Cours Microcontroleur Pic 16f84 [PDF]

Zitiervorschau

cours microcontroleur pic 16f84 LES MICROCONTROLEURS PRESENTATION D’UN MICROCONTROLEUR

Objectifs :  Identifier un microcontrôleur.  Réaliser des applications à bases de microcontrôleurs.

I- MISE EN SITATION I-1- Activité de découverte : Réaliser l’activité de découverte du manuel d’activités

II- EXEMPLE DE SYSTEMES A BASE DE MICROCONTROLEUR : Les systèmes et les objets techniques à base de microcontrôleur(s), prennent de plus en plus de place dans notre quotidien :  Téléviseur  Téléphone mobile  Lave linge  Clé USB et Playstation

II-1- Activité : Commande classique d’une perceuse :

Commande par microcontrôleur :

Le microcontrôleur à pour rôle de gérer le fonctionnement de la perceuse.

Observer les animations de la perceuse, des feux tricolores et de l’afficheur 7 segments. II-2- Avantages: Le microcontrôleur présente les avantages suivants :  La simplicité de mise en œuvre ;  La grande capacité de traitement ;  Le coût relativement faible.

III- TYPE ET MODELE USUELS DE MICROCONTROLEUR : III-1- Activité : 1- Relever l’identification des microcontrôleurs sur les systèmes présentés précédemment : 16 C 84 2- En se référant au document technologique, déterminer les différentes familles des Microcontrôleurs : Microchip, Atmel, Philips et Motorola 3- Réaliser l’activité 1 du manuel d’activité TP A4-1 page 48. Remarque : On fait l’étude des microcontrôleurs de Microchip soit le 16F84. Les microcontrôleurs de Microchip sont désignés par le synonyme PIC. P I C Programmable integred circuit. Programmable intelligent circuit.

IV- IDENTIFICATIONS DES MICROCONTROLEURS DE MICROCHIP :

Les microcontrôleurs de Microchip sont désignés par le synonyme PIC (PeripheralInterface Controller). Un PIC est généralement identifié par une référence de la forme suivante : xxXXyy-zz  xx : famille du composant, actuellement « 12, 14, 16, 17 et 18 ».  Il existe trois familles de PIC : - Base-Line : les instructions sont codées sur 12 bits. - Mid-Line : les instructions sont codées sur 14 bits. - High-Line : les instructions sont codées sur 16 bits.  XX : type de mémoire programme : - C : EPROM ou EEPROM ; - CR : PROM ; - F : Flash ;  yy : Identificateur ;  zz : vitesse maximale du quartz de pilotage. Exemple :

IV-1- Activité : Réaliser l’activité 2 du manuel d’activités TP A4-1 page 49. Cette architecture, fait apparaître les modules suivants :  Une unité centrale ou CPU (Central Processing Unit) : exécute séquentiellement les instructions du programme.  Une mémoire Flash, cette mémoire à la particularité de sauvegarder en permanence les informations qu’elle contient même en absence de tension.  Une mémoire vive également appelée RAM (Random Access Memory) :sauvegarder temporairement des informations (circuit alimenté). Le microcontrôleur peut être utilisé pour stocker des variables temporelles ou faire des calculs intermédiaires.  Des ports entrées-sorties permettant de dialoguer avec l’extérieur tel que l’acquisition de l’état des capteurs, des interrupteurs, ou encore le pilote d’un relais ( via de transistor)…etc.

VI-1- Activité : Réaliser l’activité 4 du manuel d’activités TP A4-1 page 50.

VI- CRITERE DE CHOIX D’UN MICROCONTROLEUR : Le choix judicieux d’un microcontrôleur, pour une application donnée dépend :  Du nombre d’entrées/sorties de l’application cible ;

 Du type de mémoire programme : flash, Eprom, OTP… et de sa taille ;  De la présence ou de l’absence des convertisseurs Analogiques/Numériques CAN ;  De l’existence ou non d’une mémoire EEPROM ;  De l’existence ou non d’un bus I2C.

Viennent ensuite les critères suivants :  La disponibilité du composant sur le marché local ;  La facilité de mise en œuvre ;  Le prix ;  L’approvisionnement multi source.

ARCHITECTURE DU MICROCONTROLEUR 16 F84 de MICROCHIP

V- BROCHAGE : V-1- Exemple de PIC :

V-2- Activité : Réaliser l’activité 3 du manuel d’activités TP A4-1 page 49.

VI- STRUCTURE INTERNE D’UN MICROCONTROLEUR :

LES MICROCONTROLEURS PRESENTATION D’UN MICROCONTROLEUR

GUIDE

I- INTRODUCTION : L’évolution amène de plus en plus souvent les concepteurs, à remplacer la commande câblée, généralement à base de nombreux circuits intégrés, par un seul et unique circuit programmable, capable à lui seul de remplir toutes les fonctions exigées par le système. Parmi les circuits qui font partie de cette famille, on cite les : PLD, CPLD, FPLD, les microcontrôleurs. Un microcontrôleur peut être assimilé à un circuit logique complexe exécutant une à une des ordres (instructions) enregistrés dans une mémoire de programme externe. Le grand avantage de cette logique programmation est que la modification d’une fonction ou d’une tache ne nécessite pas de câblage supplémentaire, mais uniquement un nouveau programme à loger en mémoire. L’année 1970 a connu la fabrication du 1er microcontrôleur 4004 par Intel : essor de la logique programmé. Un microcontrôleur est un microprocesseur auquel on a intégré les périphériques tels queRAM, ROM, les entrées-sorties dans le même circuit. Les montages et les applications deviennent encore plus simple à mettre en œuvre, avec un gain de temps de vitesse et un coût réduit.

II- TYPE DE MICROCONTROLEUR :  Plusieurs types de microcontrôleurs : Microchip : PIC ; familles 12Cxxx, 16Cxxx, 16Fxxx, 18Fxxx, …

 Atmel: AT; familles AT89Sxxxx, AT90xxxx, …  Philips: P89C51RD2BPN, …  Motorola: famille 68HCxxx, …

II-1- Microchip : Nom

Description

Fabricant

12C672

Spécifications De Programmation De Mémoire d'cEprom

Microchip

12CE673

8-Goupilles/microcontrôleur de 8 bits de CMOS avec de la mémoire ANALOGIQUE-numérique de convertisseur et de données d'cEeprom

Microchip

12F629

Les 8-Goupilles Flash-Ont basé Des Microcontrôleurs De 8-Bit CMOS

Microchip

12F629

8-Goupilles, microcontrôleur de 8-Bit CMOS avec de la mémoire Microchip ANALOGIQUE-NUMÉRIQUE de convertisseur et de données d'EEPROM

16C554

Microcontrôleur De 8 bits EPROM-Basé de CMOS

Microchip

16C62X

Microcontrôleur De 8 bits EPROM-Basé de CMOS

Microchip

16F628

Microcontrôleurs De 8 bits Flash-Basés de CMOS

Microchip

16F84

Microcontrôleurs De 8 bits De la 18-goupille Flash/EEPROM

Microchip

16F84A

La 18-goupille A augmenté Le Microcontrôleur De 8 bits De Flash/EEPROM

Microchip

16F871

Microcontrôleurs INSTANTANÉS De 8 bits Des 28/40-Goupilles CMOS

Microchip

II-2- Atmel : Devices

F.max (MHz)

CPU Core

AT91FR40162S

75

ARM7TDMI

AT91M40800

40

ARM7TDMI

AT91R40008

75

ARM7TDMI

AT91RM3400

66

ARM7TDMI

AT91SAM7A3 AT91SAM7S256 AT91SAM7S32 AT91SAM7SE256 AT91SAM7SE32 AT91SAM7SE512 AT91SAM7X128 AT91SAM7XC256

60 55 55 48 48 48 55 55

ARM7TDMI ARM7TDMI ARM7TDMI ARM7TDMI ARM7TDMI ARM7TDMI ARM7TDMI ARM7TDMI

AT91SAM9260

180

ARM926EJ-S

Power Supply (V) 1.65 -1.95 Core 2.7-3.6 IO 1.8-3.6 1.65-1.95 Core 2.7-3.6 IO 1.65-1.95 Core 1.65-3.6 IO 3.0-3.6 3.0-3.6 3.0-3.6 3.0-3.6 3.0-3.6 3.0-3.3 3.0-3.6 3.0-3.6 1.65-1.95 Core 3.0-3.6 IO

Pb-Free Packages TFBGA 121 LQFP 100 LQFP 100 LQFP 100 LQFP 100 QFN 64 LQFP 64 QFN 48 LQFP 48 LBGA 144 LQFP 128 LBGA 144 LQFP 128 LBGA 144 LQFP 128 LQFP 100 LQFP 100 PQFP 208 LFBGA 217

II-3- Philips : Microcontrôleur Philips 80C552

Microcontrôleur Philips cmos 8 bits dérivé du 80C51, remplaçant le PCB80C552-5-24WP. Caractéristiques: 256 octets de RAM - 64 K de programme - 64 K de données - 40 lignes d'E/S bidirectionnelles et adressables individuellement - 8 lignes d'entrées analogiques ou digitales - convertisseur A/D 10 bits 8 canaux - 2 sorties PWM 8 bits - 3 timer/compteurs 16 bits - watchdog timer - full duplex USART - interface I²C - 15 interruptions internes (2 niveaux de priorité) - 6 interruptions externes - Fréquence d'horloge: 24 MHz. Alim.: 5 V. Boîtier PLCC68. Microcontrôleurs Philips 87xxx

MICROCONTROLEURS 87C75x Microcontrôleurs Philips cmos 8 bits série 87C750/1. Caractéristiques: 64 octets de RAM - 19 lignes d'E/S bidirectionnelles et adressables individuellement - sorties pour la commande directe de LEDs - timer/compteur 16 bits - 5 interruptions internes - 2 interruptions externes - Alimentation: 5 V. Boîtiers DIL24 et DIL28.

MICROCONTROLEURS 87C5x Microcontrôleurs Philips 8 bits dérivés du 80C51 à faible consommation. 32 E/S. 3 temporisateurs/compteurs 16 bits. 6 sources d'interruption. Port E/S série. UART full duplex. Alimentation de 2.7V à 5.5 V.

MICROCONTROLEURS 87LPCxxx Microcontrôleurs Philips 8 bits dérivés du 8051 - alimentation de 2.7 à 6.0 Vcc - watchdog intégré - 2 timers/compteurs 16 bits - 2 comparateurs analogiques - UART full duplex - bus I²C.

Référence

OTP

RAM

BOITIER

P87LPC762BN

2kB

128 x 8

DIL20

P87LPC764BN

4kB

128 x 8

DIL20

P87LPC767BN

2kB

128 x 8

DIL20

P87LPC768BN

2kB

128 x 8

DIL20

COD E 163 40 163 41 163 42 163 43

Prix ttc 3.90 € 5.30 € 5.90 € 7.90 €

MICROCONTROLEUR P89C51RD2HBP Microcontrôleur Philips ISP cmos 8 bits dérivé du 80C51 - remplace le P89C81RD+IN programmation possible sur le circuit sans démonter le composant - 512 x 8 octets de RAM - 64 kB de mémoire flash - 4 ports R/S 8 bits - 3 temporisateurs 16 bits - Fréquence d'horloge: 33 MHz boîtier DIP40.

II-3- Motorola : Nom de partie

Description

Fabricant

68HC05B16

Microcontrôleur

Freescale (Motorola)

68HC05B32

Microcontrôleur

Freescale (Motorola)

68HC05B6

Microcontrôleur

Freescale (Motorola)

68HC05BD5

Microcontrôleur

Freescale (Motorola)

68HC05C8A

Microcontrôleur

Freescale (Motorola)

68HC05J1A

Microcontrôleur

Freescale (Motorola)

68HC05J5A

Microcontrôleur

Freescale (Motorola)

68HC05JB3

Microcontrôleur

III- CARACTERISTIQUES GENERALES DES PIC :  Caractéristiques du PIC 16 F 84 - Boitier DIL 18 - 10MHz fréquence maximale. - 1 KO de mémoire Flash pour le programme. - 68 octets de RAM ; 64 octets d’Eprom. - 13 E/S configurables.

Freescale (Motorola)

IV- IDENTIFICATION DES MICROCONTROLEURS DE MICROCHIP:  Exemple de PIC 16 F 84 :

 PIN 17, 18, 1, 2,3 : lignes d’E/S du port A, avec RA4 (PIN3) joue également le rôle d’entrée d’horloge du timer.  PIN4 : MCLR/ est une broche active à 0, elle permet le reset du pic

lorsqu’elle est à l’état bas.  PIN5 : est le 0v de l’alimentation  PIN6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,13 : lignes d’E/S du port B, avec RB4 (PIN6) peut être utilisé également comme entrés d’interruption  PIN14 : VDD est relié au +5v de l’alimentation

MISE EN ŒUVRE D’UNE APPLICATION A BASE DE MICROCONTROLEURS

LES MICROCONTROLEURS MISE EN ŒUVRE D’UNE APPLICATION A BASE DE MICROCONTROLEURS

Objectifs :  Définir un microcontrôleur.  Identifier les principales familles des microcontrôleurs.

I- MISE EN SITATION I-1- Activité de découverte : Réaliser l’activité de découverte du manuel d’activités TP A4-2.

I-2- Conséquences : La mise en oeuvre d’une application à base de microcontrôleur, nécessite : - L’achat de ce composant électronique ; - L’élaboration d’un programme en fonction du cahier des charges fonctionnelles.

II- RESOLUTION PAR LA METHODE GRAPHIQUE : La résolution par la méthode graphique des problèmes de logiques combinatoire ou séquentielle, nécessite le passage par les étapes suivantes, quelque soit le type et la famille du microcontrôleur.

III-1- Cahier des charges : On désire automatiser la gestion d’un feu de croisement, réglant la circulation d’un carrefour à deux voies. Le cahier des charges stipule la possibilité de modifier les temporisations par l’opérateur en fonction de la densité de la circulation. L’étude se limitera à un seul feu. Le fonctionnement normal est décrit par le chronogramme suivant :

III-2- Activité : Réaliser l’activité 1 du manuel d’activités TP A4-2.

III-3- Notion d’algorithme : III-3-1- Définitions : a- Définition d’un algorithme : C’est un ensemble des règles opératoires rigoureuses, ordonnant à un processeur d’exécuter dans un ordre déterminé un nombre fini d’opérations élémentaires ; il oblige à une programmation structurée. Un algorithme peut être : • représenté, graphiquement par un organigramme, algorigramme ou Grafcet. • écrit sous forme littérale, avec un langage algorithmique. b- Définition d’un algorigramme : C’est une représentation graphique de l’algorithme. Pour le construire, on utilise des symboles normalisés. Les principaux symboles utilisés dans la construction d’un algorigramme sont données dans le tableau syuivant :

Le sens général des lignes de liaison doit être :  De haut en bas  De gauche à droite Lorsque le sens général ne peut pas être respecté, des pointes de flèche à cheval sur la ligne indiquent le sens utilisé.

III-3-2- Les structures algorithmiques fondamentales : (Voir manuel de cours de la page 126 à la page 130).

IV- APPLICATION : « FEUX DE CARREFOUR » :

  Entrée : Port RA0  Sorties : Port RB0-RB1-RB2-RB4-RB5-RB6 Condition : Si RA0 = 0 on a clignotement de J1 et J2 (0,5 s). Si RA0 = 1 on a fonctionnement normal. Fonctionnement : Dans le cas de 2ème condition (RA0=1) on a le cycle de fonctionnement résumé dans le tableau suivant : Etapes 1 2 3 4

V2 J2 R2 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0

V1 J1 R1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0

1- Traduire le fonctionnement par un algorigramme. 2- A l’aide de l’éditeur graphique Logipic a- Réaliser l’algorigramme de fonctionnement de feux de carrefour. b- Assembler le fichier source puis compiler le fichier obtenu. c- Simuler le fonctionnement. d- Transférer le fichier d’extension (.Hex) vers le microcontrôleur.