unidad i

Prof. Luis Zurita 1 Microcontroladores I

UNIDAD I

EL FASCINANTE MUNDO DE LOS

MICROCONTROLADORES

Objetivo general

Conocer las principales características y aplicaciones de los

Microcontroladores PIC

Objetivos específicos

Conocer con los principales usos de los microcontroladores.

Describir la arquitectura de los microcontroladores.

Conocer las principales características de los microcontroladores.

Realizar cálculos de tiempo de las instrucciones.

Estudiar los principales circuitos eléctricos de los microcontroladores.

Contenido

1.1. Introducción a los microcontroladores.

1.2. Arquitectura de los microcontroladores.

1.3. ¿Cómo actúan los microcontroladores en un proceso?

1.4. ¿Por qué trabajar con los microcontroladores PIC?

1.5. Características generales de los microcontroladores.

1.6. Diagrama interno del PIC16F84 y PIC16F87X.

1.7. Hardware del PIC16F84.

1.7.1. Descripción de pines.

1.7.2. ¿Qué es el oscilador? ¿Para qué se usa?

1.7.2.1. Tipos de osciladores.

1.7.2.2. Conexionado.

1.7.3. Circuito de funcionamiento de un microcontrolador PIC16F84


1.7.4. Cálculos de tiempo de las instrucciones.

1.7.5. Circuitos periféricos de los microcontroladores.

1.8. Resumen de la Unidad I.

1.9. Autoevaluación.

1.10. Ejercicios propuestos.

1.11. Lecturas complementarias recomendadas.


1.1. Introducción a los microcontroladores

Observe el siguiente conjunto de imágenes:

Figura 1.1. Equipos electrónicos diversos.

¿Qué tienen en común?

Tienen en común un microcontrolador en su interior, haciendo

actividades de control, visualización, captación de información, etc.

Los microcontroladores se encuentran presentes en muchas tareas,

artefactos y procesos que realizamos a diario.

Veamos una rutina típica de una persona promedio en un día

cualquiera:

1. Levantarse en la mañana con un despertador digital o con la alarma

del celular.

2. Ir a la universidad o al trabajo en el carro o de pasajero pasando por

varios semáforos.

3. Esperar ser atendidos en orden luego de tomar un número en la

farmacia o en el banco.

4. Tomarse un cappuccino de la máquina preparadora de bebidas

calientes.

5. Trabajar en la computadora para terminar un informe pendiente.


6. Lavar la ropa en la lavadora digital.

7. Calentar la cena en el microondas.

8. Ver televisión o una película con el DVD.

9. Y muchísimas tareas más…

En esta era moderna, resulta muy difícil no estar en contacto con un

microcontrolador que nos ayuda en nuestro quehacer diario.

Es por ello que desde su aparición a mediados de los años 70’, con su

primo hermano el microprocesador, es una materia que está presente en casi

todas las universidades a nivel mundial por resultar una tarea gratificante al

realizar diseños con un microcontrolador, permitiendo poner en práctica

nuestras destrezas y habilidades como diseñadores e inventores.

Trabajar con los microcontroladores es un acercamiento al

romanticismo que envuelve el diseño digital de equipos electrónicos; es ver

la posibilidad de que un estudiante o profesional de la electrónica o carrera

afín pueda llevar a la práctica una idea escrita en un papel a través de

diferentes etapas hasta ver a su “criatura” cobrar vida y ver como realiza las

tareas para la cual fue creada.

Actividad 1. Escribe una lista de 10 equipos electrónicos o de procesos

industriales o comerciales en la que consideres que existe un

microcontrolador participando y compártela con el facilitador del curso para

su discusión.

1.2. Arquitectura de los microcontroladores.

Un microcontrolador es un circuito integrado que posee en su interior

una memoria RAM, EEPROM, FLASH, convertidores analógicos digitales,

puertos para comunicación serial, entradas y salidas de datos,


temporizadores, entre otras, contenidos en un chip encapsulado tipo DIP o

SOIC de 18,28, 40 pines.

En el párrafo anterior pareciera que se estaba hablando de una

computadora. En efecto muchos autores definen al microcontrolador como

una microcomputadora o computadora dedicada con limitaciones y menos

prestaciones.

Posee básicamente, las mismas partes que un computador y un

controlador lógico programable (PLC). Entre ellas tenemos:

– CPU (Unidad Central de Procesamiento)

– ALU (Unidad Lógico - Aritmética)

– Periféricos

Figura 1.2. Arquitectura de un microcontrolador.

Hemos comentado en el tema anterior que los microcontroladores son

una evolución más práctica de los microprocesadores, y esto se fundamenta

en dos aspectos importantes: los microcontroladores albergan en su interior

varios circuitos que los microprocesadores no tienen. Esto se conoce como

arquitectura cerrada (para los primeros) y arquitectura abierta (para los

segundos) y la arquitectura tradicional del procesador del microcontrolador

(Tipo Harvard) y de los microprocesadores (Tipo Von Neumann).

Periféricos

Memoriade Datos

Memoria dePrograma

Lógica decontrol

ALU


Microprocesador y su arquitectura abierta

Se dice que el microprocesador posee una arquitectura abierta por

tener la opción de conectar varios sistemas o circuitos electrónicos

adicionales mediante el uso de tres buses; bus de direcciones, datos y

control. En la figura 1.3, se ilustra este tipo de arquitectura:

Figura 1.3. Arquitectura abierta.

Microcontrolador y su arquitectura cerrada

El microcontrolador se caracteriza por tener una arquitectura cerrada,

al poseer en su interior los circuitos auxiliares, que varían según sea la

familia con la que se está trabajando. En la figura 1.4, se ilustra este tipo de

arquitectura:

Figura 1.4. Arquitectura cerrada.

μP

Memorias Controladores Controladores

Bus de Direcciones

Bus de Datos

Bus de Control

Periféricos Periféricos

μC Periféricos


Arquitectura tipo Von Neumann

Esta arquitectura fue inicialmente utilizada en los microprocesadores,

y se caracterizaba por acceder a la memoria de instrucciones y memoria de

datos, a través de un mismo bus de direcciones, lo que producía un

“embotellamiento” ya que primero se accedía a un tipo de memoria, se

procesaba la información y luego a la otra. En la figura 1.5, se ilustra este

tipo de arquitectura:

Figura 1.5. Arquitectura Von Neumann.

Arquitectura tipo Harvard

Este tipo es la tendencia en las versiones modernas de

microcontroladores. Se caracterizan por separar en circuitos diferentes, las

memorias de instrucción y de datos, facilitando acceder a ambas

simultáneamente. Permite la técnica de segmentación, reduciendo el tiempo

de lectura de datos y de instrucciones, aumentando la velocidad de

respuesta de la unidad central de procesamiento. En la figura 1.5, se ilustra

este tipo de arquitectura:

CPU

8

Memoria

Instrucciones+

Datos

Bus común dedirecciones

Bus de datose instrucciones


Figura 1.6. Arquitectura Harvard.

1.3. ¿Cuál es la función de un microcontrolador cuando controla un

proceso?

El microcontrolador opera como cualquier sistema o circuito de control,

sensando o tomando información del proceso, realizando operaciones de

comparación, o de acceso, o de promedio, o de alarma, etc., y actuando

sobre el mismo para corregir, modificar, o mantener valores, según sean las

exigencias del diseño. A "groso modo", lo podemos ilustrar en la figura 1.7,

formando parte de un lazo de control cerrado o uno abierto:

Figura 1.7. Función de un microcontrolador en un proceso.

Memoriade

Instrucciones

Memoriade

Datos

CPU

Bus de Direcciónde Instrucciones

Bus de Direcciónde Datos

Bus de DatosBus de Instrucciones

10

14

9

8

PROCESO QUE SE

DESEA CONTROLAR

O MONITOREAR

MICROCONTROLADOR

MICROCONTROLADOR

INFORMACIÓN

INFORMACIÓN

MONITOR O LAZO

CONTROLADOR O LAZO

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En la figura 1.8, se puede apreciar un

variables típicas de cualquier proceso industrial y los principales actuadores y

señalizadores para visualizar el uso de

de variables y los posibles lazos de control en un proceso industrial

Figura 1.8. Mediciones de variable de un microcontrolador en un proceso.

En la figura 1.9, podemos observar la utilización de un

microcontrolador como sistema de control de acceso a un local, que

supervisa un teclado, a la espera que el usuario ingrese su código de

acceso, además de visualizar en una pantalla LCD los mensajes sean de

acceso o de negación y por último el control de apertu

custodia.


la figura 1.8, se puede apreciar un diagrama de bloque


señalizadores para visualizar el uso de los microcontroladores en la medición

y los posibles lazos de control en un proceso industrial



controlador como sistema de control de acceso a un local, que



acceso o de negación y por último el control de apertura sobre la puerta en

Microcontroladores I

diagrama de bloque de algunas


los microcontroladores en la medición

y los posibles lazos de control en un proceso industrial:



controlador como sistema de control de acceso a un local, que



ra sobre la puerta en

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Figura 1.9. Control de acceso mediante un microcontrolador.

Para finalizar este apartado, ¿sabías que todos los semáforos que

existen en la ciudad de Cumaná (A excepción de los dos que muestran los

tiempos restantes para cambiar de luces), son controlados con tarjetas de

control con microcontroladores construidos en el IUT Cumaná?

En la figura 1.10, se muestra un bloque que contiene un

microcontrolador, este se encarga del control de cambio de las luces,

dependiendo el estado que corresponda y en los tiempos preestablecidos

para estos sistemas.

Figura 1.10. Tarjeta de control de tráfico mediante un microcontrolador.

ROJO 2

AMARILLO 2

VERDE 2

µC


Figura 1.9. Control de acceso mediante un microcontrolador.



estantes para cambiar de luces), son controlados con tarjetas de

control con microcontroladores construidos en el IUT Cumaná?



ndiendo el estado que corresponda y en los tiempos preestablecidos


ROJO 1

AMARILLO 1

VERDE 1

ROJO 2

AMARILLO 2

VERDE 2

ROJO 3

AMARILLO 3

VERDE 3

ROJO 4

AMARILLO 4

VERDE 4




estantes para cambiar de luces), son controlados con tarjetas de



ndiendo el estado que corresponda y en los tiempos preestablecidos


AMARILLO 4


1.4. ¿Por qué trabajar con los microcontroladores PIC?

Existe una amplia gama de casas fabricantes de microcontroladores,

en el mercado: Motorola, Intel, Texas Instrumens, Hitachi, Parallax, Amtel,

Arduino, etc., en este curso, se han adoptado los PIC de la gama o familia

media de Microchip (PIC 16F8XX) por las siguientes prestaciones:

1. Arquitectura Harvard. (Se analizó en el epígrafe 1.2)

2. Arquitectura RISC.

La arquitectura RISC (Reduced Instructions Set Computer) o Juego

de Instrucciones Reducidas para Computadoras, posee un total de 35

instrucciones en lenguaje de máquina o ensamblador (assembler), con las

que se pueden realizar infinidades de programas para el microcontrolador, lo

que simplifica su uso. Los microprocesadores utilizan arquitectura CISC

(Complex Instructios Set Computers) y están por el orden de 80

instrucciones.

3. Segmentación (PIPELINE).

Esta característica se conoce como “paralelismo implícito”, segmenta

ó separa las funciones del CPU, producto de la arquitectura Harvard,

permitiéndole realizar en etapas, instrucciones diferentes en cada una de

ellas y operar varias a la vez. Aumenta el rendimiento del CPU, lo que hace

que sus operaciones y procesamiento sean más rápidas que la gran mayoría

de los otros microcontroladores.

4. Información ampliamente difundida y de fácil acceso.

La empresa que los produce proporciona información actualizada y

novedades de sus productos, libre acceso a las hojas técnicas (Data Sheet)

de sus diferentes componentes, así como software para programación,


proyectos propuestos, tutoriales, entre otros, mediante su página Web

(www.microchip.com).

5. Compatibilidad.

Quizás es una de las principales prestaciones en la opinión del autor.

Existen productos de software y hardware, que no pertenecen a Microchip,

pero que son totalmente compatibles con sus productos. Podemos "bajar"

programas adicionales gratis de Internet y realizar circuitos para

programarlos a un bajo precio, exitosamente.

1.5. Características generales de los microcontroladores

Internamente un microcontrolador se divide en tres grandes áreas:

1) Núcleo

Estas son las características básicas que definen la operatividad del

microcontrolador. Se encuentra formado por:

1. Oscilador

2. CPU (Unidad Central de Procesamiento)

3. ALU (Unidad Lógica Aritmética)

4. Memoria no volátil para programa (ROM)

5. Memoria de lecto-escritura para datos (RAM)

6. Memoria programable para datos (EEPROM/FLASH)

7. Instrucciones

2) Periféricos

Es la parte que los diferencia con los microprocesadores. Permite la

conexión con el "mundo exterior". Destacan:

1. Entradas y salidas digitales de utilidad general.

2. Comparadores.


3. Módulo de captura, comparación y PWM

4. Comunicación serial

5. Comunicación paralela

6. Comunicación I2C

7. Comparadores

8. Convertidores Analógico/Digital

Nota: Las características 3 a la 8 están disponibles para la familia

PIC16F87X.

3) Características Especiales ó Recursos Auxiliares

Contribuyen a reducir el costo del sistema, incrementan la

flexibilidad de diseño y brindan mayor fiabilidad. Entre ellas tenemos:

1. Bits de configuración.

2. Reset de encendido.

3. Contador de Programa.

4. Temporizador WATCHDOG.

5. Modo reposo ó de bajo consumo (SLEEP).

6. Oscilador RC interno.

7. Programación serie en el propio circuito.

8. Interrupciones.

9. Temporizadores (Timer's).


Tabla resumen de las características del PIC16F84A:

Características Valor

Memoria de Programa 1k x 14 bits

Memoria de Datos RAM 68 Bytes

Memoria de DatosEEPROM

64 Bytes

Pila de programa 8 Niveles

Interrupciones 4 tipos diferentes

RISC 35

Frecuencia Máxima 20 MHz

Temporizadores 2 (TMR0(3) y WDT(4))

Líneas de Entradas/SalidasDigitales

13 (5 Puerto A, 8 PuertoB)

Corriente máxima sumidero 80 mA PA/150 mA PB

Corriente máxima fuente 50 mA PA/100 mA PB

Corriente máxima sumideropor línea (Pin)

25 mA

Corriente máxima fuentepor línea (Pin)

20 mA

Voltaje de alimentación 2 a 5.5 VDC

Voltaje de programación 12 a 14 VDC

Encapsulado DIP plástico 18 pines

Tabla 1.1. Características del microcontrolador PIC16F84A.

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1.6. Diagrama interno del PIC16F84A y de la familia PIC16F87X

A) PIC16F84A.

En la figura 1.11, se muestra un d

configuración interna del PIC16F84A, se puede apreciar gran parte de las

características descritas en el punto 1.5, como lo son las memorias, los

puertos de entrada y salida de datos, las entradas de los osciladores, la

alimentación, entre otros.

Fuente: Manual PIC16F84 de Microchip.

Figura 1.11. Diagrama interno del microcontrolador PIC16F84A.


Diagrama interno del PIC16F84A y de la familia PIC16F87X

En la figura 1.11, se muestra un diagrama de bloque de la




, entre otros.

Fuente: Manual PIC16F84 de Microchip.

Figura 1.11. Diagrama interno del microcontrolador PIC16F84A.


Diagrama interno del PIC16F84A y de la familia PIC16F87X

iagrama de bloque de la





B) PIC16F87X

En la figura 1.12, se muestra un diagrama de bloque de la

configuración interna de la familia PIC16F87X, se puede apreciar gran parte

de las características descritas del PIC16F84A, además de los recursos

especiales que poseen.

Fuente: Manual PIC16F87X de Microchip.

Figura 1.12. Diagrama interno de la familia PIC16F87X.


1.7. Hardware del PIC16F84

1.7.1. Descripción de los pines.

Figura 1.13. Pines del PIC16F84A.

Tabla 1.2. Descripción de los pines del PIC16F84A.

Pin Descripción/Función

VDD Voltaje de alimentación. Se aplican 5 VDC

VSS Tierra

OSC1/CLKINEntrada del circuito oscilador externo, que proporcionala frecuencia de trabajo

OSC0/CLKOUT Salida auxiliar del circuito oscilador

MCLR/VPP

Se activa con nivel bajo, proporcionando unareinicialización del sistema (reset). Cumple con unafunción adicional (VPP) que recibe la alimentación delvoltaje de programación, al momento de grabar al PIC.

RA4:RA0

5 líneas de Entradas/Salidas digitales del Puerto A.RA4 tiene una función adicional: Entrada de un relojexterno asíncrono ó síncrono, cuando elmicrocontrolador trabaja como contador de eventos.

RB7:RB0

8 líneas de Entradas/Salidas digitales del Puerto BRB0 tiene una función adicional: Provoca unainterrupción externa asíncrona, cuando se configurapara ésta.

RA2RA3RA4MCLRVSSRB0RB1RB2RB3

RA1RA0

OSC1OSC0VDDRB7RB6RB5RB4


1.7.2. ¿Qué es el oscilador? ¿Para qué se usa?

Un oscilador es un circuito externo que se conecta al microcontrolador,

generalmente es un cristal piezoeléctrico o de cuarzo.

Se usa para proporcionar una frecuencia de trabajo que sirve para

indicarle al microcontrolador a qué velocidad va a buscar y ejecutar las

instrucciones del programa que habremos de crear.

Es tan sencillo que si no tiene un oscilador, el microcontrolador no

podrá ejecutar ni la primera instrucción en su memoria de programa.

1.7.2.1. Tipos de osciladores

Los osciladores recomendados por el fabricante, y los condensadores

para proporcionar una adecuada frecuencia de trabajo, se muestran en la

tabla 1.3:

Tabla 1.3. Tipos de osciladores y valores de los condensadores.

TIPO FRECUENCIA OSC1/

Capacitor 1

OSC2/

Capacitor 2

LP( Low Power

Crystal)

32 kHz

200 kHz

68 – 100 pF

15 – 33 pF

68 – 100 pF

15 – 33 pF

XT (Crystal/

Resonator)

100 kHz

2 MHz

4 MHz

100 – 150 pF

15 – 33 pF

15 – 33 pF

100 – 150 pF

15 – 33 pF

15 – 33 pF

HS (High Speed

Crystal/

Resonator)

4 MHz

20 MHz

15 – 33 pF

15 – 33 pF

15 – 33 pF

15 – 33 pF


1.7.2.2. Conexionado

El siguiente circuito es necesario para un correcto funcionamiento del

oscilador y del microcontrolador. Es importante destacar que los

condensadores que se colocan en el circuito deben estar en el rango de

valores indicados en la tabla 1.3, es un error común que se comete cuando

se realizan las primeras prácticas con los microcontroladores.

Si por ejemplo, conectamos condensadores de 22 nF, el circuito no

funcionará, y puede llevarnos un tiempo importante revisando el montaje, así

que tengamos presente esta recomendación.

Figura 1.14. Circuito de conexionado del oscilador.

1.7.3. Circuito de funcionamiento de un microcontrolador PIC16F84

El siguiente esquema permite que un circuito funcione

adecuadamente, siendo necesario conectarle elementos adicionales para

introducir o sacar datos desde el microcontrolador, que serán mostrados en

epígrafes posteriores.

El voltaje de alimentación típico es 5 VDC y debe conectarse el

oscilador como se indica en el tema 1.7.1 y 1.7.2.2.

Prof. Luis Zurita 20

Figura 1.15. Circuito de funcionamiento de un microcontrolad

1.7.4. Cálculos de tiempo de las instrucciones.

Una vez conocidos los principales tipos de osc

unos conceptos sobre la importancia de su uso para

sencillos cálculos de tiempo de las instrucciones.

Frecuencia de Funcionamiento.

Un ciclo de instrucción tarda en ejecutarse cuatro p

Todas las instrucciones del PIC se realizan en un

exceptuando las de "salto" que tardan dos ciclos.

Los impulsos de reloj entran por FOSC1/CLKIN y s

señales internamente, dando lugar a Q1, Q2, Q3 y

El ciclo de instrucción se logra al realizarse las sigu

– Q1 incrementa el contador de programa (PC

– Q4 busca el código de la instrucción e

programa y se carga en el registro de instruc

– Q2 - Q3 decodifican y ejecutan la instrucción

RA2RA3RA4MCLRVSSRB0RB1RB2RB3

RA1RA0

OSC1OSC0VDDRB7RB6RB5RB4

VDD

R

C1

PIC

16

F84

A

VDD


or PIC16F84A.

iladores, revisemos

luego realizar los

eríodos de reloj.

ciclo de instrucción,

e dividen en cuatro

Q4.

ientes operaciones:

).

n la memoria del

ciones.

respectiva.

C2

XT ó HS


La figura 1.16 muestra como la señal del oscilador se divide

ejecutando las tareas descritas:

Figura 1.16. Señales divididas del oscilador.

Los cálculos se realizan bajo las siguientes recomendaciones:

1. Se elige el oscilador con el cual se va a trabajar. La selección depende de

las exigencias de velocidad de respuesta y/o de consumo de potencia que se

desee en el proyecto. Los cristales más comunes de uso por sus

prestaciones son el XT (4 MHz) y el HS (20 MHz).

2. Dada la frecuencia de funcionamiento (Frecuencia de Oscilación FOSC),

por el oscilador elegido, hallamos el período.

3. Un ciclo de instrucción se ejecuta en 4 períodos.

Tciclo de instrucción: 4 * TOSC

4. Multiplicamos la cantidad de instrucciones por lo que tarda en ejecutarse

una de ellas, cuya información nos la brinda el paso anterior. Las

Espera la instrucción (PC) yEjecuta la instrucción (PC-1)

Espera la instrucción (PC+1) yEjecuta la instrucción (PC)

Espera la instrucción (PC+2) yEjecuta la instrucción (PC+1)

Ciclo correspondiente auna instrucción

Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4

PC PC+1 PC+2

Osc

Q1

Q2

Q3

Q4

PC

CLK


instrucciones de salto se ejecutan en dos ciclos, por lo tanto, si tenemos

instrucciones de salto, éstas hacen que se multiplique el ciclo de instrucción

por dos.

Duración del total de instrucciones normales (DTIN)=

Nro. de instrucciones * Tciclo de instrucción

Duración del total de instrucciones de salto (DTIS)=

Nro. de instrucciones * Tciclo de instrucción * 2

5. Para determinar cuánto dura un programa en ejecutarse, sumamos la

duración de las instrucciones normales más la duración de las

instrucciones de salto.

Total de duración del programa: DTIN + DTIS

Veamos un ejemplo numérico:

Ejemplo 1. Sea un cristal XT, cuya frecuencia es F= 4 MHz, halle el total de

duración de un programa que contiene 250 instrucciones normales y 50

instrucciones de salto.

1. Hallamos el período:

T= 1/F, éste valor es conocido como el período de oscilación.

T= 1 / 4 MHz = 0.25 μs

2. Hallamos el Ciclo de Instrucción:

Tciclo de instrucción= 4*0.25 μs = 1 μs.

3. Duración del total de instrucciones normales (DTIN):

DTIN: 250 * 1 μs = 250 μs

4. Duración del total de instrucciones de salto (DTIS):

DTIS: 50 * 1 μs * 2 = 100 μs

5. Hallamos el total de duración del programa:

Total: DTIN + DTIS = 250 μs + 100 μs

Total: 350 μs

Por lo tanto nuestro programa tarda en ejecutarse, alrededor de 350 μs.


1.7.5. Circuitos periféricos de los microcontroladores.

Los microcontroladores, por si solos, son elementos aislados, carentes

de medios y recursos para comunicarse con el mundo exterior. Existen

numerosos circuitos externos que se conectan a los microcontroladores, con

dos grandes propósitos: Sacar datos desde su interior y llevar datos del

mundo exterior hacia su interior, a continuación veremos los principales

circuitos periféricos que se utilizarán en las primeras prácticas (Ver Unidad

Práctica I):

a. Reinicio

Este circuito permite aplicar un nivel bajo de voltaje al

microcontrolador, lo que provocará un reinicio (RESET) de la memoria de

programa desde la primera posición. En la figura 1.17, se muestra un circuito

típico de reinicio. También es común eliminar el diodo D4148 y R1. R tiene

un valor típico de 1 kΩ.

Figura 1.17. Circuito de Reinicio.


b. Circuitos que introducen datos al microcontrolador.

b.1. Lógica negativa.

Figura 1.18. Circuitos que introducen datos al microcontrolador. Lógica negativa.

b.2. Lógica positiva.

Figura 1.19. Circuitos que introducen datos al microcontrolador. Lógica positiva.

c. Circuitos que sacan datos del microcontrolador

c.1. Visualización con led’s.

Figura 1.20. Circuitos que sacan datos del microcontrolador mediante leds.


c.2. Visualización con Display

Figura 1.21. Circuitos que sacan datos del microcontrolador mediante displays 7 segmentos.

c.3. Salida con Relé para activar cargas de 110 VAC.

Figura 1.22. Circuito de control de cargas de 12 VDC y/o 110 VAC mediante relés.

c.4. Salida con optoacoplador para activar cargas de 12VDC o 110 VAC.

Figura 1.23. Circuito de control de cargas de 12 VDC y/o 110 VAC mediante optoacopladores.


1.8. RESUMEN DE LA UNIDAD I

Hemos terminado la Unidad I, durante la misma, se ha realizado un

acercamiento del estudiante al mundo de los microcontroladores y algunas

de sus bondades y aplicaciones. Cada día estos chips ocupan más espacios

en diversos aspectos de nuestras actividades diarias y laborales.

Es importante destacar que muchas soluciones de automatización,

control, medición y hasta recreativas reducen sus costos notablemente

cuando son diseñadas con estos elementos electrónicos, reproduciendo muy

bien las funciones y operaciones de muchos equipos terminados que se

adquieren en el exterior del país.

En esta unidad hemos destacado los principios teóricos principales de

los microcontroladores que son necesarios ir conociendo e interiorizando

para entender las siguientes unidades.

Algunos conceptos expuestos nos servirán para el desarrollo de las

primeras prácticas como lo son la importancia de los osciladores, circuitos

para ingresar y sacar datos del microcontrolador, elementos con los que

contamos para el desarrollo de los programas, descripción de los pines de un

PIC16F84, los cuales son comunes a otras familias de microcontroladores

con mayores prestaciones y más actualizadas que serán desarrolladas en las

siguientes unidades.

Adelante, en la unidad II, empezaremos a dar los primeros pasos para

la elaboración de un programa (software) que empezará a darle vida a los

circuitos básicos que hemos descrito en esta unidad.


1.9. Autoevaluación.

1. ¿Qué elementos forman parte de un microcontrolador y de una

computadora?

2. ¿Qué diferencia existe entre un microprocesador y un microcontrolador en

cuanto a su arquitectura?

3. ¿Qué diferencia existe entre la arquitectura Von Neumann y la

arquitectura Harvard?

4. ¿Cómo actúa un microcontrolador en un proceso?

5. Escriba las razones para trabajar con un microcontrolador PIC?

6. Escriba las principales características de un microcontrolador PIC?

7. ¿Cuál es la importancia de un oscilador?

8. Diga los tipos principales de los osciladores.

9. ¿Para qué sirve el circuito de RESET?

10.¿Qué componentes electrónicos se utilizan para introducir datos al

microcontrolador?

11.¿Qué componentes electrónicos se utilizan para sacar datos del

microcontrolador?

1.10. Ejercicios propuestos.

1. Explique mediante diagrama de tiempo, la segmentación o “PIPELINE”

y para qué sirve?

2. Dado un programa que contiene 850 instrucciones, de las cuales el 20

%, corresponden a instrucciones de salto. Halle: ¿Cuánto tarda en

ejecutarse el programa? Considere: A) Oscilador LP, B) Oscilador XT

3. Un programa ejecuta un ciclo cerrado, del cual se sale al ejecutar 3500

instrucciones, durante este ciclo, el programa ha realizado 1110

instrucciones de salto. Diga cuánto tarda el PIC para salir de este ciclo,

si se está utilizando un oscilador XT y uno HS.


4. Explique el funcionamiento de los circuitos de entrada y salida de datos

del microcontrolador.

5. Diseñe el hardware de un circuito con un microcontrolador que permita

visualizar en un display un número proveniente de un microcontrolador.

6. Diseñe el hardware de un circuito con un microcontrolador que posea

dos datos de entrada y una visualización con 4 leds.

7. Investigue:

7.1. ¿Qué es el perro guardián? (Watchdog time) y ¿Para qué sirve?

7.2. ¿Qué es el Power Up Time?

7.3. Circuitos de manejo de teclado y de multiplexación de displays.

8. Investigue las características de la familia 16F87X y 16F88X y realice una

tabla de comparación con respecto al PIC16F84A.

1.12. Lecturas complementarias recomendadas.

Para reforzar los conceptos de esta unidad, te recomendamos revisar

el libro: “Microcontroladores PIC” de José María Parejo Usategui. Capítulos I

y II. (Disponible en la Biblioteca de la Institución)

unidad i

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