Instituto Tecnolgico de Ciudad VictoriaEducacin a Distancia

2015

SISTEMAS PROGRAMABLES

Alumno: Christian Ren Guerrero Hernndez.N de control: 12380909. Tutor: Ing. Fidel ngel Martnez SalazarUnidad Acadmica: San Fernando.

ACTIVIDAD 3-1

ASESOR:Ing. Miguel ngel Macas Garca

MICROCONTROLADORESUn microcontrolador es un circuito integrado que en su interior contiene una unidad central de procesamiento (CPU), unidades de memoria (RAM y ROM), puertos de entrada y salida y perifricos. Estas partes estn interconectadas dentro del microcontrolador, y en conjunto forman lo que se le conoce como microcomputadora. Se puede decir con toda propiedad que un microcontrolador es una microcomputadora completa encapsulada en un circuito integrado.

CARACTERSTICASSon diseados para disminuir el coste econmico y el consumo de energa de un sistema en particular. El tamao de la CPU, la cantidad de memoria y los perifricos incluidos dependern de la aplicacin. El control de un electrodomstico sencillo como una batidora, utilizar un procesador muy pequeo 4 u 8 bit por que sustituir a un autmata finito. En cambio un reproductor de msica y/o vdeo digital requerir de un procesador de 32 bit o de 64 bit y de uno o ms Cdec de seal digital audio o vdeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa en un microcontrolador de 16 bit, al igual que el sistema de control electrnico del motor en un automvil.

APLICACIN DE LOS MICROCONTROLADORES:Los microcontroladores se encuentran por todas partes: Sistemas de comunicacin: en grandes automatismos como centrales y en telfonos fijos, mviles, fax, etc. Electrodomsticos: lavadoras, hornos, frigorficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vdeos, reproductores DVD, equipos de msica, mandos a distancia, consolas, etc. Industria informtica: Se encuentran en casi todos los perifricos; ratones, teclados, impresoras, escner, etc. Automocin: climatizacin, seguridad, ABS, etc. Industria: Autmatas, control de procesos, etc. Sistemas de supervisin, vigilancia y alarma: ascensores, calefaccin, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc. Otros: Instrumentacin, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegacin, etc.

INTRODUCCIONUn microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las rdenes grabadas en su memoria. Est compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea especfica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y perifricos de entrada/salida.

ANCHO DE BUSEs la cantidad de datos que la CPU puedetransmitiren cada momento hacia la memoria principal y a los dispositivos de entradas y salidas. (Todo camino para conducir bits es unbus).Un bus de 8 bits mueve en cada instante 8 bits de datos.El ancho del Bus puede ser de 8, 16, 32, 64, o 128 bits, hasta ahora.

CARACTERSTICAS DE UN BUSUn bus se caracteriza por la cantidad de informacin que se transmite en forma simultnea. Este volumen se expresa en bits y corresponde al nmero de lneas fsicas mediante las cuales se enva la informacin en forma simultnea. Un cable plano de 32 hilos permite la transmisin de 32 bits en paralelo. El trmino "ancho" se utiliza para designar el nmero de bits que un bus puede transmitir simultneamente. La velocidad del bus se define a travs de su frecuencia (que se expresa en Hercios o Hertz), es el nmero de paquetes de datos que pueden ser enviados o recibidos por segundo. Cada vez que se envan o reciben estos datos podemos hablar de ciclo. Es posible hallar la velocidad de transferencia mxima del bus (la cantidad de datos que puede transportar por unidad de tiempo) al multiplicar su ancho por la frecuencia. Un bus con un ancho de 16 bits y una frecuencia de 133 MHz, tiene una velocidad de transferencia de:16 * 133.106 = 2128*106 bit/s, o 2128*106/8 = 266*106 bytes/s o 266*106 /1000 = 266*103 KB/s o 259.7*103 /1000 = 266 MB/s

EJEMPLOPiense en ello como cuntos pasajeros (bits) puede caber en determinado momento, dentro del autobs a fin de trasladarse de una parte de la computadora a otra.Cuanto ms grande sea el nmeroms rpida ser la transferencia de datos.MEMORIAEn los microcontroladores la memoria de instrucciones y datos est integrada en el propio circuito integrado. Una parte debe ser no voltil, tipo ROM, y se destina a contener el programa de instrucciones que gobierna la aplicacin. Otra parte de memoria ser tipo RAM, voltil, y se destina a guardar las variables y los datos.Hay dos peculiaridades que diferencian a los microcontroladores de los PC's:No existen sistemas de almacenamiento masivo como disco duro o disquetes.Como el microcontrolador slo se destina a una tarea en la memoria de programa, slo hay que almacenar un nico programa de trabajo. La memoria de datos (RAM) en estos dispositivos es de poca capacidad pues slo debe contener las variables y los cambios de informacin que se produzcan en el transcurso del programa. Slo existe un programa activo, no se requiere guardar una copia del mismo en la RAM pues se ejecuta directamente desde la memoria de programa (ROM).El usuario de PC est habituado a manejar Megabytes de memoria, pero los diseadores con microcontroladores trabajan con capacidades de memoria de programa de 512 bytes, 1K, 2K (hasta unos 64K) y de RAM de 20 bytes, 68 bytes, 512 bytes (hasta unos 4K).

1. ROM con mscaraEs una memoria no voltil de slo lectura cuyo contenido se graba durante la fabricacin del chip. Mscara viene de la forma cmo se fabrican los circuitos integrados. Estos se fabrican en obleas que contienen varias decenas de chips. Estas obleas se obtienen a partir de procesos fotoqumicos, donde se impregnan capas de silicio y oxido de silicio, y segn convenga, se erosionan al exponerlos a la luz. Como no todos los puntos han de ser erosionados, se sita entre la luz y la oblea una mscara con agujeros, de manera que donde deba incidir la luz, esta pasar. Con varios procesos similares pero ms complicados se consigue fabricar los transistores y diodos que componen un circuito integrado.El elevado coste del diseo de la mscara slo hace aconsejable el empleo de los microcontroladores con este tipo de memoria cuando se precisan cantidades superiores a varios miles de unidades.

2. OTPEl microcontrolador contiene una memoria no voltil de slo lectura "programable una sola vez" por el usuario. OTP (One Time Programmable). Es el usuario quien puede escribir el programa en el chip mediante un sencillo grabador controlado por un programa desde un PC. La versin OTP es recomendable cuando es muy corto el ciclo de diseo del producto, o bien, en la construccin de prototipos y series muy pequeas.Tanto en este tipo de memoria como en la EPROM, se suele usar la encriptacin mediante fusibles para proteger el cdigo contenido.

3 EPROMLos microcontroladores que disponen de memoria EPROM (Erasable Programmable Read OnIy Memory) pueden borrarse y grabarse muchas veces. La grabacin se realiza, como en el caso de los OTP, con un grabador gobernado desde un PC. Si, posteriormente, se desea borrar el contenido, disponen de una ventana de cristal en su superficie por la que se somete a la EPROM a rayos ultravioleta durante varios minutos. Las cpsulas son de material cermico y son ms caros que los microcontroladores con memoria OTP que estn hechos con material plstico. Hoy da se utilizan poco, siendo sustituidas por memorias EEPROM o Flash.

4 EEPROMSe trata de memorias de slo lectura, programables y borrables elctricamente EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read OnIy Memory). Tanto la programacin como el borrado, se realizan elctricamente desde el propio grabador y bajo el control programado de un PC. Es muy cmoda y rpida la operacin de grabado y la de borrado. No disponen de ventana de cristal en la superficie.Los microcontroladores dotados de memoria EEPROM una vez instalados en el circuito, pueden grabarse y borrarse cuantas veces se quiera sin ser retirados de dicho circuito. Para ello se usan "grabadores en circuito" que confieren una gran flexibilidad y rapidez a la hora de realizar modificaciones en el programa de trabajo.

El nmero de veces que puede grabarse y borrarse una memoria EEPROM es finito, por lo que no es recomendable una reprogramacin continua. Hoy da estn siendo sustituidas por memorias de tipo Flash.Se va extendiendo en los fabricantes la tendencia de incluir una pequea zona de memoria EEPROM en los circuitos programables para guardar y modificar cmodamente una serie de parmetros que adecuan el dispositivo a las condiciones del entorno. Este tipo de memoria es relativamente lenta.

5 FLASHSe trata de una memoria no voltil, de bajo consumo, que se puede escribir y borrar. Funciona como una ROM y una RAM pero consume menos y es ms pequea.A diferencia de la ROM, la memoria FLASH es programable en el circuito. Es ms rpida y de mayor densidad que la EEPROM.La alternativa FLASH est recomendada frente a la EEPROM cuando se precisa gran cantidad de memoria de programa no voltil. Es ms veloz y tolera ms ciclos de escritura/borrado. Son idneas para la enseanza y la Ingeniera de diseo.Las memorias EEPROM y FLASH son muy tiles al permitir que los microcontroladores que las incorporan puedan ser reprogramados "en circuito", es decir, sin tener que sacar el circuito integrado de la tarjeta. As, un dispositivo con este tipo de memoria incorporado al control del motor de un automvil permite que pueda modificarse el programa durante la rutina de mantenimiento peridico, compensando los desgastes y otros factores tales como la compresin, la instalacin de nuevas piezas, etc. La reprogramacin del microcontrolador puede convertirse en una labor rutinaria dentro de la puesta a punto.

CIRCUITERA ALTERNATIVA PARA ENTRADA/SALIDA EN MICROCONTROLADORESConocida como puertos de E/S, agrupadas en puertos de 8 bits de longitud, permiten leer datos del exterior o escribir en ellos desde el interior del microcontrolador, el destino habitual es el trabajo con dispositivos simples como rels, LED, o cualquier otra cosa que se le ocurra al programador. Algunos puertos de E/S tienen caractersticas especiales que le permiten manejar salidas con determinados requerimientos de corriente, o incorporan mecanismos especiales de interrupcin para el procesador. Tpicamente cualquier pin de E/S puede ser considerada E/S de propsito general, pero como los microcontroladores no pueden tener infinitos pines, ni siquiera todos los pines que queramos, las E/S de propsito general comparten los pines con otros perifricos. Para usar un pin con cualquiera de las caractersticas a l asignadas debemos configurarlo mediante los registros destinados a ellos.Un sistema empotrado suele tener tres tipos diferentes de entrada: Mdulos de adquisicin de datos (sensores). Entrada de interfaz con el usuario (botones, interruptores, ruedas). Comunicacin con sistemas externos (entrada/salida). La comunicacin con sistemas externos se realizar mediante alguno de los sistemas de comunicacin que implementan los PIC (USART). No vamos a entrar en detalles. Para el resto de entradas vamos a ver los esquemas de conexionado de las entradas ms habituales hacia un microcontrolador PIC: Interruptores. Teclados. Potencimetros. Sensores.

GENERALIDADESOrigen En 1969, ingenieros de la compaa japonesa BUSICOM, buscan soluciones para fabricar con pocos componentes sus dispositivos (calculadoras), esta proposicin se le hizo a INTEL quien en un proyecto dirigido por Marcian Hoff y apoyado por Federico Faggin, logro fabricar un bloque integrado denominado microprocesador adquiriendo los derechos de la compaa BUSICOM y entregando al mercado en 1971 el primer microprocesador el 4004 de 4 bits. Como ya se ha mencionado le siguieron el i8008, i8080, el Motorola 6800, Z80, i8085. En 1976 aparece en el mercado un nuevo dispositivo que incorpora una CPU, memoria RAM - ROM y puertos de I/O, este dispositivo es llamado microcontrolador que son microcomputadoras en un solo chip, dos de los mas representativos y primeros microcontroladores fueron: Intel 8048, con arquitectura Harvard modificada con programa ROM en el mismo chip, RAM de 64 a 256 bytes e interfaz I/O (entrada/salida). Motorola 6805R2. En la dcada de los 80s comienza la ruptura de desarrollo y evolucin tecnolgico entre microprocesadores y microcontroladores. Los microprocesadores han evolucionado buscando la solucin al manejo de grandes volmenes de informacin, mientras los microcontroladores incorporan unidades funcionales con capacidades superiores de interaccin con el medio fsico en tiempo real, un mejor desempeo y robustez en aplicaciones industriales. En los aos posteriores apareces nuevos microcontroladores que son utilizados generalmente para controlar dispositivos perifricos de computadores y algunas aplicaciones de control particulares.

Displays LED, LCD, y otros dispositivos de visualizacin

Introduccin Familias Anchos de buses Memoria Circuitera alternativa para entrada/salida en microcontroladores Generalidades Displays LED, LCD, y otros dispositivos de visualizacin Codificadores de posicin

REFERENCIAShttp://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htmhttp://microcontroladores-e.galeon.com/http://www.electronicaestudio.com/microcontrolador.htmhttp://www.jegsworks.com/Lessons-sp/lesson4/lesson4-6.htmhttp://es.ccm.net/contents/364-que-es-un-bus-informaticohttp://www.itpn.mx/recursosisc/7semestre/sistemasprogramables/Unidad%20III.pdfhttps://prezi.com/8viznycyaoa1/sistemas-programables/