Controladora Programable TR-Brain

Proyecto: Construcción de una controladora programable usando un PIC16F84A

Fecha : 7 de Febrero de 2003

Autor: TodoRobot 

Introducción:

El propósito de este proyecto es la construcción de una controladora programable versatil de fácil adaptación y ampliación para su uso en microrobots. La misma se basa en el popular microcontrolador PIC16F84A de la firma  Microchip.

Contiene los circuitos necesarios para manejar dos micromotores de corriente continua, dos sensores ópticos y adicionalmente incluye entradas/salidas para distintos sensores y/o ampliaciones, así como también salidas de alta potencia (hasta 500mA) capaces de manejar motores Paso a Paso, Relés, LEDs, etc.

Diagrama eléctrico:

En el documento trbrain-circuit.pdf podemos apreciar el circuito completo para construir la TR-Brain.

Si observamos el circuito veremos que el mismo está dividido en cuatro secciónes:

• Power: correponde a la sección de la fuente de alimentación y salida hacia la PC

• CPU: describe la sección correspondiente al PIC16F84A y sus salidas

• Motores: contiene el circuito correspondiente a los drivers para el manejo de los motores MI y MD

• Sensores: contiene el circuito que controla los sensores ópticos

También se puede ver en la última página el diagrama para el armado del cable de comunicación con la PC.

Armado de la controladora:

En el documento tr-brain-construccion.pdf encontraremos una guía paso a paso para el correcto armado de la controladora.

Así mismo en el documento trbrain-pcb.pdf se puede apreciar el diseño del circuito impreso para la construcción de la TR-Brain. 

En la segunda hoja de este documento se encuentra la pequeña plaqueta de 3 x 2 cm que contendrá los dos sensores ópticos .

Es muy recomendable colocar el PIC 16F84A en zócalo, así como también el ULN2003 , para poder reemplazarlos fácilmente en caso de resultar dañados o simplemente (en el caso del microcontrolador) para poder tener distintas versiones o distintos programas cargados en diferentes micros. Esto es útil en caso que se use en un microrobot para competencias.

El listado completo de materiales se puede visualizar en el documento materiales.pdf 

En la siguiente figura se puede apreciar como queda la TR-Brain una vez armada, también se pueden ver los sensores ópticos ya armados y con su cable de conexión:

Software:

En la siguiente figura se puede apreciar la pantalla principal del software ProgBrain, diseñado específicamente para programar esta controladora. ProgBrain está basado en el software para el programador PicProg, pero con algunas modificaciones para adaptar su funcionamiento a la controladora TR-Brain.

Es importante aclarar que no es necesario borrar el PIC antes de programarlo, ya que ProgBrain  verifica cada sector de memoria a programar y solo graba aquellos que son diferentes al actual. De esta manera se favorece la vida útil de la memoria Flash del PIC. Por consiguiente solo es necesario el borrado total cuando se debe regrabar un micro que fue grabado anteriormente utilizando Código de Protección (CP).

Primeros pasos con la TR-Brain:

Antes de comenzar a experimentar con la controladora, es importante descargar y leer el manual de la misma (ocupa 2MB por lo que su descarga puede demorar un poco si su conexión no es muy veloz).

En el capítulo 5 de este manual se encuentran varios ejemplos de uso que le ayudarán a dar los primeros pasos con la TR-Brain. Para realizar estos ejercicios, es necesario descargar los programa a ser grabados en el PIC, todos estos programas se encuentran en el archivo example.zip. Para empezar a utilizarlos, descomprimir este archivo en una carpeta nueva (puede ser por ejemplo "\TR-Brain").

En example.zip también se encuentran los programas que deben cargarse en la TR-Brain cuando se desea testear la misma (ver Apendice A del manual). Asi como también el Template para comenzar a escribir sus propios programas en Assembler .

Recomendamos descargar desde el sitio de Microchip el MPLAB, que es una herramienta gratuita que funciona en entorno Windows (también hay una versión reducida para DOS) que permite escribir, compilar y depurar programas en Assembler para toda la línea de Microcontroladores PIC de Microchip. 

En el Apendice B del manual se puede ver una guía introductoria a la arquitectura y lenguaje assembler del PIC 16F84A. Esto será de mucha utilidad para quien no tenga experiencia previa con este procesador. Sin embargo recomendamos adquirir alguno de los tantos libros sobre este tema para todos aquellos que nunca han trabajado con un PIC, y mas aún aquellos que no tienen experiencia con microcontroladores.

Si bien el lenguaje natural del microcontrolador es el Assembler, hoy en día existen compiladores que permiten escribir los programas en lenguajes de alto nivel como ser Basic, C, etc. Se puede ver un detalle de esto en el Apendice C del manual.

IMPORTANTE

• Se debe desconectar la alimentación de la controladora antes de conectar o desconetar la TR-Brain con la PC. Esto es muy importante para evitar que se dañe la controladora o bien el puerto paralelo de la PC.

• ProgBrain ha sido diseñado para trabajar con archivos Hexadecimales en formato Intel  INHX8M , si se intenta usar cualquier otro formato los resultados son impredecibles. Aunque en ningún caso es peligroso para la TR-Brain, simplemente el programa se cargará erroneamente o no llegará a cargarse.

• Todos los dispositivos que se controlar via Puerto Paralelo, solo funcionan con puertos reales y no emulados como es el caso de los adaptadores USB/Paralelo, placas PCI multipuertos, etc. Para asegurarse de que sean puertos reales, estos deben poseer una dirección física de 0x3BC ó 0x378 ó 0x278. En Windows esta información se puede verificar en el panel de control: Sistema\Hardware\Administrador de Dispositivos\Puertos (COM & LPT)\Recursos.