presentaciÓn microcontroladores

LUIS LEONARDO RIVERA ABANZA

INSTRUCTOR SENA

INTRODUCCIN A LOS

MICROCONTROLADORES

MANTENIMIENTO ELECTRNICO E

INSTRUMENTAL INDUSTRIAL

DESCRIPCIN

Dentro del mundo de la electrnica digital existen bsicamente dos maneras de disear o construir un circuito: mediante componentes discretos y

circuitos integrados, o bien utilizando microcontroladores. Estos incluyen

dentro de una misma capsula (a veces de tan solo 8 pines) un

microprocesador, una memoria RAM, una ROM (generalmente de tipo

FLASH), puertos de entrada y salida, etc. y pueden ser fcilmente

programados para llevar a cabo las mas diversas tareas.

MANTENIMIENTO ELECTRNICO E INSTRUMENTAL INDUSTRIAL ING. LUIS LEONARDO RIVERA A.

DESCRIPCIN

Quizs una de las mayores ventajas sea la posibilidad de realizar modificaciones en el comportamiento de nuestro proyecto simplemente

actualizando el software que ejecuta el microcontrolador. En un diseo

tradicional, una tarea tan sencilla como modificar un tiempo de respuesta o

agregar alguna pequea funcin no contemplada en el diseo original obliga

a construir un nuevo circuito impreso, agregar o quitar integrados, etc. Si el

proyecto esta construido en torno a un microcontrolador, en pocos minutos

se puede tener el nuevo proyecto funcionando.


DESCRIPCIN

Explicado mediante trminos sencillos, podemos definir a un microcontrolador como un circuito integrado (chip) que incluye en su interior

las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, memoria y

unidades de E/S, es decir, se trata de una computadora completa en un solo

circuito integrado. Aunque por supuesto sus prestaciones son limitadas si las

comparamos con las de cualquier ordenador personal, adems de dicha

integracin, su caracterstica principal es su alto nivel de especializacin. Si

bien los hay del tamao de un sello de correos, lo normal es que sean

incluso ms pequeos, ya que, lgicamente, forman parte del dispositivo

que controlan.


EJEMPLO SENCILLO MICROCONTROLADOR


CARACTERSTICAS

Los microcontroladores representan la inmensa mayora de los chips microprocesadores vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y

otro son DSP (Digital Signal Processor, Procesador Digital de Seal),

circuitos ms especializados. Mientras podemos tener uno o dos

microprocesadores de propsito general en casa (dentro del ordenador,

claro!), probablemente tenemos distribuido entre los electrodomsticos de

nuestra casa entre una y dos docenas de microcontroladores. Pueden

encontrarse en casi cualquier dispositivo elctrico como automviles,

lavarropas, hornos microondas, telfonos, equipos de audio, etc.


CARACTERSTICAS

Un microcontrolador difiere de un microprocesador de los que estamos acostumbrados a ver (por ejemplo un Athlon o un Pentium), no solo

fisicamente si no en que es ms fcil convertirlo en una computadora en funcionamiento, con un mnimo de chips externos de apoyo. La idea es que

el chip se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energa y de

informacin (por medio de sus puertos de entrada/salida integrados) que

necesite, y eso es todo. Un microprocesador convencional no le permitir

hacer esto, ya que normalmente requiere que todas estas tareas sean

manejadas por otros chips.


CARACTERSTICAS

Tpicamente, un microcontrolador puede disponer de un generador de reloj integrado y una pequea cantidad de memoria RAM y ROM/EPROM/EEPROM, significando

que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de

control y un cristal de sincronizacin. Los microcontroladores disponen

generalmente tambin de una gran variedad de dispositivos de entrada/salida, como

convertidores de analgico a digital, temporizadores, UARTs y buses de interfaz

serie especializados, como I2C y CAN, entre otros. Frecuentemente, estos

dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores

especializados. Los modernos microcontroladores a veces incluyen un lenguaje de

programacin integrado, como el BASIC que se utiliza bastante con este propsito.

En caso de que no dispongan de un interprete on-board, se pueden programar desde el ordenador, usando tambin alguna versin de Basic, C, Pascal, assembler

u otros dentro de la larga lista de lenguajes disponibles, muchas veces en forma

gratuita.


CARACTERSTICAS

Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir

funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que

incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitera.

Incluso en una de las familias mas difundidas, solo se dispone de un set de

35 instrucciones bsicas.


PRESENTACIONES TPICAS


HISTORIA

Cuando no existan los microprocesadores, los ingenieros y aficionados a la electrnica creaban sus circuitos electrnicos mediante diseos que implicaban muchos componentes individuales y complejos clculos matemticos. Un circuito lgico bsico a menudo requera de muchos elementos electrnicos basados en transistores, resistencias, circuitos integrados con compuertas lgicas (ver nota sobre compuertas digitales en NeoTeo), etc., lo cual implicaba circuitos con muchos ajustes y posibilidades de fallos. En el ao 1971 apareci el primer microprocesador (desarrollado por Intel, el 4004) el cual origin un cambio decisivo en las tcnicas de diseo de la mayora de los equipos. A partir de ese momento, fue posible construir un equipo electrnico con un microprocesador, unos pocos circuitos accesorios y un software. Los diseos electrnicos comenzaron a ser mucho ms pequeos y simplificados, los diseadores de equipos electrnicos podan realizar mayor cantidad de tareas en menos tiempo y el tamao de los equipos se redujo considerablemente; sin embargo, despus de cierto tiempo apareci una nueva tecnologa, llamada microcontrolador que simplifico aun mas el diseo electrnico, al incluir en un mismo encapsulado el ncleo microprocesador, la memoria y las entradas/salidas.


PRIMEROS MICROPROCESADORES


HISTORIA

Esto tiene mucha lgica, si pensamos que un microcontrolador cuesta mucho menos que un circuito equivalente construido a partir de circuitos

integrados comunes y que adems muy sencillo agregar o modificar las prestaciones de un dispositivo construido con un microcontrolador

simplemente modificando su programa, sin tener que reconfigurar la

electrnica (el hard del aparato).


APLICACIONES

Si uno se toma el trabajo de utilizar un buscador de paginas web, es posible encontrar aplicaciones de lo mas diversas que involucren

microcontroladores, como por ejemplo alarmas de todo tipo, interfaces

electrnicas, manejadores de pantallas LCD alfanumricas y graficas,

temporizadores, computadoras de a bordo de los mas variados vehculos, interfaces con PC, control de maquinas industriales, y un largsimo etctera.

Algunos fabricantes de microcontroladores superan el milln de unidades de

un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar

una idea de la masiva utilizacin de estos componentes.


APLICACIONES

Los microcontroladores estn conquistando el mundo. Estn presentes en nuestro trabajo, en nuestra casa y en nuestra vida, en general. Se pueden

encontrar controlando el funcionamiento de los mouses y teclados de las

computadoras, impresoras, modems, en los telfonos, juguetes, en los

hornos de microondas y los televisores de nuestro hogar. Pero la invasin

acaba de comenzar y el nacimiento del siglo XXI ser testigo de la conquista

masiva de estas diminutas computadoras, que gobernarn la mayor parte de

los aparatos usamos.

Lo mejor de todo esto es que cualquier estudiante o aficionado tambin puede emplear microcontroladores en sus proyectos, ya que existe

abundante documentacin disponible para que su uso sea posible sin

complicaciones.


APLICACIONES


FABRICANTE

Microchip es la empresa que fabrica los microcontroladores PIC. En los ltimos tiempos esta familia de microcontroladores ha revolucionado el

mundo de las aplicaciones electrnicas. Tienen una facilidad de uso y

programacin tales, que junto a las inmensas posibilidades de E/S que

brindan han conquistado a programadores y desarrolladores. Su principal

ventaja (y segn sus detractores la principal desventaja) es su carcter

general, la flexibilidad que les permite ser empleados en casi cualquier

aplicacin. Otras familias de microcontroladores son ms eficaces en

aplicaciones especficas.


CLASIFICACIN

La familia PIC se divide en cuatro gamas:

Gama mini, con encapsulado de 8 pines, tiene como principal caracterstica su reducido tamao, al disponer todos sus componentes de solamente 8

pines.

La gama baja o bsica consiste en una serie de PIC de recursos limitados,

pero con una de la mejores relaciones coste/prestaciones de la familia. Sus

versiones estn encapsuladas con 18 y 28 patitas.

La denominada gama media es la ms variada y completa de los PIC. Abarca modelos con encapsulado desde 18 hasta 68 pines, cubriendo varias

opciones que integran abundantes perifricos. Dentro de esta gama se halla

el famoso PIC16F84, quizs el modelo mas utilizado en la historia de los

microcontroladores, aunque ya se lo considera obsoleto.


CLASIFICACIN

Encuadrado en la gama media tambin se halla la versin PIC14C000, que soporta el diseo de controladores inteligentes para cargadores de bateras,

pilas pequeas, fuentes de alimentacin y UPS y cualquier sistema de

adquisicin y procesamiento de seales que requiera gestin de la energa

de alimentacin. Los PIC 14C000 admiten cualquier tecnologa de las

bateras como Li-Ion, NiMH, NiCd, Ph y Zinc.

La gama alta dispone de chips con 58 instrucciones de 16 bits en el

repertorio y que disponen de un sistema de gestin de interrupciones

vectorizadas muy potente. Tambin incluyen variados controladores de

perifricos, puertos de comunicacin serie y paralelo con elementos

externos, un multiplicador hardware de gran velocidad y mayores

capacidades de memoria, que alcanza los 8 k palabras en la memoria de

instrucciones y 454 bytes en la memoria de datos.


CLASIFICACIN

Quizs la caracterstica ms destacable de los componentes de esta gama es su arquitectura abierta, que consiste en la posibilidad de ampliacin del

microcontrolador con elementos externos. Para este fin, algunos pinen

comunican con el exterior las lneas de los buses de datos, direcciones y

control, a las que se pueden conectar memorias o controladores de

perifricos.


CARACTERIZACIN SEGN GAMA

Caracterst icas de algunos PICs "mini".

Algunos PICs del grupo "bajo".

Microchips de gama "media"

Algunos integrantes de la gama "alta".


"No digas lo que piensas pero

piensa lo que dices." Gabriela Mistral


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