practica de microprocesadores y microcontroladores

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRCTICO DEL CURSO: 309696 MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

GUA COMPONENTE PRCTICO

309696 MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

HCTOR URIEL VILLAMIL GONZLEZ

(Director Nacional)

JAIRO LUIS GUTIERREZ TORRES

Acreditador

CHIQUINQUIR

Enero de 2014


2. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

La gua de componente prctico del curso de microprocesadores y

microcontroladores en su versin 2009, 2011 y 2013 fue diseada por el Ingeniero

Hctor Uriel Villamil Gonzlez, tutor de la UNAD. Revisado en estilo y contenidos

por el Ingeniero Jairo Luis Gutirrez Torres tutor de la UNAD. El Ingeniero Hctor

Uriel Villamil es Ingeniero Electrnico y Especialista en Informtica y Telemtica y

Especialista en Educacin Superior a Distancia.

Esta gua de componente prctico parte de la edicin 2011 y 2013 con el

planteamiento de tres prcticas de laboratorio fundamentales, las cuales contienen

ejercicios propuestos relacionados con cada una de las unidades didcticas,

microprocesadores, microcontroladores y sus aplicaciones, pero se estructura un

nuevo contenido enfocado en lograr un aprendizaje en los conceptos bsicos y

fundamentales respecto a los microprocesadores, microcontroladores, sus

principales familias y aplicaciones enmarcados en un aprendizaje efectivo y

practico en la programacin de microprocesadores y microcontroladores. Esta

gua de prcticas de laboratorio ha sido desarrollada en el mes de Enero de 2014

por el Ingeniero y Especialista Hctor Uriel Villamil Gonzlez. URIEL VILLAMIL, se

ha desempeado como tutor de la UNAD en el CEAD de CHIQUINQUIRA, desde

el ao 2007 y se desempea actualmente como director nacional de curso.

En esta versin de la gua de prctica de laboratorio el Ingeniero JAIRO

LUIS GUTIRREZ TORRES, tutor de la cede nacional CEAD Jos Celestino

Mutis, apoy el proceso de revisin de estilo de esta gua de prcticas de

laboratorio y dio aportes disciplinares, didcticos y pedaggicos en el proceso de

acreditacin de material desarrollado en el mes de ENERO de 2014.


3. INDICE DE CONTENIDO

Pg.

5. CARACTERSTICAS GENERALES .................................................................... 9

Introduccin ......................................................................................................... 9

Justificacin ....................................................................................................... 11

Intencionalidades formativas ............................................................................. 11

Denominacin de practicas................................................................................ 14

Nmero de horas ............................................................................................... 14

Porcentaje .......................................................................................................... 14

Curso Evaluado por proyecto ............................................................................ 14

Seguridad industrial ........................................................................................... 14

6. DESCRIPCIN DE PRCTICAS ...................................................................... 15

PRACTICA No. 01 Programacin de microprocesadores y microcontroladores

con lenguaje ensamblador. ................................................................................... 16

Fundamentacin Terica ................................................................................... 18

Descripcin de la prctica .................................................................................. 21

Recursos a utilizar en la prctica (Equipos / instrumentos) ............................... 22

Software a utilizar en la prctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo

de la prctica ..................................................................................................... 23

Seguridad Industrial ........................................................................................... 24

Metodologa ....................................................................................................... 25

Sistema de Evaluacin ...................................................................................... 31

Informe o productos a entregar .......................................................................... 31

Rbrica de evaluacin ....................................................................................... 32


Retroalimentacin .............................................................................................. 33

PRACTICA No. 02 Programacin bsica de Microcontroladores Microchip PIC,

Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale ................................................ 34





de la prctica ..................................................................................................... 40


Metodologa ....................................................................................................... 41





PRACTICA No. 03 Programacin avanzada de Microcontroladores Microchip

PIC, Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale ........................................ 49





de la prctica ..................................................................................................... 54


Metodologa ....................................................................................................... 55






7. FUENTES DOCUMENTALES ........................................................................... 60

DIRECCIONES DE SITIOS WEB ................................................................... 61


4. LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Rbrica de evaluacin de la primera prctica de laboratorio. .................. 32

Tabla 2. Rbrica de evaluacin de la segunda prctica de laboratorio. ................ 48

Tabla 3. Rbrica de evaluacin de la tercera prctica de laboratorio. ................... 59


4.1 LISTADO DE GRFICOS Y FIGURAS

Figura 1. Esquema general de conexiones y componentes Prctica 1.2: Primeros

pasos con la programacin de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con

microcontrolador PIC16F84A/PIC16F628A. .......................................................... 28









microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ........................................ 29








pasos con la programacin de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1 y Ejercicio 1.2.2.

Propuesta con microcontrolador Texas Instruments MSP430............................... 30



microcontrolador Texas Instruments MSP430....................................................... 30

Figura 9. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control

de una pantalla LCD de mnimo 2x16. Propuesta con microcontrolador

PIC16F84A/PIC16F628A. ..................................................................................... 44


de un teclado matricial mnimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad.

Propuesta con microcontrolador PIC16F84A/PIC16F628A. .................................. 44



de una pantalla LCD de mnimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Motorola

Freescale JK1 o JK3 o JL1.................................................................................... 45



Propuesta con microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ................ 45


de una pantalla LCD de mnimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Texas

Instruments MSP430. ............................................................................................ 45



Propuesta con microcontrolador Texas Instruments MSP430............................... 46


5. CARACTERSTICAS GENERALES

Introduccin El desarrollo del componente prctico para un curso

metodolgico es esencial para un correcto aprendizaje

de los conceptos, definiciones y tcnicas, al igual que

para un desarrollo de las habilidades y competencias

bsicas y especificas en el manejo, aplicacin y posibles

funciones que pueden ser implementadas con

dispositivos programables como lo son los

microprocesadores y microcontroladores.

Esta gua de prcticas de laboratorio para el curso de

Microprocesadores y Microcontroladores, presenta una

serie de tres prcticas que corresponden a las tres

unidades didcticas del curso, el desarrollo de cada una

de las prcticas requiere realizar varios ejercicios

vinculados a los temas tratados en los captulos de cada

unidad didctica, estn fundamentadas en el

aprendizaje basado problemas y proyectos, de manera

que complementan los conocimientos tericos

adquiridos y promueven el desarrollo de habilidades y

competencias.

La gran ventaja que presenta el componente prctico de

este curso es la relativa accesibilidad a los componentes

y facilidad en la implementacin, programacin y prueba

de los circuitos. Lo que plantea poder desarrollar el

componente prctico con la gua de un profesional en

esta rea de conocimiento e incluso de manera

independiente y autnoma al tener los componentes

para lograr la implementacin, pero debe presentar y

sustentar la totalidad de las prcticas junto con el

respectivo informe al tutor encargado en cada centro

para su correspondiente calificacin. En cada centro

donde se oferta el curso el estudiante debe solicitar

informacin respecto a la programacin y

acompaamiento por parte de un tutor en el desarrollo

de las prcticas de laboratorio del curso.

El Tutor encargado en cada centro para el

acompaamiento, apoyo y desarrollo del componente

prctico una vez haya valorado la participacin,


implementacin, sustentacin e informe de los

estudiantes a su cargo en las prcticas del curso, debe

enviar al director nacional de curso un archivo Excel por

medio del Foro de la red de curso, en el aplicativo

OLDCONTENS al cual solo tienen acceso los tutores,

antes de la fecha indicada en la agenda nacional para

Curso Metodolgico de 3 crditos con 125 puntos

asignados a laboratorio.

El reporte debe presentarse En formato de acta de

calificaciones (ubicado en la pgina de calidad) junto

con un cuadro Excel como soporte (ubicado para

descarga en la red de curso OLDCONTENTS) con los

datos necesarios y suficientes para reportar

adecuadamente la calificacin en el campus virtual,

indicando Curso, Centro, Nombre del Tutor de prctica,

Correo electrnico del Tutor de prctica, datos del

estudiante con: cdigo, grupo en campus virtual,

nombres, apellidos, calificacin de cada prctica, la

calificacin final, correo electrnico del estudiante,

observaciones (realimentacin).


Justificacin El diseo de hardware y software electrnico exige del

estudiante la interaccin permanente con los dispositivos

que le permitan realizar diversas tareas que comienzan

con el planteamiento de la problemtica, continan con

el diseo del algoritmo, los diagramas de flujo, la edicin

del programa, la depuracin, simulacin, implementacin

del circuito, implementacin de programa, prueba de la

solucin y terminan con la implementacin del prototipo.

Todas estas tareas exigen un conocimiento previo y una

gua que permita encaminar el conocimiento

adecuadamente, por lo que la gua de prctica de

laboratorio es un componente fundamental para el

desarrollo del curso.

El curso de Microprocesadores y Microcontroladores es

un curso metodolgico de tres (3) crditos acadmicos,

por lo que el desarrollo del componente prctico adems

de ser obligatorio es parte fundamental e indispensable

para el correcto entendimiento de los conceptos y

principios bsicos de la programacin de estos

dispositivos. La realizacin de la totalidad de los

ejercicios aqu propuestos es OBLIGATORIA para los

estudiantes del curso con lo que se garantiza el

desarrollo de las competencias y habilidades necesarias

para disear e implementar soluciones y proyectos con


Intencionalidades

formativas

Propsitos

Integrar los conceptos y la teoria presentada en el

curso en el desarrollo e implementacin de

soluciones y proyectos con Microprocesadores y

Microcontroladores.

Lograr que los estudiantes puedan realizar

prcticas acordes al contenido del curso en forma

autnoma o con el apoyo y gua del tutor en cada

centro.


Objetivos

Aprender y desarrollar habilidades y conocimiento

en el uso de lenguaje ensamblador en la

programacin de microprocesadores y

microcontroladores de diferentes familias y

fabricantes.

Desarrollar e implementar cada una de las

practicas de laboratorio y sus correspondientes

ejercicios.

Comprender la metodologa que involucra el

diseo e integracin del algoritmo y circuito

electrnico en proyectos con microprocesadores y

microcontroladores.

Adquirir las habilidades y competencias bsicas y

especficas en el diseo, desarrollo e

implementacin de soluciones basadas en


Metas

Disear los algoritmos necesarios para la

realizacion de cada ejercicio.

Aprender a utilizar el lenguaje ensamblador y de

programacin para cada dispositivo segn su

fabricante y familia.

Disear e implementar cada uno de los circuitos

electrnicos en simulacin y fisicamente, de

manera que permitan la ejecucion adecuada de

los programas.

Compilar, depurar y simular los programas de

manera que cada ejercicio funcione

adecuadamente.

Realizar cada una de las implementaciones e

integracion de hardware y software para cada uno

de los ejecicios.


Competencias

Al finalizar el desarrollo de las actividades en la presente

gua de practica de laboratorio el estudiante:

Desarrollar la habilidad para programar los

microprocesadores y microcontroladores

utilizando lenguaje ensamblador y de

programacin acorde al dispositivo, fabricante y

familia.

Deber tener la habilidad de transferir los

conocimientos tericos planteados a situaciones

prcticas.

Ser capaz de establecer las entradas, salidas y

requerimientos de hardware, que le permitan

determinar el Microprocesador o Microcontrolador

adecuado para la implementacin.

Tendra la capacidad y habilidad para disear el

algoritmo, editar el programa en lenguaje

ensamblador, compilarlo, depurarlo y simular el

comportamiento del sistema.

Desarrollar las habilidades para implementar el

circuito del prototipo y grabar el programa

diseado para integrar el software y hardware,

logrando un sistema funcional.

Estar en capacidad de disear una solucion

basada en microprocesadores y

microcontroladores.


Denominacin de

practicas

Prctica 1: Programacin de microprocesadores y

microcontroladores con lenguaje ensamblador.

Practica 2: Programacin bsica de Microcontroladores

Microchip PIC, Texas Instruments MSP430 y/o Motorola

Freescale.

Practica 3: Programacin avanzada de

Microcontroladores Microchip PIC, Texas Instruments

MSP430 y/o Motorola Freescale

Nmero de horas 18

Porcentaje 26,7% (100 / 375 puntos. Correspondientes al 75% de la calificacin total del curso) y equivalente al 20% del total del curso

Curso Evaluado por

proyecto

SI_X_ NO__

Seguridad industrial Para la realizacin del componente prctico del curso no se requiere seguridad especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulacin de los circuitos integrados especialmente los microprocesadores y microcontroladores, puesto que son sensibles a las cargas electrostticas que almacena el cuerpo humano, de igual forma se debe tener cuidado en la manipulacin de los equipos de medida, tarjetas de desarrollo y equipo de cmputo pues varios ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la informacin guardada en la memoria RAM.


6. DESCRIPCIN DE PRCTICAS

Para desarrollar las prcticas de laboratorio y los diferentes ejercicios que incluye

cada una de ellas, se utiliza software de simulacin como parte importante del

proceso de diseo, desarrollo e implementacin. Se aconseja tener como

herramienta bsica un computador y destinar el tiempo y espacio exclusivo para el

desarrollo del componente practico, en caso de no estar seguro de la instalacin

del software o implementacin de los ejercicios, es recomendable e imprescindible

la asesora y gua de un tutor local de apoyo a componente prctico o estar

pendiente de las ayudas y recursos dispuestos en el aula virtual, las utilidades de

software que se recomiendan se listan en cada una de las prcticas. Los

paquetes de software de simulacin cuentan con amplio soporte documental en

las mismas pginas de descarga, lo aconsejable es instalar los programas y tener

un primer encuentro con los ejemplos y/o tutoriales que incorporan. En el campo

de la tecnologa y sobre todo en los programas de ingeniera la mayora de

paquetes especializados de software estn diseados y documentados en el

idioma Ingles, por lo que se hace necesario recordar lo aprendido en los diferentes

cursos de ingls en sus correspondientes programas o contar con un buen

traductor y un buen diccionario.

Conscientes de la necesidad de tener evidencias del proceso respecto a la

participacin y desempeo de la actividad practica guiada, se solicita a los

estudiantes y al tutor encargado de la practica la necesidad de la utilizacin del

formato IEEE (www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), este formato es utilizado

para la presentacin de informes o papers que evidencian el cumplimiento de

las prcticas, facilitan la valoracin de las mismas y la realimentacin individual y

para el pequeo grupo de trabajo colaborativo.

La presentacin de informes de laboratorio tiene gran valor como herramienta

pedaggica, porque es un medio para evidenciar la comprensin de lo aprendido y

el seguimiento al trabajo prctico, individual y de grupo. Los informes de

laboratorio sirven a estudiante para compartir experiencias y resultados, a tutores

para facilitar la evaluacin de conocimientos y competencias y a la escuela para

hacer seguimiento en el cumplimiento del compromiso de desarrollar

adecuadamente los componentes prcticos siguiendo los lineamientos propuestos

desde la direccin de curso.


PRACTICA No. 01 Programacin de microprocesadores y

microcontroladores con lenguaje ensamblador.

Tipo de practica

Presencial X Autodirigida X Remota X

Otra Cul

Porcentaje de evaluacin 10,7 del 75% (8% del Total del curso)

Horas de la practica 6

Temticas de la prctica UNIDAD 1: Microprocesadores

Microprocesadores y microcomputadores.

Familias de microprocesadores.

Lenguajes de programacin assembler en los microprocesadores.

Aspectos bsicos y de reconocimiento de

herramientas de hardware y software:

UNIDAD 2: MICROCONTROLADORES

Introduccin a los microcontroladores

Microcontroladores PIC de microchip

Microcontroladores Motorola Freescale , Texas, Basic Stamp y Arduino

Intencionalidades formativas

Propsito(s)

Disear la solucion a los problemas prcticos

propuestos que buscan aclarar dudas

conceptuales.

Integrar las soluciones con el diseo de

algoritmos, flujo gramas y cdigo fuente en

lenguaje ensamblador para desarrollar las

habilidades y competencias en la

programacin de microprocesadores y

microcontroladores.


Objetivo(s)

Disear un algoritmo para generar el cdigo

fuente en lenguaje ensamblador y de ah

compilarlo, depurarlo, guardarlo, cargarlo y

ejecutarlo utilizando para ello el simulador

SIMUPROC, el compilador MASM o el

intrprete DEBUGGER.

Disear e implementar los algoritmos

correspondientes a los ejemplos del mdulo

de manejo de LEDs de encendido / apagado,

control de encendido por botn y control de

secuencias por botn, para generar el cdigo



ejecutarlo utilizando para ello el IDE MPLAB

para Microchip, CCS o IAR para Texas

Instruments MSP430, WINIDE o CodeWarrior

para Motorola Freescale.

Implementar y sustentar el desarrollo de la

prctica ante el tutor encargado de

laboratorio.

Presentar el informe de laboratorio en formato

IEEE para su calificacin y reporte al director

nacional de curso en campus virtual.

Meta(s)

Disear los algoritmo y diagramas de flujo de

cada uno de los ejercicios propuestos.

Construir cada uno de los programas en

lenguaje ensamblador para el

microprocesador y microcontrolador,

compilarlos, depurarlos, simularlos y

ejecutarlos utilizando los programas de

software sugeridos.


Sustentar y entregar el informe de prctica de

laboratorio en formato IEEE.

Competencia(s)

Al finalizar el desarrollo de los ejercicios propuestos

en esta prctica el estudiante:

Conocer la lgica y metodologa del

funcionamiento de las instrucciones en

lenguaje ensamblador y su efecto en cada

una de las unidades y registros del

microprocesador y microcontrolador.

Deber estar en capacidad de disear un

algoritmo con su correspondiente diagrama de

flujo y convertirlo a programa de cdigo fuente

utilizando lenguaje ensamblador.

Tendr la capacidad de realizar la simulacin

e implementacin bsica de hardware y

software de microprocesadores y

microcontroladores.

Ser capaz de utilizar compiladores y

simuladores para disear adecuadamente

cada solucin basada en microprocesadores y

microcontroladores.

Fundamentacin Terica

Microprocesadores:

Los microprocesadores estn constituidos internamente por unidades funcionales

que cumplen tareas especficas en cada una de las microoperaciones que implica

la ejecucin de una instruccin. Para comprender el funcionamiento de cada una

de estas unidades funcionales, como son la Unidad Aritmtica y Lgica (ALU), la

Unidad de Control (UC) y la Matriz de Registros, se debe comenzar por la

utilizacin del lenguaje de bajo nivel, en este caso lenguaje ensamblador.


Una solucin basada en microprocesador comienza con el establecimiento de las

variables, constantes y diseo de un algoritmo que inicia con un pseudocdigo,

con el cual se disea un diagrama de flujo que sirve para establecer las relaciones

entre variables, constantes y procesos en una lgica de funcionamiento coherente

con el algoritmo.

El diagrama de flujo es utilizado para editar el programa en cdigo fuente

utilizando lenguaje ensamblador, con el que se plasma cada una de las

instrucciones. El programador o diseador del software, debe incluir la

documentacin que gue al evaluador en el desarrollo y funcin de las lneas de

programa.

El lenguaje ensamblador utiliza instrucciones simples, especficas para cada

microprocesador o familia de microprocesadores y que en conjunto forman

programas, los cuales son compilados y depurados con ayuda de programas

especializados para cada familia de microprocesadores.

Se utilizan intrpretes como DEBUGGER que se encuentra en las versin

profesionales de sistemas operativos Microsoft, como XP, Vista, Seven u 8, se

utilizan compiladores como MASM o TASM que son editores profesionales para

microprocesadores compatibles x86 y se utilizan simuladores como SIMUPROG

que permiten editar, compilar, depurar y simular el funcionamiento de un

procesador hipottico.

SIMUPROG facilita la comprensin y anlisis del funcionamiento interno de un

procesador, de sus unidades funcionales y del trabajo con instrucciones en

lenguaje ensamblador.

SIMUPROG tiene un valor agregado que facilita el desarrollo auto dirigido de la

prctica de laboratorio porque adems de ser un software libre, tiene

documentacin y ejemplos de fcil acceso en el aula del curso virtual o en internet

que permite el desarrollo auto dirigido de los ejercicios propuestos y evita la

perdida de informacin o de ejecucin de programas por bloqueo del sistema

causado por la prueba de software mal diseado, que es muy comn en los

estudiantes que comienzan a explorar y aprender este lenguaje de programacin.

Cuando el algoritmo y/o programa estn mal diseados y causan un ciclo o bucle

infinito, normalmente ejecutado en DEBUGGER, MASM o TASM se bloqueara el

sistema y tendra que reiniciar el equipo perdiendo las dems aplicaciones e

informacin que se tena abierta y en ejecucin, con el uso de SIMUPROG solo

basta con ir al administrador de tareas y terminar el proceso de SIMUPROG y no

se corre riesgo de prdida de datos, perdida de la ejecucin de otros programas o


reinicio del equipo.

NOTA: Los estudiantes que realizan la prctica auto dirigida, deben utilizar

Simuproc como herramienta de trabajo inicial, deben apoyarse en el contenido del

curso con el mdulo, material complementario y video tutoriales. Los estudiantes

que son apoyados por el Tutor en el Centro pueden seleccionar la herramienta

ms adecuada para la prctica (Simuproc, Debugger, MASM, TASM, etc) segn

criterio del Tutor de prctica en el Centro.

Microcontroladores:

Los microcontroladores son dispositivos que integran en un mismo chip una CPU,

memoria de programa, memoria de datos y dispositivos de entrada/salida (I/O). La

programacin bsica de estos dispositivos al igual que en el microprocesador

necesita lograr una comprensin total de su funcionamiento, se utilizan

instrucciones y el lenguaje ensamblador para disear soluciones o proyectos

basados en microcontroladores.

Una solucin basada en microcontroladores comienza con el establecimiento de

las entradas y salidas, lo que permite tener las primeras pautas para la seleccin

del dispositivo ms adecuado. Las variables, constantes y diseo del algoritmo

inician con un pseudocdigo, prosigue con el diagrama de flujo para continuar con

la edicin del programa utilizando el set de instrucciones del microcontrolador

seleccionado, el programador debe documentar el cdigo fuente para permitir un

seguimiento y evaluacin del programa diseado.

La simulacin es parte importante en el proceso de diseo y desarrollo, por lo que

es conveniente utilizar los entornos de desarrollo integrado suministrados por el

fabricante como MPLAB IDE de Microchip, WINIDE de Motorola Freescale, CCS

v5 o IAR para Texas Instruments.

Los proyectos desarrollados con microcontroladores adems del software

requieren el diseo del hardware, es decir, requiere determinar todos los

perifricos externos al microcontrolador y su conexin coherente para que el

sistema en conjunto funcione adecuadamente. En esta fase el diseador puede

hacer uso de simuladores en versin DEMO o evaluacin como MULTISIM o

PROTEUS para hacer las pruebas preliminares de hardware y software.

Se debe recurrir a los conocimientos adquiridos en cursos como fsica electrnica,

electrnica bsica, circuitos digitales o la orientacin del Tutor de prctica de

laboratorio, entre otras estrategias para realizar la implementacin del circuito


(hardware). Con la utilizacin de las herramientas y sistemas de desarrollo, se

debe programar la memoria del microcontrolador para incorporar la accin del

software sobre el hardware y obtener la funcionalidad requerida.

NOTA: Los estudiantes que realizan la prctica auto dirigida, deben utilizar los

entornos de desarrollo integrado IDE, al igual que los simuladores, dejar los

montajes como parte final despus de tener una certeza del 100% que funciona el

programa en simulacin, solicitar la asesora del Tutor en el Centro o de forma

virtual, deben apoyarse en el contenido del curso con el mdulo, material

complementario y video tutoriales. Los estudiantes que son apoyados por el Tutor

en el Centro pueden trabajar a la par tanto software como hardware y utilizar el

IDE y herramientas de desarrollo ms adecuado para la prctica (PICKit,

LaunchPad MSP430, etc) segn criterio del Tutor de prctica en el Centro.

Descripcin de la prctica

Practica 1.1: Programacin de microprocesadores con assembler: Como

prctica inicial respecto a la primera unidad que trata los microprocesadores, se

plantea el desarrollo de ejercicios previos antes del desarrollo de la solucin al

problema planteado, utilizando lenguaje ensamblador el cual es fcilmente

accesible desde cualquier computador con sistema operativo Microsoft Windows

XP, Vista, Seven u 8, en las versiones Profesionales mediante consola, con el

DEBUG, con compiladores como MASM o TASM o con simuladores como

SIMUPROG, el objetivo es integrar los conocimientos adquiridos en el curso de

ALGORITMOS para hallar una solucin a una situacin prctica que permita

adquirir habilidades en la programacin de bajo nivel en lenguaje ensamblador. El

laboratorio debe estar compuesto de al menos un Ejercicio que cumpla con la

totalidad de parmetros solicitados:

Disear un programa que represente la solucin matemtica a un problema,

por ejemplo, hallar el rea, el volumen, o encontrar la solucin a un sistema

de ecuaciones lineales, puede optar por sistemas bsicos 2x2, 3x3 o un

programa que halle la solucin a un sistema nxn. El programa debe

presentar una interfaz agradable al usuario, con opciones para ingreso de

variables, operaciones, resultados, salida del programa etc, de manera que

se pueda visualizar correctamente el proceso, procedimiento y resultado.


Practica 1.2: Primeros pasos con la programacin de microcontroladores:

Con el planteamiento terico de los contenidos del curso, se comienza el trabajo

prctico partiendo de conceptos fundamentales de programacin y de electrnica

aplicada para implementar practicas bsicas, similares a los primeros desarrollos

de programacin de software con el programa Hola mundo (Hello world). En

nuestro campo y caso se exploran las funciones bsicas de configuracin de pines

como entrada / salida (I/O), programacin lineal y semi-estructurada con manejo

de bifurcaciones, ciclos y llamado a subrutinas, en uno o en los tres dispositivos

ms representativos de las familias Microchip PIC con el PIC16F84/PIC16F628A,

Texas Instruments con los MSP430G (14 pines o 20 pines) y Motorola Freescale

con el JK1/JL1/JK3. El laboratorio debe estar compuesto de al menos 3 Ejercicios

bsicos los cuales se encuentran explicados y parcialmente desarrollados en el

mdulo de curso:

Ejercicio 1.2.1: Encendido y apagado de un LED con intermitencia de

aproximadamente 1 segundo.

Ejercicio 1.2.2: Encendido de un LED por accin sobre un pulsador.

Ejercicio 1.2.3: Implementacin de al menos 5 secuencias diferentes sobre ocho

(8) LEDs controladas en seleccin por dos pulsadores, uno para seleccionar la

secuencia siguiente y otro para seleccionar la secuencia anterior.

Recursos a utilizar en la prctica (Equipos / instrumentos)

Practica 1.1: Programacin de microprocesadores con assembler:

Computador PC compatible con el sistema operativo Windows o que pueda

instalarse los paquetes de software necesarios para realizar la prctica.




Los Equipos e instrumentos necesarios para la prctica y que son recomendables

que el estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Equipos de cmputo con puerto paralelo o puerto compatible con el

programador (serie o USB).

Fuente de poder regulada DC a 5 voltios.

Programador Universal o el programador para PICs gama media (PICKit 2,


PICKit 3, u otro compatible) y/o Tarjeta de desarrollo LaunchPad MSP430

y/o Programador para Motorola Freescale HC08.

Los materiales necesarios para la prctica y que son recomendables que el

estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Microcontroladores PIC16F84A/PIC16F628A y/o Microcontroladores

MSP430Gxxxx y/o Motorola Freescale 68HC908JK3oJK1oJL1.

Protoboard, Multmetro, punta lgica.

Resistencias, condensadores, cristal 4MHz, pulsadores, LEDs, segn

esquemas de circuito.

Pinzas, pelacables, cable AWG22 (similar al de UTP) en varios colores.

Software a utilizar en la prctica u otro tipo de requerimiento para el

desarrollo de la prctica

Practica 1.1: Programacin de microprocesadores con assembler: Se utiliza

principalmente herramientas de Software, estas pueden ser:

Interprete DEBUGGER utilizado para desarrollar pequeas aplicaciones

con lenguaje ensamblador, se accede mediante ventana de comandos

digitando debug + enter. Ver mdulo de curso donde se establecen ms

indicaciones y ejemplos.

Simulador SIMUPROC, que posee un conjunto de instrucciones fijo de un

microprocesador hipottico, esta herramienta es la ms aconsejable para

estudiantes que auto dirigen su prctica o no tiene la posibilidad inmediata

de obtener el acompaamiento y asesora de un Tutor de prctica.

SimuProc14, simulador hipottico de un microprocesador x86:

documentacin (https://sites.google.com/site/simuproc/), descarga

(https://sites.google.com/site/simuproc/SimuProc14-

Setup.zip?attredirects=0).

Compilador MASM, TASM entre otros los cuales son compatibles con

versiones Windows 2000 o superior, para trabajar con este compilador es

necesario la asesora y acompaamiento del Tutor de prctica, porque

estos paquetes de software interactan directamente con el

microprocesador y los procesos internos del sistema. MASM32 DSK versin

11: documentacin (http://www.masm32.com/), descarga


(http://www.masm32.com/masmdl.htm).

Practica 1.2: Primeros pasos con la programacin de microcontroladores: Se

utiliza principalmente herramientas de Software libre o gratuito limitado o versiones

DEMO estas pueden ser:

Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE/CodeWarrior para Motorola

Freescale o CCS v5/IAR para Texas Instruments MSP430)

Simuladores e IDE para Microcontroladores:

o MPLAB IDE: MPLAB IDE X: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469 , MPLAB IDE otras versiones: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023073

o PicDeveloment Studio: http://sourceforge.net/projects/picdev/files/picdev/PicDevelopmentStudio-1.1.exe/download

o CCS V5 E IAR: http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS , http://processors.wiki.ti.com/index.php/IAR_Embedded_Workbench_for_TI_MSP430

o CodeWarrior (Motorola-Freescale): http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=CW-MICROCONTROLLERS&fr=gtl

Software de simulacin electrnico y digital (PROTEUS o MULTISIM)

o PROTEUS: http://www.labcenter.com/download/prodemo_download.cfm

o MULTISIM: http://www.ni.com/academic/esa/multisimse.htm

Seguridad Industrial

Para la realizacin del componente prctico del curso no se requiere seguridad

especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulacin de los equipos de

cmputo pues los ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los

programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la informacin

guardada en la memoria RAM. Se recomienda tener cuidado en el uso y

manipulacin de los circuitos integrados especialmente los microprocesadores y

microcontroladores, puesto que son sensibles a las cargas electrostticas que


almacena el cuerpo humano, de igual forma se debe tener cuidado en la

manipulacin de los equipos de medida, la fuente de poder y el circuito electrnico

implementado.

Metodologa

Conocimiento previo para el desarrollo de la prctica: Los estudiantes deben haber realizado lectura juiciosa y analtica de los contenidos del curso y material bibliogrfico sugerido, de manera que tenga los fundamentos tericos y los conocimientos necesarios para disear y desarrollar algoritmos, diagramas de flujo y programas en lenguaje ensamblador, simulacin del sistema microcontrolado, programacin de la memoria del microcontrolador e implementacin del circuito electrnico. Para la prctica con Microprocesadores previo al encuentro tutorial prctico el estudiante debe de forma autnoma, hacer lectura previa de la gua de prctica del curso y utilizar el simulador SIMUPROG junto con su documentacin y los ejemplos suministrados en el aula de curso en el recurso Herramientas y sistemas de desarrollo y en el mdulo, para realizar una exploracin preliminar y comprender el funcionamiento de cada una de las instrucciones y su relacin con cada una de las unidades funcionales dentro del microprocesador. Para la prctica con Microcontroladores previo al encuentro tutorial prctico el estudiante debe de forma autnoma, hacer lectura previa de la gua de prctica del curso y utilizar la documentacin y los ejemplos suministrados en el aula de curso, en el recurso Herramientas y sistemas de desarrollo y mdulo de curso, para realizar los ejercicios de programacin bsica, de manera que el estudiante comprenda el funcionamiento interno de las instrucciones del microcontrolador seleccionado. Forma de trabajo: El estudiante debe tener en lo posible las herramientas y documentacin necesaria, para la realizacin de la prctica de forma auto dirigida, el material de consulta necesario se encuentra en el aula de cursos virtual, en datateca, en internet en la pgina de cada fabricante, las herramientas de software se encuentran dispuestas en su mayora en el aula de curso mediante enlaces directos a los fabricantes y desarrolladores, mucho del hardware son herramientas necesarias en la labor profesional y en su mayora de fcil y accesible consecucin. Todo lo anterior es para que de forma individual realice cada uno de los ejercicios de manera auto dirigida o con el acompaamiento y gua del Tutor de prctica de laboratorio en cada centro. En caso de dudas el Tutor de prctica se encarga de


guiar el proceso de instalacin del software a utilizar y de dar las indicaciones generales de utilizacin del mismo para que el estudiante pueda compilar, depurar, simular y ejecutar el programa que debe disear. Procedimiento:

Para la realizacin de los ejercicios, los estudiantes deben disear individualmente

sus algoritmos hacer la compilacin, depuracin, simulacin y/o ejecucin del

programa. Cada estudiante individualmente debe seguir el siguiente

procedimiento:

Practica 1.1: Programacin de microprocesadores con assembler:

1. Leer detenidamente el ejercicio o problema a resolver, para determinar las

variables, constantes y proceso que debe realizar el programa.

2. Generar el pseudocdigo que relacione las variables y constantes con el

proceso a implementar en la forma de una secuencia de pasos que

describen la operacin a realizar, los operandos sobre los que se realiza y

las bifurcaciones que se requieren.

3. Editar el cdigo fuente utilizando instrucciones del lenguaje ensamblador

segn el microprocesador utilizado y la documentacin de soporte. La

edicin del cdigo la puede hacer en el editor de texto del blog de notas y

guardar el archivo como .ASM o en el editor que viene con el compilador o

simulador.

4. Realizar la compilacin, depuracin y prueba o simulacin del programa

siguiendo las indicaciones del Tutor encargado de la prctica.

5. Realizar los ajustes y modificaciones que garanticen el correcto

funcionamiento y cumplimiento de lo solicitado en cada ejercicio.

6. Sustentar el trabajo realizado de cada ejercicio al Tutor junto con el archivo

fuente, ejecutable e informe correspondiente en formato IEEE.


1. Establecer las variables, constantes y entradas y/o salidas necesarias.

2. Establecer los elementos componentes principalmente el microcontrolador y

los componentes o perifricos que estarn conectados al microcontrolador.


3. Disear el esquema general de conexiones y su correspondiente circuito

electrnico.

4. Establecer los registros y configuracin de registros, que servirn de

interfaz entre el programa de control y los puertos.

5. Disear el algoritmo y diagrama de flujo solucin del problema planteado.

6. Generar el cdigo fuente, producto del algoritmo diseado.

7. Guardar el cdigo fuente en .ASM o el archivo que solicite el fabricante del

micro y su IDE.

8. Compilar, depurar y ejecutar el programa, hacer uso del simulador IDE u

otro software de uso libre, evaluacin o gratuito para realizar una simulacin

previa y garantizar el funcionamiento de la fase de diseo de software.

9. Guardar los cambios realizados.

10. Grabar el programa en la memoria del microcontrolador fsico.

11. Realizar la implementacin del montaje electrnico, siguiendo los esquemas

generales y de conexin de circuito electrnico, propuestos en el paso (2),

tomar las precauciones de establecer la correcta continuidad entre

componentes, su distribucin y montaje correcto en protoboard o tabla de

prototipos.

12. Incorporar el microcontrolador en el montaje, probar su conexin antes de

energizar.

13. Energizar y probar el funcionamiento del programa, si hay fallas o

correcciones regresar al paso 3 para reevaluar el algoritmo proseguir con

los pasos siguientes hasta obtener la solucin al problema planteado.

Ejercicios a desarrollar en la Practica 1.2: Primeros pasos con la

programacin de microcontroladores:

Ejercicio 1.2.1: Encendido y apagado de un LED con intermitencia de

aproximadamente 1 segundo.

Ejercicio 1.2.2: Encendido de un LED por accin sobre un pulsador.

Ejercicio 1.2.3: Implementacin de al menos 5 secuencias diferentes sobre ocho

(8) LEDs controladas en seleccin por dos pulsadores, uno para seleccionar la

secuencia siguiente y otro para seleccionar la secuencia anterior.


Esquemas generales de conexin propuesta para realizar los ejercicios de la

Practica 1.2: Primeros pasos con la programacin de Microcontroladores

Figura 1. Esquema general de conexiones y componentes Prctica 1.2: Primeros pasos con

la programacin de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con microcontrolador

PIC16F84A/PIC16F628A.




En la Figura se aprecia pulsador con circuito eliminador de rebote y resistencias

en caso de no utilizar las resistencias pull-ups de los puertos I/O del

microcontrolador.







Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.









la programacin de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1 y Ejercicio 1.2.2. Propuesta con

microcontrolador Texas Instruments MSP430.



Texas Instruments MSP430.


Sistema de Evaluacin

El tutor encargado del acompaamiento y calificacin del componente prctico,

evaluara individualmente a cada estudiante teniendo en cuenta el desempeo en

la prctica y la rbrica de evaluacin. La calificacin de la prctica se realizar en

escala de 0.0 a 45.0, siendo esta ltima la valoracin ms alta y que se sumara

con las otras dos prcticas para obtener una calificacin final que ser la que se

reporte en el aula de curso entre 0 y 125 puntos.

Informe o productos a entregar

Es necesario presentar un informe que evidencie el proceso de realizacin de la

prctica. El informe de laboratorio debe presentarse en formato IEEE

(www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), entre otros aspectos incluidos en el

formato IEEE, debe contener:

Resumen en espaol, Abstract, Palabras Clave (Index Terms)

Introduccin, relacionada con la prctica realizada y los aspectos

relevantes tratados en el informe presentado.

Objetivos, relacionar los objetivos general y especficos en relacin a la

realizacin de la prctica.

Metodologa, Presenta los aspectos metodolgicos y procedimentales

realizados en el ejercicio prctico, desde la lectura de la gua de laboratorio

hasta la implementacin satisfactoria y funcional de los ejercicios

propuestos.

Algoritmos (Pseudocdigo, diagrama de flujo), Sntesis del procedimiento.

Implementacin, Evidencias de la implementacin (pantallazos, imgenes,

fotografas, etc), del proceso de diseo de software con la edicin,

compilacin, depuracin y simulacin, junto con el proceso de diseo de

hardware con la implementacin del circuito (simulado, aunque preferible y

necesariamente fsico) y su correspondiente funcionamiento.

Anlisis de resultados, se analizan los resultados obtenidos en la

experiencia de laboratorio, desde el diseo del algoritmo hasta el

funcionamiento interno del micro y su relacin funcional con los perifricos.

Conclusiones y Recomendaciones, despus de establecer un anlisis de


los resultados obtenidos y de un ejercicio individual y grupal de reflexin

sobre la prctica realizada, se debe plasmar las conclusiones y

recomendaciones, como producto intelectual del ejercicio terico prctico.

Referencias, el trabajo realizado en la prctica, debe contar con soportes

tericos o prcticos de tipo documental fsico o electrnico, que el

estudiante debi consultar desde la preparacin de la prctica con la lectura

de la gua hasta la terminacin de la misma y la realizacin del informe,

estas fuentes se constituyen en la referencia documental del informe, la

cual debe seguir el formato IEEE.

Cdigo fuente documentado (comentarios del programador) y programa

ejecutable, como archivos anexos al informe IEEE.

Rbrica de evaluacin

Tabla 1. Rbrica de evaluacin de la primera prctica de laboratorio.

tem Evaluado

Valoracin Baja Valoracin Media Valoracin Alta Mximo Puntaje

Asistencia y participacin en la Prctica

El estudiante no asisti o no participo en las prcticas de laboratorio. (Puntos= 0)

El estudiante asisti a las prcticas pero no particip activamente en el desarrollo de los ejercicios. (Puntos= 5)

El estudiante asiste y participa de manera activa en el desarrollo de la prctica de laboratorio. (Puntos= 10)

10

Desempeo individual del estudiante en la prctica.

El estudiante no dio solucin a los problemas planteados, no realiz el algoritmo y no presenta ninguno de los programas e implementaciones requeridos. (Puntos= 0)

El estudiante dio solucin a los ejercicios planteados, present los programas pero presentan errores de compilacin o ejecucin. (Puntos= 10)

El estudiante realiz la totalidad de los ejercicios solicitados y presento los programas sin errores de compilacin ni ejecucin, presenta los archivos ejecutables y las implementaciones solicitadas. (Puntos= 20)

20

Informe Final de la prctica.

El estudiante no presenta informe final de la prctica de laboratorio en formato IEEE. (Puntos= 0)

El estudiante presenta informe de laboratorio en formato IEEE, pero no incluye todos los productos a entregar (Puntos= 5)

El estudiante entrega el informe de laboratorio en formato IEEE con todos los productos solicitados. (Puntos= 10)

10

TOTAL 40


Retroalimentacin

La retroalimentacin de la prctica individual de laboratorio la realiza el Tutor

encargado en cada centro, la cual ser publicada por el Tutor virtual previo reporte

de la misma antes de la fecha de finalizacin, publicada en la agenda de curso. La

calificacin y realimentacin ser publicada en el aula de curso dentro de los ocho

(8) das siguientes a la realizacin del reporte por parte del Tutor encargado de las

prcticas en el centro.


PRACTICA No. 02 Programacin bsica de Microcontroladores Microchip

PIC, Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale

Tipo de practica

Presencial X Autodirigida X Remota X

Porcentaje de evaluacin 10,7 del 75% (8% del Total del curso)

Horas de la practica 6

Temticas de la prctica UNIDAD 2: MICROCONTROLADORES

Introduccin a los microcontroladores

Microcontroladores PIC de microchip

Microcontroladores Motorola Freescale , Texas, Basic Stamp y Arduino.

Aspectos bsicos y de reconocimiento de

herramientas de hardware y software:

UNIDAD 3 PROGRAMACION Y DESARROLLO DE PROYECTOS CON MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

Diseo y desarrollo de proyectos con microcontroladores y microprocesadores

Programacin bsica

Programacin avanzada

Intencionalidades formativas

Propsitos

Disear la solucion a los problemas prcticos

propuestos que buscan aclarar dudas

conceptuales.

Integrar las soluciones con el diseo de

algoritmos, flujo gramas y cdigo fuente en

lenguaje ensamblador para desarrollar las

habilidades y competencias en la

programacin de microcontroladores.

Implementar las simulaciones y realizar los

montajes electrnicos que permitan

profundizar en el aprendizaje de la


programacin, simulacin, implementacin y

ejecucin de programas de control basados

en Microcontroladores.

Objetivos

Disear un algoritmo para generar el cdigo



ejecutarlo utilizando para ello el Entorno de

Desarrollo Integrado MPLAB-IDE o WINIDE o

CCS v5 o IAR o CodeWarrior o WinIDE,

dependiendo del microcontrolador

seleccionado.

Implementar y demostrar a travs de circuitos

funcionales las capacidades bsicas de los

Microcontroladores, desarrollando una

solucin acertada a los problemas planteados

Sustentar el desarrollo de la prctica ante el

Tutor encargado de laboratorio.

Presentar el informe de laboratorio en formato

IEEE para su calificacin y reporte al director

nacional de curso en campus virtual.

Metas

Disear los algoritmo y diagramas de flujo de

cada uno de los ejercicios propuestos.

Construir cada uno de los programas en

lenguaje ensamblador para el

microcontrolador, compilarlos, depurarlos,

simularlos y ejecutarlos utilizando los

programas de software sugeridos.

Implemetar los circuitos tanto en simulador

como en fscico para integrar el hardware y el

software demostrando su funcionalidad total.

Sustentar y entregar el informe de prctica de


laboratorio en formto IEEE.

Competencias

Al finalizar el desarrollo de los ejercicios propuestos

en esta prctica el estudiante:

Conocer la lgica y metodologa del

funcionamiento de las instrucciones en

lenguaje ensamblador y su efecto en cada

una de las unidades y registros del

microcontrolador.

Deber estar en capacidad de disear un

algoritmo con su correspondiente diagrama de

flujo y convertirlo a programa de cdigo fuente

utilizando lenguaje ensamblador.

Ser capaz de utilizar compiladores, IDE y

simuladores para disear adecuadamente

cada solucin basada en microcontroladores.

Estar en capacidad de implementar el

circuito electrnico e integrar el software y el

hardware logrando un sistema funcional

basado en microcontroladores.

Fundamentacin Terica

Los microcontroladores son dispositivos que integran en un mismo chip una CPU,

memoria de programa, memoria de datos y dispositivos de entrada/salida. La

programacin bsica de estos dispositivos al igual que en el microprocesador

necesita lograr una comprensin total de su funcionamiento, se utilizan

instrucciones y el lenguaje ensamblador para disear soluciones o proyectos

basados en microcontroladores.

Se tiene como prioridad en el curso el aprendizaje del lenguaje ensamblador, por

ser una tcnica de aprendizaje del funcionamiento de cada una de las unidades o

mdulos que integran el microcontrolador y sus perifricos, el lenguaje

ensamblador permite al estudiante de Ingeniera o Tecnologa en el rea de


Electrnica, Telecomunicaciones y Sistemas, realizar verdaderos sistemas

operativos para microprocesadores y microcontroladores, el objetivo es adquirir la

suficiencia en el manejo, manipulacin y control del lenguaje ensamblador como

herramienta que explota al mximo el potencial de cada microcontrolador. Los

lenguajes de ms alto nivel generalmente basados en C, se dejan como

alternativa a la programacin en futuras prcticas con mdulos microcontrolados

como lenguaje de programacin secundario, puesto que estos se utilizan cuando

el estudiante no requiere conocimiento avanzado en el funcionamiento del

microcontrolador o electrnica digital, que para el caso no aplicara para este

curso.

Una solucin basada en microcontroladores comienza con el establecimiento de

las entradas y salidas, lo que permite tener las primeras pautas para la seleccin

del dispositivo y perifricos ms adecuados. Las variables, constantes y diseo del

algoritmo inician con un pseudocdigo, prosigue con el diagrama de flujo para

continuar con la edicin del programa utilizando el set de instrucciones del

microcontrolador seleccionado, el programador debe documentar el cdigo fuente

para permitir un seguimiento y evaluacin del programa diseado.

La simulacin es parte importante en el proceso de diseo y desarrollo, por lo que

es conveniente utilizar los entornos de desarrollo integrado (IDE) suministrados

por el fabricante Microchip PIC, Motorola Freescale JK1/JK3/JL1 y Texas

Instruments MSP430. Los proyectos desarrollados con microcontroladores

adems de la solucin de software requieren el diseo de la solucin de hardware,

es decir, requiere determinar todos los perifricos externos al microcontrolador y

su conexin coherente, integrarlo en una solucin de hardware y software para

que el sistema en conjunto funcione adecuadamente. En esta fase el diseador

puede hacer uso de simuladores dentro de los mismos IDE del fabricante o en

versiones demo o evaluacin como MULTISIM o PROTEUS para hacer las

pruebas preliminares de hardware y software.

Se debe recurrir a los conocimientos adquiridos en cursos como fsica electrnica,

electrnica bsica, circuitos digitales o la orientacin del Tutor de prctica de

laboratorio, entre otras estrategias para realizar la implementacin del circuito

(hardware). Con la utilizacin de las herramientas y sistemas de desarrollo se

debe programar la memoria del microcontrolador para incorporar la accin del

software sobre el hardware y obtener la funcionalidad requerida.

NOTA: Los estudiantes que realizan la prctica auto dirigida, deben utilizar los

entornos de desarrollo integrado IDE, al igual que los simuladores, dejar los

montajes como parte final despus de tener una certeza del 100% que funciona el


programa en simulacin, solicitar la asesora del Tutor en un centro o de forma

virtual, deben apoyarse en el contenido del curso con el mdulo, material

complementario y video tutoriales. Los estudiantes que son apoyados por el Tutor

en el Centro pueden trabajar a la par tanto software como hardware y utilizar el

IDE y herramientas de desarrollo ms adecuado para la prctica (PICKit,

LaunchPad MSP430, etc) segn criterio del Tutor de prctica en el Centro.

Descripcin de la prctica

Con el planteamiento terico expuesto en la Unidad 1 Microprocesadores,

Unidad 2 Microcontroladores y sus correspondientes captulos y lecciones, se

comienza el trabajo prctico partiendo de conceptos fundamentales de

programacin y de electrnica aplicada para implementar practicas esenciales que

exploran las funciones bsicas de configuracin de pines como I/O (entrada /

salida), utilizacin de macros, utilizacin de Timers, interrupciones y dems

mdulos internos al micro, implementando una programacin lineal y semi-

estructurada con manejo de bifurcaciones, ciclos y llamado a subrutinas, servicios

a interrupcin, generacin de tablas, administracin de la PILA y vectores de

interrupcin, en uno o en los tres dispositivos ms representativos de las familias

Microchip PIC con el PIC16F84, Texas Instruments con los MSP430G (14 pines o

20 pines) y Motorola Freescale con el JK1/JL1/JK3. El laboratorio debe estar

compuesto de 2 Ejercicios bsicos los cuales se encuentran parcialmente

explicados y desarrollados en el mdulo de curso:

Ejercicio 1.2.1: Control de una pantalla LCD de mnimo 2x16, se debe presentar

un programa que despliegue los siguientes mensajes controlados por la accin de

un pulsador.

Evento 1: Mensaje por defecto - Lnea 1: mensaje Microprocesadores y

Microcontroladores en desplazamiento a la izquierda o derecha, terminar con el

mensaje 309696-Mp&Mc centrado. Lnea 2: mensaje colocando el semestre y

ao actual, ejemplo, I semestre 2014 centrado.

Evento 2: Mensaje al oprimir el pulsador - Lnea 1: mensaje Integrantes:

centrado. Lnea 2: mensaje con el primer nombre y primer apellido de los

integrantes del grupo en desplazamiento a la izquierda o derecha.

Evento 3: Mensaje al oprimir el pulsador Lnea 1: mensaje CEAD. Lnea 2:

mensaje con el nombre del CEAD.

Ejercicio 1.2.2: Control de un teclado matricial mnimo 4x3 (comercialmente como

teclado telefnico) o 4x4 y control de acceso por clave de seguridad de cuatro (4)


dgitos, ver apartado de acciones que debe ejecutarse en la prctica, el teclado en

el caso del 4x3 debe contener:

Los diez (10) dgitos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).

Una tecla # (en teclados comerciales) se tomara como accin de ingreso

de clave para ser evaluada por el sistema microcontrolado.

Una tecla * (en teclados comerciales) se tomara como accin de borrado

de clave y regreso a estado inicial, para recibir un nuevo intento de clave.

Los indicadores que deben tenerse son del tipo LED, solo uno de ellos debe

encender a la vez y su funcin se describe como:

LED Amarillo o Azul, indica que el sistema y teclado est listo para recibir

una nueva clave.

LED Verde, indica que el usuario a digitado una clave correcta.

LED Rojo, indica que el usuario a digitado una clave incorrecta.

Las acciones que debe cumplir la prctica son:

Grabar una clave de 4 dgitos en la memoria no voltil del micro o

EEPROM, para el ejercicio la clave debe ser semestre/ao, por ejemplo

para el primer semestre de 2014 seria (0114).

La digitacin correcta de la clave de debe incurrir en el encendido de un

LED Verde, conectado a un pin del puerto.

La digitacin incorrecta de la clave, debe incurrir en el encendido de un LED

Rojo conectado a un pin del puerto.

Un LED Amarillo o Azul debe indicar que el sistema est listo para recibir

una nueva clave.

Los LED deben estar apagados al inicio del programa como condicin

inicial, en el momento de estar listo para recibir datos por el teclado debe

encender el LED Amarillo o Azul.

Al oprimir la tecla # debe aceptar la clave digitada y realizar la

comparacin con la clave interna grabada y de ah tomar una decisin con

la accin correspondiente sobre el LED.

Al oprimir la tecla * debe permitir el ingreso de una nueva clave, apagando


los LED Verde o LED Rojo y encendiendo nuevamente el LED Amarillo o

Azul autorizando un nuevo intento de ingreso.

Recursos a utilizar en la prctica (Equipos / instrumentos)



Los Equipos e instrumentos necesarios para la prctica y que son recomendables

que el estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Equipos de cmputo con puerto paralelo o puerto compatible con el

programador (serie o USB).

Fuente de poder regulada DC a 5 voltios.

Programador Universal o el programador para PICs gama media (PICKit 2,

PICKit 3, u otro compatible) y/o Tarjeta de desarrollo LaunchPad MSP430

y/o Programador para Motorola Freescale HC08.

Los materiales necesarios para la prctica y que son recomendables que el

estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Microcontroladores PIC16F84A/PIC16F628A y/o Microcontroladores

MSP430Gxxxx y/o Motorola Freescale 68HC908JK3oJK1oJL1.

Protoboard, Multmetro, punta lgica.

Resistencias, condensadores, cristal 4MHz, pulsadores, LEDs, teclado

matricial (3x4 o 4x4), display LCD, segn esquemas de circuito.

Pinzas, pelacables, cable AWG22 (similar al de UTP) en varios colores.

Software a utilizar en la prctica u otro tipo de requerimiento para el

desarrollo de la prctica

Se utiliza principalmente herramientas de Software libre o gratuito limitado o

versiones DEMO estas pueden ser:

Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE/CodeWarrior para Motorola

Freescale o CCS v5/IAR para Texas Instruments MSP430)

Simuladores e IDE para Microcontroladores:

o MPLAB IDE: MPLAB IDE X:


http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ , MPLAB IDE otras versiones: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023073

o PicDeveloment Studio: http://sourceforge.net/projects/picdev/files/picdev/PicDevelopmentStudio-1.1.exe/download

o CCS V5 E IAR: http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS , http://processors.wiki.ti.com/index.php/IAR_Embedded_Workbench_for_TI_MSP430

o CodeWarrior (Motorola-Freescale): http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=CW-MICROCONTROLLERS&fr=gtl

Software de simulacin electrnico y digital (PROTEUS o MULTISIM)

o PROTEUS: http://www.labcenter.com/download/prodemo_download.cfm

o MULTISIM: http://www.ni.com/academic/esa/multisimse.htm

Seguridad Industrial

Para la realizacin del componente prctico del curso no se requiere seguridad

especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulacin de los equipos de

cmputo pues los ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los

programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la informacin

guardada en la memoria RAM. Se recomienda tener cuidado en el uso y

manipulacin de los circuitos integrados especialmente los microcontroladores,

puesto que son sensibles a las cargas electrostticas que almacena el cuerpo

humano, de igual forma se debe tener cuidado en la manipulacin de los equipos

de medida, la fuente de poder y el circuito electrnico implementado.

Metodologa

Conocimiento previo para el desarrollo de la prctica: Los estudiantes deben haber realizado lectura juiciosa y analtica de los contenidos del curso y material bibliogrfico sugerido, de manera que tenga los fundamentos tericos y los conocimientos necesarios para disear y desarrollar algoritmos, diagramas de flujo y programas en lenguaje ensamblador, simulacin del sistema microcontrolado, programacin de la memoria del microcontrolador e implementacin del circuito electrnico. Para la prctica con Microcontroladores, previo al encuentro tutorial prctico el estudiante debe de forma autnoma, hacer lectura previa de la gua de prctica


del curso y utilizar la documentacin y los ejemplos suministrados en el aula de curso, en el recurso Herramientas y sistemas de desarrollo y mdulo de curso, para realizar los ejercicios de programacin bsica, de manera que el estudiante comprenda el funcionamiento interno de las instrucciones del microcontrolador seleccionado. Forma de trabajo: El estudiante debe tener en lo posible las herramientas y documentacin necesaria, para la realizacin de la prctica de forma auto dirigida, el material de consulta necesario se encuentra en el aula de cursos virtual, en datateca, en internet en la pgina de cada fabricante, las herramientas de software se encuentran dispuestas en su mayora en el aula de curso mediante enlaces directos a los fabricantes y desarrolladores, mucho del hardware son herramientas necesarias en la labor profesional y en su mayora de fcil y accesible consecucin. Todo lo anterior es para que de forma individual realice cada uno de los ejercicios de manera auto dirigida o con el acompaamiento y gua del Tutor de prctica de laboratorio en cada centro. En caso de dudas el Tutor de prctica se encarga de guiar el proceso de instalacin del software a utilizar y de dar las indicaciones generales de utilizacin del mismo para que el estudiante pueda compilar, depurar, simular y ejecutar el programa que debe disear. Procedimiento:

Para la realizacin de los ejercicios, los estudiantes deben disear individualmente

sus algoritmos hacer la compilacin, depuracin y ejecucin del programa. Cada

estudiante individualmente debe seguir el siguiente procedimiento:

Ejercicio 1.2.1: Control de una pantalla LCD de mnimo 2x16 y Ejercicio 1.2.2:

Control de un teclado matricial mnimo 4x3

1. Establecer las variables, constantes y entradas y/o salidas necesarias.

2. Establecer los elementos componentes principalmente el microcontrolador y

los componentes o perifricos que estarn conectados al microcontrolador.

3. Disear el esquema general de conexiones y su correspondiente circuito

electrnico.

4. Establecer los registros y configuracin de registros, que servirn de

interfaz entre el programa de control y los puertos.

5. Disear el algoritmo y diagrama de flujo solucin del problema planteado.

6. Generar el cdigo fuente, producto del algoritmo diseado.


7. Guardar el cdigo fuente en .ASM o el archivo que solicite el fabricante del

micro y su IDE.

8. Compilar, depurar y ejecutar el programa, hacer uso del simulador IDE u

otro software de uso libre, evaluacin o gratuito para realizar una simulacin

previa y garantizar el funcionamiento de la fase de diseo de software.

9. Guardar los cambios realizados.

10. Grabar el programa en la memoria del microcontrolador fsico.

11. Realizar la implementacin del montaje electrnico, siguiendo los esquemas

generales y de conexin de circuito electrnico, propuestos en el paso (3),

tomar las precauciones de establecer la correcta continuidad entre

componentes, su distribucin y montaje correcto en protoboard o tabla de

prototipos.

12. Incorporar el microcontrolador en el montaje, probar su conexin antes de

energizar.

13. Energizar y probar el funcionamiento del programa, si hay fallas o

correcciones regresar al paso 4 y 5 para reevaluar el algoritmo proseguir

con los pasos siguientes hasta obtener la solucin al problema planteado.

En los siguientes apartados se encuentra esquemas de conexin general, como

gua para los estudiantes que realizan prctica auto dirigida o para los estudiantes

en general que realizan la prctica con la gua del Tutor de prctica en el Centro.

Teniendo en cuenta la disponibilidad del chip microcontrolador, junto con su

sistema de desarrollo, incluyendo el programador, es posible realizar uno o los tres

montajes propuestos con los dispositivos relacionados.


Figura 9. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control de una

pantalla LCD de mnimo 2x16. Propuesta con microcontrolador PIC16F84A/PIC16F628A.

Figura 10. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control de un

teclado matricial mnimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad. Propuesta con

microcontrolador PIC16F84A/PIC16F628A.

Las resistencias en los puertos como salida pueden sustituirse por pull-ups

internos.



pantalla LCD de mnimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Motorola Freescale JK1 o

JK3 o JL1.



microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.


pantalla LCD de mnimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Texas Instruments MSP430.




microcontrolador Texas Instruments MSP430.

Sistema de Evaluacin

El tutor encargado del acompaamiento y calificacin del componente prctico,

evaluara individualmente a cada estudiante teniendo en cuenta el desempeo en

la prctica y la rbrica de evaluacin. La calificacin de la prctica se realizar en

escala de 0.0 a 45.0 siendo esta ltima la valoracin ms alta y que se sumara

con las otras dos prcticas para obtener una calificacin final que ser la que se

reporte en el aula de curso entre 0 y 125 puntos.

Informe o productos a entregar

Es necesario presentar un informe que evidencie el proceso de realizacin de la

prctica. El informe de laboratorio debe presentarse en formato IEEE

(www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), entre otros aspectos incluidos en el

formato IEEE, debe contener:

Resumen en espaol, Abstract, Palabras Clave (Index Terms)

Introduccin, relacionada con la prctica realizada y los aspectos

relevantes tratados en el informe presentado.


Objetivos, relacionar los objetivos general y especficos en relacin a la

realizacin de la prctica.

Metodologa, Presenta los aspectos metodolgicos y procedimentales

realizados en el ejercicio prctico, desde la lectura de la gua de laboratorio

hasta la implementacin satisfactoria y funcional de los ejercicios

propuestos.

Algoritmos (Pseudocdigo, diagrama de flujo), Sntesis del procedimiento.

Implementacin, Evidencias de la implementacin (pantallazos, imgenes,

fotografas, etc), del proceso de diseo de software con la edicin,

compilacin, depuracin y simulacin, junto con el proceso de diseo de

hardware con la implementacin del circuito (simulado, aunque preferible y

necesariamente fsico) y su correspondiente funcionamiento.

Anlisis de resultados, se analizan los resultados obtenidos en la

experiencia de laboratorio, desde el diseo del algoritmo hasta el

funcionamiento interno del micro y su relacin funcional con los perifricos.

Conclusiones y Recomendaciones, despus de establecer un anlisis de

los resultados obtenidos y de un ejercicio individual y grupal de reflexin

sobre la prctica realizada, se debe plasmar las conclusiones y

recomendaciones, como producto intelectual del ejercicio terico prctico.

Referencias, el trabajo realizado en la prctica, debe contar con soportes

tericos o prcticos de tipo doc

practica de microprocesadores y microcontroladores

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