Diseño de un sistema Microcontrolador.
En esta primera práctica vamos a diseñar un sistema microcontrolador,
el objetivo es crear una PCB, como si se tratase de una Picdem para poder
realizar pruebas con nuestro Pic.
En primer lugar nos centraremos en el diseño mediante
Isis.
El Trabajo lo dividiremos en las siguientes partes:
- El Pic18f4550
- La fuente de alimentación con el Bypass
- El oscilador externo
- El reset
- Max232 y conector DB9
- Leds indicativos
- Bus PCI
- El Usb de conexión
- Conector Rj11 para Icd3
- Lcd Gráfico
PIC18F4550
Que decir de este modelo de Pic, pues las principales
características es que es un pic con arquitectura de 8bits, 40-Pin PDIP, con
una memoria flash de 32kB, además posee oscilador interno de 8 Mhz. Pero bueno
nos vamos a centrar en el diseño del sistema.
Lo primero de todo vamos a localizar el Pic18f4550 en
nuestra librería, ya que si no estuviera, tendríamos que buscar el datasheet
del mismo para ver el patillaje, y añadir un Pic similar para realizar las
modificaciones.
Posteriormente deberíamos crear un componente tal y como
explique en el apartado de creación de un componente en Isis.
Una vez que tenemos añadido el pic, insertaremos las
etiquetas label, tal y como se observa en la captura, para que nos realice las
conexiones el entorno a nuestros componentes, sin tener que crear una maraña de
cables inentendible.
Aqui se puede ver el resultado final del Pic.
La FA.
La fuente de alimentación estará compuesta por dos
conectores de entrada de alimentación (una regleta y un Jack dc), el regulador
7805(para regular y estabilizar la tensión a 5vdc), el led indicativo de la FA,
y los condensadores de la fuente como los de desacoplo o Bypass.
Por si no se aprecia correctamente en el texto de la fotografía, el Bypass nos reducirá las corrientes parásitas en los picos que produzca el microcontrolador
cuando conmute por ejemplo o el resto de componentes. Colocaremos condensadores
de desacoplo de 100nF pues es efectivo a
frecuencias más bajas.
El oscilador Externo.
Concretamente el Pic18f4550 tiene un oscilador interno de
8Mhz tal y como dije anteriormente, no obstante en nuestro diseño vamos a
establecer también un oscilador externo de cristal de 20Mhz.
Según el datasheet del Pic 18f4550, los condensadores
óptimos para la buena oscilación cuando usamos un cristal de cuarzo a 20Mhz
es emplear dos condensadores de 15pF.
Hemos colocado un Jumper para poder tener opción de
utilizar el oscilador interno del Pic o el externo.
Reset.
Para poder realizar un reset a nuestro Pic, es muy importante emplear un pulsador antirrebote, además hemos colocado un condensador de 100nf para mayor seguridad.
Como se puede observar en la fotografía la razón por la cual hemos configurado este tipo de reset es porque el MCLR trabaja en bajo activo.
Max232 y DB9
El MAX232, es un conversor de niveles de RS232 a TTL y
viceversa, con una fuente de 5 voltios. Es necesario ya que el PIC utiliza
niveles TTL, y si lo conectáramos directamente achicharraríamos nuestro Pic.
Los condensadores son de 100nf, es muy importante ver el
datasheet del MAX232 a utilizar, ya que nos indicará la configuración correcta
de condensadores.
El conector DB9 es el que establece la comunicación con
nuestro PC a través de un cable null modem.
Leds indicativos
Se ha colocado 4
Led's indicativos, donde podemos observar el trafico de datos y la comunicación
correcta.
Bus-PCI
Para poder realizar la conexión con un dispositivo
externo, utilizaremos un conector Ribbon de 40 Pines.
El Usb
El tipo de Usb a sido un USB tipo A.
Conector ICD3
Para conectar el ICD3 al sistema microcontrolador, se ha
empleado un conector Rj11, con la configuración tal y como se aprecia en la
fotografía.
Lógicamente, la creación del componente es necesaria, tal
y como explique en el proceso de crear un componente en Isis, la huella a
emplear es el “package RJ-6”.
LCD Gráfico
El motivo por el cual se ha insertado un LCD gráfico es
para poder mostrar en el display información o cualquier tipo de dato.
El display gráfico utilizado es el modelo KS0108 con unas
dimensiones de 128x64.
Importante destacar que la librería HDM64GS12 esta
personalizada.
Por último se ha insertado un Jumper de control del LCD y
un potenciómetro para regular el contraste.
Pues nada, revisando todas las conexiones, aquí tenemos
nuestro resultado final con todas las partes separadas de nuestro diseño.
En Isis tenemos dos herramientas muy útiles para
comprobar el trabajo, la primera es para comprobar las conexiones.
Tendremos que acceder en la barra de menú, a Tools ->electrical rule check
Dicha herramienta nos muestra los errores de conexión
eléctrica, en mi caso se pueden ver un resultado de 3 errores, esto es normal,
ya que los errores son del conector USB añadido.
La segunda herramienta es para comprobar todos nuestros
componentes y ver que tienen un encapsulado correcto.
Accedemos en la barra de menú a, Design -> Design explorer
Como ya tenemos acabada la parte de Isis, pasaríamos a la
segunda Fase del proyecto, que es generar el netlist para pasar a Ares y
empezar con el propio diseño de la PCB, lo cual explicaré en la siguiente
entrada.
Datasheet:
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