Programación de Semáforos con el Microcontrolador PIC16F886: Una Guía Práctica

Juan de Dios Garza Muraira se presenta como el profesor de la práctica de microcontroladores, que utilizará el software MPLAB XID.

La práctica consiste en programar un sistema de dos semáforos utilizando el lenguaje de programación C, centrándose en la configuración de puertos para el microcontrolador PIC seleccionado.

El microcontrolador elegido para esta práctica es el PIC 16F886, que se utilizará a lo largo del curso. La configuración del PIC es esencial para un funcionamiento adecuado.

Para configurar el PIC, el profesor navega al menú 'Producción' y selecciona 'Establecer Bits de Configuración', donde se deben ajustar bits específicos según el modelo de PIC seleccionado.

El bit FUSC, que determina la frecuencia del oscilador, se establece en interno, lo que permite el uso del oscilador interno en lugar de un oscilador de cuarzo externo, eliminando así los costos adicionales de hardware.

El temporizador de vigilancia y los bits de programación de bajo voltaje (LVP) están configurados en APAGADO para evitar reinicios automáticos que podrían interrumpir el sistema de semáforos, mientras que el Master Clear está configurado en ENCENDIDO para reinicios manuales.

El profesor explica que el PIC se puede alimentar con baja tensión (3.3 voltios) para la programación, pero opta por 5 voltios para cargar el programa, asegurando la compatibilidad con la configuración.

Después de configurar los bits, el profesor genera el código fuente para la configuración y enfatiza la importancia de incluir este código de encabezado en el programa para el PIC16F886.

La biblioteca XE está incluida en el programa para facilitar la compilación, y el profesor reitera la necesidad de definir la frecuencia del oscilador interno para un funcionamiento adecuado.

El oscilador interno está configurado para operar a 4 MHz, equivalente a 4 millones de hertz, lo cual es crucial para el temporizador y la funcionalidad del sistema de semáforos.

La discusión comienza con la definición de la función de retraso en milisegundos, que es crucial para crear pausas en el programa. La efectividad de esta función depende de la velocidad de oscilación del microcontrolador. El orador enfatiza la importancia de utilizar una función larga para asegurar cálculos precisos de estas pausas, que deben ser divididas por 4000.0 para obtener resultados correctos en milisegundos.

El BotMain se presenta como el núcleo del programa, donde reside el código principal y se ejecuta cíclicamente. El hablante explica la importancia de configurar los bits y usar el comando TRIS para determinar el tipo de señal, específicamente si los puertos funcionarán como entradas o salidas. Se destaca la configuración de ANSEL y ANSEL H, indicando que ambas mitades de los pines del PIC deben configurarse como digitales para un funcionamiento adecuado.

El orador elabora sobre el papel esencial de PORT y TRIS en la distinción entre configuraciones de entrada y salida. El PIC se divide en grupos de 8 bits, mencionándose específicamente TRIS A y PORT A. También se discute la configuración de PORT C, indicando que tanto PORT A como PORT C serán utilizados. Se propone un bucle WHILE para asegurar un funcionamiento continuo, con TRIS configurado en 1 para una repetición infinita.

El orador explica la configuración inicial de los puertos, enfatizando que tanto el PUERTO A como el PUERTO C deben comenzar en un estado 'apagado'. El comando TRIS se utiliza para definir si los puertos son entradas o salidas, mientras que el comando PUERTO determina su estado inicial. Configurar ANSEL a 0 indica una configuración digital, asegurando que los puertos estén listos para operaciones digitales.

La discusión comienza con la programación de semáforos, centrándose específicamente en las conexiones para dos semáforos. El hablante explica que RA1 corresponde a la luz roja del primer semáforo, mientras que RC3 corresponde a la luz verde del segundo semáforo. Se demuestra la programación, enfatizando que establecer un valor de 1 encenderá la luz, y un valor de 0 la apagará. El hablante aclara que RA está designado para el primer semáforo y RC para el segundo, con RA1 para rojo, RA2 para amarillo, RA3 para verde, y de manera similar para RC. El estado inicial del programa está configurado para tener la primera luz roja y la segunda luz verde, seguido de una espera de 5,000 milisegundos (5 segundos).

El hablante introduce un bucle 'for' en la programación, donde una variable 'i' comienza en 0 e incrementa hasta que es menor que 2. Este bucle está diseñado para ejecutar la acción de encender y apagar la luz verde dos veces, simulando un efecto de parpadeo. Después de esto, se introduce un retraso de 250 milisegundos antes de que la luz verde se apague y la luz amarilla se encienda. La luz amarilla permanece encendida durante 3 segundos antes de apagarse, permitiendo que la luz roja se encienda. La secuencia se refleja luego para el segundo semáforo, donde la luz roja se apaga y la luz verde se enciende, seguida de una espera de 5 segundos antes de repetir la secuencia de parpadeo para el primer semáforo.

El orador concluye explicando cómo ejecutar operaciones simultáneamente en la programación. Al colocar los comandos secuencialmente sin retrasos entre ellos, el microcontrolador puede realizar acciones tan rápidamente que parecen ocurrir al mismo tiempo. Esta técnica es crucial para garantizar que los semáforos funcionen de manera coordinada, mejorando la funcionalidad general del sistema de control de tráfico.

El hablante explica cómo programar los semáforos, específicamente apagando la luz verde del primer semáforo y encendiendo la luz roja mientras se activa simultáneamente la luz verde del segundo semáforo. Esto requiere una secuencia específica para asegurar que los cambios parezcan ocurrir simultáneamente.

Se discute el proceso de preparación para la simulación en Proteus, enfatizando la importancia de compilar el programa primero. El hablante menciona que la compilación es sencilla y consiste en verificar la sintaxis del programa, que mostrará 'carga completa' en letras verdes una vez que sea exitosa.

En Proteus, el hablante describe la configuración del circuito, que incluye el microcontrolador PIC16F886 y tres semáforos conectados a los puertos RA y RC. También se incluye un botón de reinicio, alimentado por 5 voltios, para facilitar una función de borrado maestro.

El hablante detalla cómo cargar el archivo del programa compilado en el PIC en Proteus. El archivo del programa, que está en formato hexadecimal, se encuentra en una carpeta específica en el dispositivo de memoria del hablante. El hablante guía a la audiencia a través de la navegación hacia el directorio correcto para encontrar y abrir el archivo.

Después de cargar el archivo del programa, el hablante ejecuta la simulación, demostrando la secuencia del semáforo. Las luces cambian de rojo a amarillo a verde en un patrón cíclico, con el hablante anotando el tiempo de cada cambio de luz y la capacidad de reiniciar la simulación para reiniciar la secuencia.

El hablante aclara que el video sirve como una demostración en lugar de un tutorial completo sobre programación. Su objetivo es mostrar cómo cargar el programa y configurar los puertos y bits, proporcionando un ejemplo práctico para que los espectadores lo sigan en su propia práctica.

Juan Díez Garza Moraira concluye la sesión, expresando la esperanza de que la explicación haya sido útil e invitando a los espectadores a ver futuros videos.