzana
Facultad de IngenieraM. C. Adrin Snchez Vidal
Octubre de 2009
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Taller de Programacin de PICs. 2
Conceptos Bsicos
1. Introduccin.
2. Sistemas Numricos.
3. Conversin entre sistemas numricos.
4. Cdigos Binarios.
5. Diferencia entre P y C.
6. Conceptos bsicos.
7. Memoria de Programa.
8. Memoria de Datos RAM.
9. Procesador.
10. Perifricos.
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Taller de Programacin de PICs. 3
Introduccin
Los microcontroladores estn conquistando el mundo, puesto quese encuentran presente en nuestro trabajo, casa y vida en general.
Se pueden encontrar controlando el funcionamiento de los ratones
y teclados de las computadoras, en telfonos, hornos de
microondas y televisores de nuestro hogar.
Pero la invasin acaba de comenzar, y este siglo XXI ser testigo
de la conquista masiva de estos diminutos computadores, que
gobernarn la mayor parte de los aparatos que se fabrican y
usamos los humanos.
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Taller de Programacin de PICs. 4
Base de un sistema numrico
La base de un sistema numrico es el nmero de dgitos diferentes
usados en ese sistema.
Base Sistema Notacin Dgitos
2 Binario 102= (10)2 0, 1
8 Octal 108= (10)8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
10 Decimal 10= (10)10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
16 Hexadecimal 10H= (10)16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
Sistemas Numricos
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Taller de Programacin de PICs. 5
Conteo de sistemas numricos
DECIMAL BINARIO OCTAL HEXADECIMAL0
1
2
3
45
6
7
8
9
1011
12
13
14
15
16
Sistemas Numricos
0
1
10
11
100101
110
111
1000
1001
10101011
1100
1101
1110
1111
10000
0
1
2
3
45
6
7
10
11
1213
14
15
16
17
20
0
1
2
3
45
6
7
8
9
AB
C
D
E
F
10
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Taller de Programacin de PICs. 6
Sistemas Numricos
Notacin posicional
Al escribir un nmero, la posicin de cada dgito indica su peso
relativo. En la base run nmero N de n dgitos en la parte entera
y m dgitos en la parte fraccionaria en esta notacin se escribe:
En esta notacin el dgito de ms a la izquierda (an-1) es decir, el
que pesa ms se denomina dgito ms significativo (MSD), en
forma similar al de ms a la derecha (a-m); es decir, el que pesamenos se le llama dgito menos significativo (LSD). Ejemplos:
1025H, 235.38, 100012, 100
N=(an-1 a n-2 .... a1 a0. a-1 .... a -m)
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7/47Taller de Programacin de PICs. 7
Conversin de baser a base 10
Conversin entre sistemas numricos
Ejemplos: Convertir (B2A)16 y (11010)2a base 10.
Expresando el nmero en notacin polinomial usando base 10
para representar cada cantidad involucrada en dicha notacin:
(B2A)16 = (11*162 + 2*161 + 10*160)10
= (11*256 + 2*16 + 10 )10
= (2858)10
Posicin 3 2 1
Peso 162 161 160
Valor 256 16 1
B 2 A
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8/47Taller de Programacin de PICs. 8
Conversin de baser a base 10
Conversin entre sistemas numricos
Ejemplos: Convertir (B2A)16 y (11010)2a base 10.
Expresando el nmero en notacin polinomial usando base 10
para representar cada cantidad involucrada en dicha notacin:
(11010)2 = 1*24 + 1*23 + 0*22 + 1*21 + 0*20
=16 + 8 + 0 + 2 = (26)10
Posicin 5 4 3 2 1
Peso 24 23 22 21 20
Valor 16 8 4 2 1
1 1 0 1 0
UsandoNbits se puede representar nmeros decimales desde 0
a 2N-1, un total de 2Nnmeros.
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9/47Taller de Programacin de PICs. 9
Conversin de base 10 a base q
Conversin entre sistemas numricos
Al dividir N=(an-1an-2... a1a0)rentre robtenemos como cocienteN1 y como residuo de la divisin a0. En forma similar sidividimos N1=(an-1an-2...a1)rentre robtendremos como cociente
N2=(an-1an-2...a2)ry como residuo a1 y as sucesivamente.
Para obtener los n dgitos deNen base rse debern obtener los n
residuos de n divisiones sucesivas entre r. Obtenindose en elorden de LSD a MSD.
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10/47Taller de Programacin de PICs. 10
Conversin entre sistemas numricos
Ejemplos: Convertir 2510 a base 2, 8 y 16.
Cociente ResiduoDivisin 2 25
Primera 12 a0= 1 LSB
Segunda 6 a1= 0
Tercera 3 a2= 0
Cuarta 1 a3= 1Quinta 0 a4= 1 MSB
Conversin de base 10 a base q
2510 = 110012
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11/47Taller de Programacin de PICs. 11
Conversin entre sistemas numricos
Ejemplos: Convertir 2510 a base 2, 8 y 16.
Cociente Residuo
8 25
Primera 3 a0= 1
Segunda 0 a1= 3
Conversin de base 10 a base q
2510 = 318
Cociente Residuo16 25
Primera 1 a0= 9
Segunda 0 a1= 1
2510 = 19H
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12/47Taller de Programacin de PICs. 12
Conversin entre sistemas numricos
Cuando una de las bases involucradas en la conversin es una
potencia entera de la otra la conversin se vuelve muy sencilla,
ya que se puede realizar en un slo paso expresando cada dgito
del nmero en base rkusando kdgitos de base r.
Adems, este procedimiento no requiere que se realice operacin
aritmtica de ningn tipo.
Conversin de baserk a baser
7/31/2019 _PROGRAMACION DE PICS I - Conceptos Bsicos
13/47Taller de Programacin de PICs. 13
Conversin entre sistemas numricos
Ejemplo: ConvertirN= (10111011110)2 a base 8 y base 16.
Conversin de baserk a baser
Como 8 = 23, basta con representar cada 3 dgitos del nmero
binario en octal como se muestra a continuacin:N= 10 111 011 110
6372
N= 27368
Sin embargo, dado que 16 = 24
, ahora se emplean grupos de 4dgitos del nmero binario en hexadecimal, como sigue:
N= 101 1101 1110
ED5
N= 5DEH
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14/47Taller de Programacin de PICs. 14
Conversin entre sistemas numricos
Ejercicios: Convertir los siguientes nmeros a su equivalente enoctal, hexadecimal ambos.
Conversin de baserk a baser
1. 111011101110012
,
2. 100010000111102,
3. 1101010011011012,
4. 10101011101012,
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15/47Taller de Programacin de PICs. 15
Cdigos binarios
Un dispositivo muy generalizado por su sencillez y bajo costo en
dispositivos digitales de visualizacin es el exhibidor o display de siete
segmentos, el cual consiste en un arreglo de siete indicadores
luminosos (LEDs) u opacos (cristal lquido) arreglado como se
muestra en la siguiente figura. Existen dos tipos de exhibidores de sietesegmentos construidos con LEDs, estos son los de nodo comn y los
de ctodo comn.
Cdigo BCD a 7 segmentos
a
g
d
bf
ce
Arreglo de 7 segmentos
a b c d e f g
Ctodo comna b c d e f g
nodo comn
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16/47Taller de Programacin de PICs. 16
Cdigos binarios
En la siguiente tabla se muestra el cdigo de 7 segmentos paraun display de nodo comn para los dgitos decimales y elequivalente en BCD:
Cdigo BCD a 7 segmentos
N BCD a b c d e f g Display0 0000 0 0 0 0 0 0 1 0
1 0001 1 0 0 1 1 1 1 1
2 0010 0 0 1 0 0 1 0 2
3 0011 0 0 0 0 1 1 0 3
4 0100 1 0 0 1 1 0 0 45 0101 0 1 0 0 1 0 0 5
6 0110 0 1 1 1 1 1 1 6
7 0111 0 0 0 1 1 1 1 7
8 1000 0 0 0 0 0 0 0 8
9 1001 0 0 0 0 1 0 0 9
a
g
d
bf
ce
Arreglo de7 segmentos
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17/47Taller de Programacin de PICs. 17
Diferencia entre P y C
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (PIC)que contiene todos los componentes de un computador. Se emplea
para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y,
debido a su pequeo tamao suele incorporarse al propio
dispositivo que gobierna (embedded controller).
El microcontrolador es un computador dedicado, en su memoriaslo reside un programa destinado a gobernar una aplicacin
determinada; sus lneas de entrada/salida soportan las conexiones
de sensores y actuadores del dispositivo a controlar.
Una vez programado y configurado el C, solamente sirve para
gobernar la tarea asignada.
7/31/2019 _PROGRAMACION DE PICS I - Conceptos Bsicos
18/47Taller de Programacin de PICs. 18
Diferencia entre P y C
Por otro lado, el microprocesador es un circuito integrado que
contiene solamente la unidad central de procesos o CPU
(procesador).
La memoria, los puertos y todos los dems perifricos son
exteriores, accesndose a ellos a travs de los buses dedirecciones, datos y control, razn por la cual se dice que un P es
un sistema abierto pues su configuracin vara dependiendo de laaplicacin a la que se destine.
Sin embargo, un microcontrolador (PICs) es una unidad que
posee en su interior al microprocesador y a los perifricos y
elementos indispensables para que pueda funcionar como una
microcomputadora en un solo chip.
7/31/2019 _PROGRAMACION DE PICS I - Conceptos Bsicos
19/47Taller de Programacin de PICs. 19
Conceptos bsicos
Otra caracterstica de los procesadores PIC es el uso de un
conjunto de instrucciones del tipo RISC (Reduced InstructionSet Computer). Con el RISC se suele ejecutar la mayora de lasinstrucciones con un solo pulso del clock.
Con las instrucciones que se usan en otros equipos del tipo CISC(Complex Instruction Set Computer), se logra instrucciones mspoderosas, pero a costa de varios ciclos del clock. En el bien
conocido procesador 68HC11 de Motorola se requieren a veceshasta 5 ciclos del clock para ejecutar una instruccin.
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20/47Taller de Programacin de PICs. 20
Conceptos bsicos
La arquitectura tradicional de computadoras y
microprocesadores se basa en el esquema propuesto por JohnVon Neumann, en el cual la unidad central de proceso, o CPU,esta conectada a una memoria nica que contiene lasinstrucciones del programa y los datos.
El tamao de la unidad de datos o instrucciones est fijado por elancho del bus de la memoria. Es decir que un microprocesador de
8 bits, que tiene adems un bus de 8 bits que lo conecta con la
memoria, deber manejar datos e instrucciones de una o ms
unidades de 8 bits (bytes) de longitud.
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Taller de Programacin de PICs. 21
Conceptos bsicos
Por otro lado, la arquitectura Harvard, consiste simplemente
en un esquema en el que el CPU est conectado a dos memoriaspor medio de dos buses separados. Una de las memoriascontiene solamente las instrucciones del programa, y es llamada
Memoria de Programa. La otra memoria solo almacena los datosy es llamadaMemoria de Datos.
Los buses son independientes y pueden ser de distintos anchos.
Para un procesador de Set de Instrucciones Reducido, o RISC(Reduced Instruccin Set Computer), el set de instrucciones y el
bus de la memoria de programa pueden disearse de manera tal
que todas las instrucciones tengan una sola posicin de memoria
de programa de longitud.
CPUMEM
DATOS
MEM
PROG
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Taller de Programacin de PICs. 22
Memoria de Programa
El " PIC 16F84 " es un MICROCONTROLADOR con memoria
de programa tipo FLASH, lo que representa gran facilidad en el
desarrollo de prototipos y en su aprendizaje ya que no se requiere
de borrado con luz ultravioleta como las versiones EPROM sino,
permite reprogramarlo nuevamente sin ser borrado conanterioridad.
El PIC 16C84 es un microcontrolador de la familia MICROCHIP,
totalmente compatible con el PIC 16F84. Su principalcaracterstica es que posee memoria "EEPROM" en lugar de
memoria Flash, pero su manejo es igual.
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Taller de Programacin de PICs. 23
Memoria de Programa
EL PIC16F84 tiene una memoria de 1 Kbyte de longitud conpalabras de 14 bits.
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Taller de Programacin de PICs. 24
Memoria de Programa
Como el PIC16F84 tiene un contador de programa de 13 bits, tieneuna capacidad de direccionamiento de 8K x 14, pero solamente
tiene implementado el primer 1K x 14 (000h hasta 03FFh). Si se
direccionan posiciones de memoria superiores a 3FFh se causar
un solapamiento o desborde con el espacio del primer 1K.
Vector de Reset
Cuando ocurre un reset o se enciende el microcontrolador, el
contador de programa se pone en ceros (000h). Por esta razn, en
la primera direccin del programa se debe escribir todo lo
relacionado con la iniciacin del mismo.
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Taller de Programacin de PICs. 25
Memoria de Programa
Vector de Interrupcin
Cuando el microcontrolador recibe una seal de interrupcin el
contador de programa apunta a la direccin 04h de la memoria de
programa, por eso all se debe escribir toda la programacinnecesaria para atender dicha interrupcin.
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Taller de Programacin de PICs. 27
Memoria de Datos RAM
Para seleccionar qu banco setrabaja en un momento
determinado se utiliza el bit
RP0 del registro STATUS.
Con RP0=0 se accede albanco 0, mientras que con
RP0=1 se accede al banco 1.
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Taller de Programacin de PICs. 28
Memoria de Datos RAM
Registros de Funcin especial
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Taller de Programacin de PICs. 29
Memoria de Datos RAM
El registro INTCON contiene los bits para habilitar cada una de
las fuentes de interrupcin.
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Taller de Programacin de PICs. 30
Memoria de Datos RAM
02h o PCL: CONTADOR DE PROGRAMA (PC). Contiene ladireccin de la prxima instruccin a ejecutar. Se incrementa
automticamente al ejecutar cada instruccin, de manera que la
secuencia natural de ejecucin del programa es lineal, una
instruccin despus de la otra.
Algunas instrucciones de control, cambian el contenido del PC
alterando la secuencia lineal de ejecucin. Dentro de estas se
encuentran el GOTO y el CALL que permiten cargar en forma
directa un valor constante en el PC haciendo que el programa salte acualquier posicin de la memoria. Otras instrucciones de control son
los SKIP o salteos condicionales, que producen un incremento
adicional del PC si se cumple una condicin especifica, haciendo que
el programa saltee, sin ejecutar, la instruccin siguiente.
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Taller de Programacin de PICs. 31
Memoria de Datos RAM
04h o FSR: REGISTRO SELECTOR DE REGISTROS. En asociocon el registro IND0, se utiliza para seleccionar indirectamente los
otros registros disponibles. Mientras que los antecesores del PIC
16F84 solo posean 5 bits activos, en este microcontrolador se poseen
solo 8 bits. Si en el programa no se utilizan llamadas indirectas, este
registro se puede utilizar como un registro de propsito general.
05h o PORTA: PUERTO DE ENTRADA/SALIDA DE 5 BITS(RA0~ RA4). Este puerto al igual que todos sus similares en los PIC,
puede leerse o escribirse como si se tratara de un registro cualquiera.El registro que controla el sentido (entrada o salida) de los pines de
este puerto esta localizado en la pagina 1 (Banco 1), en la posicin
85h y se llama TRISA.
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Taller de Programacin de PICs. 32
Memoria de Datos RAM
06h o PORTB: PUERTO DE ENTRADA/SALIDA DE 8 BITS
(RB0~RB7). Al igual que en todos los PIC, este puede leerse oescribirse como si se tratara de un registro cualquiera; algunos de sus
pines tienen funciones alternas en la generacin de interrupciones. El
registro de control para la configuracin de la funcin de sus pines se
localiza en la pagina 1 (Banco 1), en la direccin 86h y se llama
TRISB.
08h o EEDATA: REGISTRO DE DATOS DE LA EEPROM. Esteregistro contiene el dato que se va a escribir en la memoria
EEPROM de datos o el que se ley de sta.09h o EEADR: REGISTRO DE DIRECCION DE LA EEPROM.Aqu se mantiene la direccin de la EEPROM de datos que se van a
trabajar, bien sea para una operacin de lectura o para una de
escritura.
i d
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Taller de Programacin de PICs. 33
Memoria de Datos RAM
Registro STATUSContiene el estado aritmtico de la ALU, el estado del reset y los
bits para seleccin del banco.
Donde:L=bit de lectura
E=bit de escritura
0/1/x=Valor despus de un RESET
M i d D RAM
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Taller de Programacin de PICs. 34
Memoria de Datos RAM
M i d D RAM
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Taller de Programacin de PICs. 35
Memoria de Datos RAM
85h o TRISA: REGISTRO DE CONFIGURACION DELPUERTO A. Es el registro de control para el puerto A. Un "cero"
en el bit correspondiente al pin lo configura como salida, mientras
que un "uno" lo hace como entrada.
86h o TRISB: REGISTRO DE CONFIGURACION DELPUERTO B. Es el registro de control para el puerto B. Un "cero"
en el bit correspondiente al pin lo configura como salida, mientras
que un "uno" lo hace como entrada.
Adems, el PIC cuenta con una memoria EEPROM con una
capacidad de almacenamiento de datos de 64 bytes, capaz de
mantenerlos por ms de 40 aos, y soporta mucho ms de 1,000
ciclos de grabado y borrado.
P d
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Taller de Programacin de PICs. 36
Procesador
Dada la necesidad de conseguir elevados rendimientos en elprocesamiento de las instrucciones, el PIC16F84 cuenta con un
procesador de arquitectura Harvard.
68 bytes de RAM
64 bytes de EEPROM
P d
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Taller de Programacin de PICs. 37
Procesador
Arquitectura tradicional Arquitectura ortogonal
P d
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Taller de Programacin de PICs. 38
Procesador
Se puede observar que la principal diferencia entre ambasarquitecturas radica en la ubicacin del registro de trabajo, que
para los PICs se denomina W (Working Register), y para los
tradicionales es el Acumulador (A).
En los microcontroladores tradicionales todas las operaciones se
realizan sobre el acumulador, cuya salida esta conectada a una delas entradas de la ALU, por lo tanto el resultado de cualquieroperacin siempre quedar en este registro. Para operar sobre un
dato de memoria, luego realizar la operacin siempre hay quemover el acumulador a la memoria con una instruccin adicional.
P d
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Taller de Programacin de PICs. 39
Procesador
En los PIC, la salida de la ALU va al registro W y tambin a lamemoria de datos, por lo tanto el resultado puede guardarse en
cualquiera de los dos destinos. En las instrucciones de simple
operando el dato en este caso se toma de la memoria (por
convencin).
La gran ventaja de esta arquitectura es que permite un gran ahorro
de instrucciones ya que el resultado de cualquier instruccin que
opere con la memoria, ya sea de simple o doble operando, puede
dejarse en la misma posicin de memoria o en el registro W, segn
se seleccione con un bit de la misma instruccin. Las operaciones
con constantes provenientes de la memoria de programa se
realizan solo sobre el registro W.
P d
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Taller de Programacin de PICs. 40
Procesador
Otra caracterstica del procesador es que es segmentado; es decir,
que mientras ejecuta una instruccin, puede buscar la siguiente enel mismo ciclo de trabajo.
1. MOVLW 55h
2. MOVWF PORTB
3. CALL SUB_1
4. BSF PORTA, BIT3
El procesador es de tipo RISC, puesto cuenta con 35 instrucciones,
donde la mayora se ejecuta en un ciclo de trabajo.
P if i
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Taller de Programacin de PICs. 41
Perifricos
Los puertos o perifricos son el puente entre el microcontrolador yel mundo exterior. Son lneas digitales que trabajan entre cero y
cinco voltios y se pueden configurar como entradas o como
salidas.
El PIC 16F84 tiene dos puertos. El puerto A con 5 lneas y el
puerto B con 8 lneas. Cada pin se puede configurar como entrada
o como salida independiente programado por un par de registros
diseados para tal fin (TRISA y TRISB, respectivamente).
En ese registro un "0" configura el pin del puerto correspondiente
como salida y un "1" lo configura como entrada.
P if i
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Taller de Programacin de PICs. 42
Perifricos
P if i
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Taller de Programacin de PICs. 43
Perifricos
PUERTO A
1. RA0 = Pin de Entrada/Salida (TTL).
2. RA1 = Pin de Entrada/Salida (TTL).
3. RA2 = Pin de Entrada/Salida (TTL).
4. RA3 = Pin de Entrada/Salida (TTL).
5. RA4/TOCKI = Pin de Entrada/Salida o entrada de Reloj
Externo para el TMR0, cuando este pin se configura como
salida es de tipo Open Drain (ST), cuando funciona como salida
se debe conectar a Vcc (+5V) a travs de una resistencia.
P if i
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Taller de Programacin de PICs. 44
Perifricos
PUERTO B
1. RB0/INT = Pin de E/S o entrada de int externa. (TTL/ST).
2. RB1 = Pin de Entrada/Salida (TTL).
3. RB2 = Pin de Entrada/Salida (TTL).
4. RB3 = Pin de Entrada/Salida (TTL).5. RB4 = Pin de E/S con Interrupcin por cambio de Flanco
(TTL).
6. RB5 = Pin de E/S con Interrupcin por cambio de Flanco
(TTL).
7. RB6 = E/S con Interrupcin por cambio de Flanco (TTL/ST).
8. RB7 = E/S con Interrupcin por cambio de Flanco (TTL/ST).
P if i
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Taller de Programacin de PICs. 45
Perifricos
PINES ADICIONALES
MCLR = Pin de Reset del Microcontrolador (Master Clear). Se
activa (el pic se resetea) cuando tiene un "0"lgico en su
entrada.
Vss = Ground o Tierra VDD = Fuente Positiva (+5V)
OSC2/CLKOUT = Entrada del Oscilador del Cristal. Se
conecta al Cristal o Resonador en modo XT (Oscilador de
Cristal). En modo RC (ResistenciaCondensador), este pin
acta como salida el cual tiene de la frecuencia que entra
por el pin OCS1/CLKIN.
OSC1/CLKIN = Entrada del Oscilador del Cristal / Entrada de
reloj de una Fuente Externa.
Perifricos
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Taller de Programacin de PICs. 46
Perifricos
RA3:RA0
Si trabaja como salida:
1.El TRIS Latch contiene un 0.
2. El dato aparece en la lnea del
bus de datos interno.
3. Se activa WR Portalmacenando
el dato, Si D=1, Qneg=0.
4. Las salidas Or y And sern 0,
conduciendo el PMOS.
5. La lnea exterior queda en nivelalto al conectarse a VDD.
6.ElData Latch mantiene la salida
hasta que no se reescriba.
PUERTO A
Perifricos
7/31/2019 _PROGRAMACION DE PICS I - Conceptos Bsicos
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Perifricos
Si trabaja como entrada:
1.El TRIS Latch contiene un 1,
lo cual desactiva al PMOS junto
al NMOS en alta impedancia.2. El dato aplicado al puerto desde
el exterior pasa al bus interno al
habilitar aRD PORT.
3. Al leer una lnea de entrada se
obtiene el estado actual del pin
correspondiente.
4. La informacin debe mantenerse
durante el ciclo de instruccin.
RA3:RA0
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