Curso ISIS ARES Reducido

Curso de Robótica y aplicaciones a el Aula de Tecnología

Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología

Pedro Alonso Sanz IES Joan Miró Enero 2009

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología 1.- MANEJO DEL LABORATORIO ELECTRÓNICO VIRTU AL “PROTEUS”. ............................ 4 1.1.- ISIS (CAPTURA Y SIMULACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS). ............................................. 4 1.1.1.- Introducción. Int roducción. ................................................................. ............................................................ 4 1.1.2.- Captura Electrónica: Entorno Gráfico (ISIS) ................................................... ........................... 5 1.1.3.- Depuración de programas. ................................................................................................ ....... 9

1.2.- ARES (DISEÑO DE PLACAS). .............................................................................................. 17 1.2.1.- Diseño de un esquema con ISIS. .......................................................... .................................... 17 1.2.2.- Generación del listado de conexiones “Netlis to Ares”. .......................................................... 21 1.2.2.1.- Entorno de Trabajo .......................................................................................................................... 22

1.2.3.- Creación del tamaño de la placa de PCB. ........... ............................................................... ..... 22 1.2.4.- Posicionamiento de los componentes dentro de la placa. ...................................................... 25 1.2.4.1.- Posicionamiento Automático. ......................................................................................................... 25 1.2.4.2.- Posicionamiento Manual. ................................................................................................................ 26

1.2.5.- Rutado de la pistas. ................................................................................................................ 27 1.2.5.1.- Rutado Automático. ........................................................................................................................ 28 1.2.5.2.- Rutado manual. ............................................................................................................................... 29

1.3.- CREACIÓN DE SÍMBOLOS EN ISIS Y ENCAPSULADOS EN ARES. .......................................... 34 1.3.1.- Creación de una biblioteca de encapsulados en ARES. ........................................................... 34 1.3.2.- Creación de un encapsulado en ARES. .......................................................... ......................... 36 1.3.3.- Creación de una bi blioteca de símbolos en IS IS. ..................................................................... 39 1.3.4.- Creación de un símbolo en ISIS. ............................................................................... .............. 41

2.- PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN MICROCONTROLADOR PIC. ...................... 47 2.1.- DIAGRAMA EN BLOQUES. ................................................................................................... 49 2.2.- MAPA DE MEMORIA. ........................................................................................................... ........................................................................................................... 50 2.2.1.- Memoria de Programa. ................ ................................................................. ......................... 50 2.2.2.- Memoria de Datos. ............................................................................................................ ..... 50

3.- INICIACIÓN A LA PROGRAMACIÓN EN C EN UC PIC. ........................................................ 51 3.1.- COMPILADOR CCS........................................................ ............................................................................................................... ........................................................ 51 3.1.1.- Introducción. Int roducción. ................................................................. .......................................................... 51 3.1.2.- Estructura de un programa. ................................................................................................... 51 3.1.3.- Constantes. ................................................................... .......................................................... 53 3.1.4.- Tipo de variables. ........................................................... ......................................................... 54 3.1.5.- Operadores. .................................................................. .......................................................... 55 a) Asignación. ................................................................................................................................................ 55 b) Aritméticos. ............................................................................................................................................... 55 c) Relacionales. .............................................................................................................................................. 55 d) Lógicos. ...................................................................................................................................................... 55 e) De Bits. ...................................................................................................................................................... 56 f) Punteros. .................................................................................................................................................... 56

3.1.6.- Funciones. ................................................................................ ............................................... 56

3.2.- MANEJO DE LAS DECLARACIONES DE CONTROL. ................................................................ 59 3.2.1.- If-Else.

.................................................................................................................................. 60

3.2.2.- Switch-Case.

....................................................................................................................... 63

3.2.3.- For. ........................................................................................................................................

66

3.2.4.- While. ....................................................................................................................................

70

3.2.5.- Do-While. .............................................................................................................................

72

3.3.- CREACIÓN DE FUNCIONES. ................................................................................................ 74 3.4.- MANEJO Y CREACIÓN DE DRIVER O LIBRERÍAS. .................................................................... .................................................................... 80

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología 4.- EJEMPLOS PRÁCTICOS. .........................................................................................................82 4.1.- INTERFACE OPTOACOPLADA ENTRE DISPOSITIVOS DIGITALES Y ANALÓGICOS ...................... 82 4.1.1.- Control con Relés. .................................... ............................................................... ................ 82 4.1.2.- Control con Optotransistores. ............................................................. .................................... 84 4.1.3.- Control con Optotriac. ............................. ................................................................. .............. 86

4.2.- CONTROL DE UNA PANTALLA LCD. .................................................................................... .................................................................................... 88 4.2.1.- LCD_ejemplo1.c ...................................................................................................................... 91 4.2.2.- LCD_ejemplo2.c ...................................................................................................................... 92 4.2.3.- LCD_ejemplo3.c ...................................................................................................................... 93 4.2.4.- LCD_ejemplo4.c ...................................................................................................................... 94 4.2.5.- LCD_ejemplo5.c ...................................................................................................................... 95 4.2.6.- LCD_ejemplo6.c ...................................................................................................................... 96 4.2.7.- LCD_ejemplo7.c ...................................................................................................................... 97

4.3.- DIGITALIZACIÓN DE UNA SEÑAL ANALÓGICA CON EL SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS...... 99 4.3.1.- Conversión_A/D_D/A.c ....................................................................... .................................. 101 4.3.2.- Conversión_A-D1.c......................................................... ....................................................... 104 4.3.3.- Conversión_A-D2.c ........................................................ ....................................................... 106 4.3.4.- Conversión_A-D3.c......................................................... ....................................................... 107

4.4.- CONTROL DE VELOCIDAD Y SENTIDO DE GIRO DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA. ...... 109 4.4.1.- PWM1.c ................................................................................................................................ 110 4.4.2.- PWM2.c ................................................................................................................................ 111 4.4.3.- PWM3.c ................................................................................................................................ 115

4.5.- CONTROL DE UN SERVO DE POSICIÓN. ............................................................................. 117 4.5.1.- Control_2_Servos_Posici ón.c ................................................................................................ 118

4.6.- DISEÑO DE MANDOS TRANSMISORES Y RECEPTORES DE RADIO FRECUENCIA. ................... 123 4.6.1.- Introducción. Int roducción. ................................................................. ........................................................ 123 4.6.1.1.- Transmisión serie asíncrona. ......................................................................................................... 123 4.6.1.2.- Modulación en AM. ....................................................................................................................... 124 4.6.1.3.- Protocolo de Comunicaciones entre el Mando y el Receptor. ...................................................... 124

4.6.2.- Ejemplo 1 (Transmisión Simple). ......................................................... .................................. 126 4.6.3.- Ejemplo2 (Transmisión Compleja). ....................................................................................... 131 4.6.4.- Apertura de una puerta. ....................................................................................................... 140

4.7.- DISEÑO Y CREACIÓN DE UN ROBOT RASTREADOR Y COCHE TELEDIRIGIDO. ....................... 146

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1.- Manejo del laboratorio electrónico virtual “Proteus”. 1.1.- ISIS (Captura y Simulación de circuitos electrónicos). 1.1.1.- Introducción. El laboratorio virtual electrónico PROTEUS VSM de LABCENTER ELECTRONICS, nos permite simular circuitos electrónicos analógicos/ digitales y microprocesados. Es capaz de realizar simultáneamente una simulación hardware y software (Lenguaje de bajo y alto nivel Ensamblador y C respectivamente) en un mismo entorno gráfico. También enlaza con una herramienta que nos permite desarrollar las placas para realizar los prototipos. Para ello suministra tres potentes herramientas: ISIS (Diseño Gráfico) VSM(Virtual System Modelling) Simulación de Componentes. ARES (Diseño de Placas).

x x x

Las herramientas tradicionales de diseño seguían el siguiente pr oceso:

Diseño esquemático

Diseño de la

del prototipo

Placa

Fabricación de la Placa

Creación del

Desarrollo del software

Pruebas del Prototipo

Prototipo

En caso de error en el prototipo se tiene ue re etir el roce roceso so

Con las herramientas de diseño tradicionales, el desarrollo del software y la comprobación del prototipo, no puede realizarse hasta que este no se desarrolla. Esto puede suponer semanas de retraso. Si se localiza un error hardware, la totalidad del proceso se debe repetir.

Diseño esquemático

Desarrollo del software

del prototipo

Simulación del Circuito

Diseño de la Placa

Fabricación de la Placa

Fabricación del Prototipo

En caso de error se depura hasta obtener los resultados adecuados

Usando Proteus VSM, el desarrollo del software puede comenzar tan pronto como el diseño esquemático este acabado y la combinación del hardware y el software nos permite testear el prototipo y ver si funciona.

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología 1.1.2.- Captura Electrónica: Entorno Gráfico (ISIS) Isis es un programa de diseño electrónico que permite realizar esquemas que pueden simularse en el entorno VMS y/o pasarlos a un circuito impreso a través del del entorno de ARES. Posee una colección de bibliotecas de componentes. Permite crear nuevos componentes y su modelización para la simulación. Sin entrar profundamente en este entorno (Requeriría un libro solo para el entorno de ISIS), se va a explicar cómo dibujar cualquier circuito electrónico. El programa de ISIS posee un entorno de trabajo formado por po r una ventana de trabajo y barras de herramientas.

Comandos de Fichero e Impresión

Comandos de Edición

Comandos de Visualización

Herramientas de Diseño

Barra de Menús

Ventana de Edición Comandos de rotación y reflexión Ventana de componentes y Biblioteca

Ventana de Trab Tr abaa o

Modos de Trabajo

Herramientas Herramienta s de Diseño Electrónico Comandos de dibujo Barra de estado Barra de simulación

Para dibujar el circuito electrónico se deben primero seleccionar el modo componentes “Component .” y seleccionar el botón “P ” de búsqueda de componentes “ Pick Devices” en las

bibliotecas.

Component. Pick Devices

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Se abre un menú asociado asocia do a la búsqueda de componentes. Se busca el componente de dos maneras diferentes por categorías o poniendo el nombre o palabra clave en la ventana

Keywords (Ejemplo: DAC0808_JOAN)

Represente el símbolo del Permite localiza los

Componente en ISIS y si

componentes por nombre

está simulado

Permite localiza los componentes por categoría, clase y fabricante

Muestra el resultado de la búsqueda de los componentes a que bibliotecas pertenecen y una descripción breve de cada uno de ellos

Represente el encapsulado del Componente en ARES es decir su encapsulado

Ventana de Edición

Al localizar el componente adecuado se realiza una una doble pulsación y ”. Se puede realizar esta aparecerá en la columna de dispositivos “DEVICE ”.

acción tantas veces como componentes com ponentes se quiera incorporar al esquema. Una vez finalizado el proceso se cierra la ventana de


búsqueda de componentes.

Antes de situar los componentes en la “Ventana de trabajo” se pude comprobar la orientación en la “ Ventana de Edición” y rotarlos con los “Comandos de Edición”.

Una vez seleccionado el componente en

Columna de Dispositivos DEVICE

la “Columna de Dispositivos ” se pincha sobre la “Ventana de Trabajo” y este se posiciona. Si pulsamos más veces sobre dicha ventana se

insertaran componentes con una referencia automática. ( Tiene que estar activa para ello seleccionar TOOLS

Real Time Anotation).

Si pasamos el ratón por encima del componente, aparece una “X” en la patilla del componente, esto nos indica que podemos tirar hilo

hasta la siguiente pata de otro o el mismo componente.

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Recorrido del Ratón

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Una vez situado los componentes en la “ Ventana de Trabajo” se pueden mover, rotar,

copiar, borrar . Para ello se seleccionan con el botón derecho del ratón ( Se ponen en rojo) y se seleccionan los “Comandos de Edición” en “Herramientas de Grupo” ó “Comandos de rotación y reflexión “ para un solo elemento.

Rotar un solo componente

Rotar un conjunto de componentes

Cada componente electrónico se puede editar, se selecciona con el botón derecho del ratón (Se pone en rojo) y con el botón izquierdo se abre.

Se puede cambiar su referencia y valor

Se puede ocultar referencias, Valores, etc.

Se puede cambiar de encapsulado

Se puede excluir de la simulación

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Se puede excluir del diseño de la placa

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Para la unión de diferentes componentes “Sin Cables” se pueden utilizar el Icono “Inter-sheet-

Terminal ”

de la caja de Herramientas de Diseño. Este abrirá una ventana donde

aparecen los diferentes terminales.

Terminal por defecto Terminal de entrada Terminal de salida Terminal Bidireccional Terminal de Alimentación Terminal de masa Terminal bus

Terminal de entrada Terminal de Alimentación

Terminal de masa

Terminal de salida

Si queremos unir cables en forma de bus se utiliza el Icono

Diseño y etiquetarlos con el icono del Modo de Trabajo Etiquetado de Cable

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de la caja de Herramientas de . Etiquetado de bus

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Se pueden introducir Generadores de señal, Voltímetros, Osciloscopios, etc . Utilizando los iconos de las Herramientas de Diseño. D iseño.

Inter-sheet-Terminal ( Terminales ) Device Pin (Patillas de Componentes)

Simulation Graph (Simulación Gráfica)

Tape Recorder (Grabadora)

Generator (Generador)

Voltaje Probe (Sondas de Tensión)

Current Probe (Sondas de Corriente)

Virtual Instruments (Instrumentos Virtuales)

Osciloscopio

Voltímetro (CA)

Generador de Tensión Sinusoidal

1.1.3.- Depuración de programas. Una de las características importantes del PROTEUS VSM es la capacidad de depurar programas fuentes de distintos lenguajes de programación (Lenguajes ensamblador, C , Basic, etc). La herramienta que se utiliza está en la barra de tareas llamada “Source”

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Con la opción añadir o remover ficheros fuentes “ Add/Remove Source files” introducimos los fichero fuentes que queremos añadir a nuestro hardware y elegimos la herramienta de

compilación (Programa que traduce un lenguaje de programación a código Binario)

Ficheros Fuente

Cambiar el Fichero Fuente

Herramienta de Compilación

Nuevos Ficheros Fuente

Quitar Ficheros Fuente

Con la opción “Define Code Generation Tools” podemos introducir nuevos compiladores y depuradores de programas.

Se introduce el Compilador C de CCSC para uC PIC dentro del Proteus

Generador de Ficheros

Se introduce el Depurador de Programas en el Proteus

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Con la opción “ Setup External Text Editor ” podemos elegir el Editor de Texto. Editor de texto del Compilador CCSC

Editor de texto del Proteus

La opción Build All compila el programa fuente ejecuta el programa que traduce un lenguaje de programación a código Binario. Si hemos utilizado el editor de texto del Compilador CCSC este nos permite depurar el programa y ver los errores. Abrimos el Fichero “Dec_Hex_Bin.c” y ejecutamos el Icono “Compile”

Compila un fichero fichero no un proyecto

Al compilar se genera varios ficheros (ERR, HEX, SYM, LST, COF, PJT, TREE, STA) . El fichero con “Dec_Hex_Bin.COF”, nos permite depurar el Programa en el Proteus y el fichero “Dec_Hex_Bin.HEX” es el código binario que se introduce de forma real al uC PIC.

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología La forma de introducir el fichero “Dec_Hex_Bin.COF” en un microcontrolador uC PIC

r ojo) y pulsar el es seleccionar lo con el botón derecho del ratón ( El uC PIC se pondrá en color rojo botón izquierdo. Se abrirá una ventana contextual e introduciremos el fichero.COF.

Pulsar con el botón derecho del ratón y después con el botón izquierdo

Pulsar con el botón Izquierdo del ratón y buscar el fichero.COF deseado

La frecuencia del reloj se fija aquí independiente independientemente mente del hardware que se utilice externamente externament e (Cristal de Cuarzo)

Una vez cargado del microcontrolador con el programa fuente “ Dec_Hex_Bin.COF” , se puede proceder a la simulación del circuito empleando la Barra de Simulación.

Marcha

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Paso a Paso

Pausa

Stop

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Con la opción Marcha la simulación se inicia ( el botón se vuelve verde ) y funciona en modo

continuo. La simulación no es en tiempo real. Con la opción Stop la simulación se para. Con la opción Paso a Paso permite trabajar en tramos de tiempo predefinidos, permitiendo utilizar herramientas de depuración. Esta opción está asociada a la configuración de

Animación, que está en la Barra de Menús en SYSTEMÆ Set Animation Options. Tiempo de simulación por cada uno Número de veces que la pantalla

de los Frames (Suele (Suele ser el valor

Se muestra las corrientes y

de ISIS se refresca en 1 Segundo

inverso a Frames per Second)

tensiones de las puntas de prueba que tengamos en el circuito

Se muestra en las patillas de circuitos de Lógica Digital unos cuadrito de color rojo “1” o azul “0”

Los cables de los esquemas toman diferentes colores en función de la

intensidad que pasen por ellos.

Incremento de tiempo que se

Si los valores en la simulación son inferiores a

Se muestran en los cables de los

desea cada vez que se pulsa la

estos valores, no se visualizan los efectos de

esquemas el sentido de las Intensidades.

tecla Paso a Paso

Animation Options

La opción SPICE Options define las características de simulación del sistema. Son parámetros que podemos manipular para obtener más precisión en la simulación ( No se aconseja tocar si se desconocen ) Si disminuimos los parámetros RELTOL, GMIN y PIVTOL el sistema converge antes, pero es menos preciso. Aquí , ya se puede simular (Animar) un sistema con microcontroladores .Lo más interesante de una simulación es la utilización de las herramientas de depuración que contiene este sistema de desarrollo. A estas herramientas se accede pulsando primero Pausa de la Barra de Tareas y después Debug de la Barra de Menús.

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Barra de Simulación

Ejecución de un programa sin puntos de ruptura.

Ejecución de un programa hasta un tiempo determinado

Herramientas de Ejecución de un programa Paso a Paso

Visualización de las variables creadas por el usuario y las propias del microcontrolador, con la simulación en marcha.

Visualización del programa fuente para poder utilizar las herramientas de ejecución paso a paso .

Visualización de las variables del sistema mientras se están utilizando las herramientas de ejecución paso a paso .

Visualización de los registros del uC utilizando las herramientas de ejecución ejecución paso paso a paso.

Visualización de la memoria de datos del uC utilizando las herramientas de ejecución ejecución paso paso a paso.

Visualización de la memoria de

Programa del uC utilizando las ejecución paso paso herramientas de ejecución a paso.

Visualización de la memoria Visualización de la memoria

Pila del uC utilizando las herramientas de ejecución paso a paso.

EPROM del uC utilizando las herramientas de ejecución paso a paso .

La ventana Watch Window es la más versátil se pueden añadir variables propias y del uC y visualizarlas en plena simulación.

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Si se pincha con el botón derecho del ratón sobre la ventana Watch Window aparece un menú contextual siguiente: Permite añadir variables del uC PIC

Permite añadir variables propias

Permite poner puntos de ruptura al programa en función de determinadas variables

Permite seleccionar todas las variables

Buscar variables Buscar variables

Indica el Tipo de variables (Tiene que estar seleccionada la variable)

Muestra el formato de la variables Binario, Decimal, Hexadecimal, etc. (Tiene que estar seleccionada la variable)

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Si queremos ejecutar un programa en modo depuración, tenemos que realizar los siguientes pasos: 1.- Crear una carpeta para contener el hardware y el software “Representación en

Binario, BCD, Hexadecimal” 2.- Crear un Sistema Microprocesado con PIC en la ventana de trabajo de ISIS 3.- Generamos un programa en C “ Dec_Hex_Bin.c ” desde Source ÆADD/Remove

Source files

New.

4.- Compilamos el Programa desde CCSC. (Se genera el fichero. COF “Dec_Hex_Bin.COF ”) ”)

5.- Introducimos el fichero.COF “Dec_Hex_Bin.COF ” dentro del uC PIC. 6.- Ejecutamos Paso a Paso ó Pause de la Barra de Simulación. 7.- Pinchamos Debug y abrimos las ventanas siguientes: x x x x

Watch Windows PIC CPU Source Code - U1 PIC CPU Variables - U1 PIC CPU Registers - U1

8.- Ejecutamos paso a paso el programa desde PIC CPU Source Code - U1 utilizando las Herramientas de Ejecución y visualizamos como varían las variables y el hardware. Es conveniente poner puntos de ruptura y ejecutar de golpe el programa hasta hasta dicho punto.

El triangulo indica la instrucción que se va a ejecutar ejecutar

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Simulación en modo continuo , no

Permite ejecutar una instrucción. Si es

permite ver las ventanas de depuración

una subrutina o una función entra

a excepción de Watch Window

dentro de ella.

Habilita o deshabilita los punto de ruptura.

Ejecuta una instrucción, subrutina ó función de golpe

Trabaja de modo continuo hasta que

Trabaja de modo continuo

encuentra un retorno de cualquier

hasta que encuentra un

subrutina o función y sale de ella.

punto de ruptura.

1.2.- Ares (Diseño de Placas). En este manual de ARES se mostrará los pasos básicos para realizar el rutado de una placa PCB, no se pretende enseñar de forma precisa el manejo del programa pero sí las funciones principales del mismo. Pasos a seguir:

1.2.1.- Diseño de un esquema con ISIS. Buscar componentes que tengan el encapsulado o huella (PCB)

Componente a buscar

Encapsulado(PCB)

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Dibujamos el esquema.

Antes de realizar la placa comprobar si algún componente tiene pines o patillas ocultas . Los

Circuitos Integrados ocultan los pines de masa “ GND, VSS” y alimentación “ VCC , VDD”.

Editamos el Componente

Si está la pestaña Hidden Pins indica que existen patillas ocultas

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Vemos que patillas están ocultas pinchando sobre las pestana “Hidden Pin “

Patillas ocultas

Para que estas patillas “ GND ó VCC ” se conecten en un circuito real , se tienen que

etiquetar los cables donde queremos unir. Seleccionamos de la barra Modos de Trabajo el icono etiquetado de cable “ Wire Label ” Etiquetado de Cable

Wire Label

Modos de Trabajo

Buscamos una Masa ó Tierra “GROUND”. Seleccionamos el cable que está unido a ella con el botón derecho del ratón ( Se pone rojo) y pulsamos el botón izquierdo. Se abre un menú contextual y escribimos GND. E

Buscamos una masa GND y seleccionamos el cable con el botón derecho del ratón.

Se abre el menú contextual y escribimos GND.

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Buscamos el positivo de la “Pila de 5V ”. Seleccionamos el cable que está unido a ella con el botón derecho del ratón ( Se pone rojo) y pulsamos el botón izquierdo. Se abre un menú contextual y escribimos VCC . Buscamos el positivo de la pila de 5V y seleccionamos el cable con el botón derecho del ratón.

Se abre el menú contextual y escribimos VCC .

El resultado es el siguiente:

Nota: Cuando etiquetamos con VCC el cable la simulación

no funciona Todos los componentes tienen que tener nombre (Ejemplo: R1, E2, etc ), si no lo tuvieran no aparecerían en el

diseño de la placa.

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1.2.2.- Generación del listado de conexiones “Netlis to Ares”. Pulsamos el icono de Herramientas de Diseño “ ARES” Herramientas de Diseño

Herramienta de diseño de placas PCB

ARES Si algún componente no tuviera máscara te pediría que la insertaras, aparece un menú contextual:

Dentro de una Biblioteca de Seleccionamos el Encapsulado

componentes

Componente sin encapsulado

Pulsamos con el botón izquierdo del ratón y aparecerá aquí

Después de asignar las máscaras a los componentes que no las tenían aparece la Aplicación

ARES

Aparecen todos los componentes que tienen encapsulado para el diseño de placas

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología 1.2.2.1.- Entorno de Trabajo Comandos de archivos y de Impresión

Comandos de Visualización

File/Print Commands

Display Commands

Ventana de Edición

Barra de Menús



Editing Commands

Layout Tools

Herramientas de Posicionamiento y Rutado

Placing & Routing

Herramientas de emplazamientos de PAD

Pad Placement Herramientas de diseño gráfico

2D Graphics

Ventana de Trabajo

Selector de Objetos

Object Selector

Selector de Caras

Herramientas de Rotación y Reflexión

Layer Selector

Rotation & Reflection

Barra de Estado

Test de errores

1.2.3.- Creación del tamaño de la placa de PCB. Object Selector ” Una vez situados los componentes en el Selector de objetos “ Object ” con las 2D Graphics” seleccionamos la cuadrado “ 2D 2D Graphics box ” Herramientas de diseño gráfico “ 2D Cuadrado

2D Graphics box Herramientas de diseño gráfico

2D Graphics

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Layer Selector ” seleccionamos borde de placa “ Board Board Edge” Con el Selector de Caras “ Layer

Borde de placa Selector de Caras

Board Edge

Layer Selector

Con el ratón nos situamos en la Ventana de Trabajo y dibujamos el tamaño de la placa. Ponemos las cotas y los agujeros para sujetar la placa a un soporte.

Borde de placa

Board Edge Cotas

Agujeros para sujetar la placa a un soporte

Para poner los agujeros para sujetar la placa a un soporte buscamos en Herramientas de

2D Graphics” seleccionamos el circulo “ 2D 2D Graphics circle” diseño gráfico “ 2D

Cuadrado

2D Graphics circle Herramientas de diseño gráfico

2D Graphics

Layer Selector ” Board Edge” Con el Selector de Caras “ Layer ” seleccionamos borde de placa “ Board

Borde de placa

Board Edge

Selector de Caras

Layer Selector

Con el ratón nos situamos en la Ventana de Trabajo y dibujamos el circulo.

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Para poner las Cotas, elegiremos si queremos trabajar en pulgadas o en milímetros. Si queremos milímetros vamos a los Comandos de Visualización y pinchamos sobre el icono

Select Metric/ Imperial Coordinates” “ Select Comandos de Visualización

Display Commands

Milímetros/Pulgadas

Select Metric/ Imperial Coordinates

Se visualiza en la parte baja derecha de la Ventana de trabajo.

Coordenadas X/Y en mm

Estas coordenadas X/Y son con respecto a el punto de origen que está en el centro de la Ventana de trabajo Si queremos resolución a la hora de dibujar (Pistas, Cotas, Tamaños de Placa, etc.), tenemos que cambiarla, para ello vamos a la Barra de Menús y seleccionamos VIEW y cambiamos dicha resolución. Una vez realizado los ajustes adecuados, procedemos a poner las cotas. Para ello,

2D Graphics” y seleccionamos Cotas buscamos en Herramientas de diseño gráfico “ 2D Dimension object placement ” “ Dimension

Herramientas de diseño gráfico

2D Graphics Cotas

Dinension object placement

Layer Selector ” Board Edge” ” seleccionamos borde de placa “ Board Con el Selector de Caras “ Layer

Borde de placa

Board Edge

Selector de Caras

Layer Selector

Con el ratón nos situamos en la Ventana de Trabajo y dibujamos las Cotas.

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1.2.4.- Posicionamiento de los componentes dentro de la placa. p laca. Existen dos posibilidades a la hor a de situar los componentes.

1.2.4.1.- Posicionamiento Automático. Automático. Seleccionar en las Herramientas de Diseño “Layout Tools” el icono Posicionamiento Automático dentro de la Placa “ Autoplace the components onto the board ”.


Layout Tools

Posicionamiento Automático Automático dentro de la Placa

Autoplace the components onto the board

Se abre este menú contextual contextual marcamos las reglas de diseño y seleccionamos los componentes que queremos posicionar de forma automática. Reglas de Diseño y Peso

Marcamos que componentes queremos posicionar de forma automática

Restaurar valores

No obstante se puede posicionar determinados componentes de forma manual y el resto de forma automática.

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología 1.2.4.2.- Posicionamiento Manual. Seleccionamos el icono de Edición y situación de componentes “ Component

placement and editing” de Herramientas de Posicionamiento y Rutado “Placing & Routing” y aparecen los componentes de diseño de la placa en ISIS.

Edición y situación de componentes

Component placement and editing


Placing & Routing

Componentes de diseño de la placa en ISIS

Selector de Objetos

Object Selector

Situamos los componentes en la placa, para ello posicionamos el ratón sobre la placa y pulsamos el botón izquierdo del ratón y el componente que este marcado en azul en el Selector de Objetos “Object Selector ” ” se insertara en la placa.

Uniones entre componentes

Netlis

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Los componentes puestos en la placa se pueden mover, cortar, copiar, etc con los

Comandos de Edición (Conjunto de componentes) y las Herramientas de Rotación y Reflexión (Un solo componente). Se seleccionan el ó los componentes con el botón derecho del ratón (Se ponen en rojo) y después se selecciona la herramienta que queremos utilizar (Rotar, mover, etc). Rotación a Derecha de un componente (90º)

Rotación a Izquierda de un componente (-90º)

Herramientas de Rotación y Reflexión

Rotation & Reflection

Reflexión a Derechas de un com com on onen ente te Reflexión Refl exión a Iz uierd uierda a de un com com on onen ente te

Comandos de Edición Deshacer o rehacer operaciones realizadas

Editing Commands

Copiar un conjunto de componente

Borrar un conjunto de componente

unto o de co com m on onen ente te Mover un con unt

Rotación de un conjunto de componente

1.2.5.- Rutado de la pistas. Existen dos posibilidades a la hora de realizar el ruteado. Pero antes de rutar, podemos marcar las estrategias de diseño. Para realizarlo nos vamos a la Barra de Menú y seleccionamos

System ÆSet_Strategies Marcamos las estrategias para pistas de potencia y para pistas de señal.

Pistas de Potencia Tipo de prioridad Optimizar las esquinas

Tamaño de las Pistas

Tácticas de rutado

Tamaño de las Vías

Tipo de Vías

Tamaño de

Normales

las Vías

Ciegas Superiores

Tipo cuello

Ciegas Inferiores Ocultas

Pistas Horizontales y Verticales.

Se trazan por las Capas Superiores

Reglas de diseño Distancia mínima entre PADs . Distancia mínima entre entre PAD y Pista . Distancia mínima entre Pista . Distancia mínima a Gráficos. Distancia mínima al Borde de la Placa o Ranuras.

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Pistas de Señal

Pistas Horizontales y Verticales.

Se trazan por las Capas Inferiores

1.2.5.1.- Rutado Automático. Seleccionar en las Herramientas de Diseño “Layout Tools” el icono Diseño automático de ”. pistas “ Autorouter the conections specified by de ratsnest ”.


Layout Tools

Diseño automático de pistas especificadas por las conexiones

Autorouter the conections specified by de ratsnest

Se abre este menú contextual contextual marcamos las reglas de diseño y seleccionamos seleccionamos los componentes que queremos posicionar de forma automática.

Son las estrategias de la Barra de

Menú seleccionando System y Set_Strategies

Opciones de Rutado Permiso de rutado Permiso de Ordenamiento Protección manual de las pistas trazadas manualmente

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología El diseño quedaría:

1.2.5.2.- Rutado manual. Para el rutado manual tenemos las Herramientas de Posicionamiento y Rutado Placing &

Routing

Edición y situación de componentes

Component placement and editing (Componentes del Diseño)

Edición y situación de las mascaras

Package placement and editing (Nos permite editar los encapsulados y añadir otros tipos de encapsulados que no son del proyecto).

Herramientas de Posicionamiento

Placing & Routing

(Abre el director de Biblioteca de encapsulados)

Selecciona el Tipo de Pistas

Track placement and editing

Selecciona el Tipo de Vías

Via placement and editing

Planos de Masa o Alimentación

Zone placement and editing

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Si queremos tirar pistas por la cara de abajo de la placa procedemos de la siguiente siguiente manera:

Track placement and editing” Seleccionamos el Tipo de Pistas “ Track


Track placement and editing Herramientas de Posicionamiento

Placing & Routing

Layer Selector ” Con el Selector de Caras “ Layer ” seleccionamos pistas de tipo Bottom Cooper

Tipo de Pista

Selector de Caras

Botton Cooper

Layer Selector

Con el ratón nos situamos en la Ventana de Trabajo y dibujamos la pista de una patilla a otra siguiendo las uniones entre componentes “Netlis”.

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Si queremos tirar pistas por la cara de abajo, pasar por una vía y tirar pistas por la capa de arriba procedemos de la siguiente manera:

Track placement and editing” Seleccionamos el Tipo de Pistas “ Track


Track placement and editing

Herramientas de Posicionamiento

Placing & Routing

Layer Selector ” Con el Selector de Caras “ Layer ” seleccionamos pistas de tipo Bottom Cooper

Tipo de Pista

Bottom

Selector de Caras

Layer Selector

Con el ratón nos situamos en la Ventana de Trabajo y dibujamos la pista “Bottom Cooper “ de una patilla a otra siguiendo las uniones entre componentes “Netlis”, pulsas dos veces con el botón izquierdo del ratón según estas trazando la pista, sale una “VÍA” y las pistas pasan a ser “Top Cooper ”, ”, seguimos trazando la pista y si pulsas otras dos veces con el botón izquierdo del

ratón sale una “VÍA” y las pistas pasan a ser “ Bottom Cooper ”. Otra forma más fácil es poner “ VÍA” y trazar las pistas con Bottom ó Top

Cooper .

Selecciona el Tipo de Vias

Via placement and editing

Pista

Bottom Cooper

VIA

Tamaño de la VIA Pista

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Bottom Cooper

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Si queremos que una determinada zona de una cara sea un plano de masa o alimentación podemos utilizar Zone placement and editing de las Herramientas de Posicionamiento y Rutado Placing & Routing

Herramientas de Posicionamiento Planos de Masa o Alimentación

Placing & Routing

Zone placement and editing

Layer Selector ” seleccionamos pistas de tipo Bottom Cooper Con el Selector de Caras “ Layer

Tipo de Zona

Top Cooper Selector de Caras

Layer Selector

Con el ratón nos situamos en la Ventana de Trabajo y dibujamos la Zona que queremos de cobre. Aparece un menú contextual donde decimos tamaño de de la zona de cobre, Zonas de clareo, etc.

Tamaño de las Zona de Cobre

Clareo

La placa queda:

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Si queremos cambiar el tamaño o la forma de los PAD de un determinado componente utilizar herramientas de emplazamientos de PAD “Pad Placement ” ”

PAD Redondo PAD Cuadrado PAD PA D ti ti o DIL DIL

Herramientas de emplazamientos de PAD

Pad Placement

Seleccionamos el tipo de PAD.

Tipo de PAP Tamaño del PAP

Pinchamos el PAD de un componente de nuestro circuito y este se sustituye.

Tamaño del PAP

Tamaño del PAP

S50-25

S90-50

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Utilizando las herramientas de diseño de placas que nos proporciona ARES tenemos como resultado el siguiente circuito:

1.3.- Creación de símbolos en ISIS y encapsulados en ARES. 1.3.1.- Creación de una biblioteca de encapsulados en ARES. Para crear una Biblioteca propia en ARES, se deben primero seleccionar el modo de edición y el botón “L” situación de componentes “Package placement and editing .” y seleccionar el

de manejo de Bibliotecas “Manage Libraries”.

Edición y situación de los Encapsulados

Package placement and editing


Placing & Routing

Manejo de Bibliotecas

Manage Libraries

Se abre un menú contextual, donde podemos crearnos nuestra propia Biblioteca, añadir encapsulados de otra Biblioteca, borrar encapsulados, etc.

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Creación de una Biblioteca

Cuando pulsamos “ Create Library ” tenemos que dar un nombre a la biblioteca “Robótica_ARES” y donde queremos cr ear la biblioteca “C:\Archivos de Programa\Labcenter

Electronic\Proteus 6 Professional\Library ”. ”.

Nos pedirá un número máximo de Encapsulados. Máximo 4000

Pulsamos “OK” y la biblioteca se crea. En la biblioteca nueva “Robótica_ARES”, podemos copiar componentes “CONN-DIL8 ” de otras bibliotecas ”CONNECTORS”. Seleccionamos el

encapsulado y damos al icono de copiar “ Copy Items”

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Biblioteca Robótica_ARES

Confirmación de copia

1.3.2.- Creación Creación de un encapsulado en ARES. a) Dibujamos el componente sin PAD . Abrimos el ARES y seleccionamos Herramientas de diseño gráfico “2D Graphics” .

Layer Selector ” ” seleccionamos borde de encapsulado “Top Silk” y Con el Selector de Caras “ Layer dibujamos el encapsulado. Borde de Encapsulado

Top Silk

Herramientas de diseño gráfico

2D Graphics

Selector de Caras

Layer Selector

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología b) Le añadimos los PAD. Seleccionamos PAD Redondo de las Herramientas de emplazamiento de PAD “Pad Placement “ los insertamos en el encapsulado dibujado.

PAD Redondo

Herramientas de emplazamientos de PAD Tamaño del PAP

Pad Placement

c) Editamos el PAD (Poner un número) Seleccionamos el PAD con el botón derecho del ratón del ratón “El PAD se pone blanco” y pulsamos el izquierdo. Numeramos el PAP “U” con “1”.

Numeramos el PAP

d) Hacer el encapsulado y almacenarlo. Seleccionamos el encapsulado con el botón derecho del ratón (se pone en blanco), pinchamos sobre el icono de realizar un un encapsulado “Make Package” de los “ Comandos de edición” Comandos de Edición

Editing Commands

Hacer el encapsulado

Make Package

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Aparece un menú contextual y escribimos el nombre de la huella “MOTOR-TRI_ROBOTICA” su categoría “Connectors”, tipo de agujero de PAD “agujero pasante” “Through Hole” y la

biblioteca donde se almacena “ Robótica_ARES”

Nombre del Encapsulado

Categoría

Tipo de agujero del PAD

Biblioteca donde se almacena

e) Deshacer el encapsulado encapsulado y almacenarlo. Seleccionamos el encapsulado con el botón derecho del ratón (se pone en blanco), pinchamos sobre el icono de deshacer encapsulados. “Decompose” de los “ Comandos de edición” Comandos de Edición

Editing Commands

Deshacer el Encapsulado

Decompose

Variamos el encapsulado, lo seleccionamos con el botón derecho del ratón y volvemos almacenarlo pulsando Make Package

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología 1.3.3.- Creación de una biblioteca de símbolos en ISIS. Para crear una biblioteca propia en ISIS, se deben primero seleccionar el modo componentes “Component .” y seleccionar el botón “L” de manejo de bibliotecas “Manage Device Libraries”. Component.

Manage Device Libraries

Se abre un menú contextual , donde podemos crearnos nuestra propia biblioteca, añadir símbolos de otra biblioteca, borrar símbolos, etc.

Creación de una Biblioteca

Cuando pulsamos “ Create Library ” tenemos que dar un nombre a la biblioteca “Robótica_ISIS”

y donde queremos crear la biblioteca “C:\Archivos de Programa\Labcenter Electronic\Proteus

6 Professional\Library ”. ”.

Nos pedirá un número máximo de simbolos. Máximo 4000

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Pulsamos “OK” y la biblioteca se crea. En la biblioteca nueva “Robótica_ISIS”, podemos copiar componentes “2N2907 ” de otras bibliotecas ”Bipolar ”. ”. Seleccionamos el encapsulado y damos al icono de copiar “ Copy Items”

Biblioteca Robótica_ISIS

Confirmación de copia

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología 1.3.4.- Creación Creación de un símbolo en ISIS. a) Dibujamos el componente sin patillas. Abrimos el ISIS y seleccionamos “Comandos de Dibujo”

Comandos de Dibujo

b) Le añadimos pines ó patillas. Seleccionamos Patillas de Componentes “Device Pin“ de las Herramientas de Diseño

Tipo de Pin

Patillas de Componentes

Device Pin


Ponemos los pines en el dibujo realizado, teniendo en cuenta lo siguiente: x

x

Que los caracteres no estén excesivamente próximos al pin (El pin no conectará con el hilo si esto ocurre y habría que descomponer el componente y modificarlo). Que el tipo de de rejilla sea mayor de Snap 50th (Ver View de la Barra de Menús), para poder insertar el hilo de forma más cómoda.

c) Editamos el pin (Poner el nombre y número) Seleccionamos el pin con el botón derecho del ratón del ratón “El pin se pone rojo” y

pulsamos el izquierdo . Nombramos al Pin “U” y lo numeramos “1”.

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Nombre Número

d) Hacer el símbolo y almacenarlo. Seleccionamos el símbolo con el botón derecho del ratón (se pone en rojo), pinchamos sobre el icono de realizar un dispositivo “Make device” de los “ Comandos de edición” Comandos de Edición

Make device Aparece un menú contextual y escribimos el nombre del componente “ MOTOR-TRI_ROBOTICA” y un parámetro de referencia “ M”.

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Pulsamos “Next” aparece otra ventana donde podemos asignarle el encapsulado físico (Si esta

creado lo asignamos, se puede no asignar y pasar a la siguiente ventana contextual). Pulsamos añadir encapsulado Add/Edit .

Añadir Encapsulado

Aparece un menú contextual donde pulsamos añadir el encapsulado

Añadir Encapsulado

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Aparece otro menú contextual que abre el ARES y elegimos el encapsulado adecuado.

Elegimos el encapsulado adecuado

MOTOR-TRI_ROBOTICA Ponemos la palabra clave MOTOR y aparecen diferentes motores

Vista del encapsulado

Aparece otro menú contextual en el que podemos añadir pines y poner este encapsulado

como principal.

Encapsulado por defecto

Añadir Pines

Usar Bibliotecas de ARES

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Si pulsamos asignación de huella “ Assign Package(s )” esta queda asignada al símbolo de ISIS

Se abre otro menú contextual donde se se puede introducir introducir el modelo de componte simulado

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología Se abre otro menú contextual donde se se puede introducir un documento donde se especifique especifique sus características “Data Sheet ”

Introducción del Documento

Se abre otro menú contextual donde se le asigna categoría, Biblioteca.

Categoría

Biblioteca

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Curso de Robótica y otras aplicaciones en el Aula de Tecnología e) Deshacer el símbolo y almacenarlo. Seleccionamos el símbolo con el botón derecho del ratón (se pone en rojo), pinchamos sobre el icono de deshacer un dispositivo “ Decompose” de los “ Comandos de edición” Comandos de Edición

Deshacer el símbolo

Decompose

Variamos el simbolo, lo seleccionamos con el botón derecho del ratón y la volvemos almacenarlo pulsando

Make Device

2.- Principios de funcionamiento de un Microcontrolador PIC. Antes de definir un sistema digital basado en microcontroladores habría que definir un sistema basado en microprocesadores. Un microprocesador es básicamente un chip que contiene la CPU (Central (Central Proccesing Unit) que se encarga de controlar todo un sistema . Un sistema digital basado en un microcontrolador es un sistema abierto ya que su configuración difiere según a la aplicación a la que se destine. Se pueden acoplar los módulos necesarios para configurarlo con las características que se desee. Para ello se saca al exterior las líneas de sus buses de datos,

direcciones y control de modo que permita su conexión con la memoria y los módulos de entrada/ salida. Finalmente resulta un sistema implementado por varios circuitos integrados dentro de una misma placa de un circuito impreso.

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Curso ISIS ARES Reducido

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