MICRO 04 IO TIMERS

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MICROPROCESSADORES E

MICROCONTROLADORES

Tecnologia em Automação Industrial

I/O e Timers

Edna Mie Kanazawa

ekanazawa@gmail.com

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Conteúdo Programático

• Microprocessadores

– Histórico

– Principais aplicações

• Arquitetura de Microprocessadores

– Diagrama em blocos interno;

– ULA, Decodificador instruções, registradores;

– Barramentos de dados, endereços e controle

• Microcontroladores – Características – Principais aplicações • Arquitetura de Microcontroladores – Memórias – Interrupções – Registradores – formatos de instrução – conjuntos de instruções

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Conteúdo Programático

• Técnicas de Desenvolvimento de software para aplicação de microcontroladores

– Depuração

– Simulação

• Programação

– Linguagem de Alto Nível

– Linguagem de Baixo Nível

• Laboratório

– Interfaces com dispositivos discretos e programáveis

– Interfaces paralelas: sinais digitais e analógicos

– Programação

– Temporizadores/Contadores programáveis

– Interrupções

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• I/O’s

• Timers

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• Porta de I/O

– Transferem dados de/para pinos do microcontrolador

– Dados digitais (bits)

– Dados analógicos

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• 5 portas – 34 pinos – PORTA • 7 pinos (RA0-RA6) – PORTB • 8 pins (RB0-RB7) • 8 pins (RB0-RB7) – PORTC • 8 pins (RC0-RC7) – PORTD • 8 pins(RD0-RD7) – PORTE • 3 pins(RE0-RE2)

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• Os pinos dos port’s possuem multiplos usos

– Exemplo: bits 0-3 do PORTA (RA0/AN0 - RA3/AN3)

• Entrada digital (RA0-RA3)

• Saida digital (RA0-RA3)

• Entrada analógica

– AN0 – AN3

– (input to on-board A/D converter)

– AN2, AN3 can also be used for A/D reference voltage input

– The 18F452 has a total of 8 analog inputs

– Exemplo: bits 0-2 do PORTB (RB0/INT0 - RB2/INT2)

• Entrada ou Saida Digital (RB0 - RB2)

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• Outros usos especiais do pinos de I/O

– Clock externo para os timers

– Detecção de tensão baixa (entrada analógica)

– Capture Compare (CCP) I/O

– SPI and I2C peripheral bus interfaces

– USART (synchronous/asynchronous serial I/O)

– Parallel slave port

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Configurando as portas de

I/O

• Cada PORTx (x = A-E) possui 3 registros

associados

– PORTx - registrador de porta

– TRISx - registrador de direção de dados

– LATx – usado para ler/modificar/escrever operações

• Normalmente os registradores não são acessados diretamente

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Configuração do PORTx

• Os bits TRISx configuram a direção dos dados

(entrada ou saida) do PORTx

– TRISx{i} = 0 -> PORTx{i} configurado com saída

– TRISx{i} = 1 -> PORTx{i} configurado como entrada

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Acende LED se botão

pressionado

• Exemplo:

– Piscar os leds

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• Exercício

– Ler os dois botões e tocar o buzzer com

frequencia diferente para cada combinação de botões.

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• Uso dos timers são necessários quando

precisamos:

– Gerar eventos em tempo específico

– Medir a duração de um evento

– Registrar data e hora de um evento

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Teoria

• O principal componente de sistema de tempo e um contador binário.

• O contador incrementa a cada pulso aplicado em sua entrada.

• O contador conta continuamente de 0 a 2n-1_{, onde n é o número de bits do}

contador.

• O sistema de tempo é independente, logo pode contar entradas ou pulsos paralelamente enquanto o microcontrolador executa o programa principal. paralelamente enquanto o microcontrolador executa o programa principal.

• Se uma entrada de clock do contador possui uma frequencia conhecida é possível medir o intervalo de tempo contando os pulso de clock.

• Por exemplo:

– Se a entrada de clock possui frequencia de 1Mhz (periodo de 1us) e temos 3000 pulsos no sinal de clock, então temos um tempo de 3000 microsegundos

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Teoria

• Em microcontroladores, a entrada de clock para o sistema de tempo interno pode ser selecionado via software.

• Os microcontroladores possuem fonte própria de clock e pode ser selecionado como entrada de clock. Neste caso, o sistema de tempo trabalhará como timer, pois possui uma frequencia de tempo trabalhará como timer, pois possui uma frequencia de clock conhecida.

• Existe a possibilidade gerar sinais de clocks externos através dos pinos de I/O do microcontrolador e esses pulsos podem ser gerados em intervalos de tempo aleatórios.

– Esses pulsos podem ser produzidos manualmente através de um botão ou por outra fonte, como sensor que pode gerar um pulso sempre que um carro

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Estrutura funcional do

timer de 16 bits

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• Supondo que gostaríamos de medir o tempo

decorrido entre dois eventos sucessivos.

• Assumindo que quando o primeiro evento

acontece, o timer resetado para zero e

quando o segundo evento acontece o a saida

do timer é 25000.

• O período do clock é de 1us, então o tempo

entre os dois eventos é de

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• Este contador de tempo pode contar de

0-65535 (2

16

-1), desta forma podemos medir

uma faixa de tempo de 0 to 65535 x 1 µs =

65.535 milliseconds, com resolução de 1 µs.

• O intervalo de tempo máximo que o timer

pode medir é conhecido como faixa de

temporização e a resolução define o intervalo

mínimo que o timer pode medir.

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• O módulo de tempo tem uma saida adicional, chamado de flag overflow, que indica que o contador atingiu a saida máxima e neste caso o módulo vai para zero.

• Nos microcontroladores o timer gera uma interrupção de timer overflow.

timer overflow.

• Podemos contar o número de vezes que esta interrupção ocore e extender para um faixa de tempo que podemos medir.

– Tempo decorrido = (stop count – start count) + number of overflows x (2n_-1)

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Prescaler

• Prescaler – divisor de clock

• Exemplo:

– Ser usarmos um divisor de frequencia de 8 em um timer de 16 bits, então a taxa de tempo será de timer de 16 bits, então a taxa de tempo será de 65535 x 8 µs = 524.280 milliseconds.

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Timers

• Características

– Limite de contagem – Tipo de incremento – Pré e postscales – Pré e postscales – Geração de interrupções – Periféricos associados

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• Timer0 – TMR0

– Contador de 8 bits

– Valor atual disponível no registrador TMR0

– Registrador TMR0 – leitura e escrita – permitindo a reinicialização do contador

reinicialização do contador

– Duas formas de incremento através da chave OPTION_REG <TOCS>

• TOCS=1 Incremento a cada transição no pino RA4/TOCKI

– Permite definir se o incremento ocorrerá na descida ou subida do sinal de entrada OPTION_REG<TOSE>

» 0 – descida

» 1 - subida

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• TMR0L (timer0 low byte register)

• TMR0H (timer0 high byte register)

• T0CON (Timer0 control register)

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Operação

• Quando ocorre overflow do Timer0, ou seja,

transições de 11111111 para 00000000, o bit

TMR0IF (bit 2) do registrador INTCON é setado

– Este bit deve ser manualmente resetado

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• Exercício

– Utilizar os timers e duas interrupções para

controlar a frequencia de leitura dos botões e a frequencia do buzzer

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• Exercício

– Com os exemplos práticos de acesso as portas de I/O e implementação dos timer crie uma aplicação para apresentaçã dos dados contador no display para apresentaçã dos dados contador no display de 7 segmentos.

– O display de 7 segmentos está ligado ao PORTD do PIC 18F452.

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Bibliografia Básica

• PEREIRA, F. Microcontroladores PIC: programação em C 5.ed. São Paulo, Érica, 2006.

• SOUZA, V. A. Projetando com os microcontoladores

da família PIC 18 - uma nova percepção. São Paulo, da família PIC 18 - uma nova percepção. São Paulo,

Ensino Profissional, 2007.

• ZANCO, W. S. Microcontroladores PIC: Técnicas de software e hardware para projetos de circuitos

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Bibliografia Complementar

• SILVA, R. A. Programando microcontroladores PIC - linguagem C. São Paulo, Ensino Profissional, 2006.

• MORENO, E. D.; PENTEADO, C. G. & RODRIGUES, A. C. Microcontroladores