UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA
GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO
309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
HÉCTOR URIEL VILLAMIL GONZÁLEZ
(Director Nacional)
JAIRO LUIS GUTIERREZ TORRES
Acreditador
CHIQUINQUIRÁ
Julio de 2013
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
2. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO
La guía de componente práctico del curso de microprocesadores y
microcontroladores en su versión 2009 y 2011 fue diseñada por el Ingeniero
Héctor Uriel Villamil González, tutor de la UNAD. Revisado en estilo y contenidos
por el Ingeniero Jairo Luis Gutiérrez Torres tutor de la UNAD. El Ingeniero Héctor
Uriel Villamil es Ingeniero Electrónico y Especialista en Informática y Telemática y
Especialista en Educación Superior a Distancia.
Esta guía de componente práctico parte de la edición 2011 con el
planteamiento de tres prácticas de laboratorio fundamentales, las cuales contienen
ejercicios propuestos relacionados con cada una de las unidades didácticas,
microprocesadores, microcontroladores y sus aplicaciones, pero se estructura un
nuevo contenido enfocado en lograr un aprendizaje en los conceptos básicos y
fundamentales respecto a los microprocesadores, microcontroladores, sus
principales familias y aplicaciones enmarcados en un aprendizaje efectivo y
practico en la programación de microprocesadores y microcontroladores. Esta
guía de prácticas de laboratorio ha sido desarrollada en el mes de Julio de 2013
por el Ingeniero y Especialista Héctor Uriel Villamil González. URIEL VILLAMIL, se
ha desempeñado como tutor de la UNAD en el CEAD de CHIQUINQUIRA, desde
el año 2007 y se desempeña actualmente como director nacional de curso.
En esta versión de la guía de práctica de laboratorio el Ingeniero JAIRO
LUIS GUTIÉRREZ TORRES, tutor de la cede nacional CEAD José Celestino
Mutis, apoyó el proceso de revisión de estilo de esta guía de prácticas de
laboratorio y dio aportes disciplinares, didácticos y pedagógicos en el proceso de
acreditación de material desarrollado en el mes de JULIO de 2013.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
3. INDICE DE CONTENIDO
Pág.
5. CARACTERÍSTICAS GENERALES .................................................................... 9
Introducción ......................................................................................................... 9
Justificación ....................................................................................................... 11
Intencionalidades formativas ............................................................................. 11
Denominación de practicas................................................................................ 14
Número de horas ............................................................................................... 14
Porcentaje .......................................................................................................... 14
Curso Evaluado por proyecto ............................................................................ 14
Seguridad industrial ........................................................................................... 14
6. DESCRIPCIÓN DE PRÁCTICAS ...................................................................... 15
PRACTICA No. 01 – Programación de microprocesadores y microcontroladores
con lenguaje ensamblador. ................................................................................... 16
Fundamentación Teórica ................................................................................... 18
Descripción de la práctica .................................................................................. 21
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) ............................... 22
Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo
de la práctica ..................................................................................................... 23
Seguridad Industrial ........................................................................................... 24
Metodología ....................................................................................................... 24
Sistema de Evaluación ...................................................................................... 31
Informe o productos a entregar .......................................................................... 31
Rúbrica de evaluación ....................................................................................... 32
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Retroalimentación .............................................................................................. 33
PRACTICA No. 02 – Programación básica de Microcontroladores Microchip PIC,
Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale ................................................ 34
Fundamentación Teórica ................................................................................... 36
Descripción de la práctica .................................................................................. 38
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) ............................... 40
Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo
de la práctica ..................................................................................................... 40
Seguridad Industrial ........................................................................................... 41
Metodología ....................................................................................................... 41
Sistema de Evaluación ...................................................................................... 46
Informe o productos a entregar .......................................................................... 46
Rúbrica de evaluación ....................................................................................... 48
Retroalimentación .............................................................................................. 48
PRACTICA No. 3 – Programación avanzada de Microcontroladores Microchip PIC,
Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale ................................................ 49
Fundamentación Teórica ................................................................................... 51
Descripción de la práctica .................................................................................. 53
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) ............................... 54
Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo
de la práctica ..................................................................................................... 54
Seguridad Industrial ........................................................................................... 55
Metodología ....................................................................................................... 55
Sistema de Evaluación ...................................................................................... 57
Informe o productos a entregar .......................................................................... 57
Rúbrica de evaluación ....................................................................................... 59
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Retroalimentación .............................................................................................. 59
7. FUENTES DOCUMENTALES ........................................................................... 60
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
4. LISTADO DE TABLAS
Tabla 1. Rúbrica de evaluación de la primera práctica de laboratorio. .................. 32
Tabla 1. Rúbrica de evaluación de la segunda práctica de laboratorio. ................ 48
Tabla 1. Rúbrica de evaluación de la tercera práctica de laboratorio. ................... 59
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
4.1 LISTADO DE GRÁFICOS Y FIGURAS
Figura 1. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros
pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con
microcontrolador PIC16F84................................................................................... 27
Figura 2. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros
pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.2. Propuesta con
microcontrolador PIC16F84................................................................................... 28
Figura 3. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros
pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con
microcontrolador PIC16F84................................................................................... 28
Figura 4. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros
pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con
microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ........................................ 29
Figura 5. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros
pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.2. Propuesta con
microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ........................................ 29
Figura 6. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros
pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con
microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ........................................ 29
Figura 7. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros
pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1 y Ejercicio 1.2.2.
Propuesta con microcontrolador Texas Instruments MSP430............................... 30
Figura 8. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros
pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con
microcontrolador Texas Instruments MSP430....................................................... 30
Figura 9. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control
de una pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador PIC16F84.
.............................................................................................................................. 44
Figura 10. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control
de un teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad.
Propuesta con microcontrolador PIC16F84. ......................................................... 44
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Figura 11. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control
de una pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Motorola
Freescale JK1 o JK3 o JL1.................................................................................... 45
Figura 12. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control
de un teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad.
Propuesta con microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ................ 45
Figura 13. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control
de una pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Texas
Instruments MSP430. ............................................................................................ 45
Figura 14. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control
de un teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad.
Propuesta con microcontrolador Texas Instruments MSP430............................... 46
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
5. CARACTERÍSTICAS GENERALES
Introducción El desarrollo del componente práctico para un curso
metodológico es esencial para un correcto aprendizaje
de los conceptos, definiciones y técnicas, al igual que
para un desarrollo de las habilidades y competencias
básicas y especificas en el manejo, aplicación y posibles
funciones que pueden ser implementadas con
dispositivos programables como lo son los
microprocesadores y microcontroladores.
Esta guía de prácticas de laboratorio para el curso de
Microprocesadores y Microcontroladores, presenta una
serie de tres prácticas que corresponden a las tres
unidades didácticas del curso, el desarrollo de cada una
de las prácticas requiere realizar varios ejercicios
vinculados a los temas tratados en los capítulos de cada
unidad didáctica, están fundamentadas en el
aprendizaje basado problemas, de manera que
complementan los conocimientos teóricos adquiridos y
promueven el desarrollo de habilidades y competencias.
La gran ventaja que presenta el componente práctico de
este curso es la relativa accesibilidad a los componentes
y facilidad en la implementación, programación y prueba
de los circuitos. Lo que plantea poder desarrollar el
componente práctico con la guía de un profesional en
esta área de conocimiento e incluso de manera
independiente y autónoma al tener los componentes
para lograr la implementación, pero debe presentar y
sustentar la totalidad de las prácticas junto con el
respectivo informe al tutor encargado en cada centro
para su correspondiente calificación. En cada centro
donde se oferta el curso el estudiante debe solicitar
información respecto a la programación y
acompañamiento por parte de un tutor en el desarrollo
de las prácticas de laboratorio del curso.
El tutor encargado en cada centro para el
acompañamiento, apoyo y desarrollo del componente
práctico una vez haya valorado la participación,
implementación, sustentación e informe de los
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
estudiantes a su cargo en las prácticas del curso, debe
enviar al director nacional de curso un archivo Excel por
medio del Foro de la red de curso, en el aplicativo
OLDCONTENS al cual solo tienen acceso los tutores,
antes de la fecha indicada en la agenda nacional para
“Curso Metodológico de 3 créditos con 100 puntos
asignados a laboratorio”.
El reporte debe presentarse En cuadro Excel (ubicado
para descarga en la red de curso OLDCONTENTS) con
los datos necesarios y suficientes para reportar
adecuadamente la calificación en el campus virtual,
indicando Curso, Centro, Nombre del Tutor de práctica,
Correo electrónico del Tutor de práctica, datos del
estudiante con: código, grupo en campus virtual,
nombres, apellidos, calificación de cada práctica, la
calificación final y correo electrónico del estudiante,
observaciones ó (realimentación).
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Justificación El diseño de hardware y software electrónico exige del
estudiante la interacción permanente con los dispositivos
que le permitan realizar diversas tareas que comienzan
con el planteamiento de la problemática, continúan con
el diseño del algoritmo, los diagramas de flujo, la edición
del programa, la depuración, simulación, implementación
del circuito, implementación de programa, prueba de la
solución y terminan con la implementación del prototipo.
Todas estas tareas exigen un conocimiento previo y una
guía que permita encaminar el conocimiento
adecuadamente, por lo que la guía de práctica de
laboratorio es un componente fundamental para el
desarrollo del curso.
El curso de Microprocesadores y Microcontroladores es
un curso metodológico de tres (3) créditos académicos,
por lo que el desarrollo del componente práctico además
de ser obligatorio es parte fundamental e indispensable
para el correcto entendimiento de los conceptos y
principios básicos de la programación de estos
dispositivos. La realización de la totalidad de los
ejercicios aquí propuestos es OBLIGATORIA para los
estudiantes del curso con lo que se garantiza el
desarrollo de las competencias y habilidades necesarias
para diseñar e implementar soluciones y proyectos con
microprocesadores y microcontroladores.
Intencionalidades
formativas
Propósitos
Integrar los conceptos y la teoria presentada en el
curso en el desarrollo e implementación de
soluciones y proyectos con Microprocesadores y
Microcontroladores.
Lograr que los estudiantes puedan realizar
prácticas acordes al contenido del curso en forma
autónoma o con el apoyo y guía del tutor en cada
centro.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Objetivos
Desarrollar e implementar cada una de las
practicas de laboratorio y sus correspondientes
ejercicios.
Comprender la metodología que involucra el
diseño e integración del algoritmo y circuito
electrónico en proyectos con microprocesadores y
microcontroladores.
Adquirir las habilidades y competencias básicas y
específicas en el diseño, desarrollo e
implementación de soluciones basadas en
microprocesadores y microcontroladores.
Metas
Diseñar los algoritmos necesarios para la
realizacion de cada ejercicio.
Diseñar e implementar cada uno de los circuitos
electrónicos en simulación y fisicamente, de
manera que permitan la ejecucion adecuada de
los programas.
Compilar, depurar y simular los programas de
manera que cada ejercicio funcione
adecuadamente.
Realizar cada una de las implementaciones e
integracion de hardware y software para cada uno
de los ejecicios.
Competencias
Al finalizar el desarrollo de las actividades en la presente
guía de practica de laboratorio el estudiante:
Deberá tener la habilidad de transferir los
conocimientos teóricos planteados a situaciones
prácticas.
Será capaz de establecer las entradas, salidas y
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
requerimientos de hardware, que le permitan
determinar el Microprocesador o Microcontrolador
adecuado para la implementación.
Tendra la capacidad y habilidad para diseñar el
algoritmo, editar el programa en lenguaje
ensamblador, compilarlo, depurarlo y simular el
comportamiento del sistema.
Desarrollará las habilidades para implementar el
circuito del prototipo y grabar el programa
diseñado para integrar el software y hardware,
logrando un sistema funcional.
Estará en capacidad de diseñar una solucion
basada en microprocesadores y
microcontroladores.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Denominación de
practicas
Práctica 1: Programación de microprocesadores y
microcontroladores con lenguaje ensamblador.
Practica 2: Programación básica de Microcontroladores
Microchip PIC, Texas Instruments MSP430 y Motorola
Freescale
Practica 3: Programación avanzada de
Microcontroladores Microchip PIC, Texas Instruments
MSP430 y Motorola Freescale
Número de horas 18
Porcentaje 33,3% (100 / 300 puntos. Correspondientes al 60% de la calificación total del curso.)
Curso Evaluado por
proyecto
SI_X_ NO__
Seguridad industrial Para la realización del componente práctico del curso no se requiere seguridad especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulación de los circuitos integrados especialmente los microprocesadores y microcontroladores, puesto que son sensibles a las cargas electrostáticas que almacena el cuerpo humano, de igual forma se debe tener cuidado en la manipulación de los equipos de medida, tarjetas de desarrollo y equipo de cómputo pues varios ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la información guardada en la memoria RAM.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
6. DESCRIPCIÓN DE PRÁCTICAS
Para desarrollar las prácticas de laboratorio y los diferentes ejercicios que incluye
cada una de ellas, se utiliza software de simulación como parte importante del
proceso de diseño, desarrollo e implementación. Se aconseja tener como
herramienta básica un computador y destinar el tiempo y espacio exclusivo para el
desarrollo del componente practico, en caso de no estar seguro de la instalación
del software o implementación de los ejercicios, es recomendable e imprescindible
la asesoría y guía de un tutor local de apoyo a componente práctico o estar
pendiente de las ayudas y recursos dispuestos en el aula virtual, las utilidades de
software que se recomiendan se listan en cada una de las prácticas. Los
paquetes de software de simulación cuentan con amplio soporte documental en
las mismas páginas de descarga, lo aconsejable es instalar los programas y tener
un primer encuentro con los ejemplos y/o tutoriales que incorporan. En el campo
de la tecnología y sobre todo en los programas de ingeniería la mayoría de
paquetes especializados de software están diseñados y documentados en el
idioma Ingles, por lo que se hace necesario recordar lo aprendido en los diferentes
cursos de inglés en sus correspondientes programas o contar con un buen
traductor y un buen diccionario.
Conscientes de la necesidad de tener evidencias del proceso respecto a la
participación y desempeño de la actividad practica guiada, se solicita a los
estudiantes y al tutor encargado de la practica la necesidad de la utilización del
formato IEEE (www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), este formato es utilizado
para la presentación de informes o “papers” que evidencian el cumplimiento de
las prácticas, facilitan la valoración de las mismas y la realimentación individual y
para el pequeño grupo de trabajo colaborativo.
La presentación de informes de laboratorio tiene gran valor como herramienta
pedagógica, porque es un medio para evidenciar la comprensión de lo aprendido y
el seguimiento al trabajo práctico, individual y de grupo. Los informes de
laboratorio sirven a estudiante para compartir experiencias y resultados, a tutores
para facilitar la evaluación de conocimientos y competencias y a la escuela para
hacer seguimiento en el cumplimiento del compromiso de desarrollar
adecuadamente los componentes prácticos siguiendo los lineamientos propuestos
desde la dirección de curso.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
PRACTICA No. 01 – Programación de microprocesadores y
microcontroladores con lenguaje ensamblador.
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida X Remota X
Otra ¿Cuál
Porcentaje de evaluación 11,67
Horas de la practica 6
Temáticas de la práctica UNIDAD 1: Microprocesadores
Microprocesadores y microcomputadores.
Familias de microprocesadores.
Lenguajes de programación en los microprocesadores.
Aspectos básicos y de reconocimiento de
herramientas de hardware y software:
UNIDAD 2: MICROCONTROLADORES
Introducción a los microcontroladores
Microcontroladores PIC de microchip
Microcontroladores Motorola Freescale , Texas, Basic Stamp y Arduino
Intencionalidades formativas
Propósito(s)
Diseñar la solucion a los problemas prácticos
propuestos que buscan aclarar dudas
conceptuales.
Integrar las soluciones con el diseño de
algoritmos, flujo gramas y código fuente en
lenguaje ensamblador para desarrollar las
habilidades y competencias en la
programación de microprocesadores y
microcontroladores.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Objetivo(s)
Diseñar un algoritmo para generar el código
fuente en lenguaje ensamblador y de ahí
compilarlo, depurarlo, guardarlo, cargarlo y
ejecutarlo utilizando para ello el simulador
SIMUPROC, el compilador MASM o el
intérprete DEBUGGER.
Diseñar e implementar los algoritmos
correspondientes a los ejemplos del módulo
de manejo de LEDs de encendido / apagado,
control de encendido por botón y control de
secuencias por botón, para generar el código
fuente en lenguaje ensamblador y de ahí
compilarlo, depurarlo, guardarlo, cargarlo y
ejecutarlo utilizando para ello el IDE MPLAB
para Microchip, CCS o IAR para Texas
Instruments MSP430, WINIDE o CodeWarrior
para Motorola Freescale.
Implementar y sustentar el desarrollo de la
práctica ante el tutor encargado de
laboratorio.
Presentar el informe de laboratorio en formato
IEEE para su calificación y reporte al director
nacional de curso en campus virtual.
Meta(s)
Diseñar los algoritmo y diagramas de flujo de
cada uno de los ejercicios propuestos.
Construir cada uno de los programas en
lenguaje ensamblador para el
microprocesador y microcontrolador,
compilarlos, depurarlos, simularlos y
ejecutarlos utilizando los programas de
software sugeridos.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Sustentar y entregar el informe de práctica de
laboratorio en formato IEEE.
Competencia(s)
Al finalizar el desarrollo de los ejercicios propuestos
en esta práctica el estudiante:
Conocerá la lógica y metodología del
funcionamiento de las instrucciones en
lenguaje ensamblador y su efecto en cada
una de las unidades y registros del
microprocesador y microcontrolador.
Deberá estar en capacidad de diseñar un
algoritmo con su correspondiente diagrama de
flujo y convertirlo a programa de código fuente
utilizando lenguaje ensamblador.
Tendrá la capacidad de realizar la simulación
e implementación básica de hardware y
software de microprocesadores y
microcontroladores.
Será capaz de utilizar compiladores y
simuladores para diseñar adecuadamente
cada solución basada en microprocesadores y
microcontroladores.
Fundamentación Teórica
Microprocesadores:
Los microprocesadores están constituidos internamente por unidades funcionales
que cumplen tareas específicas en cada una de las microoperaciones que implica
la ejecución de una instrucción. Para comprender el funcionamiento de cada una
de estas unidades funcionales, como son la Unidad Aritmética y Lógica (ALU), la
Unidad de Control (UC) y la Matriz de Registros, se debe comenzar por la
utilización del lenguaje de bajo nivel, en este caso lenguaje ensamblador.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Una solución basada en microprocesador comienza con el establecimiento de las
variables, constantes y diseño de un algoritmo que inicia con un pseudocódigo,
con el cual se diseña un diagrama de flujo el cual sirve para establecer las
relaciones entre variables, constantes y procesos en una lógica de funcionamiento
coherente con el algoritmo. El diagrama de flujo es utilizado para editar el
programa en código fuente utilizando lenguaje ensamblador, con el que se plasma
cada una de las instrucciones. El lenguaje ensamblador utiliza instrucciones
simples, específicas para cada microprocesador o familia de microprocesadores y
que en conjunto forman programas, los cuales son compilados y depurados con
ayuda de programas especializados para cada familia de microprocesadores.
Se utilizan intérpretes como DEBUGGER que se encuentra en las versión
profesionales de sistemas operativos Microsoft, como XP, Vista, Seven u 8, se
utilizan compiladores como MASM o TASM que son editores profesionales para
microprocesadores compatibles x86 y se utilizan simuladores como SIMUPROG
que permiten editar, compilar, depurar y simular el funcionamiento de un
procesador hipotético. SIMUPROG facilita la comprensión y análisis del
funcionamiento interno de un procesador, de sus unidades funcionales y del
trabajo con instrucciones en lenguaje ensamblador.
SIMUPROG tiene un valor agregado que facilita el desarrollo auto dirigido de la
práctica de laboratorio porque además de ser un software libre, tiene
documentación y ejemplos de fácil acceso en el aula del curso virtual o en internet
que permite el desarrollo auto dirigido de los ejercicios propuestos y evita la
perdida de información o de ejecución de programas por bloqueo del sistema
causado por la prueba de software mal diseñado, que es muy común en los
estudiantes que comienzan a explorar y aprender este lenguaje de programación.
Cuando el algoritmo y/o programa están mal diseñados y causan un ciclo o bucle
infinito, normalmente ejecutado en DEBUGGER, MASM o TASM se bloquearía el
sistema y tendría que reiniciar el equipo perdiendo las demás aplicaciones e
información que se tenía abierta y en ejecución, con el uso de SIMUPROG solo
basta con ir al administrador de tareas y terminar el proceso de SIMUPROG y no
se corre riesgo de pérdida de datos, perdida de la ejecución de otros programas o
reinicio del equipo.
NOTA: Los estudiantes que realizan la práctica auto dirigida, deben utilizar
Simuproc como herramienta de trabajo inicial, deben apoyarse en el contenido del
curso con el módulo, material complementario y video tutoriales. Los estudiantes
que son apoyados por el Tutor en el Centro pueden seleccionar la herramienta
más adecuada para la práctica (Simuproc, Debugger, MASM, TASM, etc) según
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
criterio del Tutor de práctica en el Centro.
Microcontroladores:
Los microcontroladores son dispositivos que integran en un mismo chip una CPU,
memoria de programa, memoria de datos y dispositivos de entrada/salida (I/O). La
programación básica de estos dispositivos al igual que en el microprocesador
necesita lograr una comprensión total de su funcionamiento, se utilizan
instrucciones y el lenguaje ensamblador para diseñar soluciones o proyectos
basados en microcontroladores.
Una solución basada en microcontroladores comienza con el establecimiento de
las entradas y salidas, lo que permite tener las primeras pautas para la selección
del dispositivo más adecuado. Las variables, constantes y diseño del algoritmo
inician con un pseudocódigo, prosigue con el diagrama de flujo para continuar con
la edición del programa utilizando el set de instrucciones del microcontrolador
seleccionado, el programador debe documentar el código fuente para permitir un
seguimiento y evaluación del programa diseñado.
La simulación es parte importante en el proceso de diseño y desarrollo, por lo que
es conveniente utilizar los entornos de desarrollo integrado suministrados por el
fabricante como MPLAB IDE de Microchip, WINIDE de Motorola Freescale, CCS
v5 o IAR para Texas Instruments.
Los proyectos desarrollados con microcontroladores además del software
requieren el diseño del hardware, es decir, requiere determinar todos los
periféricos externos al microcontrolador y su conexión coherente para que el
sistema en conjunto funcione adecuadamente. En esta fase el diseñador puede
hacer uso de simuladores en versión DEMO o evaluación como MULTISIM o
PROTEUS para hacer las pruebas preliminares de hardware y software.
Se debe recurrir a los conocimientos adquiridos en cursos como física electrónica,
electrónica básica, circuitos digitales o la orientación del Tutor de práctica de
laboratorio, entre otras estrategias para realizar la implementación del circuito
(hardware). Con la utilización de las herramientas y sistemas de desarrollo se
debe programar la memoria del microcontrolador para incorporar la acción del
software sobre el hardware y obtener la funcionalidad requerida.
NOTA: Los estudiantes que realizan la práctica auto dirigida, deben utilizar los
entornos de desarrollo integrado IDE, al igual que los simuladores, dejar los
montajes como parte final después de tener una certeza del 100% que funciona el
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
programa en simulación, solicitar la asesoría del Tutor en el Centro o de forma
virtual, deben apoyarse en el contenido del curso con el módulo, material
complementario y video tutoriales. Los estudiantes que son apoyados por el Tutor
en el Centro pueden trabajar a la par tanto software como hardware y utilizar el
IDE y herramientas de desarrollo más adecuado para la práctica (PICKit,
LaunchPad MSP430, etc) según criterio del Tutor de práctica en el Centro.
Descripción de la práctica
Practica 1.1: Programación de microprocesadores con assembler: Como
primera práctica respecto a la primera unidad que trata los microprocesadores, se
plantea el desarrollo de ejercicios previos antes de la desarrollar la solución al
problema planteado, utilizando lenguaje ensamblador el cual es fácilmente
accesible desde cualquier computador con sistema operativo Microsoft Windows
XP, Vista, Seven u 8, en las versiones Profesionales mediante consola, con el
DEBUG, con compiladores como MASM o TASM o con simuladores como
SIMUPROG, el objetivo es integrar los conocimientos adquiridos en el curso de
ALGORITMOS para hallar una solución a una situación práctica que permita
adquirir habilidades en la programación de bajo nivel en lenguaje ensamblador. El
laboratorio debe estar compuesto de al menos un Ejercicio que cumpla con la
totalidad de parámetros solicitados:
Diseñar un programa que represente la solución matemática a un problema,
por ejemplo, hallar el área, el volumen, o encontrar la solución a un sistema
de ecuaciones lineales, puede optar por sistemas básicos 2x2, 3x3 o un
programa que halle la solución a un sistema nxn. El programa debe
presentar una interfaz agradable al usuario, con opciones para ingreso de
variables, operaciones, resultados, salida del programa etc, de manera que
se pueda visualizar correctamente el proceso, procedimiento y resultado.
Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores:
Con el planteamiento teórico de los contenidos del curso, se comienza el trabajo
práctico partiendo de conceptos fundamentales de programación y de electrónica
aplicada para implementar practicas básicas, similares a las primeros desarrollos
de programación de software con el programa “Hola mundo” (Hello world), en
nuestro campo y caso que exploran las funciones básicas de configuración de
pines como entrada / salida (I/O), programación lineal y semi-estructurada con
manejo de bifurcaciones, ciclos y llamado a subrutinas, en uno o en los tres
dispositivos más representativos de las familias Microchip PIC con el PIC16F84,
Texas Instruments con los MSP430G (14 pines o 20 pines) y Motorola Freescale
con el JK1/JL1/JK3. El laboratorio debe estar compuesto de al menos 3 Ejercicios
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
básicos los cuales se encuentran explicados y parcialmente desarrollados en el
módulo de curso:
Ejercicio 1.2.1: Encendido y apagado de un LED con intermitencia de
aproximadamente 1 segundo.
Ejercicio 1.2.2: Encendido de un LED por acción sobre un pulsador.
Ejercicio 1.2.3: Implementación de al menos 5 secuencias diferentes sobre ocho
(8) LEDs controladas en selección por dos pulsadores, uno para seleccionar la
secuencia siguiente y otro para seleccionar la secuencia anterior.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Practica 1.1: Programación de microprocesadores con assembler:
Computador PC compatible con el sistema operativo Windows o que pueda
instalarse los paquetes de software necesarios para realizar la práctica.
Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores:
Computador PC compatible con el sistema operativo Windows o que pueda
instalarse los paquetes de software necesarios para realizar la práctica.
Los Equipos e instrumentos necesarios para la práctica y que son recomendables
que el estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:
Equipos de cómputo con puerto paralelo o puerto compatible con el
programador (serie o USB).
Fuente de poder regulada DC a 5 voltios.
Programador Universal o el programador para PICs gama media (PICKit 2,
PICKit 3, u otro compatible) y/o Tarjeta de desarrollo LaunchPad MSP430
y/o Programador para Motorola Freescale HC08.
Los materiales necesarios para la práctica y que son recomendables que el
estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:
Microcontroladores PIC16F84A y/o Microcontroladores MSP430Gxxxx y/o
Motorola Freescale 68HC908JK3oJK1oJL1.
Protoboard, Multímetro,
Resistencias, condensadores, cristal 4MHz, pulsadores, LEDs, según
esquemas de circuito.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Pinzas, pelacables, cable AWG22 (similar al de UTP) en varios colores.
Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el
desarrollo de la práctica
Practica 1.1: Programación de microprocesadores con assembler: Se utiliza
principalmente herramientas de Software estas pueden ser:
Interprete DEBUGGER utilizado para desarrollar pequeñas aplicaciones
con lenguaje ensamblador, se accede mediante ventana de comandos
digitando “debug” + enter. Ver módulo de curso donde se establecen más
indicaciones y ejemplos.
Simulador SIMUPROC, que posee un conjunto de instrucciones fijo de un
microprocesador hipotético, esta herramienta es la más aconsejable para
estudiantes que auto dirigen su práctica o no tiene la posibilidad inmediata
de obtener el acompañamiento y asesoría de un Tutor de práctica.
SimuProc14, simulador hipotético de un microprocesador x86:
documentación (https://sites.google.com/site/simuproc/), descarga
(https://sites.google.com/site/simuproc/SimuProc14-
Setup.zip?attredirects=0).
Compilador MASM, TASM entre otros los cuales son compatibles con
versiones Windows 2000 o superior, para trabajar con este compilador es
necesario la asesoría y acompañamiento del Tutor de práctica, porque
estos paquetes de software interactúan directamente con el
microprocesador y los procesos internos del sistema. MASM32 DSK versión
11: documentación (http://www.masm32.com/), descarga
(http://www.masm32.com/masmdl.htm).
Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores: Se
utiliza principalmente herramientas de Software libre o gratuito limitado o versiones
DEMO estas pueden ser:
Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE/CodeWarrior para Motorola
Freescale o CCS v5/IAR para Texas Instruments MSP430)
Simuladores e IDE para Microcontroladores:
o MPLAB IDE: MPLAB IDE X: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469 , MPLAB IDE otras versiones: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
&nodeId=1406&dDocName=en023073
o PicDeveloment Studio: http://sourceforge.net/projects/picdev/files/picdev/PicDevelopmentStudio-1.1.exe/download
o CCS V5 E IAR: http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS , http://processors.wiki.ti.com/index.php/IAR_Embedded_Workbench_for_TI_MSP430
o CodeWarrior (Motorola-Freescale): http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=CW-MICROCONTROLLERS&fr=gtl
Software de simulación electrónico y digital (PROTEUS o MULTISIM)
o PROTEUS: http://www.labcenter.com/download/prodemo_download.cfm
o MULTISIM: http://www.ni.com/academic/esa/multisimse.htm
Seguridad Industrial
Para la realización del componente práctico del curso no se requiere seguridad
especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulación de los equipos de
cómputo pues los ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los
programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la información
guardada en la memoria RAM. Se recomienda tener cuidado en el uso y
manipulación de los circuitos integrados especialmente los microprocesadores y
microcontroladores, puesto que son sensibles a las cargas electrostáticas que
almacena el cuerpo humano, de igual forma se debe tener cuidado en la
manipulación de los equipos de medida, la fuente de poder y el circuito electrónico
implementado.
Metodología
Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica: Los estudiantes deben haber realizado lectura juiciosa y analítica de los contenidos del curso y material bibliográfico sugerido, de manera que tenga los fundamentos teóricos y los conocimientos necesarios para diseñar y desarrollar algoritmos, diagramas de flujo y programas en lenguaje ensamblador, simulación del sistema microcontrolado, programación de la memoria del microcontrolador e implementación del circuito electrónico. Para la práctica con Microprocesadores previo al encuentro tutorial práctico el estudiante debe de forma autónoma, hacer lectura previa de la guía de práctica del curso y utilizar el simulador SIMUPROG junto con su documentación y los ejemplos suministrados en el aula de curso en el recurso “Herramientas y sistemas de desarrollo” y en el módulo, para realizar una exploración preliminar y
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
comprender el funcionamiento de cada una de las instrucciones y su relación con cada una de las unidades funcionales dentro del microprocesador. Para la práctica con Microcontroladores previo al encuentro tutorial práctico el estudiante debe de forma autónoma, hacer lectura previa de la guía de práctica del curso y utilizar la documentación y los ejemplos suministrados en el aula de curso, en el recurso “Herramientas y sistemas de desarrollo” y módulo de curso, para realizar los ejercicios de programación básica, de manera que el estudiante comprenda el funcionamiento interno de las instrucciones del microcontrolador seleccionado. Forma de trabajo: El estudiante debe tener en lo posible las herramientas y documentación necesaria, para la realización de la práctica de forma auto dirigida, el material de consulta necesario se encuentra en el aula de cursos virtual, en datateca, en internet en la página de cada fabricante, las herramientas de software se encuentran dispuestas en su mayoría en el aula de curso mediante enlaces directos a los fabricantes y desarrolladores, mucho del hardware son herramientas necesarias en la labor profesional y en su mayoría de fácil y accesible consecución. Todo lo anterior es para que de forma individual realice cada uno de los ejercicios de manera auto dirigida o con el acompañamiento y guía del Tutor de práctica de laboratorio en cada centro. En caso de dudas el Tutor de práctica se encarga de guiar el proceso de instalación del software a utilizar y de dar las indicaciones generales de utilización del mismo para que el estudiante pueda compilar, depurar, simular y ejecutar el programa que debe diseñar. Procedimiento:
Para la realización de los ejercicios, los estudiantes deben diseñar individualmente
sus algoritmos hacer la compilación, depuración, simulación y/o ejecución del
programa. Cada estudiante individualmente debe seguir el siguiente
procedimiento:
Practica 1.1: Programación de microprocesadores con assembler:
1. Leer detenidamente el ejercicio o problema a resolver, para determinar las
variables, constantes y proceso que debe realizar el programa.
2. Generar el pseudocódigo que relacione las variables y constantes con el
proceso a implementar en la forma de una secuencia de pasos que
describen la operación a realizar, los operandos sobre los que se realiza y
las bifurcaciones que se requieren.
3. Editar el código fuente utilizando instrucciones del lenguaje ensamblador
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
según el microprocesador utilizado y la documentación de soporte. La
edición del código la puede hacer en el editor de texto del blog de notas y
guardar el archivo como .ASM o en el editor que viene con el compilador o
simulador.
4. Realizar la compilación, depuración y prueba o simulación del programa
siguiendo las indicaciones del Tutor encargado de la práctica.
5. Realizar los ajustes y modificaciones que garanticen el correcto
funcionamiento y cumplimiento de lo solicitado en cada ejercicio.
6. Sustentar el trabajo realizado de cada ejercicio al Tutor junto con el archivo
fuente, ejecutable e informe correspondiente en formato IEEE.
Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores:
1. Establecer las variables, constantes y entradas y/o salidas necesarias.
2. Establecer los elementos componentes principalmente el microcontrolador y
los componentes o periféricos que estarán conectados al microcontrolador.
3. Diseñar el esquema general de conexiones y su correspondiente circuito
electrónico.
4. Establecer los registros y configuración de registros, que servirán de
interfaz entre el programa de control y los puertos.
5. Diseñar el algoritmo y diagrama de flujo solución del problema planteado.
6. Generar el código fuente, producto del algoritmo diseñado.
7. Guardar el código fuente en .ASM o el archivo que solicite el fabricante del
micro y su IDE.
8. Compilar, depurar y ejecutar el programa, hacer uso del simulador IDE u
otro software de uso libre, evaluación o gratuito para realizar una simulación
previa y garantizar el funcionamiento de la fase de diseño de software.
9. Guardar los cambios realizados.
10. Grabar el programa en la memoria del microcontrolador físico.
11. Realizar la implementación del montaje electrónico, siguiendo los esquemas
generales y de conexión de circuito electrónico, propuestos en el paso (2),
tomar las precauciones de establecer la correcta continuidad entre
componentes, su distribución y montaje correcto en protoboard o tabla de
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
prototipos.
12. Incorporar el microcontrolador en el montaje, probar su conexión antes de
energizar.
13. Energizar y probar el funcionamiento del programa, si hay fallas o
correcciones regresar al paso 3 para reevaluar el algoritmo proseguir con
los pasos siguientes hasta obtener la solución al problema planteado.
Ejercicios a desarrollar en la Practica 1.2: Primeros pasos con la
programación de microcontroladores:
Ejercicio 1.2.1: Encendido y apagado de un LED con intermitencia de
aproximadamente 1 segundo.
Ejercicio 1.2.2: Encendido de un LED por acción sobre un pulsador.
Ejercicio 1.2.3: Implementación de al menos 5 secuencias diferentes sobre ocho
(8) LEDs controladas en selección por dos pulsadores, uno para seleccionar la
secuencia siguiente y otro para seleccionar la secuencia anterior.
Esquemas generales de conexión propuesta para realizar los ejercicios de la
Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores
Figura 1. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con
la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con microcontrolador
PIC16F84.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Figura 2. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con
la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.2. Propuesta con microcontrolador
PIC16F84.
En la Figura se aprecia pulsador con circuito eliminador de rebote y resistencias
en caso de no utilizar las resistencias “pull-ups” de los puertos I/O del
microcontrolador.
Figura 3. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con
la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con microcontrolador
PIC16F84.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Figura 4. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con
la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con microcontrolador
Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.
Figura 5. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con
la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.2. Propuesta con microcontrolador
Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.
Figura 6. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con
la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con microcontrolador
Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Figura 7. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con
la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1 y Ejercicio 1.2.2. Propuesta con
microcontrolador Texas Instruments MSP430.
Figura 8. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con
la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con microcontrolador
Texas Instruments MSP430.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Sistema de Evaluación
El tutor encargado del acompañamiento y calificación del componente práctico,
evaluara individualmente a cada estudiante teniendo en cuenta el desempeño en
la práctica y la rúbrica de evaluación. La calificación de la práctica se realizará en
escala de 0.0 a 35.0, siendo esta última la valoración más alta y que se sumara
con las otras dos prácticas para obtener una calificación final que será la que se
reporte en el aula de curso entre 0 y 100 puntos.
Informe o productos a entregar
Es necesario presentar un informe que evidencie el proceso de realización de la
práctica. El informe de laboratorio debe presentarse en formato IEEE
(www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), debe incluir entre otros aspectos incluidos
en el formato IEEE, aspectos relevantes como:
Resumen en español, Abstract, Palabras Clave (Index Terms)
Introducción, relacionada con la práctica realizada y los aspectos
relevantes tratados en el informe presentado.
Objetivos, relacionar los objetivos general y específicos en relación a la
realización de la práctica.
Metodología, Presenta los aspectos metodológicos y procedimentales
realizados en el ejercicio práctico, desde la lectura de la guía de laboratorio
hasta la implementación satisfactoria y funcional de los ejercicios
propuestos.
Algoritmos (Pseudocódigo, diagrama de flujo), Síntesis del procedimiento.
Implementación, Evidencias de la implementación (pantallazos, imágenes,
fotografías, etc), del proceso de diseño de software con la edición,
compilación, depuración y simulación, junto con el proceso de diseño de
hardware con la implementación del circuito (simulado, aunque preferible y
necesariamente físico) y su correspondiente funcionamiento.
Análisis de resultados, se analizan los resultados obtenidos en la
experiencia de laboratorio, desde el diseño del algoritmo hasta el
funcionamiento interno del micro y su relación funcional con los periféricos.
Conclusiones y Recomendaciones, después de establecer un análisis de
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
los resultados obtenidos y de un ejercicio individual de reflexión y grupal
sobre la práctica realizada, se debe plasmar las conclusiones y
recomendaciones, como producto intelectual del ejercicio teórico – práctico.
Referencias, el trabajo realizado en la práctica, debe contar con soportes
teóricos o prácticos de tipo documental físico o electrónico, que el
estudiante debió consultar desde la preparación de la práctica con la lectura
de la guía hasta la terminación de la misma y la realización del informe,
estas fuentes se constituyen en la referencia documental del informe, la
cual debe seguir el formato IEEE.
Código fuente documentado (comentarios del programador) y programa
ejecutable, como archivos anexos al informe IEEE.
Rúbrica de evaluación
Tabla 1. Rúbrica de evaluación de la primera práctica de laboratorio.
Ítem Evaluado
Valoración Baja Valoración Media Valoración Alta Máximo Puntaje
Asistencia y participación en la Práctica
El estudiante no asistió o no participo en las prácticas de laboratorio. (Puntos= 0)
El estudiante asistió a las prácticas pero no participó activamente en el desarrollo de los ejercicios. (Puntos= 5)
El estudiante asiste y participa de manera activa en el desarrollo de la práctica de laboratorio. (Puntos= 10)
10
Desempeño individual del estudiante en la práctica.
El estudiante no dio solución a los problemas planteados, no realizó el algoritmo y no presenta ninguno de los programas e implementaciones requeridos. (Puntos= 0)
El estudiante dio solución a los ejercicios planteados, presentó los programas pero presentan errores de compilación o ejecución. (Puntos= 10)
El estudiante realizó la totalidad de los ejercicios solicitados y presento los programas sin errores de compilación ni ejecución, presenta los archivos ejecutables y las implementaciones solicitadas. (Puntos= 15)
15
Informe Final de la práctica.
El estudiante no presenta informe final de la práctica de laboratorio en formato IEEE. (Puntos= 0)
El estudiante presenta informe de laboratorio en formato IEEE, pero no incluye todos los productos a entregar (Puntos= 5)
El estudiante entrega el informe de laboratorio en formato IEEE con todos los productos solicitados. (Puntos= 10)
10
TOTAL 35
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Retroalimentación
La retroalimentación de la práctica individual de laboratorio la realiza el Tutor
encargado en cada centro, la cual será publicada por el Tutor virtual previo reporte
de la misma antes de la fecha de finalización, publicada en la agenda de curso. La
calificación y realimentación será publicada en el aula de curso dentro de los ocho
(8) días siguientes a la realización del reporte por parte del Tutor encargado de las
prácticas en el centro.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
PRACTICA No. 02 – Programación básica de Microcontroladores Microchip
PIC, Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida X Remota X
Porcentaje de evaluación 11,67
Horas de la practica 6
Temáticas de la práctica UNIDAD 2: MICROCONTROLADORES
Introducción a los microcontroladores
Microcontroladores PIC de microchip
Microcontroladores Motorola Freescale , Texas, Basic Stamp y Arduino.
Aspectos básicos y de reconocimiento de
herramientas de hardware y software:
UNIDAD 3 PROGRAMACION Y DESARROLLO DE PROYECTOS CON MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Diseño y desarrollo de proyectos con microcontroladores y microprocesadores
Programación básica
Programación avanzada
Intencionalidades formativas
Propósitos
Diseñar la solucion a los problemas prácticos
propuestos que buscan aclarar dudas
conceptuales.
Integrar las soluciones con el diseño de
algoritmos, flujo gramas y código fuente en
lenguaje ensamblador para desarrollar las
habilidades y competencias en la
programación de microcontroladores.
Implementar las simulaciones y realizar los
montajes electrónicos que permitan
profundizar en el aprendizaje de la
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
programación, simulación, implementación y
ejecución de programas de control basados
en Microcontroladores.
Objetivos
Diseñar un algoritmo para generar el código
fuente en lenguaje ensamblador y de ahí
compilarlo, depurarlo, guardarlo, cargarlo y
ejecutarlo utilizando para ello el Entorno de
Desarrollo Integrado MPLAB-IDE o WINIDE o
CCS v5 o IAR o CodeWarrior o WinIDE,
dependiendo del microcontrolador
seleccionado.
Implementar y demostrar a través de circuitos
funcionales las capacidades básicas de los
Microcontroladores, desarrollando una
solución acertada a los problemas planteados
Sustentar el desarrollo de la práctica ante el
Tutor encargado de laboratorio.
Presentar el informe de laboratorio en formato
IEEE para su calificación y reporte al director
nacional de curso en campus virtual.
Metas
Diseñar los algoritmo y diagramas de flujo de
cada uno de los ejercicios propuestos.
Construir cada uno de los programas en
lenguaje ensamblador para el
microcontrolador, compilarlos, depurarlos,
simularlos y ejecutarlos utilizando los
programas de software sugeridos.
Implemetar los circuitos tanto en simulador
como en físcico para integrar el hardware y el
software demostrando su funcionalidad total.
Sustentar y entregar el informe de práctica de
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
laboratorio en formto IEEE.
Competencias
Al finalizar el desarrollo de los ejercicios propuestos
en esta práctica el estudiante:
Conocerá la lógica y metodología del
funcionamiento de las instrucciones en
lenguaje ensamblador y su efecto en cada
una de las unidades y registros del
microcontrolador.
Deberá estar en capacidad de diseñar un
algoritmo con su correspondiente diagrama de
flujo y convertirlo a programa de código fuente
utilizando lenguaje ensamblador.
Será capaz de utilizar compiladores, IDE y
simuladores para diseñar adecuadamente
cada solución basada en microcontroladores.
Estará en capacidad de implementar el
circuito electrónico e integrar el software y el
hardware logrando un sistema funcional
basado en microcontroladores.
Fundamentación Teórica
Los microcontroladores son dispositivos que integran en un mismo chip una CPU,
memoria de programa, memoria de datos y dispositivos de entrada/salida. La
programación básica de estos dispositivos al igual que en el microprocesador
necesita lograr una comprensión total de su funcionamiento, se utilizan
instrucciones y el lenguaje ensamblador para diseñar soluciones o proyectos
basados en microcontroladores.
Se tiene como prioridad en el curso el aprendizaje del lenguaje ensamblador, por
ser una técnica de aprendizaje del funcionamiento de cada una de las unidades o
módulos que integran el microcontrolador y sus periféricos, el lenguaje
ensamblador permite al estudiante de Ingeniería o Tecnología en el área de
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Electrónica y Sistemas, realizar verdaderos sistemas operativos para
microprocesadores y microcontroladores, el objetivo es adquirir la suficiencia en el
manejo, manipulación y control del lenguaje ensamblador como herramienta que
explota al máximo el potencial de cada microcontrolador. Los lenguajes de más
alto nivel generalmente basados en C, se dejan como alternativa a la
programación en futuras prácticas con módulos microcontrolados como lenguaje
de programación secundario, puesto que estos se utilizan cuando el estudiante no
requiere conocimiento avanzado en el funcionamiento del microcontrolador o
electrónica digital, que para el caso no aplicaría para este curso.
Una solución basada en microcontroladores comienza con el establecimiento de
las entradas y salidas, lo que permite tener las primeras pautas para la selección
del dispositivo y periféricos más adecuados. Las variables, constantes y diseño del
algoritmo inician con un pseudocódigo, prosigue con el diagrama de flujo para
continuar con la edición del programa utilizando el set de instrucciones del
microcontrolador seleccionado, el programador debe documentar el código fuente
para permitir un seguimiento y evaluación del programa diseñado.
La simulación es parte importante en el proceso de diseño y desarrollo, por lo que
es conveniente utilizar los entornos de desarrollo integrado (IDE) suministrados
por el fabricante Microchip PIC, Motorola Freescale JK1/JK3/JL1 y Texas
Instruments MSP430. Los proyectos desarrollados con microcontroladores
además de la solución de software requieren el diseño de la solución de hardware,
es decir, requiere determinar todos los periféricos externos al microcontrolador y
su conexión coherente, integrarlo en una solución de hardware y software para
que el sistema en conjunto funcione adecuadamente. En esta fase el diseñador
puede hacer uso de simuladores dentro de los mismos IDE del fabricante o en
versiones demo o evaluación como MULTISIM o PROTEUS para hacer las
pruebas preliminares de hardware y software.
Se debe recurrir a los conocimientos adquiridos en cursos como física electrónica,
electrónica básica, circuitos digitales o la orientación del Tutor de práctica de
laboratorio, entre otras estrategias para realizar la implementación del circuito
(hardware). Con la utilización de las herramientas y sistemas de desarrollo se
debe programar la memoria del microcontrolador para incorporar la acción del
software sobre el hardware y obtener la funcionalidad requerida.
NOTA: Los estudiantes que realizan la práctica auto dirigida, deben utilizar los
entornos de desarrollo integrado IDE, al igual que los simuladores, dejar los
montajes como parte final después de tener una certeza del 100% que funciona el
programa en simulación, solicitar la asesoría del Tutor en un centro o de forma
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
virtual, deben apoyarse en el contenido del curso con el módulo, material
complementario y video tutoriales. Los estudiantes que son apoyados por el Tutor
en el Centro pueden trabajar a la par tanto software como hardware y utilizar el
IDE y herramientas de desarrollo más adecuado para la práctica (PICKit,
LaunchPad MSP430, etc) según criterio del Tutor de práctica en el Centro.
Descripción de la práctica
Con el planteamiento teórico expuesto en la Unidad 1 “Microprocesadores”,
Unidad 2 “Microcontroladores” y sus correspondientes capítulos y lecciones, se
comienza el trabajo práctico partiendo de conceptos fundamentales de
programación y de electrónica aplicada para implementar practicas esenciales que
exploran las funciones básicas de configuración de pines como I/O (entrada /
salida), utilización de macros, utilización de Timers, interrupciones y demás
módulos internos al micro, implementando una programación lineal y semi-
estructurada con manejo de bifurcaciones, ciclos y llamado a subrutinas, servicios
a interrupción, generación de tablas, administración de la PILA y vectores de
interrupción, en uno o en los tres dispositivos más representativos de las familias
Microchip PIC con el PIC16F84, Texas Instruments con los MSP430G (14 pines o
20 pines) y Motorola Freescale con el JK1/JL1/JK3. El laboratorio debe estar
compuesto de 2 Ejercicios básicos los cuales se encuentran parcialmente
explicados y desarrollados en el módulo de curso:
Ejercicio 1.2.1: Control de una pantalla LCD de mínimo 2x16, se debe presentar
un programa que despliegue los siguientes mensajes controlados por la acción de
un pulsador.
Evento 1: Mensaje por defecto - Línea 1: mensaje “Microprocesadores y
Microcontroladores” en desplazamiento a la izquierda o derecha, terminar con el
mensaje “309696-Mp&Mc” centrado. Línea 2: mensaje “II semestre 2013”
centrado.
Evento 2: Mensaje al oprimir el pulsador - Línea 1: mensaje “Integrantes:”
centrado. Línea 2: mensaje con el primer nombre y primer apellido de los
integrantes del grupo en desplazamiento a la izquierda o derecha.
Evento 3: Mensaje al oprimir el pulsador – Línea 1: mensaje “CEAD”. Línea 2:
mensaje con el nombre del CEAD.
Ejercicio 1.2.2: Control de un teclado matricial mínimo 4x3 (comercialmente como
teclado telefónico) o 4x4 y control de acceso por clave de seguridad de cuatro (4)
dígitos, ver apartado de acciones que debe ejecutarse en la práctica, el teclado en
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
el caso del 4x3 debe contener:
Los diez (10) dígitos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).
Una tecla “#” (en teclados comerciales) se tomara como acción de ingreso
de clave para ser evaluada por el sistema microcontrolado.
Una tecla “*” (en teclados comerciales) se tomara como acción de borrado
de clave y regreso a estado inicial, para recibir un nuevo intento de clave.
Los indicadores que deben tenerse son del tipo LED, solo uno de ellos debe
encender a la vez y su función se describe como:
LED Amarillo o Azul, indica que el sistema y teclado está listo para recibir
una nueva clave.
LED Verde, indica que el usuario a digitado una clave correcta.
LED Rojo, indica que el usuario a digitado una clave incorrecta.
Las acciones que debe cumplir la práctica son:
Grabar una clave de 4 dígitos en la memoria no volátil del micro o
EEPROM, para el ejercicio la clave debe ser semestre/año, por ejemplo
para el segundo semestre de 2013 seria (0213).
La digitación correcta de la clave de debe incurrir en el encendido de un
LED Verde, conectado a un pin del puerto.
La digitación incorrecta de la clave, debe incurrir en el encendido de un LED
Rojo conectado a un pin del puerto.
Un LED Amarillo o Azul debe indicar que el sistema está listo para recibir
una nueva clave.
Los LED deben estar apagados al inicio del programa como condición
inicial, en el momento de estar listo para recibir datos por el teclado debe
encender el LED Amarillo o Azul.
Al oprimir la tecla “#” debe aceptar la clave digitada y realizar la
comparación con la clave interna grabada y de ahí tomar una decisión con
la acción correspondiente sobre el LED.
Al oprimir la tecla “*” debe permitir el ingreso de una nueva clave, apagando
los LED Verde o LED Rojo y encendiendo nuevamente el LED Amarillo o
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Azul autorizando un nuevo intento de ingreso.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Computador PC compatible con el sistema operativo Windows o que pueda
instalarse los paquetes de software necesarios para realizar la práctica.
Los Equipos e instrumentos necesarios para la práctica y que son recomendables
que el estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:
Equipos de cómputo con puerto paralelo o puerto compatible con el
programador (serie o USB).
Fuente de poder regulada DC a 5 voltios.
Programador Universal o el programador para PICs gama media (PICKit 2,
PICKit 3, u otro compatible) y/o Tarjeta de desarrollo LaunchPad MSP430
y/o Programador para Motorola Freescale HC08.
Los materiales necesarios para la práctica y que son recomendables que el
estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:
Microcontroladores PIC16F84A y/o Microcontroladores MSP430Gxxxx y/o
Motorola Freescale 68HC908JK3oJK1oJL1.
Protoboard, Multímetro.
Resistencias, condensadores, cristal 4MHz, pulsadores, LEDs, teclado
matricial (3x4 o 4x4), display LCD, según esquemas de circuito.
Pinzas, pelacables, cable AWG22 (similar al de UTP) en varios colores.
Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el
desarrollo de la práctica
Se utiliza principalmente herramientas de Software libre o gratuito limitado o
versiones DEMO estas pueden ser:
Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE/CodeWarrior para Motorola
Freescale o CCS v5/IAR para Texas Instruments MSP430)
Simuladores e IDE para Microcontroladores:
o MPLAB IDE: MPLAB IDE X: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
&nodeId=1406&dDocName=en019469 , MPLAB IDE otras versiones: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023073
o PicDeveloment Studio: http://sourceforge.net/projects/picdev/files/picdev/PicDevelopmentStudio-1.1.exe/download
o CCS V5 E IAR: http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS , http://processors.wiki.ti.com/index.php/IAR_Embedded_Workbench_for_TI_MSP430
o CodeWarrior (Motorola-Freescale): http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=CW-MICROCONTROLLERS&fr=gtl
Software de simulación electrónico y digital (PROTEUS o MULTISIM)
o PROTEUS: http://www.labcenter.com/download/prodemo_download.cfm
o MULTISIM: http://www.ni.com/academic/esa/multisimse.htm
Seguridad Industrial
Para la realización del componente práctico del curso no se requiere seguridad
especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulación de los equipos de
cómputo pues los ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los
programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la información
guardada en la memoria RAM. Se recomienda tener cuidado en el uso y
manipulación de los circuitos integrados especialmente los microcontroladores,
puesto que son sensibles a las cargas electrostáticas que almacena el cuerpo
humano, de igual forma se debe tener cuidado en la manipulación de los equipos
de medida, la fuente de poder y el circuito electrónico implementado.
Metodología
Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica: Los estudiantes deben haber realizado lectura juiciosa y analítica de los contenidos del curso y material bibliográfico sugerido, de manera que tenga los fundamentos teóricos y los conocimientos necesarios para diseñar y desarrollar algoritmos, diagramas de flujo y programas en lenguaje ensamblador, simulación del sistema microcontrolado, programación de la memoria del microcontrolador e implementación del circuito electrónico. Para la práctica con Microcontroladores, previo al encuentro tutorial práctico el estudiante debe de forma autónoma, hacer lectura previa de la guía de práctica del curso y utilizar la documentación y los ejemplos suministrados en el aula de
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
curso, en el recurso “Herramientas y sistemas de desarrollo” y módulo de curso, para realizar los ejercicios de programación básica, de manera que el estudiante comprenda el funcionamiento interno de las instrucciones del microcontrolador seleccionado. Forma de trabajo: El estudiante debe tener en lo posible las herramientas y documentación necesaria, para la realización de la práctica de forma auto dirigida, el material de consulta necesario se encuentra en el aula de cursos virtual, en datateca, en internet en la página de cada fabricante, las herramientas de software se encuentran dispuestas en su mayoría en el aula de curso mediante enlaces directos a los fabricantes y desarrolladores, mucho del hardware son herramientas necesarias en la labor profesional y en su mayoría de fácil y accesible consecución. Todo lo anterior es para que de forma individual realice cada uno de los ejercicios de manera auto dirigida o con el acompañamiento y guía del Tutor de práctica de laboratorio en cada centro. En caso de dudas el Tutor de práctica se encarga de guiar el proceso de instalación del software a utilizar y de dar las indicaciones generales de utilización del mismo para que el estudiante pueda compilar, depurar, simular y ejecutar el programa que debe diseñar. Procedimiento:
Para la realización de los ejercicios, los estudiantes deben diseñar individualmente
sus algoritmos hacer la compilación, depuración y ejecución del programa. Cada
estudiante individualmente debe seguir el siguiente procedimiento:
Ejercicio 1.2.1: Control de una pantalla LCD de mínimo 2x16 y Ejercicio 1.2.2:
Control de un teclado matricial mínimo 4x3
1. Establecer las variables, constantes y entradas y/o salidas necesarias.
2. Establecer los elementos componentes principalmente el microcontrolador y
los componentes o periféricos que estarán conectados al microcontrolador.
3. Diseñar el esquema general de conexiones y su correspondiente circuito
electrónico.
4. Establecer los registros y configuración de registros, que servirán de
interfaz entre el programa de control y los puertos.
5. Diseñar el algoritmo y diagrama de flujo solución del problema planteado.
6. Generar el código fuente, producto del algoritmo diseñado.
7. Guardar el código fuente en .ASM o el archivo que solicite el fabricante del
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
micro y su IDE.
8. Compilar, depurar y ejecutar el programa, hacer uso del simulador IDE u
otro software de uso libre, evaluación o gratuito para realizar una simulación
previa y garantizar el funcionamiento de la fase de diseño de software.
9. Guardar los cambios realizados.
10. Grabar el programa en la memoria del microcontrolador físico.
11. Realizar la implementación del montaje electrónico, siguiendo los esquemas
generales y de conexión de circuito electrónico, propuestos en el paso (2),
tomar las precauciones de establecer la correcta continuidad entre
componentes, su distribución y montaje correcto en protoboard o tabla de
prototipos.
12. Incorporar el microcontrolador en el montaje, probar su conexión antes de
energizar.
13. Energizar y probar el funcionamiento del programa, si hay fallas o
correcciones regresar al paso 3 para reevaluar el algoritmo proseguir con
los pasos siguientes hasta obtener la solución al problema planteado.
En los siguientes apartados se encuentra esquemas de conexión general, como
guía para los estudiantes que realizan práctica auto dirigida o para los estudiantes
en general que realizan la práctica con la guía del Tutor de práctica en el Centro.
Teniendo en cuenta la disponibilidad del chip microcontrolador, junto con su
sistema de desarrollo, incluyendo el programador, es posible realizar uno o los tres
montajes propuestos con los dispositivos relacionados.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Figura 9. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control de una
pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador PIC16F84.
Figura 10. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control de un
teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad. Propuesta con
microcontrolador PIC16F84.
Las resistencias en los puertos como salida pueden sustituirse por “pull-ups”
internos.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Figura 11. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control de una
pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Motorola Freescale JK1 o
JK3 o JL1.
Figura 12. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control de un
teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad. Propuesta con
microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.
Figura 13. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control de una
pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Texas Instruments MSP430.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Figura 14. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control de un
teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad. Propuesta con
microcontrolador Texas Instruments MSP430.
Sistema de Evaluación
El tutor encargado del acompañamiento y calificación del componente práctico,
evaluara individualmente a cada estudiante teniendo en cuenta el desempeño en
la práctica y la rúbrica de evaluación. La calificación de la práctica se realizará en
escala de 0.0 a 35.0 siendo esta última la valoración más alta y que se sumara
con las otras dos prácticas para obtener una calificación final que será la que se
reporte en el aula de curso entre 0 y 100 puntos.
Informe o productos a entregar
Es necesario presentar un informe que evidencie el proceso de realización de la
práctica. El informe de laboratorio debe presentarse en formato IEEE
(www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), debe incluir entre otros aspectos incluidos
en el formato IEEE, aspectos relevantes como:
Resumen en español, Abstract, Palabras Clave (Index Terms)
Introducción, relacionada con la práctica realizada y los aspectos
relevantes tratados en el informe presentado.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Objetivos, relacionar los objetivos general y específicos en relación a la
realización de la práctica.
Metodología, Presenta los aspectos metodológicos y procedimentales
realizados en el ejercicio práctico, desde la lectura de la guía de laboratorio
hasta la implementación satisfactoria y funcional de los ejercicios
propuestos.
Algoritmos (Pseudocódigo, diagrama de flujo), Síntesis del procedimiento.
Implementación, Evidencias de la implementación (pantallazos, imágenes,
fotografías, etc), del proceso de diseño de software con la edición,
compilación, depuración y simulación, junto con el proceso de diseño de
hardware con la implementación del circuito (simulado, aunque preferible y
necesariamente físico) y su correspondiente funcionamiento.
Análisis de resultados, se analizan los resultados obtenidos en la
experiencia de laboratorio, desde el diseño del algoritmo hasta el
funcionamiento interno del micro y su relación funcional con los periféricos.
Conclusiones y Recomendaciones, después de establecer un análisis de
los resultados obtenidos y de un ejercicio individual de reflexión y grupal
sobre la práctica realizada, se debe plasmar las conclusiones y
recomendaciones, como producto intelectual del ejercicio teórico – práctico.
Referencias, el trabajo realizado en la práctica, debe contar con soportes
teóricos o prácticos de tipo documental físico o electrónico, que el
estudiante debió consultar desde la preparación de la práctica con la lectura
de la guía hasta la terminación de la misma y la realización del informe,
estas fuentes se constituyen en la referencia documental del informe, la
cual debe seguir el formato IEEE.
Código fuente documentado (comentarios del programador) y programa
ejecutable, como archivos anexos al informe IEEE.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Rúbrica de evaluación
Tabla 2. Rúbrica de evaluación de la segunda práctica de laboratorio.
Ítem Evaluado
Valoración Baja Valoración Media Valoración Alta Máximo Puntaje
Asistencia y participación en la Práctica
El estudiante no asistió o no participo en las prácticas de laboratorio. (Puntos= 0)
El estudiante asistió a las prácticas pero no participó activamente en el desarrollo de los ejercicios. (Puntos= 5)
El estudiante asiste y participa de manera activa en el desarrollo de la práctica de laboratorio. (Puntos= 10)
10
Desempeño individual del estudiante en la práctica.
El estudiante no dio solución a los problemas planteados, no realizó el algoritmo y no presenta ninguno de los programas e implementaciones requeridos. (Puntos= 0)
El estudiante dio solución a los ejercicios planteados, presentó los programas pero presentan errores de compilación o ejecución. (Puntos= 9)
El estudiante realizó la totalidad de los ejercicios solicitados y presento los programas sin errores de compilación ni ejecución, presenta los archivos ejecutables y las implementaciones solicitadas. (Puntos= 15)
15
Informe Final de la práctica.
El estudiante no presenta informe final de la práctica de laboratorio en formato IEEE. (Puntos= 0)
El estudiante presenta informe de laboratorio en formato IEEE, pero no incluye todos los productos a entregar (Puntos= 5)
El estudiante entrega el informe de laboratorio en formato IEEE con todos los productos solicitados. (Puntos= 10)
10
TOTAL 35
Retroalimentación
La retroalimentación de la práctica individual de laboratorio la realiza el Tutor
encargado en cada centro, la cual será publicada por el Tutor virtual previo reporte
de la misma antes de la fecha de finalización, publicada en la agenda de curso. La
calificación y realimentación será publicada en el aula de curso dentro de los ocho
(8) días siguientes a la realización del reporte por parte del Tutor encargado de las
prácticas en el centro.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
PRACTICA No. 3 – Programación avanzada de Microcontroladores Microchip
PIC, Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida X Remota X
Porcentaje de evaluación 10
Horas de la practica 6
Temáticas de la práctica UNIDAD 3 PROGRAMACION Y DESARROLLO DE PROYECTOS CON MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Diseño y desarrollo de proyectos con microcontroladores y microprocesadores
Programación básica
Programación avanzada
Intencionalidades formativas
Propósitos
Diseñar la solucion a los problemas prácticos
propuestos que buscan aclarar dudas
conceptuales.
Integrar las soluciones con el diseño de
algoritmos, flujo gramas y código fuente en
lenguaje ensamblador para desarrollar las
habilidades y competencias en la
programación avanzada de
microcontroladores y microcontroladores.
Implementar circuitos electrónicos basados en
Microcontroladores o microprocesadores con
capacidad de interacción con otros
componentes que permiten ampliar la gama
de aplicaciones y soluciones que puede
brindar estos dispositivos en la vida
profesional.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Objetivos
Diseñar el algoritmo, generar el código fuente
en lenguaje ensamblador, compilarlo,
depurarlo, guardarlo, cargarlo, ejecutarlo y
simularlo, utilizando para ello el Entorno de
Desarrollo Integrado MPLAB-IDE o WINIDE o
CodeWarrior o CCS v5 / IAR según el
microcontrolador utilizado.
Implementar y ser capaz de configurar un
Microcontrolador para controlar dispositivos
externos formando esquemas de control más
complejos y funcionales.
Sustentar el desarrollo de la práctica ante el
Tutor encargado de laboratorio.
Presentar el informe de laboratorio en formato
IEEE para su calificación y reporte al director
nacional de curso en campus virtual.
Metas
Diseñar los algoritmo y diagramas de flujo
requeridos en el diseño propuesto.
Construir cada uno de los programas en
lenguaje ensamblador para el
microprocesador o microcontrolador,
compilarlos, depurarlos, ejecutarlos y
simularlos, utilizando los programas de
software sugeridos.
Implementar el circuito electrónico funional, en
simulación y físico, sustentar y entregar el
informe de práctica de laboratorio en formato
IEEE.
Competencias
Al finalizar el desarrollo de los ejercicios propuestos
en esta práctica el estudiante:
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Conocerá la lógica y metodología del
funcionamiento de las instrucciones en
lenguaje ensamblador y su efecto en cada
una de las unidades funcionales y registros
del microcontrolador o microprocesador y sus
periféricos externos.
Deberá estar en capacidad de diseñar un
algoritmo con su correspondiente diagrama de
flujo y convertirlo a programa de código fuente
utilizando lenguaje ensamblador.
Será capaz de utilizar compiladores y
simuladores para diseñar adecuadamente
cada solución de software y hardware, basada
en microcontroladores o microprocesadores.
Estará en capacidad de implementar el
circuito electrónico físico e integrar el software
y el hardware logrando un sistema funcional
basado en microcontroladores o
microprocesadores.
Fundamentación Teórica
El diseño, desarrollo e implementación de soluciones basadas en
microprocesadores y microcontroladores requieren que el estudiante realice
ejercicios previos básicos que le permiten lograr una comprensión total de la lógica
de funcionamiento de estos dispositivos. Se debe considerar que para cada
familia de microprocesadores o microcontroladores e incluso para cada micro en
particular, se tiene un conjunto de instrucciones y unas características particulares
que definen las capacidades y funcionalidades del dispositivo lo que requiere
desarrollar la habilidad para seleccionar el dispositivo adecuado. Esta habilidad se
desarrolla con la implementación de los ejercicios propuestos en anteriores
prácticas de laboratorio y dentro del material didáctico.
Es fundamental recurrir a las especificaciones técnicas de cada dispositivo o
“datasheet” para tener seguridad de los niveles de alimentación, señales de
entrada o salida y configuración de pines, en el diseño del circuito electrónico que
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
debe comenzar con ayuda de los simuladores en los IDE (Entorno de Desarrollo
Integrado), de cada una de los fabricantes, familias y micros, o con ayuda de
versiones de evaluación, gratuitas o demos de simuladores más avanzados de
circuitos electrónicos como MULTISIM o PROTEUS o ORCAD, etc. La
implementación del circuito electrónico requiere especial atención en la disposición
de los componentes siguiendo los diagramas de circuito, la verificación de
continuidad eléctrica, la utilización de dispositivos de medida, la medición de
tensiones y los niveles de alimentación eléctrica para garantizar el correcto
funcionamiento y evitar la destrucción de algún componente.
Nuevamente se resalta la importancia y prioridad en el curso del lenguaje
ensamblador, por ser una técnica de aprendizaje del funcionamiento de cada una
de las unidades o módulos que integran el microcontrolador y sus periféricos, el
lenguaje ensamblador permite al estudiante de Ingeniería o Tecnología en el área
de Electrónica y Sistemas, realizar verdaderos sistemas operativos para
microprocesadores y microcontroladores, el objetivo es adquirir la suficiencia en el
manejo, manipulación y control del lenguaje ensamblador como herramienta que
explota al máximo el potencial de cada microcontrolador. Los lenguajes de más
alto nivel generalmente basados en C, se dejan como alternativa a la
programación en futuras prácticas con módulos microcontrolados como lenguaje
de programación secundario, puesto que estos se utilizan cuando el estudiante no
requiere conocimiento avanzado en el funcionamiento del microcontrolador o
electrónica digital, que para el caso no aplicaría para este curso.
Se debe recurrir a los conocimientos adquiridos en la realización de los ejercicios y
prácticas de laboratorio anteriores, a los contenidos del curso y la literatura de
cursos relacionados con temas de electrónica básica, circuitos digitales y medidas
eléctricas. Es importante contar con la orientación del Tutor de práctica de
laboratorio, recursos de video tutoriales o ayuda del grupo colaborativo de
estudiantes con mayor conocimiento, entre otras estrategias para realizar la
implementación del circuito (hardware) y diseño del software. Las herramientas y
sistemas de desarrollo integrado IDE, permiten la programación de la memoria del
microcontrolador para incorporar la acción del software sobre el hardware y
obtener la funcionalidad requerida, para este punto en el curso y en la web de los
fabricantes existe mucha literatura, tutoriales y manuales que pueden apoyar el
conocimiento para el desarrollo del ejercicio.
NOTA: Los estudiantes que realizan la práctica auto dirigida, deben utilizar los
entornos de desarrollo integrado IDE, al igual que los simuladores, dejar los
montajes como parte final después de tener una certeza del 100% que funciona el
programa en simulación, solicitar la asesoría del Tutor en un centro o de forma
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
virtual, deben apoyarse en el contenido del curso con el módulo, material
complementario y video tutoriales. Los estudiantes que son apoyados por el Tutor
en el Centro pueden trabajar a la par tanto software como hardware y utilizar el
IDE y herramientas de desarrollo más adecuado para la práctica (PICKit,
LaunchPad MSP430, etc) según criterio del estudiante y su grupo colaborativo de
campus para realizar la solución planteada.
Descripción de la práctica
Desde el Trabajo Colaborativo 1, el grupo colaborativo de estudiantes en campus
debía haber planteado una propuesta como solución a una problemática, que
cumpliera con parámetros prestablecidos de manejo de módulos internos, pines
I/O y periféricos al micro. Propuesta que ha debido evolucionar y ser desarrollada
por el grupo colaborativo de estudiantes en campus, que ya debe estar muy
avanzada en el diseño de la solución de software y en proceso de terminación de
la implementación de la solución de hardware. En este punto el grupo colaborativo
de estudiantes en campus, debe ya tener integrada la solución de software y
hardware y cada uno de sus integrantes debe mostrar al Tutor de práctica en cada
Centro los avances de diseño, desarrollo e implementación, como desarrollo de la
práctica tres del curso.
Con las prácticas realizadas en los laboratorios anteriores, el alumno está en
capacidad de diseñar soluciones basadas en microprocesadores o
microcontroladores y estudiar como interactúa el Microcontrolador de cualquier
fabricante y familia con otros dispositivos.
La solución o aplicación debe evidenciar el manejo de dispositivos periféricos
destinados a servir como interfaz humana para visualización o introducir estados,
recibir señales de sensores y enviar señales a actuadores. Ejemplos como
seguidores de línea, sistemas de alarma, controles de temperatura, entre otros, se
encuentran en material bibliográfico o internet, por lo que se permiten al estudiante
tomarlos como guía pero se exige que el diseño del algoritmo, desarrollo de la
solución e implementación sean de autoría propia del estudiante y grupo
colaborativo de estudiantes en campus virtual. El desarrollo de este ejercicio final
debe involucrar aspectos como:
Manejo de periféricos externos al micro como puede ser teclados
matriciales, display 7-segmentos, display LCD, display GLCD, memorias,
ADC, transistores, relevos o indicadores, etc.
Manejo de módulos internos al micro como, manejo de interrupciones,
Timers, Conversores A/D, módulos PWM, módulos de comunicación
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
UART/USART, USB, RJ45, entre otros.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Computador PC compatible con el sistema operativo Windows o que pueda
instalarse los paquetes de software necesarios para realizar la práctica.
Los Equipos e instrumentos necesarios para la práctica y que son recomendables
que el estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:
Equipos de cómputo con puerto paralelo o puerto compatible con el
programador (serie o USB).
Fuente de poder regulada DC a 5 voltios.
Programador Universal o el programador para PICs gama media (PICKit 2,
PICKit 3, u otro compatible) y/o Tarjeta de desarrollo LaunchPad MSP430
y/o Programador para Motorola Freescale HC08.
Los materiales necesarios para la práctica y que son recomendables que el
estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:
Microcontroladores PIC16F84A y/o Microcontroladores MSP430Gxxxx y/o
Motorola Freescale 68HC908JK3oJK1oJL1.
Protoboard, Multímetro.
Resistencias, condensadores, cristal 4MHz, pulsadores, LEDs, teclado
matricial (3x4 o 4x4), display LCD, etc, según esquemas de circuito
diseñado como solución por parte del grupo colaborativo de estudiantes en
campus virtual.
Pinzas, pelacables, cable AWG22 (similar al de UTP) en varios colores.
Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el
desarrollo de la práctica
Se utiliza principalmente herramientas de Software libre o gratuito limitado o
versiones DEMO estas pueden ser:
Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE/CodeWarrior para Motorola
Freescale o CCS v5/IAR para Texas Instruments MSP430)
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Simuladores e IDE para Microcontroladores:
o MPLAB IDE: MPLAB IDE X: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469 , MPLAB IDE otras versiones: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023073
o PicDeveloment Studio: http://sourceforge.net/projects/picdev/files/picdev/PicDevelopmentStudio-1.1.exe/download
o CCS V5 E IAR: http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS , http://processors.wiki.ti.com/index.php/IAR_Embedded_Workbench_for_TI_MSP430
o CodeWarrior (Motorola-Freescale): http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=CW-MICROCONTROLLERS&fr=gtl
Software de simulación electrónico y digital (PROTEUS o MULTISIM)
o PROTEUS: http://www.labcenter.com/download/prodemo_download.cfm
o MULTISIM: http://www.ni.com/academic/esa/multisimse.htm
Seguridad Industrial
Para la realización del componente práctico del curso no se requiere seguridad
especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulación de los equipos de
cómputo pues los ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los
programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la información
guardada en la memoria RAM. Se recomienda tener cuidado en el uso y
manipulación de los circuitos integrados especialmente los microcontroladores,
puesto que son sensibles a las cargas electrostáticas que almacena el cuerpo
humano, de igual forma se debe tener cuidado en la manipulación de los equipos
de medida, la fuente de poder y el circuito electrónico implementado.
Metodología
Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica: Los estudiantes deben haber realizado lectura juiciosa y analítica de los contenidos del curso y material bibliográfico sugerido, de manera que tenga los fundamentos teóricos y los conocimientos necesarios para diseñar y desarrollar algoritmos, diagramas de flujo y programas en lenguaje ensamblador, simulación del sistema microcontrolado, programación de la memoria del microcontrolador e implementación del circuito electrónico.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Para la práctica con Microprocesadores previo al encuentro tutorial práctico el estudiante debe de forma autónoma, hacer lectura previa de la guía de práctica del curso y utilizar los IDE y simuladores junto con la documentación y los ejemplos suministrados en el aula de curso en el recurso “Herramientas y sistemas de desarrollo”, en el módulo de curso y los aportes del grupo colaborativo de estudiantes en campus, para realizar la presentación de los avances de software y hardware realizados en la solución propuesta por el grupo colaborativo de estudiantes de campus virtual. Forma de trabajo: El estudiante debe tener en lo posible las herramientas y documentación
necesaria, para la realización de la práctica de forma auto dirigida, el material de
consulta necesario se encuentra en el aula de cursos virtual, en datateca, en
internet en la página de cada fabricante, las herramientas de software se
encuentran dispuestas en su mayoría en el aula de curso mediante enlaces
directos a los fabricantes y desarrolladores, mucho del hardware son herramientas
necesarias en la labor profesional y en su mayoría de fácil y accesible
consecución. Todo lo anterior es para que de forma individual y autónoma, realice
las implementaciones y desarrollo de la solución de manera auto dirigida o con el
acompañamiento y guía del Tutor de práctica de laboratorio en cada centro. En
caso de dudas el Tutor de práctica se encarga de guiar el proceso de instalación
del software o implementación de hardware a utilizar y de dar las indicaciones
generales de utilización del software IDE para que el estudiante pueda compilar,
depurar, ejecutar y simular el programa que debe diseñar.
Procedimiento:
Para la realización de la práctica el estudiante debe presentar al Tutor de práctica
en el centro:
Avance de la solución de software, incluye esquemas generales, algoritmos,
diagramas de flujo, código fuente completamente documentado, archivos
de simulación o proyecto IDE.
Avance de la solución de hardware, incluye el esquema de circuito
electrónico y digital, hojas técnicas o “datasheet” y documentación de
soporte de la solución planteada, archivos de simulación electrónica y/o
implementación en protoboard del circuito para su revisión.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Archivo con el avance del consolidado en formato IEEE, con el proyecto o
solución propuesta y desarrollada hasta la fecha por parte del grupo
colaborativo de estudiantes en campus virtual.
El Tutor de práctica encargado en el Centro, valora el trabajo individual del
estudiante en la solución planteada y acordada por el grupo colaborativo de
estudiantes en campus virtual, de esta manera el estudiantes tiene un apoyo
sustancial para comprender aspectos importantes que contribuyan al desarrollo de
la solución y el Tutor podrá valorar el conocimiento, habilidad y competencia del
estudiante en la solución de proyectos basados en microprocesadores y
microcontroladores.
Sistema de Evaluación
El tutor encargado del acompañamiento y calificación del componente práctico,
evaluara individualmente a cada estudiante teniendo en cuenta el desempeño en
la práctica y la rúbrica de evaluación. La calificación de la práctica se realizará en
escala de 0.0 a 30.0 siendo esta última la valoración más alta y que se sumara
con las otras dos prácticas para obtener una calificación final que será la que se
reporte en el aula de curso entre 0 y 100 puntos.
Informe o productos a entregar
Es necesario presentar un informe que evidencie el proceso de realización de la
práctica. El informe de laboratorio debe presentarse en formato IEEE
(www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), debe incluir entre otros aspectos incluidos
en el formato IEEE, aspectos relevantes como:
Resumen en español, Abstract, Palabras Clave (Index Terms)
Introducción, relacionada con la práctica realizada y los aspectos
relevantes tratados en el informe presentado.
Objetivos, relacionar los objetivos general y específicos en relación a la
realización de la práctica.
Metodología, Presenta los aspectos metodológicos y procedimentales
realizados en el ejercicio práctico, desde la lectura de la guía de laboratorio
hasta la implementación satisfactoria y funcional de los ejercicios
propuestos.
Algoritmos (Pseudocódigo, diagrama de flujo), Síntesis del procedimiento.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Implementación, Evidencias de la implementación (pantallazos, imágenes,
fotografías, etc), del proceso de diseño de software con la edición,
compilación, depuración y simulación, junto con el proceso de diseño de
hardware con la implementación del circuito (simulado, aunque preferible y
necesariamente físico) y su correspondiente funcionamiento.
Análisis de resultados, se analizan los resultados obtenidos en la
experiencia de laboratorio, desde el diseño del algoritmo hasta el
funcionamiento interno del micro y su relación funcional con los periféricos.
Conclusiones y Recomendaciones, después de establecer un análisis de
los resultados obtenidos y de un ejercicio individual de reflexión y grupal
sobre la práctica realizada, se debe plasmar las conclusiones y
recomendaciones, como producto intelectual del ejercicio teórico – práctico.
Referencias, el trabajo realizado en la práctica, debe contar con soportes
teóricos o prácticos de tipo documental físico o electrónico, que el
estudiante debió consultar desde la preparación de la práctica con la lectura
de la guía hasta la terminación de la misma y la realización del informe,
estas fuentes se constituyen en la referencia documental del informe, la
cual debe seguir el formato IEEE.
Código fuente documentado (comentarios del programador) y programa
ejecutable, como archivos anexos al informe IEEE.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Rúbrica de evaluación
Tabla 3. Rúbrica de evaluación de la tercera práctica de laboratorio.
Ítem Evaluado
Valoración Baja Valoración Media Valoración Alta Máximo Puntaje
Asistencia y participación en la Práctica
El estudiante no asistió o no participo en las prácticas de laboratorio. (Puntos= 0)
El estudiante asistió a las prácticas pero no participó activamente en el desarrollo de los ejercicios que contribuyan a la solución plateada. (Puntos= 3)
El estudiante asiste y participa de manera activa en el desarrollo de la práctica de laboratorio. (Puntos= 5)
5
Desempeño individual del estudiante en la práctica.
El estudiante no dio solución a los problemas planteados, no se presenta el algoritmo y no presenta ninguno de los programas e implementaciones requeridos. (Puntos= 0)
El estudiante contribuye a la solución del problema, presentó los algoritmos, programas e implementación pero presentan errores de compilación o ejecución. (Puntos= 9)
El estudiante realizó la totalidad de los ejercicios solicitados, presento los programas sin errores de compilación ni ejecución, presenta los archivos y las implementaciones solicitadas. (Puntos= 15)
15
Informe Final de la práctica.
El estudiante no presenta informe final de la práctica de laboratorio en formato IEEE. (Puntos= 0)
El estudiante presenta informe de laboratorio en formato IEEE, pero no incluye todos los productos a entregar (Puntos= 5)
El estudiante entrega el informe de laboratorio en formato IEEE con todos los productos solicitados. (Puntos= 10)
10
TOTAL 30
Retroalimentación
La retroalimentación de la práctica individual de laboratorio la realiza el Tutor
encargado en cada centro, la cual será publicada por el Tutor virtual previo reporte
de la misma antes de la fecha de finalización, publicada en la agenda de curso. La
calificación y realimentación será publicada en el aula de curso dentro de los ocho
(8) días siguientes a la realización del reporte por parte del Tutor encargado de las
prácticas en el centro.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
7. FUENTES DOCUMENTALES
Stallings, William. “Organización y Arquitectura de Computadores”. ( 5ª edición ).
Editorial Prentice-Hall. Madrid, 2000.
González, Vásquez José Adolfo. (1992). Introducción a los microcontroladores:
hardware, software y aplicaciones. Editorial McGraw-Hill.
Rojas, Ponce Alberto. (1997). “Ensamblador Básico”. Editorial Computec.
AlfaOmega Santafé de Bogotá.
Uruñuela, José Mª. “Microprocesadores: Programación e Interconexión”. ( 2ª
edición ). Editorial Mc Graw Hill. España, 1995.
Tokheim, Roger. “Fundamentos de los Microprocesadores”. ( 2ª edición ). Editorial
Mc Graw Hill. México, 1985.
Vesga, Ferreira Juan Carlos. (2007). Microcontroladores Motorola – Freescale:
Programación, familias y sus distintas aplicaciones en la industria.
CEKIT. (2002). Curso Práctico de Microcontroladores: Teoría, Programación,
Diseño, Prácticas Proyectos completos. Editorial Cekit. Pereira-Colombia.
Ureña, López Alfonso, Sanchez, Solano Antonio Miguel, Martin, Valdivia María
Teresa & MANTAS, Ruiz Jose Miguel. (1999). Fundamentos de informática.
Editorial Alfaomega & ra-ma. Santafé de Bogotá.
Barry B. B. (1995).Los microprocesadores Intel 8086/8088, 80186, 80286, 80386 y
80486, Arquitectura, programación e interfaces. ( 3ª edición ). Prentice Hall
Hispanoamerica, S.A.
Téllez, Acuña Freddy Reynaldo. (2007). Módulo de Microprocesadores y
Microcontroladores. UNAD.
Angulo. (n.d). Microcontroladores PIC, la solución en un chip. Sección 5.1
Valdivia, Miranda Carlos. (n. d). Arquitectura de equipos y sistemas informáticos.
Editorial Paraninfo.
Angulo, Usategui José María. (n. d). Microcontroladores PIC. Diseño practico de
aplicaciones.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
Dorf, C. Richard. (1997). “Circuitos Eléctricos. Introducción al análisis y diseño”. (
2ª edición ). Editorial AlfaOmega S.A. Santafé de Bogotá.
Savant. J, Roden. S. Martin & Carpenter. L. Gordon. (1992). “Diseño Electrónico.
Circutos y sistemas”. ( 2ª edición ). Editorial Addison-Wesley Iberoamericana.
E.U.A.
DIRECCIONES DE SITIOS WEB
Simuproc, extraído el 23 de Julio de 2013 desde
https://sities.google.com/site/simuproc/home
MASM32, extraído el 23 de Julio de 2013 desde
http://www.masm32.com
Dispositivos lógicos microprogramables, extraído el 11 de Julio de 2011 desde
http://perso.wanadoo.es/pictob/indicemicroprg.htm
Herrera. R. Lucelly. (n.d.). Microcontroladores. Sistemas WinIDE. Extraído el 29 de
Julio desde.
http://fisica.udea.edu.co/~lab-
gicm/Curso_Microcontroladores/Micros_2012_WIN_IDE.pdf
Aparicio. O. H. (n.d). Todomcu. Extraído el 20 de Junio de 2013 desde.
http:/todomcu.scienceontheweb.net
Teoría de computadores. Extraído el 10 de Julio de 2009 desde
http://www.computacion.geozona.net/teoria.html
Dispositivos lógicos microprogramables, extraído el 10 de Julio de 2009 desde
http://perso.wanadoo.es/pictob/indicemicroprg.htm
Curso de Microcontroladores Motorola, extraído el 10 de Julio de 2009 desde
http://www.geocities.com/moto_hc08/index.html