Introducción: Qué es PICAXE . . . .3
Conociendo los microcontroladores de este sistema . . . .4
Utilitario gratuito para hacer programas . . . 6
Lección 1: Primeras Experiencias con los PICAXE . . . .9
Uso y prueba de leds: primeros programas en BASIC . . . .9
Uso y prueba de timbres y zumbadores . . . .12
Prueba y uso de sensores digitales . . . .13
Prueba y uso de fotorresistencias . . . .14
Más sobre el sistema PICAXE . . . .16
Entrenador PICAXE-18 . . . .18
Preparando el tablero tutorial . . . .18
El software gratuito para trabajar con PICAXE . . . .18
Ejecutando un programa de muestra . . . .19
Instrucciones para uso en Windows . . . .19
Aprendiendo a hacer programas en BASIC . . . .20
Utilizando el comando Symbol . . . .20
El circuito del “entrenador” PICAXE-18 . . . .21
Utilizando Bucles For...Next . . . .22
Controlando la velocidad de un motor . . . .22
Uso de timbres y zumbadores electrónicos en el sistema PICAXE . . . .23
Uso de entradas con sensores digitales . . . .23
Uso de entradas con sensores analógicos . . . .24
Cómo se leen las entradas analógicas . . . .25
Programación por organigramas o diagramas de flujo . . . .25
Dibujando organigramas . . . .27
Uniendo bloques . . . .27
Simulación de pantalla . . . .27
Convirtiendo organigramas . . . .27
Utilizando símbolos . . . .28
Guardando e imprimiendo organigramas . . . .28
Sistemas de números . . . .28
Visualizando cifras analógicas en el display de 7 segmentos . . .29
Controlando motores paso a paso . . . .29
Subrutinas . . . .32
El circuito del entrenador . . . .32
Examen Múltiple choisse Lección 1 . . . .33
Lección 2: Diseño y Construcción de Proyectos con PICAXE . . . .35
Introducción . . . .35
Kit entrenador para PICAXE 08 . . . .39
Aprendiendo a programar la tarjeta entrenadora 08 . . . .41
Juego de luces tipo auto fantástico . . . .44
Alarma para puertas y ventanas empleando la tarjeta entrenadora PICAXE 08 . . . .47
La Tarjeta entrenadora PICAXE 18 . . . .51
Aprendiendo a utilizar el ADC en la tarjeta entrenadora del PICAXE 18 . . . .53
Control de temperatura con la tarjeta entrenadora PICAXE 18 . . . .59
Programa para desplegar números BCD con la tarjeta entrenadora del PICAXE 18 . . . .63
Cerradura electrónica empleando la tarjeta entrenadora PICAXE 18 . . . ...68
Examen Multiple choisse Lección 2 . . . ...75 N º 1 2 4
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E
l campo de acción de los microcontroladores ha rebasado sus expectativas originales de aplicación, ya que en la actua-lidad los podemos encontrar no sólo en aplicaciones industriales (dentro de los PLCs por ejemplo), sino dentro de nuestras mismas casas. A lo mejor no lo sabemos, pero para pre-cisar este comentario basta con señalar un aparato electrodoméstico como es una lavadora automática, que para controlar sus procesos de lavado, secado y pre - planchado, requiere de un microcontrolador.Y así podemos continuar con más ejemplos, tales como las TV, las consolas de video juego, las PCs, el refrigerador, etc.
Si los microcontroladores los tenemos en nuestras casas, imaginen en un vehículo, en los aviones, en los celulares, en resumen, se encuentran en todos aquellos aparatos o juguetes que se controlan por sí mismos.
En un futuro no sería extraño encontrar microcontroladores hasta dentro de nuestros cuerpos, controlan-do algún órgano o miembro artificial.
Con el transcurso del tiempo los microcontroladores van ganando terreno, y se van incorporando a más aplicaciones, tanto para el área de diseño como para el de mantenimiento, lo que requiere de más per-sonas que tengan conocimientos sobre la programación de microcontroladores.
Si buscamos en el mercado microcontroladores de diferentes marcas, vamos a encontrar una gran can-tidad de fabricantes, además de muchas versiones que nos ofrecen, lo que nos da un volumen de matrícu-las enorme, dándonos alternativas muy diversas en cuanto a la elección de algún microcontrolador en par-ticular.
Del universo existente de microcontroladores, vamos a enfocarnos en los PICAXE, porque cuentan con una herramienta de programación que nos facilita el aprendizaje, y una vez que tengamos la práctica y habilidad en la programación, podremos emigrar a otro tipo de microcontroladores, porque con los PICAXE aprendemos a realizar diagramas de flujo, que es una herramienta indispensable en la programación.
Los conocimientos sobre programación, normalmente se adquieren a través de un curso formal ya sea en universidades o escuelas técnicas, pero ¿qué sucede con aquellas personas que no pueden, por cualquier razón, incorporarse a estudiar microcontroladores?
Lo importante es que si alguien está interesado(a) en aprender a programar microcontroladores, y no puede llevar un curso formal, tenga una alternativa de estudio que pueda administrar la misma persona.
El enfoque que tiene la presente obra, es la de llevar un curso comenzando en la primera parte con las características básicas de los microcontroladores PICAXE, para que de manera genérica el lector pueda ingresar de forma fácil a la programación de los microcontroladores.
En la segunda parte de la obra, el lector podrá adquirir conocimientos más avanzados en cuanto a téc-nicas de programación, para ello se abordan los temas nuevamente explicando aspectos básicos para reafirmar los conocimientos, y además sobre distintos ejemplos se van explicando diferentes situaciones para ir incorporando diversas herramientas de programación.
Al finalizar cada una de las partes que conforman al libro, el lector se encontrará con un examen, que le permitirá ir evaluando su nivel de conocimientos, y así pueda reforzar aquellas partes en donde se encuentre débil.
Pues bien querido lector, en general esta obra es el resultado del impulso que en Club Saber Electrónica, queremos darles a todas aquellas personas que tengan “ganas” de aprender, y por lo tanto, esperamos que este libro sea de su total agrado y utilidad, muchas gracias por elegirnos y hasta la próxima.
“Agradezco las facilidades prestadas por el Instituto Politécnico Nacional y en especial a la Escuela Superior de Cómputo, para la realización de la presente obra,la cual es el resultado de la comprobación de diversos experimentos en sus laboratorios”
ISBN Nº: 978-987-1116-91-1 CDD 621.381
PICAXE: La Nueva Forma de Programar un PIC
Desde que el primer microprocesador vio la luz del mundo (el 4004), y cuya única y principal opera-ción era una suma de 1 bit, se comenzó con una ca-rrera tecnológica en la cual lejos de ver el fin, día tras día se van logrando cosas inimaginables. Tal es el caso de los microcontroladores que vendrían a ser el ejemplo resumido y en pequeño de una compu-tadora personal (PC).
Un microcontrolador, que puede ser de 8, 18, 28, 40 ter-minales o más, internamente dentro de su encapsulado posee como equipamiento mínimo un microprocesador, memoria RAM, y distintas versiones de memoria ROM. Los microcontro-ladores más avanzados, aparte de lo mencionado anteriormen-te, también llegan a poseer temporizadores, ADC, DAC, Comu-nicación en paralelo, USAR, etc. En la figura 1 vemos todo lo necesario para programar un PICAXE.
Un microcontrolador, desde el punto de vista de operación, puede considerarse como si fuera una PC, ya que cuenta con el conjunto básico de implementos que necesita realizar sus fun-ciones, esto es, microprocesador, disco duro, memoria RAM, etc. Clásicamente, cuando programamos un microcontrolador,
de forma implícita se tiene que desarrollar un programa que trabaja a manera del BIOS de una PC, ya que lo primero que debemos tomar en cuenta es la configuración de sus puertos ya sea como de entrada o de salida, configurar sus demás herra-mientas como pueden ser los temporizadores, los ACD, etc.
Han aparecido en el mercado sistemas de desarrollo que permiten la programación del microcontrolador de una manera relativamente fácil, en la cual se puede emular el proceso que nos interesa desarrollar. Para la mayoría de estos sistemas de desarrollo, una vez que se tiene terminada la aplicación, el pa-so siguiente es armar el prototipo e insertar el microcontrolador debidamente programado.
Recientemente ha sido lanzado al mercado un sistema de desarrollo para programar microcontroladores PIC llamado PI-CAXE, que de por sí quien ha utilizado estos microcontrolado-res puede constatar lo sencillo que microcontrolado-resulta su programación. El sistema de desarrollo PICAXE hace las cosas todavía más sen-cillas para el programador, ya que se cuenta con dos opcio-nes para diseñar una aplicación, una por medio de diagramas de flujo y otra es por medio de “BASIC”, y aunque esto no es ninguna novedad, ya que estas herramientas existían con ante-rioridad, lo ventajoso del PICAXE radica en el hecho de que se trata de un microcontrolador PIC el que en un segmento de me-moria ROM interna le ha sido grabado, desde su fabricación,
un firmware a manera de BIOS que simplifica la forma de pro-gramarlo. Al igual que en todos los sistemas de desarrollo, exis-ten ya predefinidas toda una serie de tarjetas de prácticas so-bre las cuales podemos emular las aplicaciones que hemos di-señado, pero gracias al firmware que poseen los microcontro-ladores PICAXE “se puede armar la aplicación completa inclu-yendo al microcontrolador”, y sobre la aplicación programarlo sin necesidad del sistema de desarrollo, ni del circuito progra-mador de microcontroladores. Ver figura 2.
De hecho, el sistema PICAXE hace más accesible la progra-mación de microcontroladores a todas aquellas personas que tan sólo cumplan con el único e indispensable requisito que es el de querer aprender. Vea en la figura 3 una pantalla de la aplicación que nos permitirá realizar el programa que vamos a cargar dentro del PIC. Aquí no vamos a mencionar las ventajas y desventajas del sistema PICAXE con respecto a otros; lo úni-co que podemos agregar es que se trata de otra manera de programar microcontroladores PIC, empleando diagramas de flujo y/o lenguaje BASIC, (figura 4) los cuales ya sea de ma-nera consiente o totalmente implícita recurrimos a ellos para elaborar un programa.
A lo largo de este libro iremos aprendiendo paso a paso la forma de cómo programar los microcontroladores bajo el siste-ma PICAXE. Para ello, como primer paso, emplearemos una tar-jeta de desarrollo de la cual proporcionaremos su circuitería para que ustedes la puedan armar. Posteriormente, después de realizar algunas prácticas, avanzaremos ya sobre aplicaciones en donde se tenga al microcontrolador como elemento princi-pal y al cual programaremos en sitio. Pues bien, los invitamos a que exploren esta nueva forma de programar microcontrola-dores que, estamos seguros, les será de gran utilidad.
Conociendo los Microcontroladores de este Sistema
El PICAXE es un sistema de microcontroladores PIC muy fá-cil de programar ya que utiliza un lenguaje BASIC muy senci-Figura 2
Figura 3
llo, además de contar también con la posibilidad de progra-marlos con diagramas de flujo. El sistema PICAXE aprovecha todas las características de los microcontroladores de bajo cos-to que incorporan memoria FLASH.
El sistema PICAXE está disponible en tres versiones que son el de 8 terminales (PICAXE-08), 18 terminales
(PI-CAXE-18) y 28 terminales (PICAXE-28). En estos mi-crocontroladores ya se tienen definidas las termina-les que tienen la función de entrada y salida de da-tos, además de las terminales que sirven para pro-gramar al PICAXE en sitio, o en otras palabras, so-bre la misma aplicación. En las figuras 5, 6 y 7 se muestran los circuitos esquemáticos de la disposi-ción de cada uno de los microcontroladores PICA-XE.
En la figura 5 se muestra el circuito esquemáti-co para un PICAXE de 8 terminales, de las cuales las que están identificadas como Pin1 E/S, Pin2 E/S, Pin3 E/S y Pin4 E/S, son terminales que pue-den funcionar como entradas o salidas de datos del exterior hacia el microcontrolador. Las terminales
identificadas como Serial En y Serial Sal, se utilizan para programar al microcontrolador a través del puerto serie de una PC, para lo cual las terminales del conector identificado como CON1 se hacen llegar al conector DB9 de la PC tal como se muestra en la figu-ra 4. Por otfigu-ra parte, de la misma figufigu-ra 1 se observa que la terminal identificada como Serial Sal, cumple con una doble función, y dependiendo de dónde se ubique un jumper selector en el conector CON2, se podrá pro-gramar al PIC o esa misma terminal. Una vez programado el PIC, tendrá la función de una terminal de salida de datos.
Del circuito esquemático de la figura 6 se observa la forma en que están dispuestas las terminales de un PICAXE de 18 termina-les, de las cuales las que se encuentran iden-tificadas como En 0, En 1, En 2, En 6 y En 7 son dedicadas ex-clusivamente a adquirir datos del exterior hacia el microcontro-lador. Las terminales que se encuentran identificadas de la Sal 0 a Sal 7 son exclusivamente para enviar datos hacia afuera del microcontrolador, mientras que las terminales identificadas
Figura 5
Figura 6
como Serial Sal y Serial En se utilizan para programar al mi-crocontrolador.
En el circuito de la figura 7 se muestra la forma de conec-tar a un PICAXE de 28 terminales, en donde aparte de las ter-minales de entrada que se encuentran definidas como En 0 a En 7, también se cuenta con las terminales de salida identifica-das como Sal 0 a Sal 7, además de 4 terminales para entrada de datos analógicos, y por último las terminales de programa-ción del microcontrolador.
Ya se ha mencionado que el sistema PICAXE no requiere de programador o borrador, ya que utiliza únicamente tres alam-bres conectados al puerto serie de una computadora, tal como se describe en la figura 8.
Una vez que han sido identificadas las terminales a utilizar en el conector del puerto serie de la PC, ahora lo que sigue es
preparar la conexión hacia el PIC, tomando en cuenta las ter-minales tal como se observa en la figura 9.
Como se puede apreciar de la figura 9, se puede emplear (es recomendable) un plug de los utilizados para conectar los audífonos a la salida de audio de un walkman o discman, y te-ner un cable con un conector DB9 en un extremo y un plug de audio en el otro, tal como se ilustra en la figura 10.
Por último, diremos que para armar el cable de programa-ción, tal como se muestra en la figura 10, en las figuras 8 y 9 se muestra la configuración de las terminales tanto del conector DB9 como el plug de audio.
Utilitario Gratuito para Hacer Programas Lo diferente del sistema de microcontroladores PICAXE, con respecto a la programación tradicional de los microcontrolado-res PIC, radica en la programación basada en un lenguaje BA-SIC y diagramas de flujo. Esto hace que los microcontroladores del sistema PICAXE sean muy fáciles de programar, en un am-biente amigable.
Para programar los microcontroladores PICAXE debemos, en primera instancia, instalar el software que contiene el am-Figura 8
Figura 9
Figura 10
Figura 11 - Carpeta progedit.
biente de programación, por lo que describiremos paso a pa-so la forma de hacerlo.
El software lo puede bajar de nuestra página de internet que usted ya conoce www.webelectronica.com.ar; debe hacer click en el ícono password e ingresar la clave PICAXEPRO. Re-cuerde que para bajar cualquier información, debe ser socio del club SE, lo cual es gratuito y puede inscribirse por Internet en sólo un par de minutos (siga las instrucciones que dimos pa-ra bajar el progpa-rama PICAXEPRO y encontpa-rará cómo hacerse socio si aún no lo es).
Una vez que se tenga el software, se encontrará con una carpeta con el nombre de “progedit”, a la cual debemos acce-der (observe la figura 11).
Luego debemos ingresar a la carpeta progedit y tenemos que ubicar el programa identificado como “Programming Edi-tor”, al cual debemos de hacerle un doble click con el ratón de la PC para que éste se ejecute y se pueda instalar el programa de los PICAXE, tal como se muestra en la figura 12.
Una vez que ejecutamos el programa de instalación Pro-gramming Editor aparecerá la ventana que se muestra en la fi-gura 13, sobre la cual debemos oprimir con el ratón el cuadro
identificado como “next” para que continúe la instalación. Posteriormente será desplegada la ventana donde se mues-tra la licencia que debemos aceptar, porque de omues-tra manera no podremos continuar con la instalación del software, por lo que nuevamente oprimiremos el cuadro identificado como “next”; esta acción se indica en la figura 14.
Como paso siguiente, pregunta por el nombre del usuario que normalmente utilizará el software; aquí podemos instalar la aplicación para que pueda ser utilizada por todas las personas que utilicen la computadora, y después de seleccionar esta ac-ción tenemos que oprimir el cuadro identificado como “next”, tal como se muestra en la figura 15.
Posteriormente debemos decir en dónde se guardará el software de programación, que por lo general, aquí no tene-mos que modificar dato alguno, a menos de que querratene-mos asignar otra localidad, tal como se ilustra en la figura 16. Una vez seleccionada la opción correspondiente, procederemos a hacer click sobre el cuadro identificado como “next”.
Por último, aparecerá una ventana de confirmación para estar seguros de que los datos que introdujimos se encuentran correctos; si es así, debemos oprimir el cuadro identificado co-mo “next” para que continúe la instalación, tal coco-mo se apre-cia en la figura 17.
Figura 13 - Ventana de bienvenida para la insta-lación del software de los PICAXE.
Figura 14 - Acuerdo de licencia. Figura 16 - Destino del software. Figura 15 - Información del usuario.
Cuando se está instalando el software, se indica gráfica-mente tal como se ilustra en la figura 18; aquí debemos espe-rar hasta que se terminen de instalar, tanto el software de pro-gramación como todas las utilerías que serán empleadas por los PICAXE. En la figura 19 se muestra la ventana que nos in-dica que ya se ha concluido con la instalación, por lo que de-bemos oprimir el cuadro identificado como “finish”.
Una vez instalado el software de programación de los PI-CAXE, en el escritorio de nuestra PC encontraremos un ícono de acceso directo identificado como “PICAXE Programming
Editor”, al cual, para comenzar a programar los microcontrola-dores, debemos hacer un doble click con el mouse para que se ejecute el programa, tal como se muestra en la figura 20. En la figura 21 y 22 se observa un ejemplo del ambiente gráfico, tanto en lenguaje BASIC como en diagrama de flujo. ******
Figura 19 - Ventana final.
Figura 20 - Icono de acceso rápido en el escritorio de la PC.
Figura 21 - Lenguaje BASIC para programar los PICAXE.
Figura 22 - Diagrama de flujo para programar los PICAXE. Figura 18 - Ventana de instalación del software.
Uso y Prueba de Leds: Primeros Programas en BASIC
Para que un microcontrolador desarrolle una tarea median-te la ejecución del programa que tiene grabado en su memo-ria, es preciso que el mismo esté alimentado y posea compo-nentes externos que permitan su funcionamiento. Normalmente se emplean resistencias, diodos emisores de luz, capacitores, buzzers piezoeléctricos (zumbadores), interruptores, etc.
El objetivo de este texto es que Ud. utilice al mi-crocontrolador PICAXE como un elemento multipro-pósito y le saque “el mayor jugo posible”.
Antes de explicar cómo se puede realizar la prueba de los componentes que trabajan con el microcontrolador, daremos
algunas consideraciones generales sobre las fuentes de energía que usaremos para alimentar a nuestro circuito.
¿Qué es una batería?
Una batería es una fuente de energía eléctrica (es una fuen-te de pofuen-tencia portátil). Las bafuen-terías están constituidas por ele-mentos químicos que almacenan energía. Al conectarlas a un circuito, esta energía química se convierte en energía eléctrica que puede luego alimentar al circuito.
¿Qué tamaño de batería se utilizan en electrónica? Las baterías vienen en todo clase de tipos y tamaños. La mayoría de las baterías consisten en un grupo de pilas, en don-de cada pila provee cerca don-de 1.5V (figura 1). Por lo tanto 4 pi-las crean una batería de 6V y 3 pipi-las una de 4.5V. Como re-gla general, mientras más grande es la batería, más tiempo
du-rará (ya que contiene más químicos y por lo tanto será capaz de convertir más energía). Una batería de mayor voltaje no du-ra más que una batería de menor voltaje. Por lo tanto, una ba-tería de 6V formada por 4 pilas AA dura mucho más que una batería PP3 de 9V (batería de 9V común), ya que por ser físi-camente más grande contiene una mayor cantidad total de energía química. Por lo tanto, aquellos equipos que requieren mucha potencia para operar (por ejemplo un reproductor por-tátil de CDs, el cual tiene un motor y un láser para leer los CDs) siempre utilizarán pilas AA y no baterías PP3.
Los microcontroladores PICAXE generalmente requieren en-tre 3 a 6V para operar, y por lo tanto es mejor utilizar una tería formada por tres a cuatro pilas AA. Nunca utilice una ba-tería PP3 de 9V ya que la alimentación de 9V puede dañar el microcontrolador.
¿Qué tipo de batería debo utilizar?
Los distintos tipos de baterías contienen diferentes quími-cos. Las baterías de carbón-zinc son las más baratas, y son adecuadas para utilizarse en muchos circuitos de microcontro-ladores. Las baterías alcalinas son más costosas, pero tienen una vida mucho más larga y se las debe emplear cuando se ne-cesita alimentar dispositivos que requieren mucha corriente ta-les como motores. Las baterías de litio son mucho más costosas pero tienen una larga vida, y por lo tanto se utilizan comúnmen-te en circuitos de computadoras, videocasecomúnmen-teras, etc. Otro tipo de baterías son las baterías recargables, las cuales pueden re-cargarse cuando se agotan. Estas están hechas, usualmente, de níquel y cadmio (Ni-cad) ó de hidróxido de metal cadmio (NiMH).
Atención: Nunca haga corto-circuito en los terminales de
una pila o una batería. Las baterías alcalinas y las recargables pueden suministrar corrientes muy grandes, y pueden calentar-se tanto que pueden llegar a “explotar” o derretir la carcasa. Siempre asegúrese de conectar la batería en el sentido correc-to (rojo positivo (V+) y negro negativo -0V ó tierra-). Si las ba-terías se conectan al revés, el microcontrolador corre peligro de calentarse y dañarse.
Los paquetes de baterías se conectan a menudo, al circui-to integrado mediante cables con coneccircui-tores adecuados. Ase-gúrese siempre que los cables rojo y negro estén conectados en la dirección correcta. También es de mucha utilidad pasar los cables de la batería a través de los agujeros del tablero antes de soldarlos en su lugar (esto proveerá una unión mucho más fuerte, la cual será mucho menos propensa a soltarse).
Nunca use una batería PP3 de 9V para alimentar directa-mente a un microcontrolador, ya que el mismo sólo trabaja con voltajes entre 3 y 6V.
Algunos soportes de baterías pequeñas requieren la solda-dura de cables a contactos metálicos en la caja. En este caso debe ser muy cuidadoso de no sobrecalentar los contactos me-tálicos. Si los contactos se calientan mucho, derretirán el plásti-co que los rodea y por lo tanto se caerán. Una buena manera de prevenir esto es pedirle a un amigo que sostenga los contac-tos metálicos con una pinza pequeña. Las pinzas actuarán co-mo un disipador de calor y ayudarán a evitar que el plástico se derrita.
¿Qué es un LED?
Un Diodo Emisor de Luz (LED) es un componente electróni-co que emite luz cuando la electróni-corriente pasa a través de él. Un LED es un tipo de diodo especial.
Un diodo es un componente que sólo permite el flujo de co-rriente en una dirección. Por lo tanto al utilizar un diodo, el mis-mo debe estar conectado en la dirección correcta. La pata po-sitiva (ánodo) de un LED es más larga que la pata negativa (mostrada por una barra en el símbolo). La pata negativa tam-bién posee un extremo plano en la cubierta plástica del LED. En la figura 2 se puede observar el aspecto y el símbolo de un led.
¿Para qué se utilizan los LEDs?
Los LEDs se utilizan principalmente como luces indicadoras. Los LEDs rojos y verdes se utilizan, comúnmente, en artefactos electrónicos tales como televisores para mostrar si el televisor Figura 1
Figura 2
está encendido o si está en el modo stand-by (en espera). Los LEDs están disponibles en una variedad de colores diferentes, incluyendo rojo, amarillo, verde y azul. Existen también LEDs ul-tra-brillantes, los cuales se utilizan en luces de seguridad tales como las luces intermitentes utilizadas en bicicletas. Los LEDs in-frarrojos producen una luz infrarroja que no es visible al ojo hu-mano, pero que puede utilizarse en dispositivos tales como mandos a distancia de equipo de video.
¿Cómo se usan los LEDs?
Los LEDs sólo necesitan una pequeña cantidad de corrien-te para operar; esto los hace mucho más eficiencorrien-tes que las lam-paritas eléctricas (esto significa, por ejemplo, que si se tuviera una alimentación por baterías un LED alumbraría por mucho más tiempo que una bombilla eléctrica). Si se pasa demasiada corriente por un LED el mismo se puede dañar; es por esto que los LEDs normalmente se utilizan junto con una resistencia en se-rie para protegerlos de corse-rientes excesivas.
El valor de la resistencia requerida depende del voltaje de la batería utilizada. Para una batería de 4.5V se puede utilizar una resistencia de 330Ω o 330R que es lo mismo (fig. 3), y pa-ra una batería de 3V lo apropiado es una resistencia de 120Ω.
¿Cómo se conecta un LED a un microcontrolador? Debido a que el LED sólo requiere una pequeña cantidad de corriente para operar, el mismo se puede conectar directa-mente entre un pin de salida del microcontrolador y 0V (sin ol-vidar incluir la resistencia en serie para protección).
¿Cómo se prueba el LED con el microcontrolador? Después de conectar el LED, el mismo puede probarse uti-lizando un simple programa tal como el siguiente:
Main: High 0 Wait 1 Low 0 Wait 1 Goto main
Este programa debe encender y apagar el LED (conectado al pin de sa-lida 0) una vez por segundo.
Para realizar esta primera práctica, ejecute el utilitario “Editor de Programa” según lo descrito (descripto) en este mis-mo capítulo; luego, escriba el programa anterior, conecte la placa entrenadora con el PICAXE colocado, asegúrese que el jumper correspondiente esté en el la-do de programación, conecte uno de los leds de la placa en la salida “0”,
descargue el programa (asegúrese que el entrenador esté bien conectado por medio del cable al puerto serial de la PC), lue-go corra el jumper a la posición salida y vea si obtiene el fun-cionamiento deseado.
Si el LED no funciona verifique:
1. que el LED esté conectado en la salida “0” (por medio de un simple cablecito).
2. que se esté utilizando la resistencia correcta en la placa entrenadora y que el LED esté en el sentido correcto.
3. que se esté utilizando el número de pin correcto dentro del programa.
4. que todos los componentes estén bien soldados. Para la prueba, se puede emplear también el circuito de una mascota virtual (figura 4) dado que será uno de los proyec-tos que presentaremos más adelante.
El programa de la tabla 1 enciende y apaga 15 veces al LED conectado al pin de salida 0 utilizando una técnica de pro-gramación BASIC llamada “bucle for...next” (esta técnica no puede utilizarse con organigramas).
_________________________________________
Tabla 1: Programa para encender y apagar un led 15 veces
Main:
For b1 = 1 to 15 ;inicio de un bucle
High 0 ;se pone en alto la salida “0” Pause 500 ;se hace una pausa de 1/2 seg. Low 0 ;se pone en estado bajo la salida “0” Pause 500 ;se hace una pausa de 1/2 seg. Next b1 ;se continúa con el bucle hasta que termine
End ; fin del programa
_____________________________________________________
El número de veces que el código debe repetirse se alma-cena en la memoria del chip PICAXE utilizando una “variable” llamada b1 (el PICAXE tiene 14 variables nombradas de b0 a b13). Una variable es un “registro de almacenamiento de nú-meros” dentro del microcontrolador, que el mismo puede utili-zar para almacenar números a medida que el programa se eje-cuta.
Le aconsejamos que lea o repase todo lo anterior nueva-mente, que baje de Internet el programa para trabajar con PI-CAXE y practique con el ejercicio que acabamos de dar y con los que seguimos:
Uso y Prueba de Timbres y Zumbadores ¿Qué es un zumbador electrónico?
Un zumbador electrónico es un “miniparlante” (minibocina) de bajo costo que se utiliza para hacer sonidos. El sonido ge-nerado por el zumbador puede cambiarse alterando las seña-les electrónicas suministradas por el microcontrolador.
¿Para qué se utilizan los zumbadores?
Los zumbadores se utilizan en una gran variedad de dife-rentes productos para dar “retroalimentación” al usuario. Un buen ejemplo de esto es una máquina expendedora, la cual emite un sonido cada vez que se presiona un botón para esco-ger un refresco o algo para comer. Este sonido da retroalimen-tación al usuario para indicarle que se recibió la señal del bo-tón presionado. Otros tipos de zumbadores se utilizan a menu-do en tarjetas musicales de cumpleaños, para tocar una melo-día cuando se abre la tarjeta.
¿Cuál es la diferencia entre un zumbador y un timbre ? El timbre (o sirena) contiene un pequeño circuito electróni-co, el cual genera la señal electrónica necesaria para emitir un sonido. Por lo tanto, cuando el timbre se conecta a una batería siempre emitirá el mismo sonido. El zumbador no tiene este cir-cuito y por ende necesita una señal externa. Esta señal puede suministrarla un pin de salida del microcontrolador. El zumba-dor también requiere menos corriente para operar y por lo tan-to durará más en circuitan-tos alimentados por baterías.
¿Cómo se usan los zumbadores?
La conexión de los zumbadores a un PICAXE es muy senci-lla. Simplemente conecte el cable rojo al pin de salida del mi-crocontrolador y el cable negro a 0V (tierra), figura 5. Tome en cuenta que los zumbadores más económicos no tienen cubier-ta plástica exterior. En estos casos es necesario moncubier-tar el zum-bador sobre una sección del circuito impreso (con cinta adhe-siva de doble contacto) para crear un sonido que se pueda es-cuchar. El circuito impreso actúa como una “caja de sonido” (baffle) y amplifica el sonido emitido por el zumbador. Asegú-rese de pegar la cinta adhesiva al lado correcto del zumbador (¡el lado de bronce que no tiene los cables!).
En algunas ocasiones puede que desee emitir sonidos más fuertes. En este caso lo adecuado es utilizar un parlante (boci-na) en vez de un zumbador. Al utilizar parlantes es necesario conectar un condensador (por ejemplo un capacitor electrolíti-co de 10µF) al circuito del microelectrolíti-controlador para evitar causar-le daños al chip. Recuerde que, al igual que el zumbador, los parlantes sólo operan correctamente si están montados en una “caja de sonido”.
Después de conectar el zumbador, el mismo puede probar-se utilizando un simple programa tal como el siguiente:
Main: Sound 2, (65,100) Sound 2, (78,100) Sound 2, (88, 100) Sound 2, (119, 100) Go to main
Este programa hará que el zumbador (conectado al pin de salida 2) haga 4 sonidos diferentes (valores 65, 78, 88, 119), siguiendo el diagrama de flujo de la figura 6.
Vea qué sencillo es programar…
“main” (del inglés “principal),
es una etiqueta que dice que está por empezar el programa.
“sound 2” es una instrucción
que dice que el PICAXE genere un sonido y lo emita por la salida 2, cu-ya frecuencia dependerá del primer número que está entre paréntesis en la instrucción y su valor puede ser cualquiera entre 0 y 127.
De la misma mamera que antes, podemos probar este programa, uti-lizando el entrenador propuesto en este capítulo y conectando el zumba-dor en la salida 2. Ejecute el utilita-rio “Editor de Programa”; luego, es-criba el programa anterior, conecte Figura 5
la placa entrenadora con el PICAXE colocado, asegúrese que el jumper correspondiente esté en el lado de programación, co-necte el zumbador en la salida “2”, descargue el programa (asegúrese que el entrenador esté bien conectado por medio del cable al puerto serial de la PC), luego corra el jumper a la posición salida y vea si obtiene el funcionamiento deseado.
Si el zumbador no funciona verifique:
1. Que el valor del sonido (primer número en el paréntesis) esté entre 0 y 127.
2. Que se esté utilizando el número de pin correcto dentro del programa.
3. Que todas las conexiones estén bien soldadas. Para probar este elemento también puede utilizar el circui-to de la mascota virtual. En síntesis, al utilizar el comando sound, el primer número indica el número de pin (en los proyec-tos el pin 2 es utilizado frecuentemente). El siguiente número es el tono, seguido por la duración. Mientras más alto es el tono, mayor será la altura tonal del sonido (tome en cuenta que algu-nos zumbadores no pueden emitir toalgu-nos muy altos y; por lo tan-to, valores mayores de 127 puede que no se escuchen).
Al utilizar sonidos múltiples puede incluirlos todos en la mis-ma línea. Por ejemplo:
Sound 2, (65,100, 78, 100, 88, 100, 119, 100)
El programa BASIC mostrado en la tabla 2 utiliza un bucle
for...next para emitir 120 sonidos diferentes, utilizando la
va-riable b1 para almacenar el valor (tono) del comando sound. El número almacenado en la variable b1 aumenta 1 en ca-da bucle (1-2-3-etc.); por lo tanto, al utilizar la variable b1 en la posición del tono, la nota se cambia en cada bucle. El pro-grama de la tabla 3 realiza la misma tarea, pero en orden in-verso (contando el tono en cuenta regresiva).
___________________________________________________ Tabla 2
Main:
For b1 = 1 to 120 step-1 ,iniciar un bucle for … next Sound 2, (b1, 50) ,emita un sonido con el tono b1
Next b1 , siguiente b1
End ,fin del programa
___________________________________________________ Tabla 3
Main:
For b1 = 120 to 1 step-1 ,iniciar un bucle for … next Sound 2, (b1, 50) ,emita un sonido con el tono b1
Next b1 ,siguiente b1
End ,fin del programa
___________________________________________________
Le aconsejamos que baje de Internet el programa para tra-bajar con PICAXE y realice sus propios “ejemplos”. Si no tiene los programas para trabajar con los microcontroladores PICA-XE, puede bajarlos sin cargo de nuestra web: www.webelectro-nica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave: “picaxe212”.
Prueba y Uso de Sensores Digitales ¿Qué son los interruptores digitales?
Un sensor digital es simplemente un componente del tipo
“interruptor”, el cual sólo puede estar en dos posiciones:
en-cendido ó apagado. Si dibujáramos una gráfica de las señales de encendido-apagado del interruptor a medida que se opri-me, el mismo se vería como se muestra en la figura 7. Los inte-rruptores son componentes electrónicos que detectan movimien-tos. Existe una gran variedad de interruptores diferentes, por ejemplo:
1) interruptores de botón de presión que detectan cuando el botón ha sido oprimido
2) micro-interruptores con palanquitas largas que detectan pequeños movimientos
3) interruptores de nivel que detectan sacudidas
4) interruptores de lengüeta (reed switches) que detectan el movimiento de un imán
¿Para qué se utilizan los Interruptores?
Los interruptores de botón de presión se utilizan comúnmen-te en dispositivos tales como comúnmen-teclados. Los micro-incomúnmen-terruptores se utilizan en alarmas contra robos, para detectar si se ha quita-do la cubierta de la caja de la alarma. Los interruptores de len-güeta (reed switches) se utilizan para detectar la apertura de puertas y ventanas, y los interruptores de nivel se utilizan a me-nudo para detectar movimiento en dispositivos tales como ju-guetes, secadores y alarmas. Los símbolos
para un interruptor deslizante y para un interruptor de presión, se muestran en la fi-gura 8.
Los interruptores se instalan en los cir-cuitos junto a una resistencia como se
Figura 7 Figura 8
muestra en el diagrama de la figu-ra 9. El valor de la resistencia no es importante, pero a menudo se utili-za una resistencia de 10kΩ. Cuan-do el interruptor está “abierto”, la resistencia de 10kΩ conecta el pin de entrada del microcontrolador a 0V, lo cual da una señal de apaga-do (nivel lógico 0) al pin de entra-da del microcontrolador.
Cuando el interruptor se activa, el pin de entrada se conecta al ter-minal positivo de la batería (V+).
Esto da una señal de encendido (nivel lógico 1) al microcontro-lador.
El interruptor puede probarse utilizando un simple progra-ma tal como el mostrado en la ta-bla 4. Este programa encenderá o apagará una salida depen-diendo de si el interruptor es pre-sionado o no. En este programa las tres primeras líneas constitu-yen un bucle continuo. Mientras la entrada esté apagada, el pro-grama seguirá reiniciándose una y otra vez. Si la entrada está en-cendida, el programa salta a la etiqueta llamada “flash”. El programa luego enciende por 2 segundos la salida 0 antes de regresar al bucle principal. Note cuidadosa-mente la ortografía de la línea:
“if...t-hen – input3” (entrada 3) es una
so-la paso-labra (sin espacios en bso-lanco). Es permitido utilizar tanto pin3 como
in-put3, ambas significan lo mismo.
No-te también que después del comando
then, únicamente está la etiqueta “–“
en este punto no se permite ninguna otra palabra aparte de la etiqueta.
Para realizar la prueba del interruptor con este programa, deberá conectar el interruptor en la entrada 3 del entrenador y en la salida deberemos conectar un led. Luego, una vez descar-gado el programa siguiendo el procedimiento que explicamos para otros ejemplos, cada vez que presione el pulsador y lo mantenga presionado, se encenderá el led conectado en la sa-lida “0” durante 2 segundos. Recuerde que para programar el jumper de la pata 7 debe estar del lado de programación y lue-go del lado de salida “0” para que el circuito trabaje según lo programado.
Prueba y Uso de Fotorresistencias ¿Qué es una fotorresistencia?
Una fotorresistencia es un tipo especial de resistencia, la cual reacciona a cambios en el nivel de luz. La resistencia de la fotorresistencia cambia a medida que varía la cantidad de luz que incide sobre la “ventana” del dispositivo. Esto permite a los circuitos electrónicos medir cambios en el nivel de luz. Vea en el capítulo siguiente a la explicación del funcionamien-to de los PICAXE-18 la curva de respuesta y otros dafuncionamien-tos relevan-tes sobre las fotorresistencias.
¿Para qué se utilizan las fotorresistencias?
Las fotorresistencias se utilizan en las lámparas automáticas de las rutas para encenderlas durante la noche y apagarlas du-rante el día. También se utili-zan en muchas alarmas y ju-guetes para medir niveles de luz.
La fotorresistencia es un sensor del tipo analógico. Un sensor analógico mide una señal continua tal como luz, temperatura o posición (en vez de una señal digital de encendido/apagado co-mo es el caso de un interrup-Figura 10 Figura 11 Figura 9 Tabla 4
tor). El sensor analógico provee como señal un voltaje variable. Esta señal de voltaje puede re-presentarse mediante un número entre el 0 al 255 (Por ejemplo: muy oscuro = 0, luz brillante = 255).
Las fotorresistencias se pue-den utilizar en dos maneras. La manera más simple de utilizar una fotorresistencia es como un simple interruptor de encendi-do/apagado (digital) – cuando el nivel de luz sube por arriba de cierto valor (llamado el valor de “umbral”), la fotorresistencia en-viará una señal de encendido; cuando el nivel de luz está deba-jo de cierto nivel, la fotorresisten-cia enviará una señal de apaga-do.
En este caso, la fotorresisten-cia se coloca en una configura-ción de divisor de voltaje con una resistencia estándar. El valor de la resistencia estándar define el “valor de umbral”. Para foto-rresistencias miniatura el valor adecuado es 1kΩ, para fotorre-sistencias más grandes del tipo ORP12 una resistencia de 10kΩ es más adecuada. Si se desea la resistencia fija puede reempla-zarse por una resistencia varia-ble de manera que el valor de umbral se pueda ajustar para di-ferentes valores del nivel de luz (figura 10).
Una manera más versátil de utilizar la fotorresistencia es mi-diendo un cierto número de valo-res de luz diferentes, de manera que las decisiones se puedan to-mar para niveles de luz
cambian-tes en vez de un solo nivel de umbral fijo. Un valor cambiante se conoce como un valor “analógico”.
Para medir valores analógicos el microcontrolador debe te-ner un convertidor analógico/ digital y además el software uti-lizado debe ser capaz de soportar el uso de este convertidor. La mayoría de los microcontroladores sólo tienen convertidores a-d en algunos de sus pines de entrada; por lo tanto, el pin de entrada se debe seleccionar cuidadosamente.
En el microcontrolador de 8 patas sólo uno de los pines puede utilizarse.
El circuito electrónico que utiliza el convertidor a-d es un cir-cuito divisor de voltaje idéntico al mostrado en la figura 10. Las “mediciones” analógicas se realizan dentro del microcontrola-dor mismo.
Para realizar una prueba, conecte la fotorresistencia, la misma se puede probar como un interruptor digital utilizando un simple programa tal como se ve en el diagrama de la figu-Figura 12
ra 11 (que también muestra el diagrama de flujo que dá origen al programa).
Este programa encenderá y apagará la “salida 0” de acuerdo al nivel de luz.
Para probar la fotorresistencia, conéctela al entrenador de la figura 13 y siga los procedimientos que hemos utilizado pa-ra la prueba de otros componentes. La misma se puede probar como un sensor analógico utilizando un simple programa, tal como se ve en la figura 12.
El comando “readadc” se utiliza para leer el valor ana-lógico (un número entre 0 y 255) dentro de la variable b1. Una vez que este número está en la variable b1, el mismo se puede probar para ver si es mayor que 100 ó mayor que 50. Si es mayor que 100 la salida 4 se enciende, si está entre 50 y 100 se enciende la salida 0, y si es menor de 50 ambas salidas se apagan.
De esta manera culminamos este capítulo “presentación” de los microcontroladores PICAXE. Veamos ahora cómo traba-jar con los PICAXE-18.
Recor
Recordemos:demos: El microcontrolador PICAXE es un PIC al que se le graba un pequeño programita inter-no (firmware) para que pueda ser programado di-rectamente sin la necesidad de un cargador y los programas se pueden hacer en BASIC y en otros en-tornos muy amigables. En síntesis, tiene todas las bondades del PIC, pero son mucho más fáciles de usar.
A modo de síntesis, por si Ud. ha comenzado la lectura por esta sección, digamos que el microcontrolador PIC (microcon-trolador programable, figura 14) es a menudo descrito como una “computadora en un chip”. Es un circuito integrado que contiene memoria, unidades procesadoras y circuitos de entra-da/salida, en una sola unidad.
Estos microcontroladores son comprados en “blanco” y lue-go programados con un programa específico de control. Una vez programado, este microcontrolador es introducido en algún producto para hacerlo más inteligente y fácil de usar.
A manera de ejemplo, un horno de mi-croondas (figu-ra 15) puede utilizar un solo microcontrola-dor para proce-sar información proveniente del teclado numéri-co, mostrar in-formación para el usuario en la
pantalla y controlar los dispositivos de salida (motor de la me-sa giratoria, luz, timbre y magnetrón).
Un microcontrolador puede, a menudo, reemplazar a un gran número de partes separadas, o incluso a un circuito elec-trónico completo. Algunas de las ventajas obtenidas con el uso de microcontroladores en el diseño de productos son:
· Aumento en la confiabilidad debido al menor número de partes.
· Reducción en los niveles de existencia ya que un micro-controlador reemplaza varias partes.
· Simplificación del ensamblaje del producto y productos fi-nales más pequeños.
· Gran flexibilidad y adaptabilidad del producto, ya que las funciones del producto están programadas en el microcon-trolador y no incorporadas en el hardware electrónico.
· Rapidez en modificaciones y desarrollo del producto me-diante cambios en el programa del microcontrolador, y no en el hardware electrónico.
Algunas de las aplicaciones que utilizan microcontrolado-res incluyen artefactos domésticos, sistemas de alarma, equipo médico, subsistemas de automóviles y equipo electrónico de instrumentación.
Algunos automóviles modernos contienen más de treinta mi-crocontroladores, utilizados en una amplia variedad de subsiste-mas desde el control del motor hasta el cierre a control remoto.
En la Industria, los microcontroladores son usualmente pro-gramados utilizando programación en lenguaje C. Sin embar-go, debido a la complejidad de este lenguaje, es muy difícil, para estudiantes muy jóvenes de bachillerato, el uso adecuado de dicho lenguaje.
Más Sobre el Sistema PICAXE
El sistema “PICAXE” es un sistema de microcontrolador fá-cil de programar que utiliza un lenguaje BASIC muy simple, el Figura 14
cual la mayoría de los estudiantes pueden aprender rápida-mente. El sistema PICAXE explota las características únicas de la nueva generación de microcontroladores de bajo costo FLASH. Estos microcontroladores pueden ser programados una y otra vez sin la necesidad de un costoso programador PIC.
El poder del sistema PICAXE radica en su sencillez. No ne-cesita de ningún programador, borrador o complejo sistema electrónico.
El programa puede escribirse en BASIC o por medio de un diagrama de flujo y se carga mediante una conexión de tres ca-bles conectada al puerto serie de la computadora.
El circuito microcontrolador PICAXE utiliza únicamente tres componentes y puede ser ensamblado en un tablero experimen-tal para componentes electrónicos (protoboard), en una placa universal (de las que se venden en casas de electrónica) o en una placa PCB (vea la figura 16).
EL sistema PICAXE está disponible en distintas variedades: 8 pines, 18 pines y 28 pines. El controlador PICAXE-28 provee 22 pines de entrada/salida (8 salidas digitales, 8 entradas di-gitales y 4 entradas analógicas).
El sistema PICAXE-18 provee 8 salidas y 5 entradas y el si-stema PICAXE-08 provee 5 terminales para ser usados como entradas o salidas (con algunas restricciones).
Las principales características de los microcontroladores PI-CAXE son:
· Bajo costo, circuito de fácil construcción.
· Hasta 8 entradas, 8 salidas y 4 canales analógicos. · Rápida operación de descarga del programa a la memo-ria del PICAXE mediante el cable sememo-rial.
· Software “Editor de Programación” gratuito y de fácil uso. · Lenguaje BASIC simple y fácil de aprender.
· Editor de diagramas de flujo incluido.
· Puede ser programado, también, mediante el software “Crocodile Technology”.
· Extenso número de manuales gratuitos y foro de apoyo en línea.
· Tablero experimental y tutoriales disponibles. · Paquete de control remoto infrarrojo disponible. · Paquete de servocontrolador disponible.
Los PICAXE son microcontroladores cuya licencia
corres-ponde a la empresa Revolution Education. Son PICs comunes (de la empresa Microchip) que poseen un pequeño programita interno que los hace más fáciles de operar. De esta manera, un PICAXE puede reemplazar a un PIC, pero un PIC no puede reemplazar a un PICAXE (dado que el PIC no tiene ese progra-mita).
Si Ud. compra un PICAXE, verá que tiene la ma-trícula de un PIC, sin embargo NO ES UN PIC común, es un PIC que ha sido programado y así se ha con-vertido en un PICAXE.
El sistema PICAXE consiste en tres componentes principa-les:
1) El Software “Editor de Programación”: Este soft-ware debe ser ejecutado en una computadora y permite utilizar el teclado de la PC para escribir programas en un simple len-guaje BASIC. Los programas también pueden generarse dibu-jando diagramas de flujo. Alternativamente, el software “Cro-codile Technology” puede ser utilizado para simular circuitos electrónicos completos, programándolos con diagramas de flu-jo. Por favor, vea el apéndice de “Crocodile Technology” para mayor información.
2) El cable serie: Este es el cable que conecta el sistema PICAXE a la computadora. El cable sólo necesita ser conecta-do durante la descarga de programas. No debe ser conectaconecta-do cuando el PICAXE está siendo ejecutado debido a que el pro-grama está permanentemente almacenado en el chip PICAXE, aun cuando la fuente de alimentación haya sido desconectada. Hay dos tipos de cables para descarga disponibles (al usar el tablero experimental tutorial cualquiera de los dos cables puede ser utilizado), los cuales se conectan ya sea a un conec-tor cabecera de tres pines o a un conecconec-tor hembra estéreo pe-queño (J35), figura 17.
3) El chip PICAXE y el tablero electrónico: El micro-controlador PICAXE ejecuta programas que han sido descarga-dos al mismo. Sin embargo, para operar, el chip debe ser mon-tado en un tablero electrónico que provea una conexión al chip microcontrolador.
El tablero electrónico puede ser diseñado por el usuario en un circuito impreso, en una interfaz prefabricada o, para aho-rrar tiempo y por conveniencia, utilizar el tablero electrónico tu-torial incluído. Tanto en la figura 17 como en la figura 18, se pueden ver tableros que asumen el uso del microcontrolador PI-CAXE-18 (18 pines) montado en el tablero electrónico tutorial. A modo de ejemplo, y antes de continuar con la descrip-ción de los microcontroladores PICAXE, damos a continuadescrip-ción el procedimento que suele ser empleado para trabajar con es-te sises-tema:
1. Escriba el programa en la computadora utilizando el software “Programming Editor”.
2. Conecte el cable de descarga desde la computadora al PICAXE.
3. Conecte el acumulador eléctrico (batería) al PICAXE. 4. Utilice el software “Editor de Programación” para des-cargar el programa. El cable de descarga puede ser removido posteriormente a la descarga.
El programa comenzará a ejecutarse en el PICAXE automá-ticamente. Sin embargo, el programa puede ser reiniciado en cualquier momento presionando el interruptor de reinicio.
Entrenador PICAXE-18
Vamos a explicar cómo se utiliza un “entrenador” para PI-CAXE-18. Para ello, se supone que Ud. posee un tablero (pla-ca de circuito impreso) ya montado. Si no lo tiene, no se preo-cupe, en este libro explicaremos cómo puede hacerlo Ud. mis-mo.
Hay tres tipos de tableros electrónicos de tutoriales/proyec-tos disponibles:
1) Tablero electrónico tutorial: Este es un tablero tuto-rial que contiene interruptores, sensores, una pantalla de siete segmentos y conexiones para dispositivos de salida (es el table-ro de la figura 17).
2) Tablero de Proyecto Estándar: Este es un tablero de proyecto que provee de 8 salidas (encendido / apagado ó on/off) digitales mediante un controlador Darlington (figura 18a).
3) Tablero para Proyecto de Alta Potencia: Este es un tablero que provee de 4 salidas digitales (mediante controla-dores FET) y dos salidas para motores reversibles (figura 18b).
Preparando el Tablero Tutorial
Antes de usar el tablero tutorial, el mismo debe ser conec-tado a las baterías eléctricas.
La figura 19 nos muestra el enchufe hembra para caja de baterías.
Localice los cables de la caja de baterías y doble el cable desnudo sobre el aislante en ambos cables. Coloque el cable rojo en el conector hembra marcado “V+” y el negro en el co-nector marcado “O V”.
Apriete los tornillos de manera que tanto el cable desnudo como el aislante queden atrapados en el enchufe, esto provee una conexión más fuerte que simplemente prensando el cable desnudo. Utilice siempre la caja de baterías eléctricas de 6V (se requiere de 4 pilas AA) suministrada. NO use una batería PP3 de 9V.
El Software Gratuito para Trabajar con PICAXE
Requerimientos:
Windows 95/98/ME/NT/2000/XP El software puede bajarlo de la página del fabricante (www.rev-ed-.co.uk) o de nuestra web: www.we-belectronica.com.ar (con la clave pi-caxe) y debe instalarse haciendo un click en el ejecutable, es decir, debe
Figura 19 Figura 18b
instalar el software “Editor de Programación” siguiendo las ins-trucciones en su pantalla. Si no lo tiene en su computadora, de-berá también instalar el software “Adobe Acrobat Reader”, ya que lo necesitará para poder leer los manuales de ayuda.
Ejecutando un Programa de Muestra
El siguiente programa enciende y apaga la salida 7 cada segundo. Cuando usted descarga este programa sobre el PICA-XE del tablero (entrenador), el punto decimal del display de sie-te segmentos debe encenderse y apagarse cada segundo.
main: high 7 pause 1000 low 7 pause 1000 goto main
Este programa utiliza los comandos high y low para con-trolar el pin de salida 7, y utiliza el comando de pause para causar un retardo (1000 ms = 1 segundo).
El último comando, el comando goto hace que el ma salte a la etiqueta main, que es el comienzo del progra-ma. Esto significa que el programa es un bucle perpetuo (lazo cerrado).
Note que la primera vez que la etiqueta es utilizada, debe estar seguida por un símbolo de dos puntos (:). Este símbolo in-dica a la computadora que la palabra es una nueva etiqueta.
A continuación explicamos, paso a paso, cómo realizar es-te primer ejercicio de prueba:
1. Conecte el cable PICAXE a un puerto serie de la compu-tadora y preste atención a cuál de los puertos lo conecta (nor-malmente COM1 ó COM2).
2. Ejecute el Software “Programming Editor”.
3. En el menú desplegable escoja Ver -> Opciones para ac-ceder a la pantalla de opciones (ésta puede que aparezca au-tomáticamente).
4. Haga click en “Modo” y seleccione PICAXE-18 5. Haga click en “Puerto Serie” y seleccione el puerto serie al cual el cable PICAXE está conectado, luego haga click en OK.
6. Escriba el siguiente programa: main: high 7 pause 1000 low 7 pause 1000 goto main
(Tome en cuenta el símbolo (:) directamente después de la
etiqueta “main” y los espacios entre los comandos y los núme-ros).
7. Asegúrese que el circuito PICAXE esté conectado al ca-ble serie y a las baterías.
8. Seleccione PICAXE -> Ejecutar. Una barra de descarga de programa debe aparecer mientras el programa es descar-gado. Al terminar la descarga, el programa debe comenzar a ejecutarse automáticamente. El punto decimal LED -Light Emit-ting Diode: Diodo Emisor de Luz- en la salida 7, deberá encen-derse y apagarse una vez por segundo.
Instrucciones para Uso en Windows
Damos, a continuación, un listado de botones correspon-dientes a la barra del menú (figura 20):
Open = Abrir
Save = Guardar o Salvar Cut = Cortar
Copy = Copiar Paste = Pegar Print = Imprimir Run = Ejecutar
a) Para descargar y ejecutar un programa:
1. Verifique que el cable de descarga esté conectado tan-to al PICAXE como al puertan-to serie de la computadora.
2. Verifique que las baterías estén conectadas al PICAXE. 3. Asegúrese que el software “Programming Editor” esté en el modo correcto (La palabra PICAXE-18 debe aparecer en la barra de estado en la esquina inferior izquierda de la pantalla).
4. Haga click en Ejecutar (o en el respectivo botón de la barra de herramientas)
b) Para salvar un programa:
1. Haga click en Archivo -> Guardar como…(ó en el res-pectivo botón de la barra de herramientas)
2. Escriba el nombre bajo el cual quiere guardar el archivo 3. Haga click en <OK>
c) Para abrir un programa guardado:
1. Haga click en Archivo -> Abrir (o en el respectivo botón de la barra de herramientas)
2. Seleccione el archivo deseado de la lista haciendo click en el mismo.
Haga click en <OK>
d) Para iniciar un nuevo programa: 1. Haga click en Archivo- Nuevo e) Para imprimir un programa:
1. Haga click en Archivo -> Imprimir… (o en el respectivo botón de la barra de herramientas)
2. Si desea que a cada línea del programa se le asigne un nú-mero, asegúrese de marcar la casilla “Imprimir números de línea”.
3. Haga click en <OK>
Aprendiendo a
Hacer Programas en Basic Utilizando el Comando Symbol
Algunas veces es difícil recordar cuáles pines están conec-tados a cuáles dispositivos. El comando symbol puede, en es-tos casos, ser utilizado al inicio del programa para renombrar las entradas y salidas. Note que este programa asume la cone-xión de un timbre externo al pin de salida 7. Ver tabla 5.
Recuerde que los comentarios [explicaciones posteriores al símbolo de apóstrofe (‘)] facilitan mucho la comprensión de ca-da línea del programa. Estos comentarios son ignorados por la computadora al descargar un programa al PICAXE. “Todo lo que en una línea está después de (‘) es ignorado por el programa”.
Las etiquetas (“main:” en el programa de la tabla 5) pue-den ser cualquier palabra (con la excepción de palabras cla-ves como por ejemplo “switch”) pero DEBEN empezar con una letra. Cuando la etiqueta es definida por primera vez debe lle-var al final el símbolo de dos puntos (:). Esto indica a la com-putadora que la palabra es una nueva etiqueta.
Este programa utiliza el comando wait. Los comandos
wait y pause se utilizan para crear retardos o tiempos
muer-tos. Sin embargo, el comando wait puede ser utilizado única-mente con segundos enteros mientras que pause se puede uti-lizar para retardos más cortos (el mismo se asigna en milésimas de segundo). Al comando wait se le pueden asignar números del 1 al 65, los cuales deben escribirse después del comando. Al comando pause se le pueden asignar números entre 1 y 65535.
Es una buena técnica de programación usar tabulaciones (o espacios) al inicio de líneas sin etiquetas de manera que los comandos estén alineados. El término “espacios en blanco” es utilizado por programadores para definir tabulaciones, espa-cios y líneas en blanco. Dichos “espaespa-cios en blanco”, utilizados correctamente, hacen al programa mucho más fácil de leer y entender (vea las tabulaciones que hemos hecho en el progra-ma de la tabla5; en la primera columna ponemos etiquetas o definimos variables, en la segunda columna colocamos las ins-trucciones y en la tercera columna están los comentarios que fa-cilitan la comprensión del programa).
Nota: Algunas versiones antiguas de lenguaje BASIC
utili-zan “números de línea” en vez de etiquetas para trabajar con los comandos goto. Desafortunadamente, este sistema puede ser muy inconveniente ya que si el programa es modificado pos-teriormente agregando o eliminando líneas, todos los números de línea posteriores deben ser modificados. El sistema de etique-tas, utilizado en la mayor parte de las versiones modernas de lenguaje BASIC, supera este problema automáticamente.
El “cerebro” del sistema PICAXE es el microcontrolador de 18 pines PIC16F627. Este PIC posee un programa que ha sido grabado para convertirlo en un elemento del sistema PICAXE (se llama PICAXE-18).
Aunque los microcontroladores son relativamente baratos (algunos microcontroladores cuestan menos de 2 dólares), los mismos son dispositivos muy complejos que contienen miles de transistores, resistencias y otros componentes electrónicos.
El microcontrolador PICAXE almacena sus programas (firm-ware) en su memoria FLASH “no volá-til”. La ventaja de esta memoria es que no pierde el programa descargado cuando la fuente de alimentación (ba-terías) es desconectada del circuito (cuando las baterías son reconectadas el programa se inicia nuevamente). Sin embargo, cuando desee reprogramar el PICAXE, puede descargar un nuevo programa; esta acción borra el viejo programa almacenado en la memoria y almacena el nuevo programa en la memoria de programa. La memoria só-lo permite el almacenamiento de un programa a la vez.
TABLA 5
symbol dp = 7
‘renombrar salida 7 “dp” (punto
deci-mal)
symbol buzzer = 1
‘renombrar salida 1 “buzzer” (timbre)
main:
‘hacer una etiqueta llamada “main”
high dp
‘LED encendido
low buzzer
‘timbre apagado
wait 1
‘ esperar un segundo
low dp
‘ LED apagado
high buzze
‘ timbre encendido
wait 1
‘esperar 1 segundo
Tome en cuenta que no es po-sible sacar el programa fuera de la memoria del PICAXE para “leerlo”; por ende, si desea guar-dar el código de un programa pa-ra utilizarlo posteriormente debe guardarlo en su computadora an-tes de descargarlo al PICAXE. Esto es una restricción que el operador debe tener en cuenta, dado que en un PIC sí es posible leer el pro-grama grabado en la memoria.
El microcontrolador contiene además de la memoria ROM (Read Only Memory - Memoria de sólo lectura), memoria tem-poral RAM (Random Access Memory - Memoria de Acceso Aleatorio).
La memoria RAM es una memoria “temporal” utilizada pa-ra almacenar información mientpa-ras el progpa-rama es ejecutado. La misma es utilizada normalmente para almacenar respuestas de sumas matemáticas que el microcontrolador hace mientras está trabajando. Esta memoria es “volátil”, lo cual significa que tan pronto las baterías son desconectadas, la información al-macenada en la misma se pierde.
Hay 14 bytes de memoria temporal disponibles y los mis-mos son denominados desde b0 a b13 dentro de los progra-mas.
El Circuito del “Entrenador” PICAXE-18
La figura 21 muestra el circuito básico PICAXE-18. El tor de 4k7 (4700Ω), conectado en el pin 4, se usa como resis-tencia de “pull-up” para quitar al micro
del estado de reset. Si desea colocar un sistema de reset, debe conectar un interruptor o pulsador entre el pin 4 y masa (tierra, gnd) de modo que al ser presionado se produzca el estado de reset del micro.
¡Tome en cuenta que el mi-crocontrolador PICAXE no es un microcontrolador en blanco... ya tiene un programa interno para que pueda ser usado con el uti-litario Programming Editor!
El microcontrolador PICAXE está preprogramado con un firmware de carga que permite la descarga directa de programas con el cable
suministra-do de sólo tres terminales. Los microcontrolasuministra-dores PIC comunes no tienen este programa y por ende no pueden ser programa-dos mediante el sistema PICAXE.
El microcontrolador PICAXE-18A es casi idéntico al micro-controlador PICAXE-18 estándar, pero es ligeramente más cos-toso ya que tiene el doble de capacidad de memoria (aproxi-madamente 80 líneas de programación BASIC en vez de 40) y salidas analógicas de alta resolución (en vez de baja resolu-ción).
El sistema PICAXE utiliza una interfaz al puerto serie de la computadora muy simple (es un cable de tres hilos). Aunque es-ta interfaz no utiliza verdaderos voles-tajes RS232, es de muy ba-jo costo y ha tenido un desempeño confiable en casi todas las computadoras modernas. Vea en la figura 22 cómo se conecta este cable en la placa del entrenador.
Es altamente recomendable utilizar esta interfaz, ya que ca-da vez que quiera programar el chip no debe quitarlo de la placa de circuito impreso, sólo debe conectar el cable entre la placa y la computadora, ejecutar el programa “Editor Progra-mming” y hacer la descarga correspondiente... ¡así de simple!
Nota: La mayor parte de las computadoras modernas
tie-nen dos puertos serie, normalmente denominados COM1 y COM2. El software “Editor de Programación (Programming
TABLA 6
symbol counter = b0
‘definir la variable “counter” como b0
symbol dp = 7
‘asignar al pin 7 con el “dp”
main:
for counter = 1 to 15
‘iniciar un bucle for...next
high dp
‘encender pin 7
pause 500
‘esperar 0,5 segundos
next counter
‘siguiente counter (b0)
end
‘fin del programa
Editor)” debe ser configurado con el puer-to al cual el microcontrolador está conec-tado. Para ello, en el menú desplegable seleccione Ver -> Opciones -> Puerto Serie, para elegir el puerto serie corres-pondiente en su computadora.
Si ya compró un cable de sistema PI-CAXE armado y utiliza una computadora que posee el antiguo conectador de puer-to serie de 25 pines, utilice un adaptador 9-25 para poder conectar el cable PICAXE de 9 pines. Estos adaptadores pueden ser comprados en cualquier tienda (casa) es-pecializada en computadoras. Pero también, Ud. puede armar el cable siguiendo las instrucciones que le daremos oportuna-mente.
Utilizando Bucles For…Next
Con frecuencia, es útil repetir una parte de un programa varias veces, por ejemplo al encender/apagar sucesivamente un diodo LED (Light Emitting Diode, Diodo emisor de luz). En es-tos casos un bucle for…next puede ser utilizado.
El programa de la tabla 6 enciende y apaga 15 veces el diodo LED conectado al pin de sa-lida 7. El número de veces que el código debe ser repetido es alma-cenado usando la variable b0 (el PICAXE tiene 14 variables de 1 byte para uso general, nombra-das de b0 a b13 en la memoria RAM del chip PICAXE). Estas va-riables pueden ser renombradas usando el comando symbol con el fin de hacerlas más fácil de re-cordar.
Note nuevamente cómo los es-pacios en blanco han sido utiliza-dos para mostrar claramente to-dos los comanto-dos contenito-dos en-tre los comandos for y next.
Controlando la Velocidad de un Motor Debido a que el sistema PICA-XE opera muy rápidamente, es po-sible controlar la velocidad de mo-tores, encendiéndolos y apagán-dolos muy rápidamente. Este tipo Figura 23
