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DAQ con 18F4550

DSoft Designs

PCTRONICS

October 10, 2011

Authored by: Raul Barreto Quinteros

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Contents El Hardware ................................................................................................................................................... 3

Lista de materiales ........................................................................................................................................ 5

El firmware .................................................................................................................................................... 6

El Driver ......................................................................................................................................................... 6

El software .................................................................................................................................................... 6

Funcionamiento ............................................................................................................................................ 7

Simulacin ..................................................................................................................................................... 8

Recomendaciones ....................................................................................................................................... 10

Aplicaciones ................................................................................................................................................ 11

Agradecimientos ......................................................................................................................................... 12

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DAQ con PIC 18F4550

El presente artculo describe la construccin de un sistema de adquisicin y control de datos similar al

que vende national instruments, el costo aproximado para desarrollar el proyecto es de unos 20

dlares.

FIGURA 1. Hardware mnimo para desarrollar el proyecto

Las prestaciones son las siguientes;

8 entradas analgicas resolucin 10 bits (Puerto RA0:RE2)

8 entradas digitales (Puerto RB0:RB7)

8 salidas digitales (Puerto RD0:RD7)

Comunicacin USB (emulando RS232)

Antes de empezar quiero agradecer a los administradores y amigos de www.forosdeelectronica.com,

www.muchotrasto.com y www.sixca.com quienes tuvieron colaboracin directa con el desarrollo de

este proyecto.

Comencemos.

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-/CVREF4

RA3/AN3/VREF+5

RA4/T0CKI/C1OUT/RCV6

RA5/AN4/SS/LVDIN/C2OUT7

RA6/OSC2/CLKO14

OSC1/CLKI13

RB0/AN12/INT0/FLT0/SDI/SDA33

RB1/AN10/INT1/SCK/SCL34

RB2/AN8/INT2/VMO35

RB3/AN9/CCP2/VPO36

RB4/AN11/KBI0/CSSPP37

RB5/KBI1/PGM38

RB6/KBI2/PGC39

RB7/KBI3/PGD40

RC0/T1OSO/T1CKI15

RC1/T1OSI/CCP2/UOE16

RC2/CCP1/P1A17

VUSB18

RC4/D-/VM23

RC5/D+/VP24

RC6/TX/CK25

RC7/RX/DT/SDO26

RD0/SPP019

RD1/SPP120

RD2/SPP221

RD3/SPP322

RD4/SPP427

RD5/SPP5/P1B28

RD6/SPP6/P1C29

RD7/SPP7/P1D30

RE0/AN5/CK1SPP8

RE1/AN6/CK2SPP9

RE2/AN7/OESPP10

RE3/MCLR/VPP1

U1

PIC18F4550

R1

1k

C11u

X1

20Mhz

C222p

C322p

VCC

D+

D-

GND

J1

AU-Y1007-R

ENTRADAS ANALOGICAS

PUERTO A

PUERTO E

ENTRADAS ANALOGICAS

PUERTO D

SALIDAS DIGITALES

PU

ER

TO

B

EN

TR

AD

AS

DIG

ITA

LE

S

NO TE OLVIDES CONECTAR PINES 11 Y 32 A +5V PINES 12 Y 31 A GND

Raul Barreto Quinteros

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El Hardware Hace unos meses atrs publique dos artculos en www.forosdeelectronica.com , el primero titula PICKit

2 + Hid Bootloader y el segundo Hid Bootloader + Tarjeta de prototipos para pic de 40 pines, en los

cuales describo con detalle la construccin de una tarjeta base que permite desarrollar y ensamblar

proyectos basados en microcontrolador.

FIGURA 2. Esquemtico para la tarjeta de prototipos de 40 pines

El modulo posee una fuente de alimentacin de 5V, un zocalo ZIF para albergar al microcontrolador, un

conector USB, un conector SiL para conectar a PICKit, y borneras tipo tornillo para que puedas conectar

lo que desees en cada pin del PICmicro. Te adjunto a continuacin las fotos de dos tarjetas que he

construido;

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FIGURA 3. Fotos de las tarjetas construidas

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Lista de materiales 1 Zcalo ZIF 40Pines

2 Capacitores electrolticos 470U, 4.7U 2 Capacitores cermicos 22pF 3 Leds de colores verde, amarillo y rojo 2 Conectores en lnea Macho y Hembra 5 pines 1 Cristal de 20MHz 2 Botones (pulsantes) 2 resistencias de 1k, 3 resistencias de 470 Ohms 1 conector tipo B y cable USB 1 CI7805 Un Jack para adaptador Borneras (son 36 tornillos en total)

TABLA 1. LISTA DE MATERIALES

Antes de armar el sistema fijarse muy bien en la imagen que muestro a continuacin;

FIGURA 4. Indicaciones para el ensamblaje

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Para ms detalles en la construccin del mismo me remito a los artculos publicados anteriormente.

Adjunte screen y layer listos para que apliques el mtodo de la plancha. Adems te recomiendo leer mi

artculo publicado en este mismo foro titulado. Mejorando el aspecto de tus PCBs

El firmware El firmware para grabar en el microcontrolador no es programado por m, lo descargue de

www.sixca.com. Entonces para no aducirme un crdito que no es mo, te cuento que el archivo

usbdaq.hex lo descargue y agradezco a su autor por tan magnfico trabajo.

Adjunto el usbdaq.hex para que lo grabes en el microcontrolador, el cdigo fuente fue desarrollado en

PIC-C18, pero no lo tengo ya que nunca fue publicado. Fue todo un problema descubrir la configuracin

de bits para grabar en el microcontrolador, me di tantas vueltas que al cabo de varias horas lo consegu,

antes de grabar el micro, con PicKit2 asegrate que la configuracin de bits sea la siguiente:

0e24 1e3e 8300 0081 c00f e00f 400f

El Driver El driver es el mismo que ha proporcionado microchip, el famoso mchpcdc.inf para emulacin RS232

utilizando la clase CDC (Comunicatin Device Class). Cuando te pida que instales el driver del dispositivo

indica la carpeta donde lo guardaste

El software De la misma pgina me descargue el software de ejemplo, al parecer desarrollado en Delphi, con el cual

t puedes graficar una seal analgica que recibes por el pin RA1, monitorear las 8 entradas digitales

que recibes por el puerto B y adems activar y desactivar las ocho salidas digitales por el puerto D.

FIGURA 5. Software de prueba, descargado en www.sixca.com

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Yo he hecho una que otra travesura por aqu y por all y he desarrollado un programa en VISUAL BASIC

6.0 y otro programa en labVIEW 8.5 Incluso lo he monitoreado a travs de internet utilizando el control

datasocket que ofrece national instruments. Pero bueno eso es otra historia que les contare en otra

ocasin. Vete enterando con las imgenes que muestro a continuacin;

FIGURA 6. Software desarrollado en Visual Basic 6.0

Funcionamiento Este dispositivo emula comunicacin RS232, haciendo que el sistema operativo vea al puerto USB como

si fuera el antiguo puerto SERIE (UART), por lo tanto podrs comprobar el protocolo de comunicaciones,

es decir los comandos, con un programa terminal como el Hiperterminal de Windows XP, o el SIOW que

se instala con PIC CCS, tambin existe el Docklight que es mi favorito y puede descargarse la versin

DEMO que est disponible en la red, incluso con PROTEUS se instala el ejemplo COMPIM y tambin nos

puede servir como terminal de comunicaciones.

El protocolo de comunicaciones trabajara a una velocidad de 19200 bps, no paridad, 1 bit de stop, 8 bits

de datos y funciona de la siguiente manera:

Para leer una seal analgica deberemos enviar el siguiente comando:*AK#13

Para leer una seal digital deberemos enviar el siguiente comando: *B#13

Para escribir una seal digital deberemos ejecutar este otro comando: *ANS#13

Revise la siguiente tabla;

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Command

Command PC Send PIC respone

Write digital output *ANS#13 -

Read digital input *B#13 *BHH#13

Read analog input *AK#13 *AKXXXX#13

When :

N = bit that we need to set or clear (0-7)

S = state of bit (0-1)

HH = Input status from digital input port (00-FF)

K = Channel of analog input ( 0-7)

XXXX = analog input value in decimal of 10 bit binary (0000-1023 )

#13 = end of command

Example to set bit 0 of digital output *A01#13

Example to clear bit 0 of digital output *A00#13

Example to read digital input *B#13

then PIC respone with *B7F#13

This mean bit 7 of digital input was low

Example to read analog input channel 4

*C4#13

then PIC response with

*C41023#13

This mean that analog channel 4 have 5 volt on this channel

because 1023 = 3FFh

Figura 7. Comandos para DAQ Usb

Simulacin Es increble lo que se puede hacer con Proteus 7.8 SP2, sin duda este es el mejor simulador de circuitos

que existe y no conozco otro que sea digno para compararlo con Proteus. Infinitas gracias al equipo de

labcenter por tan majestuoso trabajo.

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Figura 8. Simulacin

Para simular siga los siguientes pasos

1. Instale los usbdrivers que incluye ISIS de Proteus 7.8

2. Dibuje el esquemtico

3. Cargue el archivo usbdaq.hex en el microcontrolador virtual a una velocidad de 20Mhz

4. arranque la simulacin y en seguida aparecer un mensaje, esa burbuja que aparece cada vez

que conecta un dispositivo al puerto USB, informando que un nuevo hardware ha sido

encontrado

5. Cuando le pida instalar el controlador, indique la carpeta donde se encuentra el mchpcdc.inf

6. Verifique que en el administrador de dispositivos se ha encontrado nuevo hardware

7. Configure el nuevo hardware, buffers de Tx y Rx al nivel ms bajo posible, elija el COM5 o menor

Es decir que engaamos al sistema operativo, hacindole creer que un dispositivo real ha sido

conectado al puerto USB virtual. Luego ejecute el software que me descargue en www.sixca.com y

funciona, tal cual como si hubiera conectado el dispositivo real es ingenioso verdad?

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Figura 9. Nuevo Hardware detectado

El pequeo problemilla es que la simulacin correr nicamente en sistemas operativos

WIN98/Me/Win2000/XP/Vista/Windows7 de 32 bits. No funciona en 64 bits. Esperemos que con el

tiempo se corrija esta falencia.

A continuacin veremos una imagen de la simulacin funcionando:

Figura 10. Simulando el DAQ

Recomendaciones 1. Antes de grabar el usbdaq.hex, configure la siguiente palabra en PICKit2

0e24 1e3e 8300 0081 c00f e00f 400f

Esto es HS, PLL5, NODEBUG, NOLVP, NOWDT, NOBROWNOUT, NOPWRT

2. Cuando le pida informacin de la instalacin del dispositivo indique la carpeta donde se

encuentra el archivo mchpcdc.inf

3. A veces la simulacin falla, no s cul sea la razn, con todo reinstale los USB drivers que vienen

junto con el software PROTEUS y el problema se resuelve

4. Tanto para simular como para echar andar el hardware real debe configurar el puerto virtual

como se indica en la figura, es decir los buffer de transmisin y recepcin deben estar al nivel

ms bajo:

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Figura 11. Configuracin del UART virtual

5. El cristal externo para el PICmicro puede ser de 16 o 20 Mhz (preferible que sea de 20 Mhz)

6. El sistema no necesita alimentacin externa, se alimenta directamente con los 5V que

proporciona USB

Aplicaciones Este sistema lo he utilizado para controlar la iluminacin de un cuarto midiendo el nivel de luz

con un LDR por una puerta analgica y luego activando o desactivando lmparas segn se desee

por el puerto de salida digital. Los mismos que conecte a una tarjeta con triacs

He controlado leds para regular su brillo y obtener un efecto RGB

He construido una estacin del tiempo, tomando los datos de sensores de Humedad, Luz y

Temperatura

He controlado un ascensor por computadora (en maqueta, no vayas a creer que controle un

ascensor de verdad)

En fin las aplicaciones son diversas y sinceramente me divertido con este juguetito, pero llego el

tiempo de compartirlo disfrtenlo.

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Agradecimientos Estimados amigos del foro, es todo en cuanto puedo decir en honor a la verdad, esperando que sus

sugerencias, comentarios y dems aportes sean enriquecedores y que vayan en favor del progreso de

este proyecto me despido agradecindoles por su atencin.

Atentamente

Ral Barreto Quinteros.

Ecuador, 30 septiembre 2011

dino_barreto@hotmail.com.

Telf.:087017318

Tened cuidado con aquel primate al que llamis hombre,

Porque es el pen del diablo,

Su sabidura ha de ir de la mano con su estupidez,

Matara a su hermano, por deporte, avaricia o por

Poseer su tierra,

Convertir tu hbitat en desierto, y tambin el suyo

No lo dejis que se multiplique en grandes nmeros,

Llevadlo lejos, a la madriguera donde pertenece

Pues es el heraldo de la muerte

-.Tomado del rollo sagrado de los simios.-