Controlando um LED com um PIC - Parte I

Este é mais um post sugerido pelas buscas que trouxeram alguem a este blog. Nesta série vamos ver como controlar um LED usando um microcontrolador PIC.

O Objetivo

O objetivo desta série é mostrar o projeto do hardware e software de um pequeno dispositivo que ilustra como controlar um LED usando um PIC. O dispositivo possui um LED e um botão que será usado para controlar o estado do LED (apagado, piscando ou aceso).

O Projeto de hardware

Para este projeto selecionei um modelo de PIC bastante simples, o 12F675. O modelo 12F629 pode ser usado sem nenhuma alteração e é simples alterar tanto o hardware como o software para outros modelos.

O PIC 12F675 tem as seguintes vantagens para este projeto:

pode operar com alimentação de 2 a 5.5V, o que simplifica a operação com baterias e pilhas
disponível em encapsulamento DIP de 8 pinos, o que simplifica a montagem
possui um oscilador interno de 4MHz, dispensando a conexão de um cristal ou ressonador
memória Flash para o programa, o que simplifica a gravação e regravação

O primeiro passo para o projeto de hardware é examinar o datasheet do microcontrolador, que pode ser baixado do site da Microchip.

No datasheet verificamos que podemos operar de 4 a 10 MHz com uma alimentação de 3 a 5.5 V (a operação com tensões entre 2 e 3 Volts requer clock inferior a 4MHz). Minha opção foi operar com o oscilador interno de 4MHz usando uma bateria de 3V (Duracell DL2032 ou equivalente). O positivo da bateria deve ser conectado ao pino 1 (VDD) do PIC e o negativo ao pino 8 (VSS).

O LED e o botão são conectados a pinos de entrada/saída de uso geral, que no 12F675 são qualquer um dos outros 6 pinos (para ser mais preciso, o botão não pode ser ligado ao pino 4 pois vou usar o pull-up interno que não está disponível no GP3). Escolhi o pino 7 para o LED e o pino 2 para o botão.

O LED, como diz a sigla, é um diodo emissor de luz. Quando submetido a uma tensão direta acima de sua tensão de queda ele emite uma luz com intensidade proporcional à corrente. Existem vários modelos de LEDs, que emitem as mais diversas cores. A tensão de queda é tipicamente de 2V e uma intensidade boa para um LED montado em painel pode ser obtida com uma corrente de 10 mA.

Voltando ao datasheet do PIC, verificamos que um pino de entrada/saída é capaz de gerar ou absorver uma corrente de até 125mA e tem uma tensão de 0,6V (nível zero) ou VDD-0.7V (nível um). A capacidade de corrente do PIC permite ligar um LED diretamente das duas maneiras abaixo:

Na primeira maneira, com o LED ligado entre o pino do PIC e VSS, o valor do resistor em série (conforme a lei de Ohm) deve ser

(VDD - 0.7 - 2,0)/0,01 = 30 ohms

Analogamente, com o LED ligando entre o pino do PIC e VDD, o valor do resistor deve ser

(VDD - 0.6 - 2,0)/0,01 = 40 ohms

No primeiro caso, o LED acende quando o pino do PIS está no nível um, no segundo quando está no nível zero. No meu circuito adotei a primeira maneira com um resistor de 33 ohms.

Para a ligação do botão poderia ser usado uma forma semelhante às vistas para o LED. Olhando mais uma vez o datasheet, o PIC considera nível zero um valor abaixo de 0.15*VDD (0.45V) e nível um um valor acima de 0.25*VDD+0,8 (1,55V). Poderíamos calcular a partir destes dados valores apropriados para o resistor em série com o botão que garantam os níveis apropriados com um valor reduzido de corrente.

Entretanto, a Microchip já fez estes cálculos e disponibiliza internamente ao PIC um resistor de weak pull-up, que faz com que um pino aberto seja lido como em nível um. Desta forma, o botão pode ser ligado diretamente ao VSS e erá lido como nível zero quando fechado e como nível um quando aberto.

A lista de componentes para o circuito fica sendo: