En esta ocasión muestro uno de mis primeros contactos con los microcontroladores el dado electrónico v1.0.

¿Que es un microcontrolador?

Un microcontrolador es en esencia un ordenador llevado a la minima expresión (mas en este caso) ya que dispone internamente de memoria, procesador y líneas de entrada y salida. Por tanto hace de modo básico lo que hace un computador, que es procesar unos datos de entrada y darnos el resultado como una salida. En el caso del dado la entrada sería el pulsador, y la salida el hecho de apagar y encender unos LEDs de un modo determinado.

Fotografías:

Por las fotografías se puede ver que los circuitos ya tienen bastante tiempo (creo que los hice en 2009) después de haber olvidado bastante la electrónica por dedicarme a trabajar a lo que me salía y desde luego poco relacionado con la electrónica. Fue en 2002 cuando lo tuve que retomar por una oportunidad laboral. Ni que decir tiene que cuando acabé los estudios de electrónica los microcontroladores eran unos recién llegados y no al alcance de todo el mundo, y menos otros dispositivos cono CPLDs, GALs o FPGAs.

Métodos de fabricación de PCBs.

Comento que cuando yo estudié se explicaban 3 métodos para la realización de circuitos impresos (PCBs):

1. Dibujando a mano con rotulador sobre el cobre y atacar con solución ácida.
2. Dibujando a mano con plantillas transferibles sobre el cobre y atacar con solución ácida.
3. Tener ya fotolitos impresos de libros o revistas y fotocopiarlos sobre acetato transparente, luego insolar, revelar y atacar con solución ácida.

Pero con el paso del tiempo y el avance de la informática a surgido otros métodos:

1. Software de diseño de PCB (CAD) por computador, para imprimir en acetato transparente, luego insolar, revelar y atacar con solución ácida.
2. Software de diseño de PCB (CAD) por computador, para imprimir en papel satinado, luego transferir con calor (plancha), y atacar con solución ácida.
3. Software de diseño de PCB (CAD) por computador, para generar archivos gerber y excellon para mandar fabricar a una empresa externa que nos lo hará de manera profesional. Por ejemplo PCBWAY
4. Software de diseño de PCB (CAD) por computador, para generar archivos CNC que nos permiten mecanizar planchas de cobre con una fresadora (también las llaman  prototipadoras), hay empresas que desarrollan sus prototipos de este modo antes de encargar externamente la fabricación en serie.

En el caso de este dado y como tenía en el trabajo a mi disposición una insoladora, CAD y plancha de cobre fotosensible, pués ese fué el método utilizado.

Ahora os muestro unas capturas de imágenes del diseño CAD.

Esquematico:

Funcionamiento:

El funcionamiento es simple. Se ha diseñado para que use el mínimo número de componentes y un micro a la vez lo mas ajustado en cuanto a prestaciones, tamaño y precio. El elegido ha sido el 12F685 (en el esquema aparece el 12F629 que es el que usé originalmente)  de la casa Microchip.

Este uC (microcontrolador) tiene 8 pines, de los cuales usaremos 2 para alimentación, y aprovecharemos que el mismo tiene la posibilidad de funcionar con oscilador interno para tener los pines GP5 como entrada del pulsador y el GP4 como salida para LED6 y LED7 al no usar oscilador externo. GP3 no lo usaremos a no ser que reprogramemos el chip desde el propio PCB del dado. GP2 será á salida para los LED4 y LED5; GP1 para los LED2 y LED3 y por último GP0 para LED1.

El diseño se ha estudiado de manera que para encender los 7 LEDs de las posibles combinaciones de un dado solo necesitamos 4 salidas de acuerdo a la siguiente tabla:

Una vez montado el funcionamiento de este dado y de las otras versiones posteriores, es el mismo; una vez conectada la batería el uC monitoriza si pulsamos S1, si la primera vez (solo la primera vez) pulsamos durante un segundo o más, entrará en modo demo, lo que hará que haga tiradas largas continuamente. Se puede observar que las tiradas van ralentizándose hasta mostrar el valor de la tirada. Si la vez primera que habíamos pulsado lo habíamos hecho por un tiempo inferior a 1 seg., no entra en modo demostración y cuando muestre el resultado de la tirada entrará en modo de bajo consumo y se apagará hasta una nueva pulsación. Solo podremos resetear el uC cortando la alimentación y mantener pulsado S1 para descargar las cargas de energía del condensador C1 e internos al chip, luego reconectamos la pila. Además hago notar que según la duración de la pulsación, así será la duración de la tirada.

Muestra funcionamiento:

La lista de componentes es la que sigue:

• uC 12F675 o parecido (adaptar fusibles si cambia de uC en código fuente y compilar)
• 7 diodos Led de 3mm.
• 3 resistencias de 100 ohms 1/4 W
• 1 resistencia de 220 ohmios 1/4 W
• 1 pulsador de 6×6 mm
• 1 condensador cerámico 100nF
• 13 pines en tira de pines de 2,54mm macho.Para trocear en 2×4 y 1×5
• 4 mini jumpers de 2,54 mm
• 1 porta batería horizontal
• 1 batería cr2032 u otra de tamaño parecido pero de 3V.

Si queremos alimentar externamente el circuito podemos conectar con un portapilas para AA o AAA los cables rojo y negro a los PADs 2 y 3 respectivamente de JP1, directamente al PCB o con pines hembra contra el conector y no colocar el porta pilas de botón ni la batería CR2032.

Si no vamos a programar el chip en el circuito (ICSP) podemos omitir las tiras de pines de JP2 y los mini jumpers, solo tendremos que unir con un trozo de alambre los pads 1-2,3-4,5-6 y 7-8.

El código fuente comentado,fotolitos para insolar, gerbers y código compilado están en los siguientes enlaces:

fotolito cara superior

fotolito cara inferior

código fuente 12f675

código objeto 12F675

Ficheros gerber para fabricación PCB.

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