Universidad de OrienteNucleo de MonagasDepartamento de Ingenieria de SistemasCurso Especial de Grado Area:ACPIEstrategias para la Automatizacion Industrial (EAI)

PIC, Arduino y otras herramientas similares en el control de procesos

Profesora: Bachilleres:Equipo SCM:Ing.Judith Devia Natera A. Carlos A. C.I: 16.940.453 Meneses M. Manuel .A C.I: 17.707.901 Maturin,Abril de 2015ndice

Introduccin1Marco Terico2Microcontrolador2Que es PIC2Caractersticas relevantes de los PIC2Ventajas de un microcontrolador PIC2Desventajas de un microcontrolador PIC:3PICs en la actualidad ms usados3Arduino4Ventajas de arduino4Desventajas de arduino5Tipos de arduino5Discusin7Conclusin9Bibliografa10

Introduccin

Desde la revolucin industrial, el surgimiento y la evolucin de la tecnologa se da a pasos agigantados lo cual genera necesidad en las compaas para controlar los procesos que ejecutan muchos de sus equipos, en respuesta a esto surgen los microcontroladores El desarrollo de proyectos con microcontroladores ha sido un gran avance hacia el futuro, sobre todo el gran acceso a la informacin como lo ha estado realizando la empresa de Microchip, quien nos proporciona absolutamente todo el material de manera gratuita, desde software y hasta hojas de aplicaciones, desde el punto de vista tecnolgico, lo ms innovador en microcontroladores lo representa esta marca. Ellos totalmente enfocados a la venta y distribucin de los componentes que fabrican, desde memorias, hasta microcontroladores de una complejidad extraordinaria. No obstante que ya no es difcil adquirir dichos controladores miniatura, ahora los podemos colocar en la misma tarjeta de desarrollo para nuestro proyecto, es decir crear un sistema electrnico de control.Entre estas nuevas innovaciones estn los PIC (controlador de interfaz periferico) que es un microconrolador y los arduinos que es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador.

Marco Terico

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.

Que es PICLos PIC son una familia de microcontroladores tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer, en espaol Computador con Conjunto de Instrucciones Reducidas) fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la divisin de microelectrnica de General Instrument fue diseado para propsitos completamente diferentes. Diez aos ms tarde, al aadir una memoria EEPROM, este circuito se convirti en un verdadero microcontrolador PIC.En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (controlador de interfaz perifrico).

Caractersticas relevantes de los PIC La arquitectura del procesador sigue el modelo Harvard. Se aplica la tcnica de segmentacin ("pipe-line") en la ejecucin de las instrucciones. El formato de todas las instrucciones tiene la misma longitud. Procesador RISC (Computador de Juego de Instrucciones Reducido). Todas las instrucciones son ortogonales. Arquitectura basada en un banco de registros. Prcticamente todos los PIC se caracterizan por poseer unos mismos recursos mnimos. Modelos de arquitectura cerrada y de arquitectura abierta. Diversidad de modelos de microcontroladores. Amplio margen de alimentacin y corrientes de salida elevadas.

Ventajas de un microcontrolador PIC

Eficiencia del cdigo: permiten una gran compactacin de los programas. Rapidez de ejecucin: a frecuencia de 20MHz->5 millones de instr./seg. Seguridad en acceso por la separacin de memoria de datos y de programa. Juego reducido de instrucciones y de fcil aprendizaje. Compatibilidad de pines y cdigo entre dispositivos de la misma familia o sin reduccin de las prestaciones internas (muy verstiles). Gran variedad de versiones en distintos encapsulados (desde 8 hasta 84 pines) sin reduccin de las prestaciones internas (muy verstiles). Posibilidad de proteccin del cdigo muy fiable. Herramientas de desarrollo software y hardware abundantes y de bajo coste.

Desventajas de un microcontrolador PIC:

Necesitan llamar a muchas instrucciones para realizar una tarea en particular. Esto siempre y cuando el proyecto sea complejo.

No son tan baratos como uno los puede esperar. Comprar un PIC puede no ser tan caro pero tampoco barato.

PICs en la actualidad ms usados PIC modernosSe pueden considerar tres grandes gamas de MCU PIC en la actualidad: Los bsicos (Linebase), los de medio rango (Mid Range) y los de alto desempeo (high performance). Los PIC18 son considerados de alto desempeo y tienen entre sus miembros a PIC con mdulos de comunicacin y protocolos avanzados (USB, Ethernet, Zigbee por ejemplo).

PIC inalmbricosEl microcontrolador rfPIC integra todas las prestaciones del PICmicro de Microchip con la capacidad de comunicacin inalmbrica UHF para aplicaciones RF de baja potencia. Estos dispositivos ofrecen un diseo muy comprimido para ajustarse a los cada vez ms demandados requerimientos de miniaturizacin en aparatos electrnicos. Aun as, no parecen tener mucha salida en el mercado. PIC para procesado de seal (dsPIC)Los dsPIC son el penltimo lanzamiento de Microchip, comenzando a producirlos a gran escala a finales de 2004. Son los primeros PIC con bus de datos inherente de 16 bits. Incorporan todas las posibilidades de los anteriores PIC y aaden varias operaciones de DSP implementadas en hardware, como multiplicacin con suma de acumulador (multiply-accumulate, o MAC), barrel shifting, bit reversion o multiplicacin 16x16 bits. PICs de 32 bitsMicrochip Technology lanzo en noviembre de 2007 los nuevos microcontroladores de 32 bits con una velocidad de procesamiento de 1.5 DMIPS/MHz con capacidad HOST USB. Estos MCUs permiten un procesamiento de informacin increble con un ncleo de procesador de tipo M4K. PIC12C508/509 (encapsulamiento reducido de 8 pines, oscilador interno, popular en pequeos diseos como el iPod remote)

PIC18F2455 y similares con puerto USB 2.0 PIC18F2550,PIC18F452 PIC18F4550,dsPIC30F3011 (Ideales para control electrnico de motores elctricos de induccin)Arduino Es una plataforma de desarrollo de computacin fsica (physical computing) de cdigo abierto, basada en una placa con un sencillo microcontrolador y un entorno de desarrollo para crear software (programas) para la placa.Se puede usar para crear objetos interactivos, leyendo datos de una gran variedad de interruptores y sensores y controlar multitud de tipos de luces, motores y otros actuadores fsicos. Los proyectos de Arduino pueden ser autnomos o comunicarse con un programa (software) que se ejecute en tu ordenadorEl lenguaje de programacin de Arduino es una implementacin de Wiring, una plataforma de computacin fsica parecida, que a su vez se basa en Processing, un entorno de programacin multimedia.Se le pueden colocar botones, matrices, sensores, actuadores, pantallas LCD, controladores, entre otros componentes.

Ventajas de arduino

Asequible - Las placas Arduino son ms asequibles comparadas con otras plataformas de microcontroladores. La versin ms cara de un modulo de Arduino puede ser montada a mano, e incluso ya montada cuesta bastante menos de 60 Multi-Plataforma - El software de Arduino funciona en los sistemas operativos Windows, Macintosh OSX y Linux. La mayora de los entornos para microcontroladores estn limitados a Windows. Entorno de programacin simple y directo - El entorno de programacin de Arduino es fcil de usar para principiantes y lo suficientemente flexible para los usuarios avanzados. Pensando en los profesores, Arduino est basado en el entorno de programacin de Procesing con lo que el estudiante que aprenda a programar en este entorno se sentir familiarizado con el entorno de desarrollo Arduino. Software ampliable y de cdigo abierto- El software Arduino esta publicado bajo una licencia libre y preparada para ser ampliado por programadores experimentados. El lenguaje puede ampliarse a travs de libreras de C++, y si se est interesado en profundizar en los detalles tcnicos, se puede dar el salto a la programacin en el lenguaje AVR C en el que est basado. Hardware ampliable y de Cdigo abierto - Arduino est basado en los microcontroladores ATMEGA168, ATMEGA328 y ATMEGA1280. Los planos de los mdulos estn publicados bajo licencia Creative Commons, por lo que diseadores de circuitos con experiencia pueden hacer su propia versin del mdulo, amplindolo u optimizndolo. Incluso usuarios relativamente inexpertos pueden construir la versin para placa de desarrollo para entender cmo funciona y ahorrar algo de dinero.Desventajas de arduino El precio a pagar por el uso de las libreras es un retraso en la ejecucin de las instrucciones, algunos microsegundos que en el caso de dispositivos de uso cotidiano son irrelevantes, pero significativos a la hora de hacer adquisicin de datos. El hecho de que la plataforma venga ya ensamblada le quita flexibilidad a los proyectos, asi por ejemplo estaramos obligados a usar un espacio y forma acorde con el PCB (del ingls Printed Circuit Board que significa circuito impreso) del arduino, para superar esto, se debe trabajar con un microcontrolador diferente al de la plataforma y disear las PCB desde cero como con los PICs.

Tipos de arduinoArduino UNO, Arduino Diecimila, Arduino Duemilanove, Arduino BT, Arduino Micro, Arduino Esplora, Arduino Mega ADK, Arduino Pro Mini, Arduino Pro, Arduino LilyPad, Arduino Nano, Arduino Fio, Arduino Ethernet, Arduino Mega, Arduino Due, Arduino Leonardo, Arduino Yun, Arduino Zero,Arduino TRE de estos tipos los ms usados son:

Arduino Leonardo: Incorpora el microcontrolador ATmega32U4 SMD, que es similar al ATmega328P pero con 0,5 KiloBytes ms de SRAM y soporta comunicaciones USB directamente. Esta placa solo tengo un microcontrolador para programas y para comunicarse a travs de USB con un ordenador permite que esta placa pueda simular con facilidad ser un teclado o un ratn USB conectados a dicho ordenado

Arduino Lilypad: est diseada para ser cosida a la ropa, permite adems conectarle mediante hilos conductores fuentes de alimentacin, sensores y actuadores haciendo posible la creacin de ropa inteligente. Ademas tolera el agua.

Arduino UNO: es la versin mejorada de su predecesor Duemilanove. Incluye funcin de autoreset, proteccin de sobrecargas, conector USB para programarlo, totalmente montado con componentes miniatura SMD (salvo el microcontrolador, para poder cambiarlo facilmente)

Arduino Ethernet: Permite la transferencia de datos entre ella y cualquier dispositivo conectado a su misma red o viceversa. Tambin se puede lograr comunicar la placa con cualquier red del mundo conectada a internet.

Arduino Nanto: tiene un tamao muy reducido pero con las mismas salidas y entradas digitales y analgicas que la Arduino Uno y misma funcionalidad. Eso si, debido a su reducido tamao no tiene conector de alimentacin y su USB es de tipo mini-B.Esta placa esta pensada para conectarla directamente a una breadboard mediante unas patillas que le sobresalen por su parte posterior, formando as parte del circuito de una manera relativamente fija.

Arduino TRE: es una placa basada en el microprocesdor 32 bits Sitara AM335x ARM junto con un pequeo ATmega32U4 . Es una placa desarrollada en conjunto entre Arduino y la fundacin BeagleBone la cual corre a 1GHz y cuenta con una gama variada de perifricos y E/S de propsito general.Se usa en innumerables aplicaciones de tiempo real.

Discusin

Un microcontrolador es un circuito integrado programable que est compuesto por todos los componentes de un computador, aunque de limitadas prestaciones. Se usa para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamao, suele ir agrupado en el propio dispositivo al que rige. Esta ltima caracterstica es la que le confiere la denominacin de controlador incrustado.El microcontrolador es un dispositivo dedicado. En su memoria slo decide un programa destinado a controlar una aplicacin determinada; sus lneas de entrada/salida soportanel conexionado de sensores y actuadores del dispositivo a gobernar y todos los recursos complementarios disponibles tienen como nica finalidad atender sus requerimientos. Una vez programado y configurado el microcontrolador solamente sirve para ejecutar la tarea asignada.

PIC es un dispositivo que permite asignar niveles de prioridad a sus interrupciones de salida. Cuando el dispositivo tiene mltiples interrupciones de salida para hacer, las realiza en un orden dependiendo de una relativa prioridad.Se llama programable porque si recibe mltiples y simultneas interrupciones, puede ordenarlas y ejecutarlas dependiendo de una prioridad programada por el sistema operativo, y as drselas al CPU una a una.Arduino es un gran proyecto para el rea de las tecnologas, por ejemplo en industrias en las cuales se refleja su uso de muchas maneras, entre las que destacan: La adquisicin de datos mediante diversos sensores, control de actuadores, sean estos motores, uso en sistemas de emergencia, visualizacin de datos, entre muchos otros. Adems Arduino es un gran apoyo en el rea de proyectos multidisciplinarios, en la que no slo se concentra en nivel universitario, sino tambin en niveles menores encontrando muchos proyectos desarrollados con fines de realizar un learning by doing, aprender haciendo. Gracias a esto se ha logrado un uso masivo de Arduino en todo el mundo. Por lo tanto uno puede modificar cualquier parmetro tanto del software como el hardware, lo que genera que su masificacin sea mucho ms rpida, encontrando una gran cantidad de proyectos en los web y nuevos usos del Arduino.En relacin a la programacin del microcontrolador Arduino, se puede decir que se basa en el cdigo de Wiring, lo que lo hace mucho ms simple que otros Microcontroladores, una programacin de tipo escalera lo que hace fcil su comprensin, proporcionando licencias para que niveles de educacin menores lo pueden utilizar y aprender sin ninguna dificultad mientras se le den las herramientas de programacin y de electrnica bsica. Por lo tanto si se tiene algo en mente, hoy con este tipo de tecnologa libre, sin licencias ni grandes costos ni complejidades, se puede llevar a cabo.La repercusin ms importante del empleo de la arquitectura Harvard en los microcontroladores PIC se manifiesta en la organizacin de la memoria del sistema. La memoria de programa o instrucciones es independiente de la de los datos, teniendo tamaos y longitudes de palabra diferentes.La arquitectura Harvard permite a la CPU acceder simultneamente a las dos memorias. Adems, propicia numerosas ventajas al funcionamiento del sistema como: Facilidad de uso, gran cantidad de informacin disponible en libros, revistas e Internet, herramientas de desarrollo muy asequibles, Bajo precio y fcil disponibilidad.

Conclusin

La creacin de los PCI y arduino han contribuido mucho al control de muchos procesos inmersos en actividades de equipos de produccin ,as como de uso diario permitiendo realizar el control de procesos a travs de una simple programacin de ordenes en un dispositivo de fcil uso, bajo costo, alta fiabilidad de procesamiento de informacin y almacenamiento de datos.La compatibilidad tecnolgica que posee el PICmicro nos permite realizar la programacin y escritura del programa de una manera muy sencilla y en menos de tiempo probar nuestro desarrollo electrnico de manera simple. Lo que hayas aprendido sobre electrnica, automatizacin, programacin y telecomunicacin, lo podris aplicar directamente y con facilidad en caso de tener que emplear un autmata ms caro, por lo que Arduino es una plataforma excelente para prctica y aprendizaje.

Bibliografa

Microcontrolador PIC.Documento online. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador_PICVentajas y desventajas de los microcontroladores PIC. Documento online. Disponible en: http://gigatecno.blogspot.com/2013/02/ventajas-y-desventajas-de-los.htmlMicrocontroladores PIC.Documento online .disponible en: http://perso.wanadoo.es/pictob/micropic.htm Tipos de arduino y sus caractersticas. Presentacin online. Disponible en: http://es.slideshare.net/witwicky/tipos-de-arduino-y-sus-caracteristicasAnlisis comparativo de las placas Arduino (oficiales y compatibles).Documento online. Disponible en:http://comohacer.eu/analisis-comparativo-placas-arduino-oficiales-compatibles/ Arduino.Documento online. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino.Microcontroladores PIC y sus variedades. Documento online. Disponible en:https://microcontroladoressesv.wordpress.com/microcontroladores-pic-y-sus-variedades/Conoce el Arduino.Documento online. Disponible en: http://www.aprenderobotica.com/group/eslaprimeravez/page/principiantes-arduinoPlacas arduino.Documento online. Documento disponible en: http://elblogdearduino.com/placas-arduino/

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