GUIA DE PRÁCTICAS DEL LABORATORIO DE DISEÑO DIGITAL CON MICROCONTROLADORES

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Facultad de Ingeniería

Proyecto Curricular de Ingeniería Electrónica

GUIA DE PRÁCTICAS DEL LABORATORIO DE DISEÑO DIGITAL CON MICROCONTROLADORES

Profesor: Ing. Julián R. Camargo

Bogotá, D.C., Septiembre de 2014

Tabla de Contenido

Introducción 1

Metodología de trabajo 1 Desarrollo del Laboratorio 4

1. Conociendo las Herramientas de Trabajo 6

1.1 Objetivos 6

1.2 Introducción 6

1.3 Conclusiones 16

1.4 Ejercicios 17

2. Manejo de los Puertos de E/S estándar 18

2.1 Objetivo 18

2.2 Introducción 18

2.3 Ejercicio 19

3. Introducción a las Interrupciones y Manejo del módulo de Teclado 20

3.1 Objetivo 20

3.2 Introducción a las interrupciones 20

3.3 Interrupción externa IRQ 21

3.4 Módulo de Teclado (KBI) 21

3.4 Ejercicio 22

4. Manejo de los Temporizadores del Microcontrolador 23

4.1 Objetivo 23

4.2 Introducción 23

4.3 Ejercicio 24

5. PWM 25

5.1 Objetivo 25

5.2 Introducción 25

5.3 Ejercicio 26

6. Uso del PLL como oscilador principal 27

6.1 Objetivos 27

6.2 Introducción 27

6.3 Motor Paso a Paso (Stepper Motor) 28

6.4 Ejercicio 29

7. El Conversor Analógico-Digital (ADC) del Microcontrolador y el

Módulo de Comunicaciones Seriales Asincrónicas (SCI) 30

7.1 Objetivo 30

7.2 Introducción a la Conversión DAC y ADC 31

7.3 Introducción a la comunicación serial asincrónica 32

7.4 Ejercicio 33

Introducción

El curso Laboratorio de Diseño Digital con Microcontroladores está orientado a confirmar los conocimientos adquiridos en teoría, en primera instancia, y a aplicarlos en algunos ejercicios, en segunda instancia. Estará encaminado a la ejecución y a la elaboración de pequeños proyectos de aplicación de los microcontroladores, puesto que el valor de estos está en su aplicabilidad.

La metodología de desarrollo de cada uno de los ejercicios de este curso no se centra exclusivamente en confrontar la teoría con la práctica, sino que incluye todo el proceso desde el momento mismo en que se plantea el "problema". En realidad, no existe una única solución sino que puede haber varias y muy diversas en su concepción, dada esta característica, el laboratorio consiste en lograr una solución satisfactoria. El curso busca, de alguna manera, evaluar la metodología adoptada para afrontar problemas que pueden ser resueltos con microcontroladores.

Dadas estas condiciones la evaluación de los resultados requiere de la elaboración de algunos documentos que conformen un informe del trabajo realizado. Aunque cada una de las etapas, dentro del proceso de búsqueda de la solución a algún problema dado, requieren ser documentas, algunos de ellos revisten mayor importancia para los objetivos del curso. De hecho cuando se necesite tomar elementos de trabajos ya realizados, la documentación creada en el momento de su desarrollo será la base para su nueva utilización. Para nadie es conocido que repetir un trabajo es una pérdida de tiempo y dinero innecesario. La documentación bien elaborada permitirá utilizar los elementos ya creados con una mayor eficiencia.

I. Metodología de trabajo

Aunque los métodos de desarrollo pueden llegar a ser tan diversos como aquellos que se adoptan empíricamente (basados fundamentalmente en la experiencia) hasta aquellos formales que tiene bases en la lógica y la matemática, todos tienen en común una secuencia que lleva al prototipo. Después que se tiene un problema y se desea resolver, se analiza. Este análisis aclara cuál es el problema y cuáles parámetros son los más importantes o los que se deben tener en cuenta en las etapas siguientes. Posteriormente, habiéndose modelado el problema, se modela la solución, es decir se entra en la etapa de diseño. Dependiendo de los elementos con que se cuente para diseñar, se sigue un método particular. Cuando se involucra un microcontrolador se debe tener en cuenta que la solución está repartida en dos partes complementarias: los circuitos y los programas. Entonces, será necesario "repartir" el diseño en unos circuitos (comúnmente conocidos como hardware) y unos programas (conocidos como software) que están incluidos y manejados por el microcontrolador. Luego al tener un diseño completo, se hace el montaje del prototipo de la solución en este caso de los circuitos y los programas que se encargarán de resolver el problema. En la medida que se avanza se hacen las correcciones que haya lugar. Este proceso se conoce como depuración y continúa hasta cuando el prototipo cumple con las condiciones impuestas a la solución

En los párrafos siguientes se hace una breve descripción de lo que significa cada una de las etapas de la secuencia planteada arriba, orientado fundamentalmente a la realización de los ejercicios del curso. Esta secuencia se puede definir en cinco etapas, a saber:

• Planteamiento del problema

• Análisis y modelamiento

• Diseño

• Montaje y Depuración

• Implantación y Elaboración de Documentos

Planteamiento del problema. Es la única etapa ya realizada dentro del curso. Los ejercicios de las prácticas plantean algún problema que debe ser resuelto con un microcontrolador. Un conocimiento preciso de cuál es el problema a resolver es conveniente para poder realizar las siguientes etapas con éxito. Si no es así, la probabilidad de fracasar es alta.

El planteamiento del problema debe producir un documento que defina, en forma precisa, cuál es el problema que se debe resolver. En muchos casos, es una labor que debe realizar quien tiene a su cargo encontrar la solución. Es posible que este documento incluya especificaciones de elementos o dispositivos con los cuales se va a trabajar; por ejemplo, es el caso del control de máquinas que ya tienen algunas características técnicas fijas e inmodificables. En otros casos serán

...