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Control Automático Educación

En esta entrada entenderemos como funciona el Timer del microcontrolador PIC, donde veremos que realmente existen diferentes timers o temporizadores dentro de nuestro sistema embebido.

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Timer PIC

El microcontrolador PIC16F887 tiene 3 temporizadores:

  1. Timer 0 (8 bits)
  2. Timer 1(16 bits)
  3. Timer 2(8 bits)

A pesar del Timer 0 ser de 8 bits, este es el temporizador principal.

El Timer0 pic también llamado RTCC se puede cargar con un valor cualquiera entre 0 y 255 y puede ser incrementado a través del Reloj interno y dividido por un valor que se puede escoger entre los que se indican a continuación. Esto se conoce como el valor del preescalador (Valor de Preescaler):

RTCC_DIV_2, RTCC_DIV_4, RTCC_DIV_8,
RTCC_DIV_16, RTCC_DIV_32,
RTCC_DIV_64, RTCC_DIV_128,
RTCC_DIV_256.

pero….¿Que es un preescalador?

Un preescalador o preescaler como lo pudimos observar en los valores anteriores predefinidos en el PIC C Compiler, es simplemente la velocidad del microcontrolador dividido por algún número de potencia 2 (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256)

Desborde del TIMER 0 en PIC

La interrupción RTCC o timer PIC se produce cada vez que el contador TIMER0 pasa de 255 para 0.

Ya hemos trabajado anteriormente nuestros proyectos con cristales de cuarzo. Recordemos lo siguiente:

Todo microcontrolador requiere un circuito externo que le indique la velocidad a la que debe trabajar. Este circuito, que se conoce como oscilador o reloj, es muy simple pero de vital importancia para el buen funcionamiento del sistema. El PIC16F887 puede utilizar cuatro tipos de oscilador diferentes. Estos tipos son:

  • RC. Oscilador con resistencia y condensador.
  • XT. Cristal.
  • HS. Cristal de alta velocidad.
  • LP. Cristal para baja frecuencia y bajo consumo de potencia.

Si se trabaja el Microcontrolador con un cristal de 4 Mhz, esta frecuencia se divide internamente por 4, es decir realmente trabaja a 1Mhz, o sea que cada ciclo de reloj dura aproximadamente 1 microsegundo.

Si te interesa entender como funcionan los tiempos dentro de un microcontrolador PIC, tenemos una entrada que explica sobre los tipos de reloj (clock) del microcontrolador PIC.

Para entender el funcionamiento del Timer 0, como ejemplo se supone que se necesita generar una interrupción cada 20 ms. (20.000 microsegundos).

¿Cuando se trabaja con el TIMER del PIC, qué fórmula usar para determinar con que valor se debe cargar inicialmente el Timer 0 y que valor de preescaler o división se debe utilizar?

La fórmula para aplicar es la siguiente recordando que primero debemos pasar el tiempo de temporización a segundos es:

CargaT=\dfrac{Tiempo(s)*F.Oscilador}{4*Valor\ Preescaler}=valor\hspace{0.2cm}del\hspace{0.2cm}timer

Sin embargo se debe tener en cuenta que la interrupción solo se genera cuando el timer pasa de 255 a 0, esto quiere decir que debemos restarle al valor total del timer (256) el valor de carga inicial que tenga el Timer 0:

256 – Valor inicial del Timer 0

Ya habiamos dicho que el valor del Timer 0 puede ser dividido (preescaler) por un valor aplicando alguna de las instrucciones citadas al comienzo del post. Cuando nosotros seleccionemos dicho preescaler o división, se debemos tratar de obtener un valor entero al dividir el tiempo del retardo sobre el preescaler. Este valor no puede ser mayor a 256. En caso de ser mayor, significa que antes de cumplir el retardo el Microcontrolador habrá generado más de una interrupción.

En este caso se combina entonces la programación del Timer 0 PIC y cada vez que el Timer0 PIC genere una interrupción se decrementa un contador tantas veces como sea necesario hasta completar el tiempo de temporización.

Finalmente el procedimiento que se debe seguir para calcular el valor inicial del timer y el valor del contador a decrementar es el siguiente, suponiendo que escogemos un preescaler de 8

RTCC_DIV_8

CargaT=\dfrac{0.02*4000000}{4*8}=2500

Vemos entonces que se generó un valor mayor a 255, por lo tanto es necesario calcular cuantas veces debe generarse una interrupción (a través de un contador) antes de completar el retardo de 20 milisegundos.

El resultado de la división anterior debe ser igual a:

valor\hspace{0.2cm}del\hspace{0.2cm}timer=Valor\hspace{0.2cm}inicial\hspace{0.2cm}del\hspace{0.2cm}Timer0\times Valor\hspace{0.2cm}del\hspace{0.2cm}contador\hspace{0.2cm}a\hspace{0.2cm}decrementar

2500=valor inicial del timer * valor del contador a decrementar

Vemos que tenemos dos incoginitas, esas dos incognitas pueden ser valores aleatorios inferiores a 256. Por ejemplo: 10 y 250. Aqui puedo escoger cualquiera de los dos valores para que sea el Valor Inicial del Timer (10)

Posterior a esta multiplicación, se hace:

256 – Valor inicial del timer 0

256-10=246

Con esto tengo que mi timer del PIC o RTCC es 246 y que mi contador debe contar hasta 250.

Ejemplo  Timer de 1 segundo.

Para generar un retardo de un segundo usando el timer del PIC, con preescaler de 256, se procede de la siguiente manera:

CargaT=\dfrac{1*4000000}{4*RTCC\_DIV\_X}

X = Este valor puede ser cualquiera de los indicados al principio, el que se elija será con el que se seguirá trabajando en la programación. En este caso el RTCC escogido es 256.

CargaT=\dfrac{1*4000000}{4*256}=3906.25\approx 3906

El valor anterior, es decir 3906 debe ser igual a la multiplicación entre el valor inicial del timer 0
y el valor del contador a decrementar.

3906= valor inicial del timer * valor del contador a decrementar

Observación: estos dos valores son aleatorios y deben ser menores a 256.
3906 = 18 * 217

Cualquiera de estos dos valores pueden ser el valor inicial del timer 0. En este caso, se elige 18 como valor inicial del timer 0. Al obtener el valor inicial del timer 0 se debe restar el RTCC utilizado, en este caso 256 para obtener el número donde el temporizador debe iniciar para que en el momento que incremente las 18 veces llegue al valor del RTCC utilizando (256) y produzca la interrupción ó salto. Es decir:

RTCC – Valor inicial del timer
256 – 18 = 238

Ya con estos valores, tenemos el valor que debemos cargar en el Timer y el valor que debemos cargar en el contador. Quedaría de la siguiente manera:

RTCC=238

Contador=217

Así tendriamos el temporizador para 1 segundo usando el timer del pic, porque el RTCC se carga con 238, cada ciclo de reloj, va incrementando y cuando llega a 256 (Pasados 18 ciclos de reloj), decrementa el contador en 1 unidad, y vuelve y carga el RTCC con 238. Así nuevamente el RTCC va incrementando y cuando llega a 256 vuelve y decrementa en 1 unidad el contador. Cuando el contador por fin llegue a Cero (0), quiere decir que ya paso 1 segundo (1000000 micro segundos).

Instrucciones en CCS C

Ahora que conocemos la teoría, es hora de ver cuales son las instrucciones que el compilador de CCS C nos proporciona para poder manipular el Timer en PIC.

Para inicializar el contador del TIMER0 usamos la siguiente instrucción donde la variable value puede ser de 8 o 16 bits, dependiendo del dispositivo que se esté trabajando.

set_rtcc(value);

Para configurar el TIMER0 en modo temporizador tal y como lo hemos visto a lo largo de este post utilizamos la siguiente Función:

setup_timer_0(RTCC_INTERNAL | RTCC_DIV_N | RTCC_M_bits);

RTCC_INTERNAL, indica que estamos usando el timer0 en modo temporizador.

RTCC_DIV_N configura el preescaler en función de N. Donde N puede tomar uno de los siguientes valores: 1,2,4,8,16,32,64,128,256.

RTCC_M_bits indica el número de bits del temporizador en función de M. Dondem M puede tomar uno de los siguientes valores: 8, 16.

Nota 1:

Existe un comando paralelo para configurar el TIMER0 como temporizador o como contador que hace exactamente lo mismo que setup_timer_0:

setup_counters (rtcc_state, RTCC_DIV_N)

rtcc_state: puede ser una de las constantes definidas en el archivo .h de dispositivos.
RTCC_INTERNAL
RTCC_EXT_L_TO_H
RTCC_EXT_H_TO_L

Sin embargo esta última función se proporciona para compatibilidad con versiones anteriores. setup_timer_0 y setup_WDT son los reemplazos recomendados cuando sea posible. Para dispositivos PCB si se usa un reloj RTCC externo y se usa un preescalador WDT, entonces esta función debe usarse.

Nota 2 – Timer0 como Contador

Ademas de configurar el TIMER0 como temporizador, es posible hacer que este trabaje como contador de eventos.

Para configurar el TIMER0 en modo contador se utiliza una de las funciones siguientes:

setup_timer_0(RTCC_EXT_L_TO_H | RTCC_DIV_N );

O bien:

setup_timer_0(RTCC_EXT_H_TO_L | RTCC_DIV_N );

RTCC_EXT_L_TO_H, configura el modo contador y hace que el registro TIMER0 se incremente con cada flanco ascendente en RA4.

RTCC_EXT_L_TO_H, configura el modo contador y hace que el registro TIMER0 se incremente con cada flanco descendente en RA4.

 TIMER PIC – EJEMPLO

Realizar un temporizador de 0 a 60 segundos empleando el TIMER del PIC

Multiplexacion con display 7 segmentos

[sociallocker id=”948″]

#INCLUDE<16f887.h>
#USE DELAY(CRYSTAL=4000000)
#fuses XT,NOPROTECT,NOWDT,NOBROWNOUT,PUT,NOLVP
Byte CONST display[10]= {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x67};
#DEFINE U PORTC,0
#DEFINE D PORTC,1
#byte PORTB= 6
#byte PORTC= 7
INT VECES,SEG;
// Función para mostrar los segundos en el Display
VOID MOSTRAR( ) //Rutina mostrar
{
   INT UNI,DEC;   //Declarar las variables UNI, DEC
                  //como un entero, es decir de 8bits
   DEC=SEG/10;
   UNI=SEG%10;
   PORTB=(DISPLAY[UNI]);   //Muestra lo que hay en unidades
                           //en el display
   BIT_SET (U);            //Enciende el display de unidades
   DELAY_MS(1);            //Retardo de 1 milisegundos
   BIT_CLEAR(U);           //Apaga el display de unidades
   PORTB=(DISPLAY[DEC]);   //Muestra lo que hay en unidades
                           //en el display
   BIT_SET (D);            //Enciende el display de decenas
   DELAY_MS(1);            //Retardo de 1 milisegundos
   BIT_CLEAR(D);           //Apaga el display de decenas
   
}
//Rutina de interrupción por RTCC (TIMER)
#INT_RTCC 
RELOJ()
{
   VECES--;          //Se decrementa la variable VECES
   SET_RTCC(238);    //Se carga el timer con 238
   IF(VECES==0)      //Pregunta si VECES ya llego a cero
   {
      SEG++;         //Cuando VECES llega a cero incrementa SEG (Transcurrio 1 seg)
      VECES=217;     //Vuelvo y cargo VECES con el valor 217
   }
}
//Programa Principal
VOID MAIN()
{
   SET_TRIS_B(0);    //Configura PUERTO B como salida
   SET_TRIS_C(0);    //Configura PUERTO C como salida
   VECES=217;        //Carga VECES con 217 para efectuar la cuenta de 1 seg con el timer
   SEG=0;            //Inicializa los segundos en cero
   SET_RTCC(238);    //Cargo valor inicial del timer
   
   // Configuración ANTIGUA del TIMER0
   //SETUP_COUNTERS(RTCC_INTERNAL, RTCC_DIV_256); //Configura interrupcion del timer
   
   // Configuración Recomendada del TIMER0
   SETUP_TIMER_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_256|RTCC_8_bit); 
   
   ENABLE_INTERRUPTS(INT_RTCC);                 //Activa interrupcion del timer
   ENABLE_INTERRUPTS(GLOBAL);                   //Activa TODAS las interrupciones
   WHILE(TRUE)       //Haga por siempre
   {
      IF(SEG==60)    //Pregunta si ya se llego a 60 segundos
         SEG=0;      //Si si, vuelva a SEG a cero
      ELSE           //Si no,
         MOSTRAR();  //Muestre el valor de SEG en los Display 7 Segmentos
   }
}

[/sociallocker]

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Eso es todo por la entrada del dia de hoy, espero les haya gustado y hayan aprendido algo nuevo. Si te ha servido el contenido de esta entrada, de los videos y los códigos de implementación y deseas apoyar mi trabajo invitandome a un café super barato, puedes hacerlo en el siguiente link:

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Que esten muy bien, nos vemos en la siguiente entrada.

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Comentarios (21)

¿La rutina del timer tiene que estar en el fichero main? ¿Podría tener un fichero aparte timer.c donde estuviera definida la acción de la interrupción de la finalización del timer? Definir #INT_RTCC en un fichero aparte.

Responder

Buenas tardes Sergio, primero quiero felicitarte por tus tutoriales y material de apoyo es muy bueno.
Voy comenzando en los PIC y tengo una duda, en Arduino para no usar delay y trabar el programa ahí uso la función millis(), quería saber si para los PIC existe una función similar o eso se puede hacer con los timers cómo se podría implementar. Gracias y sigue adelante.

Responder

Hola Francisco, efectivamente en el PIC debes usar los timers. En esta entrada por ejemplo, vimos como configurar un timer para que aumente el contador seg cada segundo. Si tu quisieras por ejemplo, activar un led cada 5 segundos, simplemente en el void main, haces un condicional que cuando seg==5 active el led. Este condicional, también puedes hacerlo dentro de la interrupción, caso necesites mucha presición en el tiempo y que se active exactamente cada 5 segundos.

Responder

hola amigo, felicitaciones tus videos son muy buenos y utiles, amigo tengo una pregunta me podrias decir como usar las enable_interrupts y disable_interrupts, estoy haciendo un codigo para controlar un motor por pwm y debo contar sus rpm pero , el pin RB0 por donde se puede usar la INT_EXT lo tengo ocupado con teclado, asi que quisiera hacerlo por medio de cualquier otro pin para que la interrupcion se genere y me cuente los pulsos que entran el ese pin (ejemplo C0) para determinar las rpm, tengo el pic 18f4550, muchas gracias

Responder

Juan dale un vistazo a al entrada de interrupciones donde se explica eso. En tu proyecto, quizas lo más adecuado sea que coloques el teclado en el puerto D y dejes el puerto B libre para usar la interrupción externa.

Responder

Hola, si estuve allí revisando el archivo de interrupciones pero no explica cómo usar el enable y disable, según tu respuesta tengo otro problema por que debo mostrar la info por lcd y el lcd lo tengo conectado en el otro puerto, así que no sé donde más pueda conectar, intente usar el TMR1 pero no sé cómo hacer para que entre y salga de la interrupción en un tiempo determinado

Responder

¿Puedo habilitar y deshabilitar un timer a mitad programa?
Imagina que quiero lanzar un timer cuando detecto un nivel alto en una digital y que cuando cambie a nivel bajo, parar el timer.

Responder

Usando enable_interrupts(INT_RTCC); y disable_interrupts(INT_RTCC);

saludos

Responder

Buenas tardes Sergio.
Pregunta. ¿como sería la conversión BCD para tres dígitos? es decir, si yo tuviese un número como el 100, 342, ETC. Permitiendo la conversión a cada dígito para poder ver dicho número en los display (3).

En el tutorial lo tienes para 2 dígitos
DEC=SEG/10;
UNI=SEG%10;
¿Cómo sería para centenas?
De antemano agradecido con tus tutoriales y a la espera de mas proyectos con respecto a PID.

Responder

Puedes usar un integrado conversor a BCD, o hacer la lógica tu mismo como lo hicimos con el arreglo del display. En la multiplexación puedes ir incrementando el número de dígitos que quieras, CEN=SEG/100; Saludos

Responder

Cordial Saludo
Sergio

felicitaciones de ante mano por el amplio conocimiento en programacion, tengo unas interrogantes que me gustaria pedirle el favor si puede y esta a su alcance le agradeceria mucho. quiero construir una maquina pero necesito programarle ciclos de trabajo en minutos y realmente no se si un pic tenga la capacidad de sostener en memoria el tiempo por ejemplo activar la salida manteniendo el ciclo 30 minutos y luego que mande el pulso para ser apagada.

Responder

Hola Edison, si puede hacerlo. Puedes hacer un ejemplo parecido a este post, donde calculas el timer a que se ejecute cada segundo y cada que entre a la interrupción que incremente un contador. Por lo tanto como dicho contador está incrementando a cada segundo, basta con incrementarlo hasta 1800 que corresponde a 30 minutos y ahí puedes realizar lo que tengas que hacer. Saludos.

Responder

Hola Sergio, muy buenos tus videos amigo. Disculpa ¿podrías realizar un tutorial de como usar el RTOS en pic por favor? Te estaría sumamente agradecido.

Responder

hola Gustavo, gracias por el comentário. Es un buen tema para ser abordado. Lo tendré en consideración para futuras entradas. Saludos.

Responder

Se puede usar el oscilador interno?

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si se puede

Responder

Buenas amigo sergio muy bueno tu contenido del timer 0 pero se me genero una pregunta.

Al momento que haces el calculo de la variable contador y el valor inicial del tmr0

“””””El valor anterior, es decir 3906 debe ser igual a la multiplicación entre el valor inicial del timer 0
y el valor del contador a decrementar.

3906= valor inicial del timer * valor del contador a decrementar

Observación: estos dos valores son aleatorios y deben ser menores a 256.
3906 = 18 * 217″”””””””

Dices que esos dos valores son aleatorios y que deben ser menores de 256 cada uno y aqui es donde viene mi pregunta.
se sabe que el valor de timer si debe estar entre el valor que dices pero al crear la variable del contador ¿por que dices que debe ser menor a 256?
en el codigo se podria generar como una variable tipo long (de 16bits) y se puede salir del rango que dices.

Amigo tengo esa inquietud

Responder

Hola Luis, lo hice de esa manera solo para evitar confusiones. Pero si, el contador puede ser mayor a 256 desde que lo definas como una variable long. Eso si nunca confundir la carga del Timer0. Saludos!!

Responder

Sergio en la parte de CargaT=(tiempo(s)*Foscilador)/(prescaler*4), puede ser una forma general no crees ya que la formula que das es con respecto a un cristal de 4Mhz en mi caso trabajé con uno de 20, un saludo y gracias por compartir conocimiento.

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Hola Kenso, si tienes razón. Gracias por el aporte. Saludos.

Responder

Gracias gracias gracias me gustan tus tutoriales

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