curso pic16f87x 7

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MODULO CCP CAPTURA /COMPARACIN / PWM(Modulacin de anchura deimpulsos)

Los microcontroladores de lafamilia 16F87X disponen de dosmdulos de Captura/ Comparacin yPWM, cada modulo tiene un registrode 16 bits que pueden trabajar como:q Registro de captura de 16 bitq Registro de comparacin de 16

bitsq Modulacin de anchura de pulsos

PWM

Los mdulos CCP1 y CCP2 sonidnticos en su modo de funciona-miento, con la excepcin del modode disparo especial. En las tablas 1 y2 se muestran los recursos e interac-ciones de los mdulos. Seguida-mente describiremos el funciona-miento del mdulo CCP1. El mdu-lo CCP2 opera de igual modo salvoen lo referente al modo de disparoespecial.

Mdulo CCP1:El registro de Captura / Compa-

racin / PWM (CCPR1) de 16 bits

esta formado por dos registros de 8bits: CCPR1L (byte, bajo) que ocupala direccin 15h y el CCPR1H (bytealto) que ocupa la posicin 16h. Elregistro de control o configuracindel CCP1 es el CCP1CON que ocu-pa la direccin 17h. El modo de dis-paro especial se genera por la igual-dad en la comparacin de CCPR1con TMR1 y reestablecer elTIMER1 y el CCPR1, funcionacomo un registro de perodo, capaz

de provocar peridicamente inte-rrupciones.

Mdulo CCP2:El registro de Captura / Compa-

racin / PWM (CCPR2) de 16 bitsest formado por dos registros de 8bits: CCPR2L (byte bajo) que ocupala direccin lBh y CCPR2H (bytealto) que ocupa la direccin 1Ch. Elregistro de control del CCP2 es el

CCP2CON que se encuentra en ladireccin lDh. El modo de disparoespecial se genera por igualdad en lacomparacin con el TIMER1 lo queprovoca que se reestablezca elTIMER1 y comience una conversinA/D, si el convertidor A/D est habi-litado. Con lo se cual puede realizarla conversiones A/D de forma peri-dica sin en control del programa deinstrucciones.

Mdulo de CapturaEn este modo se captura en

CCPRxH:CCPRxL el valor del

registro de 16 bits del TMR1 cuan-do se produce un evento por el pin,RCy/CCPx . Un evento puede ser:q Cada flanco descendenteq Cada flanco ascendenteq Cada 4 flancos ascendentesq Cada 16 flancos ascendentes

CURSO DEMICROCONTROLADORESPIC16F87X (...y VII)

CURSO DEMICROCONTROLADORESPIC16F87X (...y VII)

Fernando Remiro DomnguezProfesor de Sistemas Electrnicos

IES. Juan de la Ciervawww.terra.es/personal/fremiro

MICROCON

TROLADORES

56RESISTOR Modo CCP Recurso de Timer

Captura Timer1Comparacin Timer1PWM Timer2

Tabla 1.- Modo CCP Recurso de

TIMER. En los mdulos de captura

y comparacin intervienen el

TMR1, en PWM el TMR2.

Tabla 2.- Interacin de los mdulos CCP

Modo CCPx Modo CCPy Interaccin

Captura Captura La misma base de tiempos de TMR1

Captura Comparacin El comparador debe configurarse para el

modo de disparo especial que pone a cero

el TMR1Comparacin Comparacin El comparador(es) debe configurarse para

el modo de disparo especial que pone a

cero el TMR1

PWM PWM El PWM tendr la misma frecuencia y

proporcin de actuacin (interrupcin de

TMR2)

PWM Captura Ninguna

PWM Comparacin Ninguna

INTERACCIN DE LOS DOS MDULOS CCP

56-83 MICROCONTROLADORES 14/8/03 13:26 Pgina 56

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Un evento se selecciona pormedio de los bit de controlCCP1M3:CCP1M0 del registroCCP1CON. Cuando se produce unacaptura, se pone a " 1 " el flagCCP1IF del registro PIRI , ade-ms si est a " 1 " el bit PIE deCCP1IE, se genera una peticin

de interrupcin. El flag CCP1IFdebe ponerse a cero por software. Sise produce otra captura antes de leeel registro CCPR1, el valor captura-do se perder.

Cuando se trabaja en el modocaptura con el CCP1, el TMR1 debeestar configurado para trabajar comotemporizador o como contador sn-crono. Nunca en modo asncrono.

Es recomendable desactivar elmdulo CCP cuando se van a cam-

biar las condiciones de funciona-miento en el modo de captura paraevitar que se produzcan falsas inte-rrupciones durante la operacin.

Configuracin del pin CCPEn el modo captura, el pin

RC2/CCP1 debe configurarse como

entrada, poniendo un "1" enTRISC.

Nota.- Si el pin RC2/CCP1 seconfigura con resistencia de pull-up, una escritura en el puerto,puede causar una condicin decaptura.

Software de InterrupcinEs recomendable desactivar el

mdulo CCP poniendo a ceroCCP1IE (PIE1 ) cuando se van a

cambiar las condiciones de funciona-miento en el modo captura para evi-tar que se produzcan falsas interrup-ciones durante la operacin.

Se debe poner a cero el flagCCP1IF por software.

CCP PreescalerHay cuatro modos de preescaler,

que vienen seleccionados por los bitsCCPxM3:CCPxM0. Siempre que elmdulo CCP est desactivado o noest en modo de captura, el contadordel preescaler se pone a cero. Cual-quier reset tambin pone a cero elpreescaler.

Cuando se cambia el preescalerdurante una captura, se puede gene-rar una interrupcin. Puede ocurrirtambin que el contador de preesca-

Tabla 3.- Registros de configuracin CCP1CON/CCP2CON


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ler no se encuentre a cero antes decomenzar la primera captura.

En las lneas de programa enensamblador del ejemplo, se muestrael mtodo recomendado para modifi-car el preescaler en el modo de cap-tura. Este ejemplo tambin pone acero el contador del preescaler y nogenera una falsa interrupcin.

Modo ComparacinEn el modo de Comparacin los

16 bits que forman los registrosCCPRH-L comparan de forma conti-nua su contenido con el del TMR1.Cuando los dos valores coinciden enel pin RC2/CCP1, que debe estarconfigurado como salida, puede dar-se los siguientes eventos dependien-

do de la configuracin de los bitsCCP1M3:CCP1M0 (CCP1CON

):q Pasa a nivel altoq Pasa a nivel bajoq No cambia su estado pero se pro-duce una interrupcin

Adems cuando se da la coinci-dencia entre los dos registros el bitCCP1IF se pone a 1

Configuracin del pin CCPEL usuario debe configurar el pin

RC2/CCP1 con resistencia de pull-

up y poner a cero el bit TRISCpara configurarlo como pin desalida.

MICROCON

TROLADORES

58RESISTOR

Pin RC2/CCP1

Preescaler

1,4,16

DeteccindeFlanco

Q's CCP1CON

Habilita

Captura

TMR1H TMR1L

CCPR1H CCPR1L

Se pone a "1" el flag CCPIF

(PIR1)

Figura 1.- Diagrama de Bloques del Mdulo de Captura

Ejemplo:

CLRF CCP1CON ;Desactiva el mdulo CCP

MOVLW NEW_CAPT_PS ;Carga el registro W

;con el nuevo preescaler

;Carga el valor en CCP ON

MOVWF CCP1CON ;Carga CCP1CON con este valor

Pin RC2/CCP1

TRISCHabilita Salida

Q S

R

SalidaLgica

CCP1ONSeleccin de modo

Comparador

TMR1H TMR1L

CCP1H CCP1L

Se pone a "1" el flag CCPIF

(PIR1)

Disparo especial

Disparo especial de disparo:Reset del Timer1,no pone a "1" el flag TMR1IF (PIR1)Pone a "1" el bit GO/DONE (ADCON0)

Iguales

Figura 2.- Diagrama de

bloques de la forma de

operar en el Modo

Comparacin


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Modo de trabajo delTIMER1

El Timer1 debe estar trabajandoen modo temporizador o contadorsncrono, nunca en modo asncrono.

Modo de Interrupcin porsoftware

Cuando se elige el modo de tra-bajo de Interrupcin por Software, elpin CCP1 no es afectado. El flagCCPIF se pone a "1" y se produceuna interrupcin de CCP (si se hahabilitado).

Modo especial de disparoEn este modo de trabajo, el dis-

paro interior puede usarse para ini-ciar una accin. El mdulo CCP1

pone a cero el TMR1 y el CCPR1funciona como un registro de pero-do, capaz de provocar peridicamen-te interrupciones.

En este modo de disparo el CCP2pone a "0" el TMR1 y, adems, ini-cia una conversin A/D de formaperidica, pudindose realizar unaconversin A/D sin el control delprograma de instrucciones.

Para que tenga lugar una conver-sin A/D peridicamente, se puedecargar en los registros CCPR2H yCCPR2L el nmero de impulsos alos que una vez transcurridos, desea-

mos que se realice una conversin.Como estos registros se comparancontinuamente con los del mdulotemporizador TMR1, cuando ambossean iguales, comenzar la conver-sin. Esta operacin no afecta al flagde interrupcin del temporizadorTMRIF (PIR1). Como la igual-dad tambin pone a cero al tempori-zador, se volver a repetir de nuevoel ciclo. Si slo nos interesa la inte-rrupcin que ocasionar el mduloconvertidor cuando finalice la con-versin, habilitaremos solamente lade ste ltimo, deshabilitando la del

comparador, es evidente que nodeseamos saber cuando tiene lugar laigualdad entre los registros CCPR yTMR2, o lo que es lo mismo, el ini-cio de la conversin.

EJEMPLO DE MANEJO DELCOMPARADOR

El siguiente programa utiliza elcomparador del PIC16F87X pararealizar un divisor de frecuencia pordos veces el nmero que se indique

en hexadecimal por el PORTA(RA0:RA5) . Para ello se hace con-tar al TIMER1 los impulsos que seinyectan por la lneaRC0/T1OSO/T1CKI y cada vez quese llega al valor indicado por laslneas RA0:RA5, la lnea RB0 cam-bia de estado.

El organigrama del programa esel que se indica en la Figura 3.

El programa COMPARA_1.asm, en el que como viene siendohabitual estn marcado en color

azul las lneas de cdigo que hemoseliminado para utilizar el programabootloader para poder realizar lacarga del mismo y en color verde,las lneas que hemos aadido, de talmanera que eliminado las lneas decolor verde y habilitando las queestn en azul el programa puedagrabarse directamente en unPIC16F876 utilizando un programa-dor universal, un T-20 o cualquierotro.

MODULO DE MODULACINDE ANCHURA DE IMPULSOS(PWM)

Con el modo de modulacin deanchura de impulsos se pueden con-seguir impulsos a nivel alto deanchura variable, con los mdulosCCPx se puede obtener una resolu-cin de 10 bits para la salida PWM.Estas seales tienen mucha aplica-cin para el control de motores a tra-vs de un triac u otro tipo de driverpara los motores de corriente conti-

nua, en el ejemplo hemos utilizadoun LM293B.

El CCP1 se multiplexa con ellacht del PORTC, por lo que habrque poner el bit TRISC a ceropara que trabaje como salida.

En la Figura 5 se muestra el dia-grama de bloques simplificado delmdulo CCP trabajando en modoPWM.

Cuando el valor almacenado enel registro PR2 coincide con los

MICROCON

TROLADORES

59RESISTOR

Figura 3.- Organigrama del programa COMPARA_1.asm


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ocho bits de mayor peso de TMR2,el pin pasa a valer "1" y se borra eltemporizador para iniciar de nuevola cuenta. El contenido de menorpeso del CCPR1L se pasa al registro

de mayor peso CCPR1H y secomienza de nuevo la comparacincon TMR2, cuando ambos son igua-les el pin se pone a "0" para repetirla secuencia.

Por lo tanto, el tiempo que laseal PWM est a nivel alto vienedada por el registro CCPR1H y elperiodo de la seal por el registroPR2.

MICROCON

TROLADORES

60RESISTOR

;*************************************************************************************; Programa COMPARA_1.ASM; Este programa emplea el mdulo CCP1 para compara el contenido del; los registros CCPR2H y CCPR2L con el TIMER1 y cuando coinciden se; produce una interrupcin que hace cambiar de estado el contenido de la;lnea RB0; Revisin : 0.0 Programa para PIC16F87X; Velocidad del Reloj: 4 MHz Reloj Instruccin: 1 MHz = 1 S; Perro Guardin :deshabilitado Tipo de Reloj : XT; Proteccin del cdigo : OFF;

List p=16F876 ;Tipo de procesadorinclude "P16F876.INC" ;Definiciones de registros internos

; org 0x00 ;Vector de Reset; goto INICIO

org 0x04;*********************************************************************************;PROGRAMA DE ATENCIN A LA INTERRUPCIN

INTER bcf PIR1,CCP1IF ;Repone el flag del mdulo CCP1bcf T1CON,TMR1ON ;TMR1 en Off clrf TMR1Lclrf TMR1H ;Puesta a 0 del TMR1movlw b'00000001'xorwf PORTB,F ;RB0 cambia de estadobsf T1CON,TMR1ON ;TMR1 en Onretfie

;*************************************************************************************;PROGRAMA PRINCIPALINICIO clrf PORTB ;inicializa el PORB a cero

bsf STATUS,RP0 ;Selecciona banco 1movlw b'00000110'movwf ADCON1 ;PORTA E/S digitalesclrf TRISB ;PORTB B se configura como salidamovlw b'00111111'movwf TRISA ;PORTA A entradasmovlw b'00000001'movwf TRISC ;RC0 entradabsf PIE1,CCP1IE ;Habilita interrupcin del mdulo CCP1bcf STATUS,RP0 ;Selecciona banco 0;Configuracin del TMR1 como contador de flancos de subida externosmovlw b'00000010'movwf T1CON ;TMR1 en OFFmovlw b'11000000'movwf INTCON ;Habilita interrupciones

;Configuracin del CCP1CON modo Comparacimmovlw b'00001010'movwf CCP1CON ;Mdulo CCP en modo comparacinclrf CCPR1H ;0--> CCPR1Hclrf TMR1L ;0--> TMR1Lclrf TMR1H ;0--> TMR1Hbsf T1CON,TMR1ON;TMR1 en ON

BUCLE movf PORTA,Wandlw b'00011111' ;Lee las entradas RA4-RA0movwf CCPR1L ;Ajusta la parte baja del valor a comparargoto BUCLE

;*****************************************************************************ORG 0x1F00bcf PCLATH,4bcf PCLATH,3 ;Selecciona la pgina 0goto INICIO ;Salto a la direccin de INICIO del programa

;*****************************************************************************

end


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Periodo PWMLa salida PWM que se obtiene

en el pin RC2/CCP1, como puedeverse en la figura 6, la seal tieneun periodo base y sobre el la sealest a nivel alto durante un tiempo(duty cycle). La frecuencia del

PWM es la inversa del periodo(1/T). La duracin del perodo de laseal depende del valor que se hayacargado en PR2, de acuerdo con lasiguiente expresin.

Cuando el valor TMR2 coincidecon el de PR2 suceden tres eventos:

q Se borra el TMR2 ( se pone acero)

q La patilla RC2/CCP1 se pone a"1"

q El valor de CCPR1L, que es elque determina la anchura delimpulso se carga en CCPR1H

El tiempo que la patilla de salidaest a nivel alto, que es la anchuradel impulso, depende del contenido

cargado de CCPR1L y de los bits 5y 4 del CCP1CON, cuando trabaja-mos con una precisin de 10 bits.

Por su parte, la anchura delimpulso a nivel alto viene dada porla expresin:

El valor de CCPR1L:CCP1CON puede cargarse encualquier momento, puesto que elmismo no se traspasa a CCPR1H ycompara hasta que coincidan PR2con TMR2. En el modo PWM elregistro CCPR1L solo puede serledo.

Como en todos los mdulos del

microcontrolador, en necesario res-petar y mantener cierto orden en laprogramacin. El orden seguidopara su configuracin ser:

Figura 4.- Circuito para la comprobacin del programa Compara_1.asm

Vcc= 5V

MCLR

RA0RA1RA2RA3RA4RA5Vss

OSC1

OSC2/CKOUT

RC0RC1RC2RC3

VDD

VSS

RC7RC6RC5RC4

Reset

R110K

R2 100R

4

10K

R

5

10K

R

6

10K

R

7

10K

R

8

10K

R

9

10K

R3 330

Vcc=5V

C1 27 pF

C2 27 pF

XT 4Mhz

Entrada de Impulsos

RA0

RA1

RA2

RA3

RA4

RA5

RB7RB6RB5RB4RB3RB2RB1RB0

Diodo LED

PIC16F876

R

S

PR2

Comparador

CCPR1L

CCP1CON

CCPR1H(Slave)

Comparador

TMR2 (Nota1)

Q

TRISC

RC2/CCP1

Borra Timer,patilla CCP1 yLatch D.C.

Nota 1.- Los 8 bits del TMR2 se concatenan con los 2 bits Q del reloj internoo con los 2 bits del preescaler para crear una base de tiempos de 10 bits

Registreo de Periodos

Figura 5.-Diagrama de bloques del mdulo CCPtrabajando en modo PWM.

q Colocar en PR2 el periodo calculadoq Colocar en los registros CCPR1L y en los bit de

CCP1CON los valores calculadosq Programar como salida el bits TRISC.q Poner el valor del preescaler del TMR2 y habilitar el

temporizador (T2CON).q Configurar el CCP1 para una operacin PWM.


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EJEMPLO DE MANJO DEL

MODULO PWMEl programa PWM1.asm generauna seal PWM por la patillaRC2/CCP1 que corresponde con elpin 13 del PIC16F876. La anchuradel impulso se determina por laconstante ANCHURA y el periodode la seal por la constante PERIO-DO, que pueden ser modificadas porel usuario. Para comprobar los resul-tados es necesario un osciloscopioconectado entre la patilla RC2 ymasa. Pero para los que no dispon-gan de un osciloscopio pueden com-probar el resultado de la seal PWM

sobre un motor de corriente continuautilizando el circuito de la figura 7,

en la que puede verse que la salida

RC2 se ha conectado a la patilla deinhibicin del circuito L293B, por loque el valor medio de la seal que lellega al motor depender del valor dela anchura del impulso, variando enel programa este valor el motor debeir ms deprisa o ms despacio eincluso pararse. El organigrama delprograma es el que se muestra en lafigura 8.

El programa puede modificarsefcilmente para que el valor delPORTA pase a ser el valor de laconstante PERIODO y as variar lavelocidad del motor con los

interruptores de entrada.

Periodo (PR2)

Duty CycleCCPR1H

TMR2=PR2

TMR2=Duty Cycle

TMR2=PR2

Figura 6.- Impulsos de salida donde se controla el tiempo que est a nivel

alto la seal

Vcc= 5V

MCLR

RA0RA1RA2RA3RA4RA5Vss

OSC1

OSC2/CKOUT

RC0RC1RC2RC3

VDD

VSS

RC7RC6RC5RC4

Reset

R110K

R2 100

R4

10K

R5

10K

R6

10K

R7

10K

R8

10K

R9

10K

Vcc=5V

C1 27 pF

C2 27 pF

XT 4MhzRA0

RA1

RA2

RA3

RA4

RA5

RB7RB6RB5RB4RB3RB2RB1RB0

12

3

4

56

7

8 9

10

1112

1314

15

16EN1

IN1

IN3

IN4

EN2

OUT1

OUT2 OUT3

OUT4

VS

+Vcc

IN2

L293B

1 4

2 3

GND

GND

GND

GND

2

MOTOR

+Vcc

PIC16F876

Figura 7.- Circuito para la comprobacin de la seal PWM generada por el microcontrolador

Figura 8.- Organigrama del programa

PWM1.asm


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Leyenda

x = desconocido, u = inalterado; - = no implementado se lee como 0. Las celdas sombreadas no son usadas por el TIMER2

Nota 1: Los bits PSP no estn implementados para el PIC16F873/876, mantener estos bits a cero.

;***********************************************************************************************************; Programa PWM1.ASM; Este programa emplea al mdulo CCP1 con salida de seal por la lnea RC2/CCP1. La seal; de salida tiene un periodo determinado pora la constante "Periodo" y una anchura de la; seal a nivel alto determinada por la constante "Anchura" .; Revisin : 0.0 Programa para PIC16F87X; Velocidad del Reloj: 4 MHz Reloj Instruccin: 1 MHz =1 s; Perro Guardin :deshabilitado Tipo de Reloj : XT; Proteccin del cdigo : OFF;*********************************************************************************************************

List p=16F876 ;Tipo de procesadorinclude "P16F876.INC" ;Definiciones de registros internos

PERIODO equ .200 ;Periodo de 200 sANCHURA equ .50 ;Anchura 50 s; org 0x00 ;Vector de Reset; goto INICIO

org 0x05;*********************************************************************************************************; Programa principal;*********************************************************************************************************INICIO clrf PORTA

clrf PORTBclrf PORTC ;Borra salidasbsf STATUS,RP0 ;Selecciona banco 1

movlw b'00000110'movwf ADCON1 ;Puerta A E /S digitalesclrf TRISB ;Puerta B se configura como salidamovlw b'11111011'movwf TRISC ;RC2 salidamovlw PERIODO-1movwf PR2 ;Carga el registro de periodosbcf STATUS,RP0 ;Selecciona banco 0movlw b'00000001' ;hace girar el motor en sentido horariomovwf PORTBmovlw ANCHURAmovwf CCPR1L ;Carga la anchura del pulso

;Mdulo CCP1 en el modo PWM con salida de seal por RC2/CCP1movlw b'00001100'movwf CCP1CONmovlw b'00000100'movwf T2CON ;T2 en On

BUCLE goto BUCLE ;Bucle infinito;*********************************************************************************************************

ORG 0x1F00bcf PCLATH,4bcf PCLATH,3 ;Selecciona la pgina 0goto INICIO

;*********************************************************************************************************

end

Direcc in Nombre Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Valor en POR,BOR Valor en el resto de Reset

0Bh,8Bh

10Bh,18Bh INTCON GIE PEIE TOIE INTE TOIF RBIE INTE RBIF 0000 000x 0000 000u

0Ch PIR1 PSPIF(1) ADIF RCIF TXIF SSPIF CCP1IF TMR2IF TMR1IF 0000 0000 0000 0000

0Bh PIE1 PSPIE(1) ADIE RCIE TXIE SSPIE CCP1IE TMR2IE TMR1IE 0000 0000 0000 0000

87h TRISC Registro de configuracin del PORT C 1111 1111 1111 1111

11h TMR2 Mdulo Del registro Timer2 0000 0000 0000 0000

92h PR2 1111 1111 1111 1111

12h T2CON --- TOUTPS3 TOUPS2 TOUPS1 TOUPS0 TMR2ON T2CKPS1 T2CKPS0 -000 000 -000 0000

15h CCPR1L Registro de byte de menor peso del mdulo de captura / comparacin / PWM xxxx xxxx uuuu uuuu

16h CCPR1H Registro de byte de mayor peso del mdulo de captura / comparacin / PWM xxxx xxxx uuuu uuuu

17 h CCP1CON --- --- CCP1X CCP1Y CCP1M3 CCP1M2 CCP1M1 CCP1M0 --00 0000 --00 0000

Registros Asociados al PWM y al TMR2


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