Sistemas Microcontrolados
Jadsonlee da Silva Sá
[email protected]
www.univasf.edu.br/~jadsonlee.sa
Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF
Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP
Ementa
 Arquitetura de microcontroladores e de sistemas
microcontrolados.
 Dispositivos periféricos: acesso e controle.
 Programação de sistemas microcontrolados usando
linguagens de programação de alto e de baixo-nível.
 Experimentos com sistemas microcontrolados:
– uso de teclado;
– portas de comunicação de dados;
– Sensores;
– Acionadores de dispositivos eletromecânicos;
– Displays de sete segmentos e LEDs.
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Objetivos
 Geral:
– Apresentar ao aluno conhecimentos teóricos e
práticos para realizar a análise e projeto de
sistemas microcontrolados.
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Objetivos
 Específicos:
–
Apresentar
conceitos
microcontroladores;
básicos
–
Apresentar um microcontrolador comercial –
PIC 16F877A;
–
Capacitar o aluno na programação de um
microcontrolador comercial usando linguagens
de programação de alto e de baixo-nível;
–
Treinar o aluno no projeto de sistemas
microcontrolados.
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de
Metodologia
 As atividades serão conduzidas através de aulas
expositivas e laboratórios.
 Serão realizados exercícios teóricos e práticos
para fixação dos conteúdos, resolução de problemas
e possivelmente a elaboração de trabalhos extrasala.
 Utilizaremos os softwares Proteus ISIS, MPLAB e
CCS.
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Avaliação
 Quatro avaliações.
– Duas provas escritas e um projeto. A nota final
será a média das quatro notas obtidas nestas
avaliações.
– O assunto de cada prova é acumulativo.
– É permitido faltar apenas uma avaliação.
• Justificar com atestado.
• O assunto da prova de reposição será todo
conteúdo do curso.
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Calendário 2015.2
26/10
Aula
09/12
Scientex
02/03
Projeto
28/10
Aula
14/12
Aula
07/03
Projeto
04/11
Aula
16/12
Aula
09/03
Projeto
09/11
Aula
25/01
Aula
14/03
Projeto
11/11
Aula
27/01
Aula
16/03
Projeto
16/11
Aula
01/02
Aula
21/03 Projeto
18/11
Aula
03/02
Prova 2
23/03 Projeto
23/11
Aula
15/02
Projeto
28/03
Prova 3
25/11
Prova 1
17/02
Projeto
30/03
Repos.
30/11
Aula
22/02
Projeto
04/04
Final
02/12
Aula
24/02
Projeto
07/12
Aula
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Bibliografia
 SILVA, Renato A. Programando Microcontroladores
PIC - Linguagem C – Editora Pearson Prentice Hall –
2008.
 ZANCO, Wagner da Silva. Microcontroladores PIC Tecnicas De Software e Hardware Para Projetos
De Circuitos Eletronicos - 2ª edição – Editora Érica
– 2008.
 ORDONEZ, Edward David Moreno, PENTEADO, Cesar
Giacomini e DA SILVA, Alexandre César Rodrigues,
Microcontroladores e FPGAs: Aplicações em
Automação - 1ª edição – Editora Novatec.
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Bibliografia
 BREY, Barry B. Applying PIC18 Microcontrollers:
Architecture, Programming, and Interfacing using
C and Assembly –– Editora Pearson Prentice Hall –
2008
 IBRAHIM, Dogan. PICBASIC PROJECTS: 30
Projects using PICBASIC and PICBASIC PRO.
Editora Elsevier, 2006.
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Conceitos Básicos sobre
Sistemas Computacionais
Jadsonlee da Silva Sá
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Sistemas Computacionais
 Constituído basicamente por três componentes
principais:
– CPU;
– Memórias;
– Dispositivos de entrada e saída.
 Comunicam-se via um barramento.
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Conjunto de Instruções
 CISC – Conjunto de instruções complexo.
– Muitas operações;
– Programação menos complexa.
– Execução é lenta.
 RISC – Conjunto de instruções reduzido.
– Menos instruções;
– Programação mais complexa.
– Execução rápida.
– Eficiência em processadores com pipeline.
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Memória
 Classificação - Armazenamento.
– Volátil.
• O conteúdo armazenado na memória é perdido quando a
fonte de alimentação da memória for desligada.
– Não-Volátil.
• O conteúdo armazenado na memória não é perdido
quando a fonte de alimentação da memória for
desligada.
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Memória
 Classificação – Conteúdo armazenado.
– Dados.
• Armazena dados temporários do programa.
• Geralmente, é uma memória volátil.
– Programa.
• Armazena o código executável.
• Geralmente, é uma memória não-volátil.
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Memória
 Tipos de memória.
– RAM (Random Access Memory).
• Armazena dados do programa.
• Volátil.
– ROM (Read Only Memory).
• Armazena programas e dados fixos.
• Não-volátil.
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Memória
 Tipos de memória.
– Mask ROM.
• O seu conteúdo é armazenado durante o
processo de produção da memória.
• Uma vez programada, o conteúdo não pode ser
alterado.
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Memória
 Tipos de memória.
– PROM (Programmable ROM).
• O conteúdo da memória pode ser programado
pelo cliente uma vez, e não pode ser mais
alterado.
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Memória
 Tipos de memória.
– EPROM (Erasable Programmable ROM).
• Pode ser programada, apagada e reprogramada pelo
cliente várias vezes durante o seu tempo de vida.
• São apagados quando expostos a luz ultravioleta e
reprogramados por meio de um dispositivo de hardware
especial chamado de programador EPROM.
• Durante a reprogramação, o chip de memória EPROM
deve ser retirado do soquete da placa.
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Memória
 Tipos de memória.
– EEPROM
ROM).
(Electrically
Erasable
Programmable
• Apagados eletricamente e o conteúdo da memória de
um único byte pode ser seletivamente apagado e
reprogramado.
• A EEPROM pode ser reprogramada sem um
programador especial e pode permanecer no dispositivo
enquanto está sendo reprogramada.
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Memória
 Tipos de memória.
– Flash ROM.
• Semelhante a EEPROM.
• A principal diferença é que as memórias flash podem
apenas ser apagadas um setor por vez e não por byte.
• O tamanho dos setores é na faixa de 256 bytes a 16
Kbytes.
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Dispositivos de Entrada e Saída
 Interface entre o processador e o usuário.
– Exemplos:
• Teclados;
• Displays;
• Sinalizadores;
• ...
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Arquiteturas
 Von Neumann.
– Programas e dados são armazenados em uma única
memória.
– Existe um único barramento para transferir os dados
e as instruções entre a memória e a CPU.
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Arquiteturas
 Harvard.
– Programas e dados são armazenados em memórias
distintas.
– A comunicação entre as memórias e o processador é
feita por dois barramentos.
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Introdução aos Sistemas
Microcontrolados
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Microprocessadores versus Microcontroladores
 Microprocessador.
– É um circuito integrado que realiza as funções de
cálculo e tomada de decisão de um computador.
• Exemplos: Pentium, Athlon, Sempron, etc.
– Para funcionar, é necessário que outros componentes
tais como, memórias, portas E/S e periféricos
(controladores, clocks, conversores de sinais entre
outros), sejam conectados a ele.
– A comunicação entre o microprocessador e os
componentes é realizada via circuitos especiais (chips
externos).
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Microprocessadores versus Microcontroladores
 Microprocessador.
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Microprocessadores versus Microcontroladores
 Microcontrolador.
– É um circuito integrado que possui em um único chip,
microprocessador, memórias RAM e ROM, dispositivos
de E/S e periféricos.
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Microprocessadores versus Microcontroladores
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Microprocessadores versus Microcontroladores
 Microcontroladores permitem a implementação de
sistemas mais compactos.
 Microcontroladores são menos poderosos, mais lentos
e possuem um espaço de endereçamento menor que os
microprocessadores.
 O conjunto de instruções de um microcontrolador
limita-se às instruções mais simples de um
microprocessador.
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Microcontroladores
 Alguns fabricantes de microcontroladores.
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Microcontroladores
 Qual a diferença entre eles?
– Tensão de alimentação;
– Quantidade de pinos;
– Freqüência de operação;
– Quantidade da memória de programa e de dados;
– Quantidade e funcionamento dos periféricos;
– Mecanismos de economia de energia entre outras.
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Microcontroladores
Alguns PICs da família 16F.
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 Sistema de Controle de Temperatura.
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 Sistema de Controle de Temperatura.
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 Sistema de Controle de Temperatura.
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 Sistemas de aquisição de dados distribuídos.
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 Cadeira de rodas automatizada.
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 Automação Baja.
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 Automação Baja.
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 Automação Baja.
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 Automação Baja.
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 Telemetria para robôs móveis – TCC Manoel.
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 FutVASF.
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 Estudo e desenvolvimento de um sistemas de aquisição
de dados para uma aeronave não-tripulada – TCC
Diego.
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Aplicações
 Plataforma de simulação hardware in the loop para
aplicações em tempo real crítico – TCCs de Mateus e
Giancarlo.
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Aplicações
 Desenvolvimento de um sistema embarcado para
monitoramento e controle online de uma estufa
caseira para hortaliças – TCC Wilson.
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Aplicações
 Estudo e desenvolvimento de um sistema de controle
de posição para um corpo estacionário usando unidade
de medida inercial – TCC Bruno.
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 Estudo e desenvolvimento de um sistema de controle
de posição para um corpo estacionário usando unidade
de medida inercial – TCC Bruno.
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