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Todos los sistemas de desarrollo de MikroElektronika son unas herramientas insustituibles para la programación y el desarrollo de los dispositivos basados en microcontroladores. Los componentes elegidos con atención debida y el uso de las máquinas de la última generación para montarlos y probarlos son la mejor garantía de alta fiabilidad de nuestros dispositivos. Gracias a un diseño simple, gran número de los módulos complementarios y ejemplos listos para ser utilizados todos nuestros usuarios, sin reparar en su experiencia, tienen la posibilidad de desarrollar sus proyectos en una manera fácil y eficiente.

Manual de usuario

Sistema de desarrollo

AVRPLC16 v6

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TÉRMINOS Y CONDICIONES

ESTIMADOS CLIENTES, Querría darles las gracias por estar interesados en nuestros productos y por tener confianza en MikroElektronika. Nuestro objetivo es proporcionarles con los productos de la mejor calidad. Además, seguimos mejorando nuestros rendimientos para responder a sus necesidades.

Nebojsa Matic Director general

Todos los productos de MikroElektronika son protegidos por la ley y por los tratados internacionales de derechos de autor. Este manual es protegido por los tratados de derechos de autor, también. Es prohibido copiar este manual, en parte o en conjunto sin la autorización previa por escrito de MikroElektronika. Se permite imprimir este manual en el formato PDF para el uso privado. La distribución y la modificación de su contenido son prohibidas. MikroElektronika proporciona este manual “como está” sin garantías de ninguna especie, sean expresas o implícitas, incluyendo las garantías o condiciones implícitas de comerciabilidad y aptitud para fines específicos. Aunque MikroElektronika ha puesto el máximo empeño en asegurar la exactitud de la información incluida en este manual, no asume la responsabilidad de ninguna especie de daños derivados del acceso a la información o de los programas y productos presentados en este manual (incluyendo daños por la pérdida de los beneficios empresariales, información comercial, interrupción de negocio o cualquier otra pérdida pecuniaria).Las informaciones contenidas en este manual son para el uso interno. Pueden ser modificadas en cualquier momento y sin aviso previo. ACTIVIDADES DE ALTO RIESGO Los productos de MikroElektronika no son tolerantes a fallos y no están diseñados, fabricados o pensados para su uso o reventa como equipo de control en línea en entornos peligrosos que requieran un funcionamiento sin fallos, como en instalaciones nucleares, en la navegación aérea o en sistemas de comunicaciones, de tráfico aéreo, máquinas de auxilio vital o sistemas de armamento, en los que un fallo del software podría conducir directamente a la muerte, lesiones corporales o daños físicos o medioambientales graves (“Actividades de alto riesgo”). MikroElektronika y sus proveedores niegan específicamente cualquier garantía expresa o implícita de aptitud para Actividades de alto riesgo. MARCAS REGISTRADAS El nombre y logotipo de Mikroelektronika, el logotipo de Mikroelektronika, mikroC, mikroC PRO, mikroBasic, mikroBasic PRO, mikroPascal, mikroPascal PRO, AVRflash, PICflash, dsPICprog, 18FJprog, PSOCprog, AVRprog, 8051prog, ARMflash, EasyPIC5, EasyPIC6, BigPIC5, BigPIC6, dsPIC PRO4, Easy8051B, EasyARM, EasyAVR5, EasyAVR6, BigAVR2, EasydsPIC4A, EasyPSoC4, EasyVR Stamp LV18FJ, LV2433A, LV32MX, PIC32MX4 MultiMedia Board, PICPLC16, PICPLC8 PICPLC4, SmartGSM/GPRS, UNI-DS son maracas comerciales de Mikroelektronika. Todas las demás marcas aquí mencionadas son propiedad de sus respectivas compañías. Todos los demás productos y nombres corporativos utilizados en este manual pueden ser marcas comerciales registradas, son propiedad de sus respectivas compañías y se utilizan para fines de redacción, en beneficio de sus propietarios sin intención de infringir sus derechos.

El nombre y logotipo de Microchip, el logotipo de Microchip, Accuron, dsPIC, KeeLoq, microID, MPLAB, PIC, PICmicro, PICSTART, PRO MATE, PowerSmart, rfPIC y SmartShunt son marcas comerciales registradas de Microchip Technology Incorporated en los EE.UU. y otros países.

©MikroelektronikaTM, 2010, Todos los derechos reservados.

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AVRPLC16 v6

TABLA DE CONTENIDO Información general .......................................................................................................................... 4 Características principales ................................................................................................................ 5 1.0. Conectar el sistema de desarrollo a una fuente de alimentación .............................................. 6 2.0. Microcontrolador ATMEGA32 .................................................................................................... 7 3.0. Programación del microcontrolador .......................................................................................... 8 4.0. Conector MMC/SD .................................................................................................................... 11 5.0. Módulo RS-485 ......................................................................................................................... 12 6.0. Módulo RS-232 ......................................................................................................................... 13 7.0. Módulo ADC .............................................................................................................................. 14 8.0. Módulo Ethernet ........................................................................................................................ 15 9.0. Módulo GSM ............................................................................................................................. 16 10.0. Módulo RTC ............................................................................................................................ 19 11.0. Entradas A/D ........................................................................................................................... 20 12.0. Relés y optoacopladores ......................................................................................................... 21 13.0. Puertos de E/S......................................................................................................................... 22

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Información general El sistema de desarrollo AVRPLC16 v6™ proporciona una plataforma con todas las prestaciones pensada para desarrollar los dispositivos utilizados en la industria. Está conectado a estos dispositivos por medio de los relés. El sistema de desarrollo dispone de un gran número de módulos que utilizan los diferentes estándares de comunicación tales como RS-485, RS-232, Ethernet etc. Aparte de estos módulos de comunicación, el sistema de desarrollo también dispone de los módulos ADC y RTC y del conector MMC/SD. Sistema de desarrollo para los dispositivos basados en los microcontroladores AVR

Módulo GM862-GPS de Telit con antenas

Programador placa

en

la

Acceso al sistema de desarrollo por red de comunicación GSM/ GPRS habilitado

El programa AVRFLASH™ proporciona una lista completa de todos los microcontroladores soportados. La última versión de este programa con la lista actualizada de los microcontroladores soportados se puede descargar desde nuestra página web: www. mikroe.com El paquete contiene: Sistema de desarrollo: AVRPLC16 v6 CD: CD del producto con un software apropiado Cables: cable USB Documentación: Manuales AVRPLC16 v6 y AVRflash, guía rápiada Instalación de los controladores USB y Esquema eléctrico del sistema Especificación del sistema: Fuente de alimentación: por el conector de tornillo CN1 (12-22V AC o 16-30V DC) Consumo de corriente: ~120mA en estado inactivo (los módulos incorporados están inactivos) Dimensiones: 26,5 x 22cm (10,4 x 8,6pulgadas) Peso: ~750g (0.92lbs)

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Características principales 1. Terminales de tornillo utilizados para suministrar señales a las entradas A/D 2. Entradas utilizadas para suministrar señales a los optoacopladores 3. Fuente de alimentación 4. Programador incorporado 5. Conector USB del programador incorporado 6. Puentes utilizados para cambiar de función de los pines de programación 7. Interruptores D  IP utilizados para encender/apagar los módulos incorporados 8. Puertos de E  /S 9. Interruptores D  IP utilizados para encender las resistencias pull-up/pull-down

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10. Puentes utilizados para seleccionar el estado lógico de las resistencias pull-up/pull-down 11. Terminales de tornillo utilizados para conectar los relés 12. 16 relés 13. Microcontrolador en el encapsulado DIP40 14. Reloj de tiempo real 15. Soporte para antena 16. Terminales de tornillo utilizados para conectar los auriculares y micrófono 17. Módulo Serial Ethernet 18. Módulo ADC 19. Módulo RS-232 20. Conector para el módulo GSM/GPRS 21. Módulo RS-485 22. Conector para las tarjetas de memoria MMC/SD

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1.0. Conectar el sistema de desarrollo a una fuente de alimentación Para encender el sistema de desarrollo, es necesario suministrar el voltaje alimentación por un conector de tornillo CN1, Refiérase a la Figurea 1-1.

Figura 1-1: Suministrar el voltaje de alimentación

Figura 1-2: Regulador de voltaje de alimentación

El voltaje de alimentación suministrado por el conector de tornillo CN1 puede variar de 12 a 22V AC y de 16 a 30V DC. En el caso de suministrar el voltaje DC no es necesario prestar atención a la polaridad, puesto que el módulo de la fuente de alimentación se encarga de eso.

Figura 1-3: Interruptor de encendido/apagado

Figura 1-4: Diodo POWER LED

Al alimentar el sistema de desarrollo, es necesario poner el interruptor marcado con POWER SUPPLY en la posición ON, Refiérase a la Figura 1-3. Tan prontro como se encienda el sistema de desarrollo, el LED verde marcado con POWER iluminará automáticamente.

Figura 1-5: Esquema de conexión del conector MMC/SD

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2.0. Microcontrolador ATMEGA32 El sistema de desarrollo AVRPLC16 v6 viene con el microcontrolador ATMEGA32 en el encapsulado DIP40. Sus características principales son:

- microcontrolador AVR de 8 bits de bajo consumo - memoria flash de 32Kb - memoria EEPROM de 1024Kb - interfaz JTAG - ADC de 10 bits de 8 canales - USART serial - 32 pines de E/S - velocidad de 0 a 16MHz

Figura 2-1: Microcontrolador ATMEGA32

Figura 2-2: Disposición de los pines

El microcontrolador en el sistema de desarrollo se puede susituir con facilidad por el otro en el encapsulado DIP40. Al elegir otro microcontrolador, es muy importante comparar su disposición de los pines con la de ATMEGA32 para asegurarse de su compatibilidad. Si utiliza un microcontrolador con una disposición de los pines distinta, algunos módulos en el sistema de desarrollo no funcionarán.

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3.0. Programar el microcontrolador El microcontrolador ATMEGA32 en el sistema de desarrollo se programa al utilizar los programadores AVRprog en la placa o AVR ISP y JTAG externos, refiérase a la Figura 3-1.

Figura 3-1: Programador AVRprog

Primero, es necesario escribir un programa y compilarlo en un archivo .hex en un compilador. Entonces, se debe cargar el archivo .hex en el microcontrolador. El programador en la placa está conectado al PC por un cable USB, refiérase a la Figura 3-2 (A y B).

A

B

Figura 3-2: Conexión del programador al PC

El programa AVRflash habilita cargar el archivo .hex en el microcontrolador. Este programa se encuentra en el CD del producto que viene con el sistema de desarrollo. NOTA: Para obtener más informaciones sobre el programa AVRFLASH, refiérase al manual pertinente que viene con el sistema de desarrollo.

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Un multiplexor es una parte del programador incorporado. Este circuito habilita desconectar los pines de programación del sistema de desarrollo durante el proceso de la programación. Refiérase a la Figura 3.

Figura 3-3: Multiplexión

Aparte del programador incorporado en la placa, el microcontrolador se puede programar con el programador AVR ISP externo conectado al sistema de desarrollo por el conector CN45. El emulador JTAG, conectado por un conector 2x5 CN46, también se puede utilizar para la programación.

Figura 3-4: Programador externo

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Dependiendo del programador utilizado para programar el microcontrolador, es necesaro colocar el puente J10 en la posición apropiada. Refiérase a la Figura 3-5.

A

B

Figura 3-5: Posición del puente J10

A

El programador en la placa se utiliza al colocar el puente J10 en la posición ON-BOARD

B

El programador externo se utiliza al colocar el puente J10 en la posición EXTERNAL

Si es necesario, los pines de programación del microcontrolador pueden estar desconectados del programador. Al poner los puentes J1-J5 en la posición Dishabled los pines de programación se disconectan del programador, y a la vez se conectan al resto del sistema de desarrollo. En este caso se pueden utilizar como los pines de E/S.

A

B

Figura 3-6: Posición de los puentes J1-J5

A

J1-J5 en la posición Enabled, los pines de programación del microcontrolador están conectados al programador

B

J1-J5 en la posición Disabled, los pines de programación del microcontrolador no están conectados al programador

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4.0. Conector MMC/SD El sistema de desarrollo es capaz de leer las tarjetas de memoria debido al conector MMC/SD CN47 en la placa. La tarjeta de memoria se comunica con el microcontrolador por el Interfaz Periférico Serial (SPI). Para establecer la conexión SPI, es necesario encender los interruptores apropiados en los interruptores DIP SW9 y SW10, refiérase a la Figura 4-3.

A

B

Figura 4-2: Insertar la tarjeta MMC/SD

Figura 4-1: Conector MMC/SD

Para conectar una tarjeta de memoria al microcontrolador, es necesario poner los interruptores 4, 5 y 6 en el interruptor DIP SW9, así como los interruptores 7 y 8 en el interruptor DIP SW10 en la posición ON.

Figura 4-3: Posición de los interruptores DIP SW9 y SW10

Figura 4-3: Esquema de conexión del conector MMC/SD

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5.0. Módulo RS-485 El módulo RS-485 habilita al sistema de desarrollo comunicar a los dispositivos externos que funcionan de acuerdo con el estándar RS-485. La conexión entre este módulo y uno de estos dispositivos se establece por un conector de tornillo CN10, refiérase a la Figura 5-2. Para encender este módulo, es necesario poner los interruptores 1,2 y 3 en el interruptor DIP SW9 en la posición ON. Refiérase a la Figura 5-3.

Figura 5-1: Módulo RS-485

Figura 5-2: Conector RS-485

Figura 5-4: Esquema de conexión del módulo RS-485

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Figura 5-3: Interruptor DIP SW9

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6.0. Módulo RS-232 El módulo RS-232 habilita al sistema de desarrollo comunicarse con los dispositivos externos que funcionan de acuerdo con el estándar RS-232. La conexión entre este módulo y uno de estos dispositivos se establece por los terminales de tornillo CN4 y CN5, refiérase a la Figura 6-2. Para encender este módulo, es necesario poner los interruptores 1 y 2 en el interruptor DIP SW11 en la posición ON, refiérase a la Figura 6-3.

Figura 6-1: Módulo RS-232

Figura 6-2: Conector RS-232

Figura 6-3: Interruptor DIP SW11

Figura 6-4: Esquema de conexión del módulo RS-232

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7.0. Módulo ADC El módulo ADC se utiliza para convertir un nivel de voltaje analógico a un valor digital de 12 bits apropiado. La señal de voltaje analógica se suministra por los terminales de torinillo CN15 y CN16. El voltaje de 5V VCC o 4.096V se puede utilizar como una fuente de voltaje de referencia. El resultado de la conversión se transmite del módulo ADC al microcontrolador por medio del Interfaz Periférico Serial (SPI).

Figura 7-1: Módulo ADC

Figura 7-2: Conector del módulo ADC

Para encender el módulo ADC es necesario poner los interruptores 4-7 en el interruptor DIP SW9 en la posición ON. Refiérase a la Figura 7-3. El puente J11 se utiliza como selector de fuente de voltaje de referencia. Refiérase a la Figura 7-4.

A

Figura 7-3: Interruptor DIP SW9

Figura 7-5: Esquema de conexión del módulo ADC

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Figura 7-4: Posición del puente J11

B

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8.0. Módulo Ethernet El módulo Ethernet habilita al sistema de desarrollo acceder a la red LAN por el conector RJ45. El módulo Ethernet funciona de acuerdo con el estándar IEEE 802.3. La comunicación entre este módulo y el microcontrolador se realiza por medio del Interfaz Periférico Serial (SPI). Para conectar el módulo Ethernet al microcontrolador, es necesario poner los interruptores 4,5 y 6 en el interruptor DIP SW9 así como los interruptores 1,2 y 3 en el interruptor DIP SW10 en la posición ON. Refiérase a la Figura 8-2.

Figura 8-1: Módulo Ethernet

A

B Figura 8-2: Interruptores DIP SW9 y SW10

Figura 8-3: Conectar un cable ethernet

Figura 8-4: Esquema de conexión del módulo Ethernet

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9.0. Módulo GSM El módulo GSM/GPRS - GM862 de Telit está conectado al sistema de desarrollo por el conector GSM1. Debido a este módulo, el sistema de desarrollo puede comunicarse con los dispositivos remotos por la red GSM inalámbrica. Aparte de la función GSM, el sistema de desarrollo puede utilizar el Sistema de Posicionamiento Global (GPS).

Figura 9-1: Conector GSM

Figura 9-2: Conectar el módulo GM862 de Telit

Figura 9-3: Módulo GM862 de Telit

Al conectar el módulo de Telit al sistema de desarrollo, es necesario atornillar los cables en los soportes para antenas apropiados en el sistema de desarrollo. Refiérase a la Figura 9-4.

A

B

C

Figura 9-4: Atornillar el cable en el soporte para antena

A

Desenrosque la tuerca del tornillo del cable

B

Coloque el tornillo del cable en el soporte para antena en el sistema de desarrollo

C

Enrosque la tuerca en el tornillo

Al colocar el cable en el soporte para antena apropiadamente, es necesario enroscar la antena en el tornillo. Refiérase a la Figura 9-5.

A

Figura 9-5: Conectar la antena

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B

C

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Figura 9-6: Módulo de Telit con antenas conectadas

Al colocar el módulo apropiadamente, es necesario insertar una tarjeta SIM en la ranura apropiada en el módulo. Si la tarjeta SIM no está insertada, el sistema de desarrollo no será capaz de comunicarse con los dispositivos remotos por la comunicación inalámbrica.

A

B

C

Figura 9-7: Insertar la tarjeta SIM

El módulo GSM da la posibilidad de hacer llamadas. Para habilitar esta función, es necesario conectar el altavoz al terminal de tornillo CN43 y el micrófono al terminal de tornillo CN44. Para obtener más informaciones refieráse a la hoja de datos de GM862 de Telit. El número a llamar y los demás parámetros referentes al módulo GSM se definen en el programa cargado en el microcontrolador.

Figura 9-8: Conectores utilizados para conectar el micrófono y el altavoz

Figura 9-9: Interruptor DIP SW11

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Figura 9-10: Esquema de conexión del módulo GSM

NOTA : Los módulos de Telit GM862-QUAD y GM862-GPS se pueden utilizar con este sistema de desarrollo.

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10.0. Módulo RTC El módulo RTC (Reloj de tiempo real - Real-Time Clock) en el sistema de desarrollo se utiliza para proporcionar informaciones acerca de tiempo real y fecha incluyendo las correcciones para los años bisiestos y meses con menos de 31 días. Además dispone de funciones de alarma y del detector automático del corte de suministro eléctrico. Se utiliza para generar una interrupción en tiempo determinado y señales de salida de onda cuadrada (SQW). Este módulo dispone de una batería auxiliar y puede funcionar al apagar la fuente de alimentación. El módulo RTC se comunica con el microcontrolador por el Interfaz serial I2C. Para establecer una conexión entre ellos, es necesario poner los interruptores 4, 5 y 6 en el interruptor DIP SW10 en la posición ON.

Figura 10-1: Módulo RTC

Figura 10-2: Interruptor DIP SW10

Los pines en el circuito DS1307 utilizados para establecer conexión con el microcontrolador están marcados de la siguiente manera: OUT SCL SDA

- Pin utilizado para generar una interrupción o señal de onda cuadrada - Línea de reloj serial - Línea de datos serial

Figura 10-3: Esquema de conexión del módulo RTC

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11.0. Entradas A/D Aparte del módulo ADC, la conversión A/D se puede realizar por el módulo A/D incorporado en el microcontrolador. El módulo A/D convierte una señal de voltaje analógica en el rango de 0 a 5V. La conversión de una señal analógica a un número digital apropiado se realiza con resolución de 10 bits. Para habilitar las entradas A/D primero es necesario poner los interruptores 1-8 en el interruptor DIP SW6 en la posición ON.

Figura 11-2: Interruptor DIP SW6

Figura 11-1: Conectores de las entradas A/D

Figura 11-3: Esquema de conexión de las entradas A/D

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12.0. Relés y optoacopladores Los dispostivos industriales normalmente necesitan más corriente de lo que un microcontrolador puede proporcionar por sus pines de E/S. Para habilitar una conexión entre el microcontrolador y tales dispositivos, el sistema de desarrollo dispone de 16 relés por medio de los que es posible proporcionar un voltaje de alimentación de hasta 250V. Cada relé tiene un contacto normalmente abierto (W0, W1...) y otro normalmente cerrado (NW0, NW1...). Los 16 relés están divididos en cuatro grupos de las que cada una contiene cuatro relés. Los relés de un grupo se conectan a un contacto común. Por consiguiente, hay cuatro contactos comunes: COMA, COMB, COMC y COMD. En la Figura 12-3 se muestra la conexión entre un grupo de relés y el contacto común COMA. Aparte de los relés, este sistema de desarrollo también dispone de optoacopladores cuya función es de aislar galvánicamente las señales suministradas a las entradas del microcontrolador desde los dispositvos industriales. Como se muestra en la Figura 12-3, los optoacopladores se conectan también a un contacto común OCVCC.

Figura 12-1: Relés con conectores

Figura 12-2: Optoacopladores con conectores

Para habilitar las entradas de los optoacopladores es necesario poner los interruptores 1-8 en el interruptor DIP SW5 en la posición ON. Para habilitar los relés, es necesario poner los interruptores 1-8 en los interruptores DIP SW7 y SW8 en la posición ON.

Figura 12-3: Esquema de conexión de los relés y optoacopladores al microcontrolador

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AVRPLC16 v6 13.0. Puertos de E/S A lo largo de la parte derecha del sistema de desarrollo están cuatro conectores de 10 pines que están conectados a los puertos de E/S del microcontrolador. Los pines del microcontrolador utilizados para la programación no están directamente conectados al conector de 10 pines apropiado, sino por medio de un multiplexor. Los interruptores DIP SW1-SW4 permiten que cada pin del conector esté conectado a una resistencia pull up/pull down. Si los pines del puerto estarán conectados a las resistencias pull-up o pull-down depende de la posición de los puentes J6-J9.

Figura 13-2: J2 en la posición pull-down

Figura 13-1: Puertos de E/S

Figura 13-3: J2 en la posición pull-up

Las resistencias pull-up/pull-down permiten determinar el nivel lógico en todos los pines de entrada del microcontrolador cuando están en el estado inactivo. El nivel lógico depende de la posición pull-up/pull-down de los puentes. Si este puente está en la posición pull-up, los pines de entrada se alimentarán con un voltaje de 5V, o sea, se llevarán a alto (un 1 lógico). Si este puente está en la posición pull-down, los pines de entrada se alimentarán con un voltaje de 0V, o sea, se llevarán a bajo (un 0 lógico). Para alimentar un pin de entrada con el estado lógico deseado, es necesario habilitar una conexión entre el pin y la resistencia por medio de un interruptor DIP apropiado. Refiérase a la figura 13-4. Los pines del puerto PORTA están a bajo (0). Esto significa que el puente J6 está en la posición pull-down, mientras que los interruptores en el interruptor DIP SW2 están en la posición ON.

Figura 13-4: Esquema de conexión del puerto PORTA

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El nombre y logotipo de Microchip, el logotipo de Microchip, Accuron, dsPIC, KeeLoq, microID, MPLAB, PIC, PICmicro, PICSTART, PRO MATE, PowerSmart, rfPIC y SmartShunt son marcas comerciales registradas de Microchip Technology Incorporated en los EE.UU. y otros países.

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MMB for PIC32MX7

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