Curso: Robtica

Tema: Microcontroladores

Docente: Ing Frank Rodriguez Ch.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

MICROCONTROLADORESUn microcontrolador es un circuito integrado programable de alta escala de integracin.Contiene todos los componentes de un computador aunque de limitadas prestaciones.Tambin se le conoce como la solucin en un chip .

MICROCONTROLADORES

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ESTRUCTURA TPICA MICROCONTROLADORES

RECURSOS DE UN MICROCONTROLADORA.-RECURSOS COMUNES:Unidad Central de Proceso.Memoria RAM.Memoria ROM.Puertas de Entrada/Salida.Reloj principal.MICROCONTROLADORES

A.1.- UNIDAD CENTRAL DE PROCESO-Elemento mas importante del microcontrolador.-Presenta una arquitectura Harvard.-Funciones:Direccionar la memoria de instruccin.Recibir el cdigo OP de la instruccin en curso.Decodificacin de las instrucciones.Ejecucin de la operacin que implica la instruccin.Bsqueda de operandos.Almacenamiento del resultado.MICROCONTROLADORES

LA ARQUITECTURA HARVARDDispone de dos memorias independientes; una, que contiene slo instrucciones y otra, slo datos. Ambas, disponen de sus respectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultneamente en ambas memorias. Esta estructura no modifica nada desde el punto de vista del usuario y la velocidad de ejecucin de los programas es impresionanteMICROCONTROLADORES

ARQUITECTURA HARVARD.MICROCONTROLADORES

ARQUITECTURA DEL PROCESADOR O UCPSegn la filosofa de la arquitectura del procesador se puede distinguir entre:

Microcontroladores CISC.Microcontroladores RISC.Microcontroladores SISC.

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COMPUTADORES DE JUEGO DE INSTRUCCIONES COMPLEJO (CISC) -Requieren muchos ciclos de ejecucin. -Disponen de mas de 80 instrucciones de maquina.COMPUTADORES DE JUEGO DE INSTRUCCIONES REDUCIDO (RISC) -El repertorio de instrucciones de maquina es muy reducido. -Las instrucciones son simples, Generalmente se ejecuta en un ciclo de mquina, optimizando el software y hardware del UCP.MICROCONTROLADORES

COMPUTADORES DE JUEGO DE INSTRUCCIONES ESPECIFICO (SISC) -Son destinados a aplicaciones muy concretas. -El juego de instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicacin prevista.MICROCONTROLADORES

ARQUITECTURA DEL PIC16F84AMICROCONTROLADORES

A.2.- MEMORIAS En los microcontroladores la memoria de Instrucciones y datos esta integrada en la del propio CHIP.

Tiene dos tipo de memoria: voltil (RAM) y no voltil (ROM).Los diseadores se adaptan a la capacidad del microcontrolador.

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A.3.-PUERTAS DE ENTRADA/SALIDASon las patitas que posee la cpsula del microcontrolador.Se encuentran agrupadas en Puertos.(Ej. El PIC 16f84A posee puerto A de 8 pines y Puerto B de 5 pines).Las lneas o pines proporcionan el soporte a las seales de entrada, salida y controlMICROCONTROLADORES

A.4.-RELOJ PRINCIPALTodo microcontrolador tiene un oscilador que genera una onda cuadrada de alta frecuencia.Configura los impulsos de reloj usados en la sincronizacin de todas las operacin del sistema.Para seleccionar y estabilizar la frecuencia de trabajo se utilizan componentes exteriores.Aumentar la frecuencia del reloj, significa que el programa se ejecutara ms rpido; aumentado el consumo de energa.MICROCONTROLADORES

B.-RECURSOS ESPECIALES:Temporizadores.Watchdog.Brownout.Estado de reposo.Conversores Anlogo-Digital.Conversores Digital-AnlogoPWM.Puertas de comunicacin.RECURSOS DE UN MICROCONTROLADORMICROCONTROLADORES

B.1.-TEMPORIZADORESSe emplean para llevar periodos de tiempo y para llevar la cuenta de acontecimientos que ocurren en el exterior.Para la medida de tiempos se carga un registro con el valor adecuado y a continuacin dicho valor se va incrementando o decrementando al ritmo de los impulsos de reloj hasta que se desborda y llega a cero.Cuando se desea contar acontecimientos que se dan por cambios de nivel o flancos en alguna de las patas del microcontrolador,el registro se va incrementando o decrementando al ritmo de dichos impulsos.MICROCONTROLADORES

B.2.- WATCHDOG O PERRO GUARDIANConsiste en un temporizador que cuando se desborda y pasa a 0, provoca un reset automtico del sistema.Funciona sin el control de un supervisor y de forma continuada las 24 horas del da.Se debe disear el programa de trabajo que controla la tarea de forma que se refresque o inicialice al perro guardin antes de que provoque un reset.Si falla o se bloquea el programa,no se refresca al perro guardin y al completar su temporizacin provocara un reset del sistema.MICROCONTROLADORES

B.3.- BROWNOUT O PROTECCION ANTE FALLO DE ALIMENTACIONSe trata de un circuito que resetea al microcontrolador cuando el voltaje de alimentacin(Vdd)es inferior a un voltaje mnimo.Mientras el voltaje de alimentacin sea inferior al brownout, el dispositivo se mantendr reseteado, comenzando a funcionar normalmente cuando sobrepase dicho valor.MICROCONTROLADORES

B.4.- ESTADO DE REPOSO O SLEEPPara ahorrar energa(factor clave en los aparatos porttiles),los microcontroladores disponen de una instruccin especial,que los pasan al estado de reposo o de bajo consumo,en el cual los requerimientos de potencia son mnimos.En dicho estado se detiene el reloj principal y se congelan los circuitos asociados.Al activarse una interrupcin ocasionada por el acontecimiento esperado,el microcontrolador se despierta y reanuda su trabajo.MICROCONTROLADORES

B.5.- PWM O MODULADOR POR ANCHO DE PULSOSSon circuitos que proporcionan en su salida impulsos de anchura variable,que ofrecen al exterior a travs de las patitas del encapsulado.

Con los PWM se pueden controlar algunos tipos de actuadores como por ejemplo los servomotores.MICROCONTROLADORES

B.6.- CONVERSORES ANALOGO-DIGITALLos microcontroladores que incorporan un conversor anlogo-digital pueden procesar seales analgicas,tan abundantes en aplicaciones.Suelen disponer de un multiplexor que permite aplicar a la entrada del conversor A/D ,diversas seales analgicas desde las patitas del circuito integrado.Integran diversos tipos de conversores como los Delta-Sigma,Incrementales y de Aproximaciones SucesivasMICROCONTROLADORES

B.7.- CONVERSOR DIGITAL-ANALOGOTransforma los datos digitales obtenidos del procesamiento del computador en su correspondiente seal analgica que saca al exterior por una de las patitas de la cpsula.Existen muchos actuadores que trabajan con seales analgicas.MICROCONTROLADORES

B.8.-PUERTAS DE COMUNICACIONSe puede dotar al microcontrolador de la posibilidad de comunicarse con otros dispositivos externos,otros buses de microprocesadores,buses de sistemas,buses de redes y poder adaptarlos con otros elementos bajo otras normas y protocolos.Algunos modelos disponen de recursos entre los que destacan: -UART,USART. -Puerta Paralela Esclava. -USB. -Otros puertos.MICROCONTROLADORES

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADORSe han desarrollado todo tipo de lenguajes para los microcontroladores ,pero los mas usados son: - Ensamblador. - BASIC. - Lenguaje C.Escogido el software a usar, editamos el cdigo de programa lnea por lnea, con lo cual le indicamos al microcontrolador la secuencia lgica que va ha realizar paso a paso.

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PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADORMICROCONTROLADORES

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADORMICROCONTROLADORES

PROGRAMACION DEL MICROCONTROLADORMICROCONTROLADORES

CAMPOS DE APLICACION DE LOS MICROCONTROLADORESAutomatizacin industrial.Enseanza e investigacin.Perifricos y dispositivos auxiliares de las computadoras.Electrodomsticos.Aparatos porttiles y de bolsillo.Instrumentacin.Biomdicas.Robtica.Sistemas de navegacin.Sistemas de seguridad y alarma.MICROCONTROLADORES

PRINCIPALES FABRICANTES DE MICROCONTROLADORESMOTOROLA. MICROCHIP.NEC.HITACHI.ST-MICROELECTRONICS.INFINEON.MITSUBISHI.PHILIPS.TOSHIBA.ATMEL.MICROCONTROLADORES

LA UNICA LIMITACION QUE TIENEN LAS APLICACIONES DE LOS MICROCONTROLADORES ACTUALES ESTA EN LA IMAGINACION DEL DISEADORMICROCONTROLADORES