Microprocesadores

COLEGIO MIXTO BELEN NIVEL DIVERSIFICADO REA TCNICA INSTRUCTOR: BRYAN MARCOS

SEXTO BACHILLER EN ELECTRNICA CTEDRA: MICROPROCESADRES II

Mazrquica Modrnica Me han preguntdico varias persnicas si peligrsicas para las msicas son las cancinicas agitadricas. ay que pregntica ms infantlica! Slo un piflico la formulrica, p'a mis adntricos yo comentrica. Le he contestdico yo al preguntnico: "Cuando la gutica pide comdica, pone al cristinico firme y guerrrico por sus porticos y sus cebllicas. No hay regimintico que los detnguica si tienen hmbrica los populricos".

Preguntadnicos partidirsticos disimuldicos y muy maldicos son peligrsicos ms que los vrsicos, ms que las hulguicas y los desflicos. Bajito curdica firman paplicos, lavan sus mnicos como Pilticos. Caballerticos almidondicos, almibardicos, miniminimini... le echan carbnico al inocntico arrellendicos en los sillnicos. Cuentan los murticos de los encuntricos como frivlicos y bataclnicos.

Varias matncicas tiene la histrica en sus pagnicas bien imprentdicas. Para montrlicas no hicieron fltica las refalsicas revolucinicas. El juramntico jams cumpldico es el causntico del descontntico. Ni los obrricos ni los paquticos tienen la clpita, seor fisclico. Lo que yo cntico es una respustica a una pregntica de unos gracisicos, y ms no cntico porque no quirico; tengo flojrica en los zapticos, en los cabllicos, en la camsica, en los rinicos y en el bolsllico.

Las ltimas composiciones Violeta Parra - 1966 -

Principios Bsicos

Constitucin: Los circuitos lgicos digitales estudiados y empleados hasta el momento son usados para construir hardware (circuitos fsicos) de computadoras, estos son circuitos lgicos simples, formando redes complejas de sistemas digitales, para:

Recibir Organizar Decodificar

Interpretar Comparar Codificar

Almacenar Transferir Transmitir

Bits de Informacin, es decir 0 y 1.

Diagrama General

Organizacin de la computadora El sistema bsico de la computadora consta de tres Partes Generales y sus subdivisiones:

Perifricos o Perifricos unidades de salida o Perifricos unidades de entrada

Unidad Central de Procesos (CPU) o Unidad de Control o Unidad Aritmtica Lgica

Memoria

Unidad central de procesos

Realiza las operaciones internas para que la computadora ejecute la tarea programada.

Unidad de Control: Esta dedicada a coordinar y sincronizar los procesos internos y establece que operaciones se deben realizar y en que orden.

Unidad Aritmtica Lgica: Se dedica a operaciones aritmticas (+, *, /, .) y la toma de decisiones en la seccin lgica; como la decisin de prioridades en ciertas funciones

Perifricos o unidades externas

Medios por los cuales se comunica de con el exterior, obteniendo datos y transmite resultados.

Memoria Almacenan los programas que son ejecutados, datos pregrabados para su funcionamiento y es el espacio para

guardar cambios o nuevos programas a ejecutar.

Generalidades

Las computadoras, su constitucin, su trabajo y la forma de elaborarlo; dependen y obedecen a redes de circuitos lgicos digitales complejos. Su aplicacin ms favorable es tener la capacidad de poder ser programada para realizar cualquier tipo de tarea o funcin. Esto se logra a travs de algo que se denomina Programa, que no es ms que una serie de instrucciones perfectamente estructuradas

para que se ejecute o elabore, procese o resuelva una tarea especfica. En conclusin, la base de las computadoras son los Microprocesadores que es bsicamente toda la unidad de control o CPU, que es el dispositivo que realizar todas las funciones operaciones, procesos de las cuales son capaces las computadoras

El Microprocesador Un microprocesador es un dispositivo electrnico de alta integracin (VLSI) capaz de realizar millones de operaciones aritmticas y lgicas en un orden de pasos establecido por un programa, en solo segundos. Es la parte ms importante del computador aunque necesita de otros dispositivos perifricos para realizar sus funciones, tales como: memorias, puertos de entrada y salida de datos, coprocesadores.

Criterios de Clasificacin Existen dos criterios principales para la clasificacin:

a. Longitud de palabra (tamao de datos a procesar) Se refiere al numero de bits que puede procesar simultneamente un microprocesador y esta determinada por su arquitectura, es decir, por el tamao de los registros de la ALU y de los buses internos. b. Tecnologa de fabricacin Se refiere a el tipo de dispositivo con la que estn fabricados, entre estos materiales se encuentran: PMOS, NMOS, CMOS. Estas son tecnologas basadas en transistores de efecto de campo que permiten escalas de integracin bastante grandes, mucho ms baratos, ms simples de producir y consumen menos potencia.

Tipos y Caractersticas Existen dos tecnologas, de acuerdo a la forma en que se maneja el conjunto de instrucciones que poseen:

Tecnologa RISC Este cuenta con pocas instrucciones para su programacin, buscando reducir el nmero de ciclos de reloj de ejecucin por cada una de ellas, hacindolas simples y evitando instrucciones complejas. Tecnologa CISC

Basado en un amplio repertorio de instrucciones, aumenta la potencia del microprocesador a costa de aumentar el tamao de las instrucciones, y por tanto el nmero de ciclos de reloj que precisan para ejecutarse. Requieren menos instrucciones para ejecutar un programa determinado, pero estas instrucciones son ms complejas y se ejecutan en un tiempo mayor.

Partes y Funcionamiento En el diagrama siguiente se puede observar un esquema bsico de la conexin de una computadora muy sencilla pero con todos los elementos que caracterizan cualquier computadora; estos elementos son: - Microprocesador - Memoria (RAM, ROM, EEPROM, etc.) - Decodificador de direcciones - Seal de reloj - Puertos de Entrada y Salida.

Microcontrolador

Un microcontrolador es un circuito digital electrnico programable que incluye en su interior las tres unidades funcionales de un ordenador que son: - CPU (Unidad Central de Proceso - Memoria RAM, ROM, EEPROM FLASH, etc.

- Unidades de E/S digitales y/o analgicas Pic (controlador de interfaz perifrico).

Definicin El microcontrolador es un dispositivo dedicado, lo que quiere decir que cumple una funcin determinada y en su memoria reside el programa destinado a gobernar dicha aplicacin; sus lneas de entrada/salida soportan el conexionado de sensores y actuadores del dispositivo a controlar y todos los recursos complementarios disponibles tienen como nica finalidad atender sus requerimientos.

Tipos de microcontroladores Los microcontroladores se pueden clasificar segn el tamao de los datos (tamao de palabra) que procesan y se puede distinguir entre:

Microcontroladores de 4 bits. Microcontroladores de 8 bits. Microcontroladores de 16 bits. Microcontroladores de 32 bits.

Arquitectura externa del microcontrolador (terminales) Son todas las terminales que posee el microcontrolador las cuales sirven para comunicarse con sensores o componentes de salida.

Datos Tcnicos

Proceso de instalacin Los microcontroladores estn diseados de tal forma que su instalacin requiere de un mnimo de componentes externos para su correcto funcionamiento. En general, un microcontrolador para trabajar solamente necesita:

Fuente de energa estabilizada y Oscilador externo

Verificar antes de conectar el circuito que la fuente de alimentacin provea las tensiones y corrientes necesarias determinadas por el fabricante en la hoja de datos del dispositivo. La fuente de alimentacin debe ser estabilizada para evitar el mal funcionamiento del microcontrolador y sus perifricos. Verificar que los valores de los componentes del oscilador estn entre el rango de trabajo determinado por el fabricante en la hoja de datos del microcontrolador. Conectar el microcontrolador al circuito y alimentarlo.

Tensin y consumo de energa de un microcontrolador Los microcontroladores PIC tienen una rango amplio de tensiones de trabajo que van desde los 2.0 V hasta los 5.5 V. El mximo consumo de potencia para el PIC16F84A es de 800 mW, mientras que para el PIC16F877A es de 1.0 W. Con los datos anteriores nos es posible disear una fuente de alimentacin estabilizada que provea una alimentacin entre 2.0 y 5.5 VDC. sta se puede lograr, con el CI 7805 de 1 Amperio de corriente de salida considerando que ste debe alimentar adems del microcontrolador los dispositivos que se conecten al mismo.

Conexin de un microcontrolador

Programacin

La programacin de un microcontrolador es el proceso por el cual se le indica al dispositivo que funciones debe realizar y en qu momento a travs de un conjunto de instrucciones y/o objetos llamados lenguaje de programacin.

Tipos y caractersticas Existen en general 3 formas de programar Un microcontrolador:

Lenguaje de bajo nivel o Lenguaje Ensamblador Lenguaje de alto nivel (Basic, Pascal, C, etc.) Programacin en bloques o grfica

Sintaxis de Programacin

Creacin de una variable para direccionar informacin Se llama variable a un espacio de memoria RAM destinada a guardar informacin. Este espacio se encuentra donde se ubican los GPR. El espacio que ocupa una variable puede Tener distintos tamaos que son los siguientes:

Bit (1 bit de informacin) Byte (8 bits de informacin) Word (16 bits de informacin) Direccionamiento en la memoria

Variables Una variable es un objeto cuyo valor puede ser cambiado durante el tiempo de ejecucin. Cada variable debe ser declarada bajo un nico nombre de identificador valido. Este nombre es usado para Acceder al lugar de la memoria que ocupa la variable.

Tipos de variables

Transferencia de informacin Anteriormente vimos como direcionar o Transferir informacin a la memoria, ahora veremos como transferir informacin desde y hacia los puertos que es donde se conectan los sensores y actuadores del Sistema. Para esto es necesario estudiar los registros de funcin especial llamados TRIS y PORT, ya que ellos controlan el flujo de informacin de los puertos.

Registros TRIS y PORT Los registros TRIS tienen la funcin de establecer si una terminal de un puerto ser de entrada o de salida. Existe un registro TRIS por cada puerto, por ejemplo, el puerto A o PORTA tiene asociado el Registro TRISA, el PORTB tiene asociado el registro TRISB, etc.

Establecer un puerto como entrada o salida Para establecer una terminal como entrada. De datos se debe colocar un 1 (Input) en el bit del registro TRIS correspondiente a esa terminal y para establecer la terminal como salida de datos se debe colocar un 0.

Parametrizacin En muchas aplicaciones reales la programacin se hace con valores o parmetros aproximados que es necesario ajustar en el campo de trabajo. ejemplo DIM TEMP AS BYTE DIM PASO AS BYTE TEMP = 100 parametrizacin de variables PASO = 150

Operaciones aritmticas Existen 6 operaciones bsicas que se pueden realizar, aunque algunos compiladores de Basic permiten muchas ms, stas son:

Suma Divisin Resta Elevacin Multiplicacin Raz cuadrada

Operaciones aritmticas

Operaciones lgicas Las operaciones lgicas son siete:

NOT NAND

AND NOR

OR XOR

XNOR

Operadores relacionales Use los operadores relacionales para probar igualdades o desigualdades de las expresiones. Todos los operadores regresan TRUE (verdadero) o FALSE (falso).

Control de Flujo de Programa Adems de las operaciones aritmticas y lgicas existen otras herramientas que nos ayudarn en la programacin de una aplicacin dada. stas son:

Salto incondicionado Retardos Estructuras condicionales Estructuras repetitivas Salto condicionado Subrutinas Interrupciones

Salto Incondicionado: Esta herramienta de programacin nos sirve para saltar de un lugar del programa a otro, y hace uso de etiquetas para identificar el destino del salto.

Etiquetas Las etiquetas sirven como objetivos para las declaraciones goto. Marque las etiquetas deseadas con el nombre que desee y dos puntos, as:

Nombre_de_etiqueta: No se necesitan declaraciones especiales para las etiquetas en mikroBasic. El nombre de la etiqueta necesita ser un nombre de identificador valido, las declaraciones etiquetadas y las declaraciones goto, deben estar en el mismo bloque. No es posible saltar hacia una funcin o un procedimiento, No establezca una misma etiqueta para dos identificadores diferentes.

Declaracin GOTO Use la sentencia goto para un salto sin condiciones a cualquier etiqueta local. La sintaxis de un goto es:

goto nombre de etiqueta Esto transferir el control a la posicin al lugar especifico del nombre de la etiqueta. La palabra reservada puede estar antes o despus de la etiqueta, no es posible saltar dentro o fuera de una rutina.

Retardos: Se llaman retardos o esperas a las instrucciones que permiten un periodo de tiempo entre una instruccin y otra. Para este efecto existen dos instrucciones de espera o retardo:

Delay_ms (tiempo) , tiempo en milisegundos

Delay_us (tiempo), tiempo en microsegundos Un tiempo constante Para utilizar un tiempo en forma de variable utilizamos la instruccin

Vdelay_ms (variable)

Estructuras condicionales: En algunas ocasiones se necesita realizar determinado proceso, solamente si se cumple una condicin dada. Para hacer esto posible existen las estructuras condicionales IF - THEN - ELSE, que traducidas significan S - ENTONCES - SINO. Su sintaxis completa es la siguiente:

if expresin then declaraciones

else

Otras declaraciones end if

Estructuras condicionales IF Donde la expresin, es evaluada si es verdadero las declaraciones se ejecutan. Si la expresin es falsa se ejecutaran otras declaraciones. La expresin debe ser convertida a tipo bolean, de otra forma la expresin est mal formulada. La palabra clave else y las otras declaraciones son opcionales.

IF THEN --------------------------------------- -----PROCEDIMIENTO 1------ --------------------------------------- ELSE ---------------------------------------- ------PROCEDIMIENTO 2------ ---------------------------------------- ENDIF

SI la condicin se cumple ENTONCES ------------------------------------------------ -- REALICE EL PROCEDIMIENTO 1 --- ------------------------------------------------ SI NO se cumple la condicin ------------------------------------------------ -- REALICE EL PROCEDIMIENTO 2 --- ------------------------------------------------ FIN DE LA ESTRUCTURA

Estructura condicional if La estructura debe entenderse de la siguiente manera:

Anidar Ifs requiere de atencin especial, la regla general es que la condicin anidada se analiza desde la condicin ms profunda, con cada else limitando al if mas cercano de la izquierda.

Estructuras repetitivas: Sirven para repetir un proceso un nmero de veces determinado, incrementando o decrementando una variable desde un valor inicial hasta un valor final. Su forma de uso es la siguiente:

FOR = TO STEP --------------------------------------- ------PROCEDIMIENTO------ ---------------------------------------

NEXT

Estructura for La variable de uso debe ser tipo BYTE o WORD. El valor inicial es el nmero que se le asigna a la Variable cuando empieza el ciclo, este valor se incrementa o decrementa en pasos determinados por el valor del STEP hasta que la variable alcanza el valor final, en este momento termina el ciclo. Cada vez que se incrementa o decrementa la variable realiza el procedimiento que tiene en su estructura. Ejemplo de la estructura for: Realice un programa que haga un conteo binario en el puerto B que inicie con un valor de 23 y finalice con un valor de 139 en incrementos de uno en uno.

DIM CONT AS BYTE

TRISB = 0 PORTB = 0 INICIO:

FOR CONT = 23 TO 139 PORTB = CONT WAITMS 200

NEXT CONT GOTO INICIO

Subrutinas Se le llama subrutina a un bloque de programa que posee un inicio y un retorno que permite estructurar el programa en bloques funcionales, de tal forma que un programa extenso se puede desglosar en mdulos o subprogramas ms simples llamados Subrutinas. Se puede decir que una subrutina tiene similar funcionamiento que un salto GOTO con la diferencia que posee un retorno que hace regresar al programa a la siguiente instruccin del punto de partida. La estructura de una subrutina es la siguiente:

Declaraciones WHILE Use la sentencia while para condicionar una declaracin de iteracin. La sintaxis es:

while expresion

declaraciones Wend

Las declaraciones se ejecutaran repetidamente, mientras la expresin sea verdadera, esto es si la expresin al ser evaluada la primera vez es falsa no se ejecutaran las declaraciones.