4. uControlador_8051_e_PIC

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Prof. Rômulo Nunes
MICROS
● Unidade Central de Processamento – CPU
– Para os uProcessadores o “chip” continha a unidade central de processamento formada por 
módulos básicos:
● ULA
● Decodificador de instruções
● Registradores (de uso especifico de uso geral)
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● uControladores
– Para os uControladores tem-se como característica principal a inclusão de todos dispositivos 
para o funcionamento do sistema estão encapsulados em um único chip
● CPU → Decodificador de instruções; Registradores; ULA
● Memória e seus Barramentos
● Dispositivos I/O, etc...
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● uControladores
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● uControladores
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● ucontroladores
– Ao contrário da linha de microprocessadores a Intel lançou “apenas” 2 famílias de 
microcontroladores: 
● MCS-48 (meados da década de 70) 
● MCS-51: encontrado até hoje em aplicações específicas. (8051)
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● ucontroladores: 8051
– Os principais recursos dos microcontroladores MCS-51: 
– Memória de Programa de 4 kbytes: ROM (8051), OTP (8751), FLASH / EEPROM (89Sxx), 
ROMLESS (8031) com expansão até 64K. 
– 256 bytes de RAM (registradores) com expansão até 512 bytes 
– 4 ports (latchs bidirecionais programáveis) com 8 bits. Existem versões de 2 ports até 6 ports. 
– 2 temporizadores ("timers") de 16 bits. Expansão até 3 timers 
– 1 unidade serial assíncrona (UART) "full-duplex". 
– 5 interrupções (2 externas, 2 "timers" e 1 "UART"). 
– Oscilador interno para geração de temporização. 
– Acesso a até 64 Kbytes de RAM externa (dados) e 64 Kbytes de EPROM (programa) externa 
através do controle de 2 sinais de leitura (PSEN -> área de programa - RD -> área de dados). 
● arquitetura HARVARD.
– 256 instruções otimizadas para controle.
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● ucontroladores: 8051
– U.L.A.: unidade lógia aritmética de 8 bits, responsável pela execução das 4 operações 
aritméticas básicas e das operações lógicas tradicionais (AND, OR, OR EXCLUSIVE, 
INVERSÃO e SHIFT). 
– Acumulador: registrador de 8 bits mais utilizado pelo microcontrolador. Normalmente 
utilizado para colocar resultados da U.L.A. ou fatores utilizados nas operações lógico / 
aritméticas. No caso das operações de multiplicação, o registrador B também é utilizado para 
colocação dos resultados, pois o resultado é apresentado em 16 bits. 
– Flag PSW:registrador sinalizador das operações aritméticas da U.L.A., configurador dos 
registradores R0-R7 e para uso geral. Carry, paridades seleção de bancos, etc..
– Contador de Programa (PC): registrador de 16 bits que guarda o endereço da próxima 
instrução. Quando o 8051 é resetado, este registrador é zerado, fazendo o 8051 buscar a 
primeira instrução da memória.
– Apontador de Pilha (SP): registrador de 8 bits indicador do endereço inicial da pilha do 8051. 
A pilha necessariamente tem que estar localizada entre os endereços 30H e 7FH da área RAM 
interna do microcontrolador. O tamanho da pilha deve ser suficiente para permitir os diversos 
acessos de sub-rotinas do programa (considerando os armazenamento dos endereços do PC e 
dos parâmetros da instrução PUSH). 
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● ucontroladores: 8051
– Ponteiro de Memória Externo (DPTR): registrador de 16 bits utilizado para armazenar 
endereços de memória externa. 
– Registrador B: registrador auxiliar nas operações de multiplicação e divisão. 
– Decodificador e Registrador de Instruções / Controle e Temporização: sistema responsável 
pelo armazenamento, decodificação e execução dos códigos de operação (bytes) das 256 
instruções do 8051. Controla os sinais externos de controle (reset, ALE, configuração da 
memória interna de programa e sinal de leitura da memória externa). 
– Timers: o 8051 possui 2 sistemas de temporização de 16 bits. 
– Unidade Serial: sistema para comunicação serial assíncrona full-duplex.
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● ucontroladores: 8051
– Memória de Dados (SFR) e de Programa: o 8051 possui um estrutura de acesso ao sistema de 
memória conhecida como HARVARD, onde o acesso a memória de programa é diferenciado do 
acesso a memória de dados (através de sinais de leitura distintos). Desta forma, o 
microcontrolador não permite que um determinado programa fique localizado na área de dados 
ou vice-versa. A grande vantagem deste sistema é a otimização do sistema no acesso as 
instruções do programa e aos dados. O programa dos sistemas com microcontroladores 
normalmente são dedicados (FIRMWARE). Observe que este modo de acesso a memória é 
diferente dos microcomputadores padrão IBM-PC, onde normalmente os programas localizam-
se na área de dados (daí o fato de cada vez mais ser importante uma grande área de memória 
RAM dentro dos computadores). 
● Memória de Dados (SRF): o 8051 possuir 256 bytes de memória de dados interna e permite 
o acesso de mais 64 Kbytes de memória de dados externa (unicamente através das 
instruções MOVX). Na maioria das vezes a memória interna de dados é suficiente, pois as 
aplicações de controle normalmente não exigem muita quantidade de memória volátil (já 
que os programas não são armazenados na área de RAM). 
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● ucontroladores: 8051
– Memória de Dados (SRF): o 8051 possuir 256 bytes de memória de dados interna e permite o 
acesso de mais 64 Kbytes de memória de dados externa (unicamente através das instruções 
MOVX). Na maioria das vezes a memória interna de dados é suficiente, pois as aplicações de 
controle normalmente não exigem muita quantidade de memória volátil (já que os programas 
não são armazenados na área de RAM). 
– A memória RAM interna é divida em 4 áreas: 
● Área de Registradores R0-R7 (00-1FH): o 8051 possui 4 bancos de registradores 
selecionados através dos bits RS1 e RS0 do registrador PSW. Normalmente estes 
registradores armazenam endereços da área de rascunho (modo de endereçamento indireto). 
● Área Booleana (binária) (20H-2FH): 16 bytes endereçados bit a bit (totalizando 128 bits). 
Pode-se acessar cada bit individualmente indicando uma determinada condição binária (por 
exemplo: a tecla A de um teclado foi acionada). Estes bits são acessados pelas instruções 
booleanas do 8051. 
● Área de Rascunho (30H-7FH): memória de uso geral onde se localiza a pilha do sistema. 
● Área de Registradores Especiais (SFR) (80H-FFH): área onde se localiza todos os 
registradores com função especial. O número destes registradores varia de acordo com as 
funções disponíveis dentro do processador.
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● ucontroladores: PIC
– Baseado na estrutura de uControladores realize um levantamento das opções de 
microcontroladores da família PIC (Microchip)
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● ucontroladores: PIC16F87X
–
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Membros
● PIC16F873
● PIC16F874
● PIC16F876
● PIC16F877
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Características
● High performance RISC CPU; Only 35 single word instructions to learn
● All single cycle instructions except for program branches which are two cycle
● Operating speed: DC - 20 MHz clock input; DC - 200 ns instruction cycle
● Up to 8K x 14 words of FLASH Program Memory, 
● Up to 368 x 8 bytes of Data Memory (RAM)
● Up to 256 x 8 bytes of EEPROM Data Memory
● Pinout compatible to the PIC16C73B/74B/76/77
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Características
● Interrupt capability (up to 14 sources)
● Eight level deep hardware stack
● Direct, indirect and relative addressing modes
● Power-on Reset (POR)
● Power-up Timer (PWRT) and
● Oscillator Start-up Timer (OST) 
● Watchdog Timer (WDT) with its own on-chip RC oscillator for reliable operation
● Programmable code protection● Power saving SLEEP mode
● Selectable oscillator options
● Low power, high speed CMOS FLASH/EEPROM technology
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Características
● Processor read/write access to program memory
● Wide operating voltage range: 2.0V to 5.5V
● High Sink/Source Current: 25 mA
● Commercial, Industrial and Extended temperature ranges
● Low-power consumption: 
 < 0.6 mA typical @ 3V, 4 MHz
-20 µA typical @ 3V, 32 kHz
-< 1 µA typical standby current
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Periféricos
● Timer0: 8-bit timer/counter with 8-bit prescaler
● Timer1: 16-bit timer/counter with prescaler,can be incremented during SLEEP via external 
● crystal/clock
● Timer2: 8-bit timer/counter with 8-bit period register, prescaler and postscaler 
● Two Capture, Compare, PWM modules
● 10-bit multi-channel Analog-to-Digital converter
● Synchronous Serial Port (SSP) with SPI (Master mode) and I2C (Master/Slave)
● Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter (USART/SCI) with 9-bit 
address detection
● Parallel Slave Port (PSP) 8-bits wide, with external RD, WRand CScontrols (40/44-pin 
only)
● Brown-out detection circuitry for Brown-out Reset (BOR)
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Periféricos
●
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Diagrama de blocos:
...873 e ...876
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Diagrama de blocos:
...874 e 877
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Organização de memória
● 3 blocos de memória em cada PIC16F87X MCUs. 
– Program Memory e Data possuem barramentos independentes de forma que acessos 
concorrentes podem ser implementados
– Extensão de dados a partir de periférico de memoria EEPROM
– Contador de programa de 13 bits (capaz de endereçar até quanto de memória?)
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Organização de memória
● 3 blocos de memória em cada PIC16F87X MCUs. 
– Program Memory e Data possuem barramentos independentes de forma que acessos 
concorrentes podem ser implementados
– Extensão de dados a partir de periférico de memoria EEPROM
– Contador de programa de 13 bits, capaz de endereçar uma memoria Flash de programa 
de até 8K x 14 words;
● PIC16F877/876 → 8K x 14
● PIC16F874/873 → 4K x 14
– Endereço de RESET em 0000h
– Vetor de interrupção em 0004h
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Organização de memória
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Memória de programa e pilha
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Memória de dados
● Particionada em múltiplos bancos os quais contêm os registradores de uso geral e SFR 
(Special Function Registers)
● Cada banco se estende por 128 bytes (Endereços inicial e final de cada banco?)
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Memória de dados
● Particionada em múltiplos bancos os quais contêm os registradores de uso geral e SFR 
(Special Function Registers)
● Cada banco se estende por 128 bytes
● Onde a seleção dos bancos é realizada através dos bits RP1 e RP0 do registrador STATUS
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● ucontroladores: PIC16F87X
– Memória de dados
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