Microcontroladores

Microcontroladores

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INTRODUCCIÓN

Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad para analizar, diseñar, simular y construir prototipos para sistemas mecatrónicos, con una actitud investigadora, de acuerdo a las necesidades tecnológicas y sociales actuales y emergentes, impactando positivamente en el entorno global.

La mecatrónica abarca varias disciplinas, la mecánica para el movimiento, la electrónica para el manejo de la energía y la computación para ejecutar programas. En la automatización se emplean los microcontroladores para programar una tarea o un proceso, por lo que el saber programar un microcontrolador es una capacidad muy importante para un Ingeniero en Mecatrónica.

En esta asignatura se abordan los diferentes tipos de microcontroladores, la arquitectura interna de microcontroladores de 8 bits; sus características eléctricas, puertos de entrada-salida, módulos internos, manejo de interrupciones y herramientas de desarrollo, con el fin de mostrar al alumno el poder y la versatilidad que tienen los microcontroladores para desarrollar sistemas de control.

OBJETIVO GENERAL DEL CURSO

Programar y aplicar sistemas basados en microcontroladores y sus interfaces, en la automatización y control de procesos.

COMPETENCIAS PREVIAS

• Analiza, simula e implementa circuitos eléctricos de corriente directa y alterna con elementos pasivos y activos lineales (fuentes lineales) para su aplicación en sistemas eléctricos.
• Analiza, diseña, simula e implementa físicamente circuitos con dispositivos semiconductores básicos para el desarrollo de circuitos electrónicos utilizados en los sistemas mecatrónicos.
• Diseña e implementa circuitos digitales para el control de diferentes sistemas mecatrónicos.
• Construye   programas   utilizando   estructuras   condicionales        y repetitivas para aumentar su funcionalidad.

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UNIDADES DE APRENDIZAJE Y COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

Unidad 1 – Arquitectura de Microcontroladores[pic 3]

Unidad 2 – Programación de entradas y salidas del microcontrolador[pic 4]

Unidad 3 – Interrupciones en un microcontrolador[pic 5]

Unidad 4 – Programación de periféricos del microcontrolador[pic 6]

Unidad 5 – Programación del módulo CCP del microcontrolador[pic 7]

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CONTENIDO

INTRODUCCIÓN        1

OBJETIVO GENERAL DEL CURSO        1

COMPETENCIAS PREVIAS        1

UNIDADES DE APRENDIZAJE Y COMPETENCIAS ESPECÍFICAS        2

CONTENIDO        3

UNIDAD 1.  ARQUITECTURA DE MICROCONTROLADORES        4

1. Diferencia entre Microprocesador, Microcomputadora y Microcontrolador        5
2. Características y aplicación de los microcontroladores        6
3. Tipos de arquitecturas computacionales        9
4. Tipos de Microcontroladores y sus fabricantes        11

1. Componentes de un Microcontrolador        13

1. Registros internos        13
2. Tipos y distrubución de las memorias internas        14
3. Periféricos        20
4. Instrucciones del Microcontrolador        21
5. Distribución de terminales        24
6. El reset y sus posibles fuentes        26

1. Características del reloj del sistema        27
2. Características de la fuente de alimentación y consumo de potencia del MCU        29
3. Herramientas de desarrollo        31

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UNIDAD 1. ARQUITECTURA DE MICROCONTROLADORES

Competencia específica a desarrollar:[pic 10]

Introducción

La situación actual en el campo de los microcontroladores se ha producido gracias al desarrollo de la tecnología de fabricación de los circuitos integrados. Este desarrollo ha permitido construir las centenas de miles de transistores en un chip. Esto fue una condición previa para la fabricación de un microprocesador. Las primeras microcomputadoras se fabricaron al añadirles periféricos externos, tales como memoria, líneas de entrada/salida, temporizadores u otros. El incremento posterior de la densidad de integración permitió crear un circuito integrado que contenía tanto al procesador como periféricos. Así es cómo fue desarrollada la primera microcomputadora en un solo chip, denominada más tarde microcontrolador.

Breve historia del Microcontrolador

El microcontrolador fue inventado por Texas Instruments en la década de 1970, casi al mismo tiempo que el primer microprocesador que estaba siendo inventado en Intel. Los primeros microcontroladores eran simplemente microprocesadores con una función de memoria, como la memoria RAM y ROM. Más tarde, los microcontroladores se desarrollaron en una amplia gama de dispositivos diseñados para aplicaciones de sistemas integrados específicos en dispositivos tales como automóviles, teléfonos móviles y electrodomésticos.

El primer microcontrolador

En 1971, el primer microcontrolador fue inventado por dos ingenieros de Texas Instruments, de acuerdo con el Instituto Smithsoniano. Gary Boone y Michael Cochran crearon el TMS 1000, el cual era un microcontrolador de 4 bits con función de ROM y RAM. El microcontrolador era utilizado internamente en Texas Instruments en sus productos de cálculo desde 1972 hasta 1974, y fue refinado con el paso de

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los años. En 1974, TI puso a la venta el TMS 1000 para la industria de electrónicos. El TMS 1000 estuvo disponible en varios tamaños de RAM y ROM. A partir de 1983, cerca de un millón de TMS 1000 fueron vendidos.

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