PIC16F684

PIC16F684 er den PIC vi har valgt at starte med, da den er relativ let at gå til, og den har en del indbyggede funktioner som er til at arbejde med. Det er en 14 bens PIC, hvor de 11 ben kan bruges mere eller mindre som IO og et kan kun være input.

Som pinout antyder, så kan den meget mere:

Udviklingsboard

Bemærk R8 og R9 er erstattet fra 4k7 til 2k2, og D2 er erstattet af en lus.

Layoutet for PIC16F684 Udviklingsboard

En del af denne beskrivelse bygger på det viste udviklingsboard, der er en del af en serie udviklet ved Holstebro HTX, for at gøre de forskellige PIC-typer lettere tilgængelige. Udviklingsboardet er lagt ud i Eagle med schematic og board liggende i en zip-fil, der kan fremstilles som enkelt-sidet print, dog med enkelte lus. Der er også dele i denne beskrivelse, der bygger på de generelle egenskaber der er for PIC'en, og der hvor beskrivelsen ikke slår til, må man fordybe sig i databladet for PIC'en. Databladet for PIC'en ligger i vores samling af datablade som dækker de fleste aktive komponenter vi arbejder med.

Diagram over PIC16F684 Udviklingsboard

Fordeling af port-ben

De to porte er fordelt som følgende tabel viser:

Port A - Stik SV1

Ben	Digital	Analog	Funktion
1	RA0	AN0	Digital, Analog, Comperator, Prog. Data
2	RA1	AN1	Digital, Analog, Comperator, Reference, Prog. Clock
3	RA2	AN2	Digital, Analog, Timer 0 Clock, Interrupt, Comperator out
4	RA3	-	Digitalt Input, Reset, Programmeringsspænding
5	RA4	AN3	Digital, Analog, Timer 1 Gate, Oscillator
6	RA5	-	Digital, Analog, Timer 1 Clock, Oscillator
7	-	-	Not connected
8	-	-	Not connected
9	+5V	-	+ 5V - Forsyning
10	GND	-	Stel - Forsyning

Port C - Stik SV2

Ben	Digital	Analog	Funktion
1	RC0	AN4	Digital, Analog, Comperator
2	RC1	AN5	Digital, Analog, Comperator
3	RC2	AN6	Digital, Analog, PWM
4	RC3	AN7	Digital, Analog, PWM
5	RC4	-	Digital, Comperator, PWM
6	RC5	-	Digital, Comperator, PWM
7	-	-	Not connected
8	-	-	Not connected
9	+5V	-	+ 5V - Forsyning
10	GND	-	Stel - Forsyning

Digitale I/O ben

Port A har 6 digitale ben, der er betegnet RA0 til RA5, hvor RA3 kun kan være input, og de andre kan være både input og output. Port C har 6 digitale ben, der er betegnet RC0 til RC5, der alle kan være både input og output.

Ben A0 og ben A1

Disse ben bliver, udover at blive brugt som output af PIC’en, som forbindelse til PIC-brænderen gennem 6-bens stikket, når der skal brændes nu kode på PIC’en. Derfor er disse ben også sårbare overfor indgående signaler, som kommer fra andet elektronik tilsluttet disse ben. Derfor er de hver beskyttet med en modstand. Så tilslutning 1 og 2 på stik 1, har en formodstand, så de vil opføre sig ensmule anderledes en tilsvarende tilslutninger på det andet stik.

Men derudover virker ben A0 og A1, som styrestrøm for hver deres transistor, som åbner for forbindelse til stel for to lysdioder med formodstande, som er tilsluttet hver.

Analoge input

De ben der er benævnt AN0 til AN7 er analoge input, der hver kan måle enten i området 0-5V (ved 5V forsyning) eller i området 0 til Vref (ben 12). Dvs.: RA0, RA1, RA2, RA4, RC0, RC1, RC2, RC3. Disse har også navnene AN0-AN7.

Målingen giver et 10 bit tal, ved at man angiver hvilken kanal man vil måle på, starter konverteringen og aflæser tallet, når konverteringen er slut, så man kan kun måle en kanal ad gangen, men det er relativt hurtigt at gøre, så det betyder ikke det store.

Comperatorer

Der er to comperatorer indbygget, der kan sættes til at sammenligne 2 analoge spændinger.

Den sammenligner altså to analoge signalers størrelse, og derudfra sender et digitalt signal ud. PIC16F684 har to såkaldte comparators. Comperator 1 har inputs ved C1IN+ (RA0) og C1IN- (RA1) den har så sit output ved C1OUT (RA2). Ved comperator 2 er inputsene C2IN+ (RC0) og C2IN- (RC1) og output ved C2OUT (RC4). En comperators funktion vises bedst ved skitsen til højre fra databladet:

Her kan man se at hvis VIN- < VIN+ er outputet high og hvis VIN- > VIN+ er outputtet low. PIC’en kan dog tilsyneladende programmeres til at invertere outputtet og så er det naturligvis lige omvendt af det viste på ovenstående figur. I øvrigt kan de to comperators også indstilles til at snakke sammen på en eller anden måde.

I øvrigt skal man her lige være opmærskom på, at den analoge inputspænding skal være mellem VSS og VDD. Årsagen er – som man kan se på nedenstående figur fra databladet – at inputtet er adskilt fra forsyning og stel med dioder. Så der vil kunne løbe strøm gennem dioderne, hvis spændingen ikke var derimellem.

Reset og Programmeringsspænding

Ben 4 har to specielle funktioner.

Den ene er angivet ved VPP, der betyder at der skal kredsen have programmeringsspænding, når man skal brænde et nyt program ind i den.

Den anden er at man kan resette kredsen ved hjælp af et eksternt signal, så koden starter forfra. Denne funktion har vi normalt slået fra, så den bare gør det internt når der kommer strøm på kredsløbet.

Programmerings-ben

ICSPDAT og ICSPCLK er de to ben der modtager koden når PIC'en skal have brændt ny kode ind. Det ene har også noget funktion omkring Ultra low power ....

Indbyggede countere/timere

Der er to indbyggede countere, der kan sættes op enten som counter fra T0CKI og T1CKI, eller fra en fast frekvens, så de kan virke som timere - begge dele kan tilkobles interrupt. Den sidste kan kun virke som timer.

Timer 0 / counter 0 er 8 bits, så den kan kun tælle til 255. Timer 1 / counter 1 er 16 bits, så den kan tælle til 65535. Den kan kobles op, så T1G bestemmer om den skal tælle eller ej. Timer 2 kan kun kobles som timer, og er også begrænset til 8 bit, så den kan kun tælle til 255.

Hardware interrupt

INT benet kan sættes til Interrupt, så programmet kan reagere meget hurtigt, selvom koden er i gang med noget andet.

Puls-bredde output

En lidt speciel måde at angive et analogt output på er ved at sætte et outputben højt i en %-del af tiden og lavt i resten af tiden, så hvis det f.x. er højt i 40% af tiden, så vil det give 2V ud gennemsnitligt.

P1A til P1D har denne funktion indbygget, og der kan tilkobles nogle hændelser med CCP1

Pulse width modulation er en måde at simulere en spænding, ved et digitalt output. Det fungerer sådan, at selvom outputtet enten 0V eller 5V, så kan man ved atlave kortere eller længere impulser af det høje output, lave noget der praktisk fungere som en spænding imellem 0V og 5V. Typisk kan PWM have en værdi/spænding mellem 0 og 255, hvilket svarer til 8bit. Jo hurtigere impulserne kommer efter hinanden, jo mere ”flydende” vil spænding blive. Så hvis det er en PIC med hurtig frekvens af instruktioner, så vil spændingen opleves mere jævn. Man kan med en kondensator el. Jævne ekstra ud, selvom det i de fleste tilfælde ikke er nødvendigt. En pære eller diode, vil ihvertfald opleves, som lysende jævnt, ved brug af PWM.

EEPROM

I PIC'en er der en EEPROM, det står for en Electrically Erasable Programmable Read Only Memory, altså en hukommelse der normalt kun kan læses, men som er programmerbar og som kan slettes elektrisk.

Det er samme princip som flash-hukommelse, og har den gode egenskab, at indholdet huskes også efter en strømafbrydelse, modsat RAM, hvor indholdet forsvinder, hvis strømmen har været væk.

Der er 256 bytes EEPROM i denne PIC.

Oscillator

Som vi normalt kobler PIC'en op, så arbejder den med 4 MHz, der deles ned, så en maskininstruktion tager 4 svingninger, altså 1us. På OSC1 og OSC2 er det muligt at koble en resonator eller et krystal på, som enten kan få den til at arbejde hurtigere (op til 20 MHz), hvis kodetiden betyder noget, eller man kan få den til at arbejde langsommere, hvis man vil spare på strømmen.

På dette udviklingsboard er der ikke gjort plads til en resonator, da de fleste applikationer klarer sig fint med 4 MHz.

Strømforsyning

Printet kan få strøm fra to forskellige kilder. Det kan altså enten være PIC-­-brænderen der forsyner printet med 5.0V (standard for USB). Den anden mulighed er via en eksternstrømfosynings adapter, som vi kender fra mange andre elektroniske apparater derhjemme. Den har en Spændingsregulerende IC, som sørger for at ligemeget om spænding er lidt over 5V fra den eksterne kilde, så vil printet og PIC’en kun få 5V. Hvis den får væsentlig mere en 5V kan den blive meget varm eller brænde af. Den har adskillige kondensatorer, som bevirker at spædingen glattes ud. (bliver mere jævn.)

Jal standard settings

-- Chip def
include 16f684

-- Setup pic
pragma target clock 4_000_000
pragma target WDT DISABLED
pragma target OSC INTOSC_NOCLKOUT
pragma target PWRTE ENABLED
pragma target MCLR INTERNAL
pragma target CP DISABLED
pragma target CPD DISABLED
pragma target BROWNOUT ENABLED
pragma target IESO DISABLED
pragma target FCMEN DISABLED

PIC
PIC-Typer	PIC16F84 - PIC12F675 - PIC16F628 - PIC16F684 - PIC16F690 - PIC16F877 - PIC18F2550
Programmeringsbegreber	Maskinkode - Mikrocontroller
Programmeringsmiljø	PIC-brænder - UsbPicProg - Analog indgang - ICSP