Descripción del SLPI
El diseño de este SLPI, Controlador Unilazo Programable (Single Loop Programmable Instrument), dede de estar basado en las especificaciones dadas en el comienzo de este artículo (vea Saber 204 y 205). Deberá de cumplir con los siguientes requisitos:

• Debe de ser modular, cumpliendo las normas DIN.
• Debe de contar con un display frontal para la visualización de las variables del proceso y de los parámetros de control.
• Debe de contar con un teclado frontal para la programación de los parámetros de control.
• Debe de tener la capacidad de poder tener comunicación con la PC.

Un diagrama de bloques general se puede observar en la figura 1.

De manera más detallada, el SLPI contiene los siguientes componentes electrónicos para que pueda funcionar de manera adecuada:

Convertidor Análogo – Digital
Encargado de convertir las señales análogas en forma digital, para que el microcontrolador o microprocesador pueda entender este dato.

Memoria
Para que pueda almacenar los datos, tanto del programa como de los datos que se ingresan mediante teclado.

Teclado
Para que por medio de éste, se puedan ingresar los datos en forma numérica.

Display
Para que por medio de éste dispositivo se pueda observar las variables de proceso y demás valores deseados durante el control del proceso.

Convertidor Digital – Análogo
Para que por medio de este se puedan enviar los datos al exterior, estos datos deben de ser de forma normalizada.

Teclado
Se trata de un teclado matricial de 16 teclas, de un solo toque.

Display
Como ejemplo, para nuestro proyecto usamos un display LCD modelo LK162 – 12 de 16 caracteres por dos filas, de la firma Matrix Orbital que contiene las siguientes características:

• Voltaje de alimentación: 4.75 – 2.25 VDC
• Protoclo de comunicación RS – 232C o I2C
• Número de caracteres: 16 por dos líneas
• Formato de matriz: 5 x 7 con subrayado
• Área de display: 62.5 x 16.1mm (XxY)
• Tamaño de caracter: 2.78 x 4.89mm (XxY), sin incluir subrayado
• Grosor de caracter: 3.53 mm.
• Grosor de línea: 6.09 mm.
• Tamaño del punto: 0.50 x 0.55mm (XxY)
• Grosor del punto: 0.57 x 0.62mm (XxY)
• Vida del LED de iluminación: 100 000 horas
• Color de iluminación: amarillo – verde

Convertidor Análogo – Digital
Este convertidor se encuentra dentro del microcontrolador, se describirá más adelante.

Tipo de Algoritmo de Control
Se trata de un algoritmo PID del tipo Incremental, no iterativo, discreto, que hace uso de la regla trapezoidal. Por lo que tenemos:

Microcontrolador
Se ha escogido el microcontrolador PIC16F877, ya que tiene las siguientes características:

• CPU RISC de alta performance
• 35 Instrucciones de una sola palabra
• Todas las instrucciones se realizan en un ciclo de instrucción, a excepción de las que contienen saltos u otra programación que las realizan en dos ciclos de instrucción.
• Velocidad de operación:
  - DC – 20MHz de entrada de reloj
  - DC – 200 ns de ciclo de instrucción
• - Mas de 8K x 14 palabras de Memoria de Programación FLASH
  - Mas de 368 x 8 bytes de Memoria de Datos (RAM)
  - Mas de 256 x 8 bytes de Memoria EEPROM de datos
• Interrupciones (más de 14 fuentes)
• Modos de direccionamiento: Directo, indirecto y relativo.
• Power On-Reset (POR)
• Temporizador de encendido (PWRT) y Temporizador Oscilador de Encendido (OST)
• Temporizador Perro Guardián (Watch Dog Timer WDT) con su propio oscilador RC para una operación más confiable.
• Código de protección programable
• Modo de SLEEP, ahorrador de energía
• Opciones de oscilador seleccionables
• Tecnología CMOS FLASH/EEPROM de alta velocidad y bajo consumo.
• Amplio rango de operación, de 2.0 a 5.0V
• Bajo consumo de potencia
  < 2mA típicamente @ 5V, 4MHz
  20µA típicamente @ 3V, 32kHz
  < 1µA típicamente a corriente estándar

Características de Periféricos del 16F877:

• Timer0: Contador/temporizador de 8 bits con 6 bits de pre-escalar
• Timer1: Contador/temporizador de 16 bits con pre-escalar, puede ser incrementado durante el modo de SLEEP mediante un reloj-/cristal externo.
• Timer2: Contador/temporizador de 8 bits con un registro de 8 bits, pre-escalar y post-escalar
• Dos módulos PWM de captura y comparación
• 16 bits de captura, máxima resolución de 12.5 ns.
  16 bits de comparación, resolución, máxima de 200 ns.
  Máxima resolución del PWM de 10 bits
• Convertidor Análogo Digital multicanal de 10 bits.
• Puerto Serial Síncrono (Serial Synchronous Port SSP) con SPI (Modo Maestro) e I2C (Maestrp/Esclavo)
• USART/SCI con 9 bits de detección de dirección
• Puerto Paralelo Esclavo (Paralell Slave Port PSP) de 8 bits, con pines de: RD, WR y CS externos de control.

La distribución de terminales de este microcontrolador se muestra en la tabla 1.

Convertidor Digital - Análogo
Para este fin se ha escogido el convertidor DAC0808 de National Semiconductor, el cual tiene las siguientes características:

• Convertidor Análogo – Digital de 8 bits
• Exactitud relativa: ± 0.19 % de error máximo
• Tiempo de conversión: 150 ns
• Entradas digitales no inversoras, son compatibles tanto con TTL como con CMOS
• Voltaje de alimentación: ± 4.5V a ± 18V
• Bajo consumo: 33mW @ ± 5V.

Habiendo descripto los componentes que usará el SPLI microcontrolado que proponemos, resta ahora definir qué patas usaremos como entradas y salidas y cuál será el programa a grabar en el PIC, a los efectos de establecer el circuito final.

De este tema nos ocuparemos en la próxima entrega.