PIC-Cal, un PIC hecho calculadora.

... O una calculadora hecha con PIC.

En esta ocación les presento una calculadora hecha con un PIC16F88 y un módulo LCD administrado con el microcontrolador Hitachi 44780 o compatible.

Esta no es una gran calculadora, pero resuelve fórmulas algebraicas reconociendo términos y utilizando parentesis. Esta versión todavía no maneja números negativos ni decimales, ya que solo el hecho de utilizar números float32 aumenta el consumo de memoria flash del PIC desde el 60% hasta cerca del 80%. Si se quisiera hacer una calculadora mas exacta y compleja se tendría que recurrir a un PIC con mas memoria.

El proyecto es una mezcla de la práctica de varios artículos que se pueden encontrar en este blog. Ya que utiliza la librería LCDGAR.c para el display, controlado con un shift register que a su vez se usa para barrer el teclado.

El código es demasiado extenso como para publicarlo en el blog, por ese motivo es que solo dejo el link para descargar el proyecto completo en CCS C y la simulación en ISIS. De todos modos pasaré a comentarlo brevemente:

El bucle principal espera a que se pulse una tecla, cuando esto sucede actua en consecuencia de la tecla pulsada. Esta es la parte sencilla.

Cuando se pulsa cualquier tecla, que no sea el signo igual, la almacena en una cadena y si se pulsa el signo igual, resuelve. Esto en teoría también es sencillo.

Ahora la pregunta es ¿cómo se resuelve?, pues bien, las calculadoras normales van haciendo las operaciones según se las vayan ingresando. Pero sabemos que en matemáticas esto no es así, una calculadora científica, reconoce términos, y eso es lo que se pretendía resolver en este proyecto, luego se agregó el uso de parentesis, pero la forma de resolverlos es igual para ambos casos.

Supongamos que la fórmula ingresada es:

15 X 3 + 8 X 4

Para resolverlo, con lápiz y papel, no podemos hacer:

15 X 3 = 45
45 + 8 = 53
53 X 4 = 212

La forma correcta sería separandolo en términos, que es de esta forma:

15 X 3 = 45
8 X 4 = 32
45 + 32 = 77

15 X 3 + 8 X 4 = 77

Eso es lo que se pretende que haga la calculadora, para eso, una vez pulsada la tecla resolver, la secuencia es como se muestra a continucación:

Paso 1	Se recorre toda la fórmula. Si encuentra un + o un - corta la fórmula, de modo que queden tres términos y si hay mas de tres, en el último habrá varios términos.
Paso 2	Resuelve el segundo término, dejando en este el resultado.
Paso 3	Junta el primer término con el segundo en un único y primer término.
Paso 4	Resuelve el primer término, dejando el resultado.
Paso 5	Junta el resultado del primer término con el tercero en la fórmula.
Paso 6	Si todavía hay cuentas por realizar vuelve al paso 1.
FIN	Presenta el resultado en pantalla.

En la práctica para la fórmula 3 X 3 + 8 X 4 - 2 X 3, pasaría lo siguiente:

Vuelta 1	Paso 1	Recorre la fórmula buscando + y -, recortándola y dejando: Primer término: 3 X 3 + Segundo término: 8 X 4 Tercer término: - 2 X 3
	Paso 2	Resuelve el segundo término: Segundo término: 32
	Paso 3	Junta el primer y el segundo término: Primer término: 3 X 3 + 32
	Paso 4	Resuelve el primer término: 3 X 3 = 9 9 + 32 = 41 Primer término: 41
	Paso 5	Junta el primer y tercer término, en fórmula: Fórmula: 41 - 2 X 3
	Paso 6	Hay cuenta, vuelve al paso 1.
Vuelta 2	Paso 1	Recorre la fórmula buscando + y -, recortándola y dejando: Primer término: 41 - Segundo término: 2 X 3 Tercer término: (vacío)
	Paso 2	Resuelve el segundo término: Segundo término: 6
	Paso 3	Junta el primer y el segundo término: Primer término: 41 - 6
	Paso 4	Resuelve el primer término: 41 - 6 = 35 Primer término: 35
	Paso 5	Junta el primer y tercer término, en fórmula: Fórmula: 35 (No hay nada en el tercero)
	Paso 6	No hay mas cuentas, sale del bucle.
FIN	Presenta el resultado en pantalla.

Los parentesis se resuelven utilizando el mismo método, con la diferencia que utiliza el contenido de los mismos como fórmulas independientes y son las primeras en resolverse. El algoritmo detecta parentesis dentro de parentesis.

Para terminar, aclarar que el código no está pulido ni probado al 100%, de modo que puede, y debe, tener muchos bugs. Pero lo comparto por si a alguien le es útil como ejemplo. Si se encuentra algún error o alguna modificación significativa, bienvenidas serán sus sugerencias.

El primer bug que sé que va a tener, es que no se puede ingresar fórmulas de mas de 64 caracteres, y el código no tiene ningún tipo de control para evitar la catástrofe cuando se ingrese el número 65.

Algoritmo antirrebote de pulsadores

Indagando en foros uno se da cuenta que lo que parece tan fácil como capturar la simple pulsación de una tecla conectada a un pin de un microcontrolador, en el fondo lleva consigo algunas técnica a tener en cuenta; Muchos son los que preguntan, sobretodo cuando se está iniciando en materia de programación de microcontroladores, como debería ser un buen algoritmo de antirrebote. Pues bien, en esta ocasión les traigo la implementación de la rutina escrita en CCS C para PIC16F88, que, si bien puede que no sea la mejor, es sin duda, muy funcional y práctica, al menos cumple su función a las mil maravillas. Es el modo en que hago el antirrebote en mis códigos y hasta ahora no ha fallado nunca.

La teoría es bastante sencilla, el programa espera a que se pulse una tecla, cuando detecta la pulsación guarda el número de tecla pulsada en una variable, luego comprueba que sea la primera vez que se pulsó, si es así actúa en consecuencia y si es que está pulsada desde antes, comprueba que haya pasado un tiempo determinado para volver a tenerla en cuenta. De este modo se puede hacer, por ejemplo un reloj que cuando se incremente alguno de sus parámetros, por ejemplo los minutos, y la tecla correspondiente se mantenga pulsada, luego del primer incremento comience a avanzar mas rápido.

He aquí el código en CCS C:

#include <16f88.h>
#use delay(clock=8MHz)
#use fast_io(all)
#fuses MCLR,NOPUT,INTRC_IO,NOWDT,NOBROWNOUT


#define Tec1   PIN_B0
#define Tec2   PIN_B1
#define Tec3   PIN_B2
#define Tec4   PIN_B3   //Pines del PIC correspondientes a cada tecla.

#define Nada   0  
#define Mas    1     // valores validos para Flag
#define Menos  2  

int Segs;            // Segundos.
int Minu;            // Minutos.
int Hora;            // Hora.
int Tmp;             // Temporal.
int Tecla;           // Tecla pulsada.
int anTecla;         // Tecla pulsada en la comprobacion anterior
int Tiempo;          // Tiempo transcurrido desde la ultima comprobacion
                     // de teclado.
int CuantoTiempo;    // Cuanto tiempo debe esperar para la
                     // proxima comprobacion.
int Flag;            // Flag para incrementar o decrementar
                     // el valor deseado.
int Set;             // Flag para seleccionar el valor a cambiar.

void main(){
   
   setup_oscillator(OSC_8MHz);
   
   set_tris_a(0);                // Puerto A como salida
   set_tris_b(0b00001111);       // Puerto B<7:4> salida B<3:0> entradas
   
   // Inicio Variables
   anTecla=255;
   Set=0;
   Hora=0;
   Minu=0;
   Segs=0;  
   
   
   do{   
   
      Tecla=0;
      if (input(Tec1))Tecla=1;        // Comprueba que pulsador se activó
      if (input(Tec2))Tecla=2;        // y lo guarda en Tecla
      if (input(Tec3))Tecla=3;
      if (input(Tec4))Tecla=4;        
      
      if (++Tiempo>CuantoTiempo||Tecla!=anTecla) {  // Incrementa el
                              // tiempo transcurrido, Si se pasa de
                              // CuantoTiempo o cambia el estado de
                              // de las teclas con respecto a la
                              // iteracion anterior.
Flag=Nada;                    // Limpia el flag
            
         if(Tecla!=0){                 // Si hay una tecla pulsada
            if(Tecla!=anTecla){        // si la tecla es la primera
                                       // vez que se pulsa.
               CuantoTiempo=100;       // establece el tiempo de
                                       // espera en 100.               
               if(Tecla==1){           // Si se pulsó la tecla 1
                  if(++Set>3) Set=1;   // Avanza el flag para setear
                                       // segs/minu/hora
               }
               if(Tecla==4) Set=0;     // Se pulsó la tecla 4, desactiva
                                       // el modo configuracion
            
            }else{                     // Si no es la primera vez que se
                                       // pulsa la tecla
               CuantoTiempo=30;        // la proxima comprobacion la
                                       // hará en menos tiempo.
            }
            
            if(Tecla==2) Flag=Menos;   // Si la tecla pulsada es la 2
                                       // flag de decremento
            if(Tecla==3) Flag=Mas;     // y si es la 3 flag de incremento
         }
         
         
         if (Set!=0){                  // Si está en modo configuracion
            
            if(Set==1) Tmp=Segs;       // Si se está configurando los
                                       // segundos Segs a temporal
            if(Set==2) Tmp=Minu;       // lo mismo si está configurando
                                       // los minutos
            if(Set==3) Tmp=Hora;       // o la hora
            
            if (Flag==Menos){          // si el flag es de decremento
               if(--Tmp>200)Tmp=59;    // le resta 1 al temporal si es
                                       // menor a 0 pasa a 59
               if(Set==3&&Tmp==59)Tmp=23;// Si está configurando las
                                       // horas el limite es 23
            }
            
            if (Flag==Mas){            // Si el flag es de incremento
               if(++Tmp>59)Tmp=0;      // Incrementa el temporal y si
                                       // se pasa de 59 vuelve a 0
               if(Set==3&&Tmp>23)Tmp=0;// Si configura las horas y
                                       // se pasa de 23 vuelve a 0
            }
            
            if(Set==1) Segs=Tmp;
            if(Set==2) Minu=Tmp;       // Guarda el valor temporal
            if(Set==3) Hora=Tmp;       // en donde corresponda...
         }      
         anTecla=Tecla;                // Almacena la tecla pulsada
                                       // para la próxima 
         Tiempo=0;                     // iteración, Tiempo a 0 para
                                       // volver a contar el tiempo
            
      }
      delay_ms(5);   // Entre iteración e iteración espera 5 ms que
                     // multiplicado por CuantoTiempo, es el tiempo
                     // que tarda en reaccionar a las pulsaciones y
                     // cuanto tarda en avanzar cuando se mantiene
                     // pulsado un botón.
     
   }while(true);
}

Y aquí un video del algoritmo implantado en un pseudo-reloj, en el ejemplo solo incluí la parte de los pulsadores y el display que están controlados con shift register.

Matriz de 8x8 LED controlada con 2 shift register y PIC

Muchas personas experimentan a diario con arrays de 8x8 LED y un porcentaje de esas personas reflejan sus dudas en distintos sitios desperdigados por la red destinados a este mundillo de la electrónica y los microcontroladores.

Precisamente de una duda que se me planteó hace poco por correo electrónico surgió un pequeño proyecto a modo de ejemplo de un array de 8x8 LED; El cual funciona de maravillas tanto simulado como físicamente y es por eso que lo publico en esta ocación.

Dicho proyecto está basado en una serie de artículos anteriores dedicados a los shift register, en otras palabras es una implementación de los registros para usarlos con una matriz de LED.

Aquí presento el diagrama de conexión:

El PIC utilizado en esta ocación es el PIC16F88 por ser muy fácil de implementar y contar con oscilador interno.

La línea Load se conecta al pin B0 del PIC, Clk al B1, dClm a B2 y dLin a B3.

La lista de componentes es mas cuantiosa que variada pues esta compuesta por:

R1-R8	8 x Resistencias de 220Ω
R9-R16	8 x Resistencias de 3,9KΩ
Q1-Q8	8 x Transistores BC547 o similar
	2 x 74HC595
	64 x LED rojo de 5mm brillo standard

El código, escrito en CCS C, para probar el hardware es el que sigue a continuación, solo he dejado las letras pertinentes a PICROBOT, ya que sino se hace muy largo y repetitivo para mostrarlo como ejemplo, pero desde este link te puedes descargar el código completo con las letras en mayúsculas A-Z, el .HEX, el .COF para simularlo en el ISIS de Proteus y el .DSN con el diseño.

Hay dos versiones del código en este paquete, matriz8x8Q y matriz8x8. La primera es para cuando se usen los transistores a los cátodos de los LED y la segunda si los cátodos van directamente a las salidas del registro de desplazamiento encargado de controlar las columnas.

La única diferencia entre las dos versiones es que la primer versión (Q) no invierte y la segunda si lo hace, las salidas del registro encargado de controlar las filas.

Se podría haber solucionado el problema declarando o no una macro instrucción dirán algunos, después de todo lo único que varía es un caracter de una versión a otra, pero para no confundir, y como este es un ejemplo sencillo, decidí hacerlo así. En un futuro ejemplo de la implementación tal vez incluya una macro instrucción.

/*************************************************************************
**                                                                      **
**    Ejemplo básico para controlar una matriz de 8x8 LEDs con PIC.     **
**                                                                      **
**                      (c) 2010 Gerardo Ariel Ramírez                  **
**                            picblog@hotmail.com                       **
**                       http://picrobot.blogspot.com/                  **
**                                                                      **
**************************************************************************
**                                                                      **
**  Microcontrolador: PIC16F88           Oscilador: Interno - 8 MHz     **
**          Lenguaje: CCS C                                             **
**                                                                      **
*************************************************************************/

#include <16f88.h>      // Tipo de microcontrolador
#fuses INTRC_IO,MCLR    // Oscilador interno, MCLR activo
#fuses NOPUT,NOBROWNOUT // Sin Brownout reset ni Power up timer 
#use fast_io(all)       // La configuración de los puertos solo se hace al principio.
#use delay(clock=8M)    // Velocidad del oscilador interno 8 MHz

#define Load   PIN_B0   // Load (STCP ambos integrados) B0
#define Clk    PIN_B1   // Clock (SHCP ambos integrados) B1
#define dClm   PIN_B2   // Data para las columnas (DS integrado 1) BC2
#define dLin   PIN_B3   // Data para las lineas (DS integrado 2) B3

char  Memoria[96];      // 96 Bytes para la memoria (0 - 95)
char  Visor[8];         // 8 para el visor (8 columnas)

int1  flag;             // Flags de control
int1  flag2;
int   indx;             // Indice donde almacenará las nuevas columnas.
int   line;             // Linea que a mostrar.
int   time;             // Variables para el control de
int   ptime;            // la velocidad de desplazamiento.
int   t;                // Variable auxiliar.

void CargaMem(char Ascii);
void GuardaClm(char c);

#int_rtcc
void isr(){
   int Mul=128;         // Cada vez que ocurre la interrupcion
   if(++line>7)Line=0;  // selecciona la siguiente linea, si se pasa de 7 vuelve a 0.
   
   if(++ptime>5){      // Suma 1 a ptime. Si se pasa de 20
      ptime=0;          // lo pone en 0 y suma 1 a time.
      if(++time>200){   // Si se pasa de 200
         time=0;        // lo pone en 0
         Flag=true;     // y activa el flag.
      }
   }
   
   
   for(t=0;t<8;t++){    // Bucle 0 - 7 (Lineas)
      
      output_bit(dLin,!!(Visor[Line]&Mul));  // dLin es seteado con el valor
                                             // del bit de la fila actual.     
      if (Line==t)output_high(dClm);         // Si Line es igual a t
                                             // activa el bit correspondiente
      else  output_low(dClm);                // a la columna, sino lo desactiva.
      
      output_low(Clk);  // 
      output_high(Clk); // Rota el contenido interno del 74HC595.
      
      Mul>>=1;          // Divide la mascara que compara con Visor[] (128,64,32...)
   }
      output_low(Load);
      output_high(Load);// El contenido interno del integrado pasa a las salidas.
   
}
void main(){
   int k;   
   set_tris_a(0x00);
   set_tris_b(0x00);
   for (k=0;k<8;k++){
      Visor[k]=0;
   }
   for (k=0;k<96;k++){
      Memoria[k]=0;
   }                    // Limpia la memoria y el visor
   
   flag=true;           // Activo el flag para que cargue la memoria
   
   setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_1);  // Configuración del Timer0
   enable_interrupts(int_rtcc);              // Interrupcion por Timer0
   enable_interrupts(global);                // Interrupciones globales
   
   do{
      if (Flag){                 // Si el flag está activado
         flag2=true;             // Activa el flag2
         
         for (k=0;k<8;k++){      // Pasa el contenido de las primeras 8
            visor[k]=Memoria[k]; // columnas en memoria al visor
         }
         
         for (k=0;k<95;k++){        // Rota el contenido de toda la memoria
            Memoria[k]=Memoria[k+1];// a la izquierda 1=1+1, 2=2+1, n=n+1...
            
            if (Memoria[k]!=0){Flag2=false;} // Si hay alguna columna que no
                                             // esté vacía desactiva el flag2
         }         
         Memoria[95]=0;             // Limpia la ultima columna de la memoria
        
        if (Flag2){                 // Si flag2 está activo            
            indx=7;                 // a partir de la columna 7 
            CargaMem("PICROBOT");   // escribe PICROBOT            
         }
         Flag=false;                // Desactiva el flag
         
      }
   }while (true);    // Bucle infinito


}

void GuardaClm(char c){
   if (indx<94){
      Memoria[indx]=c;     // Guarda la columna en la ubicación actual de memoria
      indx++;              // y aumenta el indice
   }
}


void CargaMem(char ascii){    // Carga la memoria con el caracter deseado
   switch (ascii){    
      
      case('B'):
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01001001);
      GuardaClm(0b01001001);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b00110110);      
      break;
      
      case('C'):
      GuardaClm(0b00111110);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01000001);
      GuardaClm(0b01000001);
      GuardaClm(0b01100011);
      GuardaClm(0b00100010);     
      break;

      case('I'):
      GuardaClm(0b01000001);
      GuardaClm(0b01000001);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01000001);
      GuardaClm(0b01000001);      
      break;  

      case('O'):
      GuardaClm(0b00111110);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01000001);
      GuardaClm(0b01000001);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b00111110);      
      break;      
      
      case('P'):      
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b00001001);
      GuardaClm(0b00001001);
      GuardaClm(0b00001111);
      GuardaClm(0b00000110);      
      break;
      
      case('R'):
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b00001001);
      GuardaClm(0b00011001);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01100110);
      break;
      
      case('T'):
      GuardaClm(0b00000011);
      GuardaClm(0b00000001);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b01111111);
      GuardaClm(0b00000001);
      GuardaClm(0b00000011);
      break;      
   }
      GuardaClm(0b00000000);
}

Controlar 8 displais de 7 segmentos con shift register

Continuando con el tema de los shift register, ofreceré algunas utilidades a dichos integrados utilizando un microcontrolador a modo de ejemplo y totalmente funcionales.

El ejemplo que aquí propongo es la utilización de los registros para controlar 8 displais de 7 segmentos, como ya vimos anteriormente en este artículo, pero con el agregado de la implementación de un teclado; Pero aquí les proporciono el ejemplo completo con el código fuente en CCS C y su respectivo .HEX para que puedan grabarlo en el PIC y probarlo.

He aquí el diagrama de conexión:

El diagrama es bastante sencillo, solo hace falta conectar cada segmento de cada display a las salidas (Q0-Q7) del shift register encargado de "dibujar" los números y el ánodo común de cada display a cada una de las salidas del segundo integrado. También este diseño es válido si los displais son de cátodo común la única diferencia está en que habría que hacer una pequeña modificación en el código.

Para probar el código que les propongo, al diagrama anterior hay que agregarle algunas cosas como por ejemplo 10 pulsadores, 10 diodos 1N4001-7 y 2 resistencias de unos 10KΩ, como se ve en el siguiente diagrama.

Cada ánodo de los diodos se conecta a una salida diferente del shift register encargado de seleccionar el display que se iluminará, de esta forma multiplexámos el teclado de modo que a cada iteración del bucle encargado de encender un display comprobamos una tecla, como esto nos da la posibilidad de conectar solo 8 pulsadores, se agrega otra entrada para comprobar una segunda línea.

A continuación les dejo el código:

/*************************************************************************
**                                                                      **
**             Ejemplo para controlar 8 display de 7 segmentos          **
**              y un teclado con dos shift register y un PIC.           **
**                                                                      **
**                      (c) 2010 Gerardo Ariel Ramírez                  **
**                            picblog@hotmail.com                       **
**                       http://picrobot.blogspot.com/                  **
**                                                                      **
**************************************************************************
**                                                                      **
**  Microcontrolador: PIC16F88           Oscilador: Interno - 8 MHz     **
**          Lenguaje: CCS C                                             **
**                                                                      **
*************************************************************************/

#include <16f88.h>         // Tipo de microcontrolador
#fuses INTRC_IO,MCLR,NOPUT,NOBROWNOUT // Fuses 
#use fast_io(all)      
#use delay(clock=8M)

#define Load      PIN_B0   // Load (STCP ambos integrados) B0
#define Clk       PIN_B1   // Clock (SHCP ambos integrados) B1
#define dDsp      PIN_B2   // Data para seleccionar display (DS integrado 1) B2
#define dSeg      PIN_B3   // Data para activar segmentos (DS integrado 2) B3
#define Teclado1  PIN_B4   // Entrada de teclas 0-7
#define Teclado2  PIN_B5   // Entrada de teclas 8 y 9

#define Seg_A  0x01
#define Seg_B  0x02
#define Seg_C  0x04
#define Seg_D  0x08
#define Seg_E  0x10
#define Seg_F  0x20        // Los bits correspondientes a cada segmento de cada display.
#define Seg_G  0x40        // Estos bits se comparan mediante la máscara Mask.

int Digit[8];
int Numero[10]={
Seg_A + Seg_B + Seg_C + Seg_D + Seg_E + Seg_F,
Seg_B + Seg_C,
Seg_A + Seg_B + Seg_D + Seg_E + Seg_G,
Seg_A + Seg_B + Seg_C + Seg_D + Seg_G,
Seg_B + Seg_C + Seg_F + Seg_G,
Seg_A + Seg_C + Seg_D + Seg_F + Seg_G,
Seg_A + Seg_C + Seg_D + Seg_E + Seg_F + Seg_G,
Seg_A + Seg_B + Seg_C 
Seg_A + Seg_B + Seg_C + Seg_D + Seg_E + Seg_F + Seg_G,
Seg_A + Seg_B + Seg_C + Seg_D + Seg_F + Seg_G
}; // Establece Numero[0-9] con los datos correspondientes a cada segmento que deberá encender.

void CargaMem(char Ascii);
void GuardaClm(char c);

void main(){
   int d;
   int b;
   int Mask;   
   int Tecla;
   int anTecla;
   
   setup_ccp1(CCP_OFF);
   set_tris_a(0);                      // Puerto A como salida
   set_tris_b(0b00110000);             // Puerto B como salida excepto B4:B5 como entradas
   
   setup_oscillator(OSC_8MHZ);   
   
   d=0;
   anTecla=10;
   
  do{      
      Mask=0x80;                       // Carga la mascara, solo el MSB en high                  
      for (b=0;b<8;b++){               // Un bucle de 8 pasos (0-7)
         
         output_bit(dSeg,!(Mask&Numero[Digit[d]]));         // Le envía los bits al shift
                                                            // register encargado de encender
                                                            // los segmentos.
         if (b==d) output_high(dDsp); else output_low(dDsp);// Pone en alto el bit corres-
                                                            // pondiente al display que se va a
                                                            // encender en esta iteración.
         
         Mask>>=1;                     // Divide la mascara por 2 : 128, 64, 32...
         output_low(Clk);              // Low-to-High en el Clk
         output_high(Clk);             // hace que la memoria del shift register rote
      }
      
      output_low(Load);                // Low-to-High en Load hace que la memoria
      output_high(Load);               // del shift register se represente en sus salidas 
      
      if (input(Teclado2)) Tecla=d+9;  // Comprueba que se haya detectado la pulsación en las
      if (input(Teclado1)) Tecla=d+1;  // entradas de teclado y lo guarda en la variable Tecla.
      
      if (++d>7){                      // Incrementa el display a mostrar
                                       // si se pasa de 7 vuelve a 0-         
         if (Tecla!=0 && AnTecla==0){  // Si Tecla es diferente a 0 (se ha pulsado una tecla)
            for (b=7;b>0;b--){
               Digit[b]=Digit[b-1];    // Hace un scroll en los display
            }
            Digit[0]=Tecla-1;          // y guarda la tecla pulsada en el ultimo display.
         }
         AnTecla=Tecla;                // Guarda la tecla pulsada y 
         Tecla=0;                      // pone Tecla a 0 para comprobar la proxima vez.
         d=0;                          // d a 0 para encender el primer display y comenzar
      }                                // otra vez.
   }while (true);                      // Bucle infinito
}

Espero que les haya gustado y lo próximo que les entregaré será un artículo sobre el control de un array de 8x8 LED con el mismo sistema.

Desde este link se puede bajar el código y el .HEX

Generar música con PIC

Antes que nada debo aclarar que no estamos hablando de música con la calidad un CD, ni stereo, ni nada por el estilo, es mas, dudo que tenga alguna calidad, lo digo para no crear falsas expectativas.

En esta ocasión vamos a interpretar alguna melodía utilizando la técnica que vimos en "Generar sonido con PIC" y sólo lo haremos a modo didáctico, ya que es muy útil para comprender como el microcontrolador administra los tiempos y como se utilizan los puertos. Este ejercicio bien podría reemplazar al ya mítico parpadeo de un LED con PIC16F84A ya que es, en teoría, el mismo principio pero con el agregado del control de la frecuencia.

Ahora bien, aquí viene lo mas interesante, investigando un poco me enteré de como es esto de las notas al encontrar este artículo: Frecuencias de las notas musicales , en el que se explica la fórmula para obtener la frecuencia de cada nota musical. Una de las fórmulas, la mas sencilla para llevar a cabo en un programa, es esta:

Con esta fórmula pude sacar las frecuencias para las octavas 0 a la 6, que son las que mejor se ejecutan en el PIC, mas arriba o mas abajo ya es molesto o inaudible. Dichas frecuencias estan en la siguiente tabla:

	0	1	2	3	4	5	6
DO	32,70	65,40	130,81	261,62	523,25	1046,50	2093,00
DO#	34,64	69,29	138,59	277,18	554,36	1108,73	2217,46
RE	36,70	73,41	146,83	293,66	587,32	1174,65	2349,31
RE#	38,89	77,78	155,56	311,12	622,25	1244,50	2489,01
MI	41,20	82,40	164,81	329,62	659,25	1318,51	2637,02
FA	43,65	87,30	174,61	349,22	698,45	1396,91	2793,82
FA#	46,24	92,49	184,99	369,99	739,98	1479,97	2959,95
SOL	48,99	97,99	195,99	391,99	783,99	1567,98	3135,96
SOL#	51,91	103,82	207,65	415,30	830,60	1661,21	3322,43
LA	55,00	110,00	220,00	440,00	880,00	1760,00	3520,00
LA#	58,27	116,54	233,08	466,16	932,32	1864,65	3729,31
SI	61,73	123,47	246,94	493,88	987,76	1975,53	3951,06

Tabla 1. Frecuencia en Hz de cada nota musical.

En esta otra tabla están representadas los microsegundos necesarios entre estado alto y bajo para generar dichas frecuencias:

	0	1	2	3	4	5	6
DO	15289,02	7644,51	3822,25	1911,12	955,56	477,78	238,89
DO#	14430,91	7215,45	3607,72	1803,86	901,93	450,96	225,48
RE	13620,97	6810,48	3405,24	1702,62	851,31	425,65	212,82
RE#	12856,48	6428,24	3214,12	1607,06	803,53	401,76	200,88
MI	12134,90	6067,45	3033,72	1516,86	758,43	379,21	189,60
FA	11453,82	5726,91	2863,45	1431,72	715,86	357,93	178,96
FA#	10810,97	5405,48	2702,74	1351,37	675,68	337,84	168,92
SOL	10204,20	5102,10	2551,05	1275,52	637,76	318,88	159,44
SOL#	9631,48	4815,74	2407,87	1203,93	601,96	300,98	150,49
LA	9090,90	4545,45	2272,72	1136,36	568,18	284,09	142,04
LA#	8580,67	4290,33	2145,16	1072,58	536,29	268,14	134,07
SI	8099,07	4049,53	2024,76	1012,38	506,19	253,09	126,54

Tabla 2. Microsegundos de pausa correspondiente a medio periodo de cada nota musical.

Observando la última tabla con atención se ve que la nota de la octava siguiente es igual a la octava actual dividido por 2, o con la equivalencia en CCS C una rotación a la derecha.
De esto se deduce que teniendo un array con los valores de las diferentes notas se puede ir rotando a la derecha tantas veces como octavas queramos subir para obtener la nota y octava precisas.

En C, la función encargada de hacerlo se ve así:

#define Speaker   PIN_B0

#define nDO     0    // DO
#define nDO_    1    // DO#
#define nRE     2    // RE
#define nRE_    3    // RE#
#define nMI     4    // MI
#define nFA     5    // FA
#define nFA_    6    // FA#
#define nSOL    7    // SOL
#define nSOL_   8    // SOL#
#define nLA     9    // LA
#define nLA_    10   // LA#
#define nSI     11   // SI

int16 FreqNota[12]={  // retardos entre estado alto
                  // y bajo para generar las notas
15289, // DO
14430, // DO#
13620, // RE
12856, // RE#
12134, // MI
11453, // FA
10810, // FA#
10204, // SOL
9631,  // SOL#
9090,  // LA
8580,  // LA#
8099   // SI
};

void Play(int nota, int octava, int16 duracion){
 int16 fn;

 int16 mS_Transcurridos=0;  // Contadores necesarios
                            // para controlar la duración
 int16 CiclosL=0;           // Contandor de uS

 fn=FreqNota[nota];         // Define los retardos para generar
                            // la frecuencia de cada nota
 fn>>=(octava);             // Adapta la frecuencia a la octava actual
                            // haciendo una rotación
                            // a la derecha por octava
do{

    output_high(Speaker);   // Genera la frecuancia
    delay_us(fn);           // con los retardos mientras
    CiclosL+=(fn);          // aumenta el contador de 
                            // ciclos transcurridos
    output_low(Speaker);    // en dos partes para repartir el
    delay_us(fn);           // trabajo entre estado alto y bajo.
    CiclosL+=(fn);          //
    CiclosL+=25;            // Compensador.

    while(CiclosL>999){     // Se queda en el bucle mientras CiclosL
                            // sea menor a 1000 (1 mS)
       CiclosL-=1000;       // Le resta 1000 a CiclosL
       mS_Transcurridos++;  // y le suma 1 a mS_Transcurridos.
       CiclosL+=25;         // Compensador.
    }
 }while (duracion>mS_Transcurridos); // Repite el bucle hasta que haya
                                     // pasado el tiempo indicado.
}

Bueno, sabiendo como ejecutar las notas musicales ahora es tiempo de interpretar una melodía.

Como aclaré antes de música no tengo conocimientos, pero buscando alguna melodía a interpretar en el PIC recordé que en BASIC (el antíguo) había una función llamada PLAY y que interpretaba las notas musicales con el PC Speaker. Buscando en Google encontré un artículo titulado DJ QBASIC donde hay diez canciones conocidas. Ahora lo que resta es adaptar el código BASIC a CCS con la función PLAY para C que vimos en la entrada "Generar sonido con PIC", y es cuando vemos otro pequeño inconveniente, las notas musicales en BASIC están en el sistema de notación musical inglés y nosotros usamos el latino, en la WikiPedia encontré este artículo donde hablan de eso y se muestra la equivalencia: Escala musical .

En base a eso hice este ejemplo que interpreta una melodía según se pulse una tecla, si se pulsa la tecla conectada a RB1 suena "Pop Corn", si se pulsa RB2 suena "Ecuador" y si se pulsa RB3 suena "The lion sleep tonight".

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
//                                                                   //
//                       PICMusic v.1.00                             //
//                (c) 2010 Gerardo Ariel Ramírez.                    //
//                                                                   //
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
//                                                                   //
//    uControlador: PIC16F876A            Lenguaje: CCS C            //
//            Xtal: 4MHz                                             //
//                                                                   //
///////////////////////////////////////////////////////////////////////


#include <16f876a.h>

#use delay(clock=4000000)
#use fast_io(all)

#fuses HS
#FUSES NOPUT
#FUSES NOBROWNOUT

#define Speaker   PIN_B0

#define nDO     0    // DO
#define nDO_    1    // DO#
#define nRE     2    // RE
#define nRE_    3    // RE#
#define nMI     4    // MI
#define nFA     5    // FA
#define nFA_    6    // FA#
#define nSOL    7    // SOL
#define nSOL_   8    // SOL#
#define nLA     9    // LA
#define nLA_    10   // LA#
#define nSI     11   // SI

int16 FreqNota[12]={  // retardos entre estado alto
                            // y bajo para generar las notas
15289, // DO
14430, // DO#
13620, // RE
12856, // RE#
12134, // MI
11453, // FA
10810, // FA#
10204, // SOL
9631,  // SOL#
9090,  // LA
8580,  // LA#
8099   // SI
};


void Play(int nota,int octava,int16 duracion);
void PlayCancion(int cancion);

void main(){
 
  set_tris_b(14);      // B<3:1>: Pulsadores B0: Speaker
 
  while (true){
     if(input(PIN_B1))PlayCancion(1); //Si pulso switch 1 toca
                            // Pop Corn
     if(input(PIN_B2))PlayCancion(2); //Si pulso switch 2 toca
                            // Ecuador
     if(input(PIN_B3))PlayCancion(3); //Si pulso switch 3 toca
                            // The lion sleep tonight
  }

}

void Play(int nota, int octava, int16 duracion){
     int16 fn;
     int16 mS_Transcurridos=0;
     int16 CiclosL=0;
    
     fn=FreqNota[nota];         // Define los retardos para generar
                                // la frecuencia de cada nota
     fn>>=(octava);             // Adapta la frecuencia
                            // a la octava actual
   
    do{
       
        output_high(Speaker);   // Genera la frecuancia
        delay_us(fn);           // con los retardos mientras
        CiclosL+=(fn);          // aumenta el contador de
                            // ciclos transcurridos
        output_low(Speaker);    // en dos partes para repartir el
        delay_us(fn);           // trabajo entre estado alto y bajo.
        CiclosL+=(fn);          //
        CiclosL+=25;            // Compensador.
       
        while(CiclosL>999){     // Se queda en el bucle mientras
                                // CiclosL sea menor a 1000 (1 mS)
           CiclosL-=1000;       // Le resta 1000 a CiclosL
           mS_Transcurridos++;  // y le suma 1 a mS_Transcurridos.
           CiclosL+=25;         // Compensador.
        }
     }while (duracion>mS_Transcurridos); // Repite el bucle hasta
                                         // que haya pasado el
                                         // tiempo indicado.
    
  
}

void PlayCancion(int cancion){
  switch (cancion){
     case 1:
        //POP CORN
        play (nDO   ,5,166);
        play (nLA_  ,4,166);
        play (nDO   ,5,166);
        play (nSOL  ,4,166);
        play (nRE_  ,4,166);
        play (nSOL  ,4,166);
        play (nDO   ,4,166);
        delay_ms (166);
        play (nDO   ,5,166);
        play (nLA_  ,4,166);
        play (nDO   ,5,166);
        play (nSOL  ,4,166);
        play (nRE_  ,4,166);
        play (nSOL  ,4,166);
        play (nDO   ,4,166);
        delay_ms (166);
        play (nDO   ,5,166);
        play (nRE   ,5,166);
        play (nRE_  ,5,166);
        play (nRE   ,5,166);
        play (nRE_  ,5,166);
        play (nDO   ,5,166);
        play (nRE   ,5,166);
        play (nDO   ,5,166);
        play (nRE   ,5,166);
        play (nLA_  ,4,166);
        play (nDO   ,5,166);
        play (nLA_  ,4,166);
        play (nDO   ,5,166);
        play (nSOL_ ,4,166);
        play (nDO   ,5,166);
     break;
     case 2:  
        //ECUADOR
        play (nLA   ,3,100);
        delay_ms (200);
        play (nMI   ,3,100);
        delay_ms (200);
        play (nDO   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nSI   ,3,100);
        delay_ms (100);
        play (nRE   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nSI   ,3,100);
        delay_ms (100);
        play (nSOL  ,3,100);
        delay_ms (100);
        play (nLA   ,3,100);
        delay_ms (200);
        play (nMI   ,3,100);
        delay_ms (200);
        play (nDO   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nSI   ,3,100);
        delay_ms (100);
        play (nRE   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nSI   ,3,100);
        delay_ms (100);
        play (nSOL  ,3,100);
        delay_ms (100);
        play (nDO   ,4,100);
        delay_ms (200);
        play (nSOL  ,3,100);
        delay_ms (200);
        play (nMI   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nRE   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nMI   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nRE   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nSOL  ,3,100);
        delay_ms (100);
        play (nDO   ,4,100);
        delay_ms (200);
        play (nLA   ,3,100);
        delay_ms (200);
        play (nDO   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nSI   ,3,100);
        delay_ms (100);
        play (nDO   ,4,100);
        delay_ms (100);
        play (nSI   ,3,100);
        delay_ms (100);
        play (nSOL  ,3,100);
     break;
     case 3:
        //The lion sleep tonight
        play (nDO   ,3,125);
        delay_ms (250);
        play (nRE   ,3,125);
        delay_ms (125);
        play (nMI   ,3,125);
        delay_ms (250);
        play (nRE   ,3,125);
        delay_ms (250);
        play (nMI   ,3,125);
        play (nFA   ,3,125);
        delay_ms (250);
        play (nMI   ,3,125);
        delay_ms (125);
        play (nRE   ,3,125);
        delay_ms (250);
        play (nDO   ,3,125);
        delay_ms (250);
        play (nRE   ,3,125);
        play (nMI   ,3,125);
        delay_ms (250);
        play (nRE   ,3,125);
        delay_ms (125);
        play (nDO   ,3,125);
        delay_ms (250);
        delay_ms (125);
        play (nMI   ,3,125);
        delay_ms (125);
        play (nRE   ,3,500);
     break;
  }
}

Si no lo quieres copiar, lo quieres modificar o lo quieres ya compilado, te puedes bajar el proyecto completo haciendo click en este link .

Generar sonido con PIC

En los tiempos que corren estamos acostumbrados a vivir rodeados de tecnología, hoy en día cualquier movil supera en millones de operaciones por segundo al primer ordenador que tuve, hasta un PIC puede funcionar a mas velocidad que un 80286, pero hubo un tiempo en que un teléfono movil no estába al alcance de cualquiera, y en esa época no existían aparatos capaces de brindarnos la experiencia multimedia que hoy damos por sentado de que es así. Y estamos hablando de poco menos de 20 años atras, en esa epoca por lo menos los PC normales, no disponían de una placa de sonido y cualquier juego ejecutaba a duras penas un, a veces, desesperante pitido a modo de música.

Bueno, es por eso que en un arrebato de nostalgia se me ocurrió que podría emular esas "dulces" melodías con un PIC y es por eso que ahora tu estás leyendo esto. Inmediatamente despues me acordé de algo muy importante y es que no tengo ni la mas remota idea de música. Entonces decidí comenzar por el lugar mas obvio, o sea por el principio, fue cuando deduje que para que haya música primero tiene que haber sonido, entonces lo primero que hay que hacer es que el PIC emita algo de sonido controlado, ya habrá tiempo de generar notas musicales.

Primero hay que tener un concepto aunque sea básico de lo que el sonido es, en principio el sonido es un golpe en un medio, en nuestro caso el aire y, dependiendo de la frecuencia de ese "golpe", el sonido producido será mas agudo o mas grave; El oido humano puede percibir sonidos con una frecuencia que está comprendida entre los 20Hz y los 20KHz, en otras palabras que una persona puede escuchar frecuencias de esos golpes desde unas 20 veces por segundo hasta unas 20 mil aproximadamente. Entonces aquí ya tenemos un dato: para generar el sonido con el PIC debemos conectar un altavoz a una salida del microcontrolador y hacer alternar su estado de alto a bajo a una frecuencia determinada. Cuanto mas rápido se varíe el estado mas agudo será el sonido y viceversa.

Para obtener la duración del periodo (estado alto o bajo) para una frecuencia f solo hace falta usar la siguiente formula:

tP =

1 f

Para generar un sonido dentro de los margenes perceptibles, digamos de unos 650Hz realizaremos la siguiente operación:

tP =

1 650

= 0,0015385

El resultado obtenido es el tiempo, en segundos, que debe tardar cada periodo para producir un sonido de 650Hz. En este caso es 1538uS que es la medida que nosotros necesitamos para operar con el PIC, recuerda que un PIC con un cristal corriendo a 4 MHz realiza una operacion cada 1uS.

Cada 1538uS o, lo que es lo mismo, cada 1,538mS se debe producir un cambio de estado del la salida del microcontrolador para producir un sonido a 650Hz, entonces lo que necesitamos ahora es dividir ese valor en 2, una mitad para el estado alto y la otra mitad en estado bajo.

Con todo esto tenemos que: 1538 / 2 = 769, si traducimos esta teoría en lenguaje C quedaría de esta forma:

#include <16f876a.h>          // Tipo de microcontrolador
#use delay(clock=4000000)     // Delay con xtal de 4MHz
#use fast_io(all)             // I/O todas rápidas, de esta forma cuando se
                              // escribe en los puertos, no se configura el tris
                              // acelerando el proceso.  
#fuses HS                     // FUSES cristal HS >=4MHz 
#FUSES NOPUT                  // No power up Timer, no espera a estabilizar la tension 
#FUSES NOBROWNOUT             // No Brown out reset, no se resetea si cae la tension  
#define Speaker   PIN_B0      // Altavoz conectado a RB0  

void main(){
   
   set_tris_b(2); // RB<7:2> Salida RB1 entrada (Pulsador) RB0 Salida (Speaker)
   
   do{                              // Bucle infinito
      
      while(input(PIN_B1)){         // Mientras se presione el
                                    // interruptor conectado a RB1.
                                    
         output_high(Speaker);      // Altavoz encendido
         delay_us(769);             // espera 769 uS
         
         output_low(Speaker);       // Altavoz apagado
         delay_us(769);             // espera 769 uS
      }
      
   }while(true);
}

Este ejemplo lo único que hace es emitir un sonido, ni agudo, ni grave, cuando se activa el pulsador conectado a RB1.

Nuestro PIC acaba de emitir su primer sonido!

Ahora podremos crear una funcion que emita un sonido con la frecuencia y duracion deseados.
El siguiente ejemplo hace sonar una sirena cuando se pulsa un interruptor en RB1.

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//                                                                         //
//                            PICSirena 1.00                               //
//                   (c) 2010 Gerardo Ariel Ramírez.                       //
//                                                                         //
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//                                                                         //
//       uControlador: PIC16F876A            Lenguaje: CCS C               //
//               Xtal: 4MHz                                                //
//                                                                         //
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


#include <16f876a.h>          // Tipo de microcontrolador
   
#use delay(clock=4000000)     // Delay con xtal de 4MHz
#use fast_io(all)             // I/O todas rápidas, de esta forma cuando se
                              // escribe en los puertos, no se configura el tris
                              // acelerando el proceso.

#FUSES HS                     // FUSES cristal HS >=4MHz
#FUSES NOPUT                  // No power up Timer, no espera a estabilizar la tension
#FUSES NOBROWNOUT             // No Brown out reset, no se resetea si cae la tension

#define Speaker   PIN_B0      // Altavoz conectado a RB0

void Sound(int16 frecuencia, int16 duracion);

void main(){
   int t;
   set_tris_b(2);
   
   while(true){      //Bucle infinito
   
      if (input(PIN_B1)){                 // Si se activa el pulsador
      
         for (t=0;t<30;t++)               // Bucle ascendente incrementando la
            sound(((int16)t*15)+1600,20); // frecuencia del sonido
         for (t=30;t>0;t--)               // Bucle decrementando
            sound(((int16)t*15)+1600,20); // la frecuencia del sonido
      
      }
   }
}

void Sound(int16 frecuencia, int16 duracion){
   
   int16 mS_Transcurridos=0;
   int16 CiclosL=0;
   int16 uS;
   int32 tmp;
   
   if (frecuencia>=20&&frecuencia<=20000){ //si la frecuancia se encuentra entre
                                           // los margenes de 20Hz y 20 KHz se ejecuta
      tmp=100000;                          // de los contrario no.
      tmp/=frecuencia;           // convierte los Hz a microsegundos para la pausa
      tmp*=5;   
      uS=tmp;
      do{
         output_high(Speaker);   // Genera la frecuancia deseada
         delay_us(uS);           // con los retardos mientras
         CiclosL+=(uS);          // aumenta el contador de ciclos transcurridos
         output_low(Speaker);    // en dos partes para repartir el 
         delay_us(uS);           // trabajo entre estado alto y bajo.
         CiclosL+=(uS);          // 
         CiclosL+=25;            // Compensador.
         
         while(CiclosL>999){     // Se queda en el bucle mientras CiclosL sea
                                 // menor a 1000 (1 mS)
            CiclosL-=1000;       // Le resta 1000 a CiclosL 
            mS_Transcurridos++;  // y le suma 1 a mS_Transcurridos.
            CiclosL+=25;         // Compensador.
         }
      }while (duracion>mS_Transcurridos);// Repite el bucle hasta que haya pasado el
                                         // tiempo indicado.
   }
}

Desde este link te puedes bajar el proyecto y el hex.

Bueno, hasta aquí hemos llegado, ahora resta por hacer que el PIC reproduzca alguna nota musical e interprete alguna canción, pero eso lo veremos en Generar música con PIC.

Librería para el manejo de un módulo LCD en CCS C

Ya vimos Conexión y funciones de un módulo LCD y Control de un módulo LCD con PIC y CCS C, partiendo de esa base podemos seguir adelante y ¿por qué no directamente con ejemplos? Bueno, en esta ocasión les traigo una librería lista para operar con módulos LCD con buses de 4 u 8 bits, y conexión al PIC de modo serial o paralelo. Se trata de una librería que bauticé con el nombre, no muy creativo, de lcdgar.c.

Lo bueno que tiene esta librería es que para configurarla sólo hacen falta definir o no algunas macros, de modo que es bastante flexible y puede usarse de muchas maneras.

Aquí les presento el primer ejemplo, y es la forma mas rápida de configurar lcdgar, ya que es predeterminada, sin definir nada la librería se auto-configura.

#include <16f88.h>         // Tipo de PIC y declaraciones
#use delay(internal=8MHz)  // Usar delay con un reloj interno a 8 MHz
#Fuses INTRC_IO            // Oscilador interno
#Fuses PUT                 // Espera unos mS a que se estabilice la
                           // tensión antes de iniciar.
#Fuses BROWNOUT            // Si la tensión cae por debajo de un límite
                           // reinicia el PIC

// Defino la configuración para que LCDGAR establezca comunicación con
// el módulo LCD. Debe definirse toda la configuración antes
// de llamar a lcdgar.c

// Como se usará la configuración predeterminada no se definirá nada,
// y al llamar a  se autoconfigurará. Si deseamos cambiar
// dicha configuración aquí deberán aparecer todos los cambios.

#include <lcdgar.c>

void main(){

   init_LCD();       // Inicio el Módulo LCD

   locate(7,0);      // ubico el cursor en la columna 7 de la primer 
   print("HOLA");    // línea, escribe HOLA

   locate(6,1);      // ubico el cursor en la columna 6 de la segunda 
   print("MUNDO");   // fila y escribo MUNDO.
   
   do{               // Entra en un bucle infinito
   }while(true);
}

Con este código cargado en el PIC se puede controlar un módulo LCD con bus de 8 bits usando todo el puerto B para la comunicación PIC-LCD, el Pin A0 será el encargado de la señal ENABLE y el Pin A1 el encargado de la señal RS.

Si quisieramos, por ejemplo, en lugar del Puerto B, utilizar el Puerto C como bus de datos, deberíamos definir, antes de llamar a la librería mediante la directiva #INCLUDE, el macro Bus_Puerto_C:

#define Bus_Puerto_C

Ahora bien, se puede usar un shift register para controlar el LCD y de esa forma ahorrarnos pines del microcontrolador, en la entrada SHIFT REGISTER ¿que son y como se usan? puedes ver más sobre dichos integrados. En el caso del PIC16F877A y con sólo el display conectado no hace falta ahorrar, pero cuando se trata de una aplicación donde no nos quede muchos pines libres, es algo muy valioso, ya que pasaremos de requerir 10 pines en modo paralelo a sólo 4 en el modo serial y sólo el Pin que corresponde a la señal ENABLE debe ser exclusivo para el manejo del módulo, de modo que los demás pines podrán ser compartidos, inclusive los pines del shift register se podrían usar para, por ejemplo, controlar un teclado.

Para utilizar la líbreria en modo serial solo hace falta definir el macro "LCD_Serial" del siguiente modo:

#define LCD_Serial

Si queremos usar el bus de datos de 4 bits debemos definir, tambien antes de llamar a la librería, el macro "LCD_4Bits", mediante:

#define LCD_4Bits

Cabe destacar que cuando se utiliza el Bus de 4 bits, conexión paralela y está definido un puerto como bus, el dato se envía completo al puerto usado, pero el display LCD sólo reconoce los 4 MSB o sea <4:7>. Si no se desea escribir en todo el puerto cada vez que se utiliza el display, puede definir los 4 pines que serán los bits del bus al LCD del siguiente modo:

#define Bit0 Pin_X 
#define Bit1 Pin_X 
#define Bit2 Pin_X 
#define Bit3 Pin_X

Aquí puedes bajarte la última versión de la librería actualizada al día 6/11/2010 versión 1.03. Ahora disponible desde Dropbox

Control de un módulo LCD con PIC y CCS C

Partiendo de saber la Conexión y funciones de un módulo LCD ahora veremos como se utiliza en la práctica. Para empezar aquí les dejo el diagrama de la conexión mas básica para poder comenzar a utilizar el display.

En el diagrama utilizamos el Pin 0 del puerto A para la señal Enable del display y el Pin 1 del mismo puerto para la señal RS.

R/W lo conectamos directamente a GND ya que en este proyecto no leeremos el estado del display en ningún momento.
El puerto B lo dedicaremos enteramente al bus de datos del LCD.

Todos los puertos que no utilizaremos, asi como el RESET del PIC, los conectamos a 5V por medio de un resistor.

Alimentamos todo a 5V por medio de una fuente que puede llegar a ser la Fuente de alimentación y cargador de baterías explicada en este blog y listo.

Pero falta algo, el programa o firmware que hace que el display haga algo... Para eso debemos crear el código, compilarlo y grabarlo en el PIC para que este lo ejecute, nosotros usaremos CCS C .

La rutina que hace esto sería esta:

#include <16f84a.h>
#use delay (clock=4000000)

#define E Pin_A0
#define RS Pin_A1

/*  Declaro las funciones antes de utilizarlas en main()
    para que sean reconocidas  */

void print(int c);
void Enviar(int8 Dato, int1 Comando);
void Iniciar_LCD(void);

//Comienzo del programa

void main(void){
   Iniciar_LCD();                // Inicio el Modulo
   print ("PICROBOT");           // Escribo PICROBOT en la pantalla
}
                                       
//Funciones

void print(int8 c){
   enviar (c,1);                 // Envio caracter c con RS a 1 (dato)
                                 // CCS C se encarga de enviar uno a uno
}                                // los caracteres contenidos en c
                                     
void Enviar(int8 Dato, int1 Comando){
   output_low(E);                // E en bajo
   output_b(Dato);               // Cargo el puerto B con Dato
   output_bit(RS,comando);       // Pongo RS en 0 o 1 dependiendo si es
                                 // un comando o dato lo que estoy
                                 // enviando
   output_high(E);               // E en alto
   delay_us(1);                  // Espero a estabilizar tensión
   output_low(E);                // E en bajo
   delay_us(40);                 // Espero 40 uS a que el LCD trabaje
                                 //
   if (Dato < 4) delay_us(1600); // Si envio un Home o un Clear display
                                 // espero otros 1600 uSegundos que
                                 // sumado a los 40 uS anteriores hacen
}                                // 1.64 mS que es lo que tardan estas
                                 // operaciones

void Iniciar_LCD(void){          //
   delay_ms(15);                 // Espero a que se estabilice
                                 // la tensión.
   
   enviar(0b00000001,0);         // Envio un CLEAR DISPLAY
                                 // (Borra la pantalla)
   
   delay_ms(5);                  // Espero 5 mS
   
   enviar(0b00111000,0);         // Envio un FUNCTION SET para bus de 8
                                 // bits, 2 lineas y caracteres de 5x7
                                 // pixeles.
   
   enviar(0b00001100,0);         // Envio un DISPLAY ON/OFF CONTROL
                                 // con pantalla encendida, Cursor
                                 //  apagado y si parpadear.
   
   enviar(0b00000110,0);         // Envio un ENTRY MODE SET con 
                                 // Incrementa cursor y desplaza cursor
}

Este programa introducido en el PIC conectado al circuito anterior hace que nuestro módulo muestre en pantalla la frase:

PICROBOT

En realidad lo único que hace es inicializar el LCD y mostrar el mensaje, se puede adaptar y hacer que muestre cualquier frase cambiando simplemente la palabra PICROBOT por lo que deseen en la línea:

print ("PICROBOT");

Hay que aclarar que para que funcione hay que respetar las comillas.

Pero si arman el circuito y graban el PIC con la rutina, verán que pueden modificar la frase, pero siempre aparecerá en la primer línea. Si volvemos a Conexión y funciones de un módulo LCD y consultamos dichas funciones, veremos que hay una que se llama SET DD RAM ADDRESS; La memoria DD RAM es la que contiene los caracteres que están en pantalla. De modo que esa función se llama Establecer la dirección de la DD RAM, o sea, que lo que hace es cambiar la posición donde se almacenará el próximo caracter, por lo tanto, lugar donde aparecerá en pantalla.

Para hacer que escriba donde queramos, antes de escribir, deberemos ejecutar un SET DD RAM ADDRESS. Continuando con nuestra rutina lo podemos hacer del siguiente modo:

void locate(x,y){
   int d=128;                // Cargo d con 128 (10000000) b7 a 1
   d+=y*64;                  // si y (linea) es 1 sumo 64 a d (11000000) b6 a 1
   d+=x;                     // a todo esto le sumo la posicion de x
   enviar (d,0);             // envio todo al display con RS a 0 (comando)
}

Entonces si, por ejemplo, queremos escribir Hola en la primer línea y Mundo en la segunda, el main() de nuestra rutina se vería así:

void main(void){
   Iniciar_LCD();             // Inicio el Módulo
   locate(6,0);               // Ubico el cursor en la columna 6
                              // de la primer línea
   print ("HOLA");            // Escribo HOLA
   locate(5,1);               // Ubico el cursor en la columna 5
                              // de la segunda línea
   print ("MUNDO");           // y escribo MUNDO
}

En un display de 16 caracteres x 2 líneas se verá centrada la frase HOLA MUNDO. Cabe destacar que antes de poder utilizar la función locate() se debe declarar mediante la sentencia:

void locate(x,y);

Luego podemos simplificar el borrado de la pantalla (CLEAR DISPLAY) con la función:

void cls(void){
   enviar (1,0);              // envio 00000001 (Clear display) 
}                             // con RS a 0 (comando)

Recuerden que CLEAR DISPLAY era 00000001 que es igual a 1 en decimal. De esta forma y previamente declarado cada vez que querramos borrar la pantalla introduciremos en el código la línea cls(); Por último en la entrada Librería para el manejo de un módulo LCD en CCS C encontrarás todas las funciones y la opción para descargarla.