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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA E INFORMÁTICA
SÍLABO
ASIGNATURA: MICROELECTRONICA
1.
DATOS GENERALES
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
2.
CÓDIGO: IEE508
DEPARTAMENTO ACADÉMICO
ESCUELA PROFESIONAL
CICLO DE ESTUDIOS
CRÉDITOS
CONDICIÓN
PRE-REQUISITOS
HORAS DE CLASE SEMANAL
HORAS DE CLASE TOTAL
PROFESORES RESPONSABLES
AÑO LECTIVO ACADEMICO
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Ing. Electrónica e Informática
Ingeniería Electrónica
IX ciclo- Quinto Año
03
Obligatorio
Microprocesadores I
04
68 h.
Ing. Javier Barriga Hoyle
2014 - I
SUMILLA
La asignatura de Microelectrónica es teórico- aplicativo, y tiene como
propósito proporcionar al estudiante los conocimientos y aplicaciones de
técnicas avanzadas modernas en la tecnología de diseño, desarrollo y
programación de los Circuitos Integrados y Microprocesadores. Por tanto la
efectividad y calidad en el diseño de equipos electrónicos dependen del nivel
de integración de los circuitos integrados digitales, circuitos integrados
analógicos y de los circuitos integrados híbridos, de su posibilidad de poder
efectuarse tecnológicamente en áreas de automatización, sistemas integrados
de manufactura, procesos tecnológicos de fabricación de circuitos integrados
(C.I.) y uso de software EDA para diseño de C.I.
Los tópicos generales de estudio son: Circuitos Integrados, FPGAs y
Microcontroladores; Lenguaje de Descripción Hardware VHDL; Plataforma de
Desarrollo Microprogramable ISE; Programación de Código en el FPGA
SPARTAN 3E; Estructura e Instrucciones del PIC16F877A; Periféricos del
PIC16F877A.
3.
COMPETENCIA GENERAL
Comprende las técnicas y análisis que se presentan al momento del diseño,
desarrollo y programación de circuitos integrados llevando un proceso de
modelado, síntesis, simulación y depuración; trabajando en equipo con la
debida responsabilidad y empeño que demanda dicha asignatura.
4.
ORGANIZACIÓN DE LAS UNIDADES DE APRENDIZAJE
1
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UNIDAD
I
II
III
IV
V
VI
5.
DENOMINACIÓN
Circuitos Integrados, FPGAs, y
Microcontroladores
Lenguaje de Descripción Hardware
VHDL
Plataforma de Desarrollo ISE 12.3 de
Xilinx
Programación de Código en el FPGA
Spartan 3E
Estructura e Instrucciones del PIC
16F877A
Periféricos del PIC16F877A
Evaluaciones
Total Horas:
Nº DE HORAS
8
12
08
08
12
10
10
68
PROGRAMACIÓN DE LAS UNIDADES DE APRENDIZAJE
UNIDAD I: CIRCUITOS INTEGRADOS, FPGAs y
MICROCONTROLADORES
Competencia específica 1: Comprende de manera global el diseño,
programación y fabricación de los circuitos
integrados en la industria electrónica..
Contenidos:
CONCEPTUAL
Conceptúa los tipos
de procesos en el
diseño y fabricación
de chips.
PROCEDIMENTAL
Resuelve las diferencias
entre procesos de
fabricación de chips y
programación mediante
comparativa de
tecnologías en la
industrias electrónicas
ACTITUDINAL
Participa activamente,
con responsabilidad y
puntualidad.
Introducción a la microelectrónica, metodología de diseño, proceso
de fabricación de chips; concepto de herramientas CAD-EDA;
clasificación de los circuitos integrados de acuerdo a su
funcionalidad; fabricantes de FPGAs y microcontroladores, forma de
programación, simulación y depuración de estos chips;
características internas de los FPGAs y microcontroladores;
introducción a los FPGAs del fabricante Xilinx; introducción a los
Microcontroladores del fabricante Microchip.
UNIDAD II: LENGUAJE DE DESCRIPCIÓN HARDWARE VHDL
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Competencia específica 1: Desarrolla circuitos electrónicos usando el
lenguaje de descripción hardware VHDL para el modelado con compuertas
lógicas de sistemas y subsistemas.
Competencia específica 2: Genera circuitos secuenciales para el modelado
en VHDL y utiliza las instrucciones de este. Comprende la programación
secuencial como también los sistemas síncronos y asíncronos..
Contenidos:
CONCEPTUAL
Conceptúa el
procedimiento de
programación en
VHDL.
PROCEDIMENTAL
ACTITUDINAL
Desarrolla programas de Participa activamente,
descripción hardware en el con responsabilidad e
cual utiliza entidades y intervención en clase.
arquitecturas
para
el
respectivo modelado de
circuitería.
Lenguaje de descripción hardware, VHDL, características del
lenguaje; la declaración de entidad y el cuerpo de arquitectura;
operadores y expresiones; circuitos combinacionales; código
concurrente: operadores en VHDL, sentencia “WHEN” y
“GENERATE”; diseño jerárquico, componentes y packetes; código
secuencial, procesos y sus sentencias; circuitos combinacionales
usando procesos; uso de señales y variables; concepto de
memoria, utilización de circuitos secuenciales en procesos,
sentencia IF, sentencia CASE, bucles; código secuencial, Flip-Flops,
sistemas síncrono y asíncrono; máquinas de estado.
UNIDAD III: PLATAFORMA DE DESARROLLO ISE 12.3 DE XILINX
Competencia específica 1: Utiliza una plataforma de desarrollo para
programar en VHDL y describir circuitos el comportamiento de circuitos
digitales.
Competencia específica 2: Analiza el proceso de síntesis y simulación
usando el ISE e ISIM de XILINX respectivamente. Genera archivo en
formato bitstream para programarlo en el FPGA.
Contenidos:
CONCEPTUAL
Conceptúa y aprende
PROCEDIMENTAL
ACTITUDINAL
Resuelve el diseño de Participa
activamente
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a utilizar el software
ISE 12.3 para el
modelado de circuitos
en VHDL
.
circuitos digitales que con responsabilidad e
se plantean en clase intervención en clase.
utilizando el software
ISE 12.3 y el uso del
VHDL.
Introducción al software ISE 12.2, creando un proyecto de
desarrollo, añadiendo un código fuente existente al proyecto;
resumen del diseño y reportes; servicios de diseño, sintetizar y
comprobación de sintaxis; ver el esquema RTL; creación de
archivos para el uso de esquemas; diseño y utilización de
compuertas lógicas, simulación con el simulador ISIM del ISE;
diseño jerárquico y comprobación de conexionado; creación de
archivos para la programación en lenguaje VHDL; comprobación
de sintaxis, sintetización de código para su posterior análisis y
simulación con el simulador ISIM del ISE; generación del archivo
bitstream para programarlo en el FPGA.
UNIDAD IV: PROGRAMACIÓN DE CÓDIGO EN EL FPGA SPARTAN 3E
Competencia específica 1: Comprende el proceso de programación del
FPGA SPARTAN 3E.
Competencia específica 2: Diseña y programa en el FPGA diferentes
tipos de circuitería secuencial.
Contenidos:
CONCEPTUAL
Conceptúa la forma de
programar un FPGA
SPARTAN 3E.
PROCEDIMENTAL
ACTITUDINAL
Resuelve los diseños Participa activamente,
propuestos en clase con responsabilidad e
programando código en intervención en clase.
el FPGA SPARTAN 3E.
Diseño, programación y depuración de: decodificador (2 a 4), (3 a 8), (4 a
16), convertidor de hexadecimal a 7 segmentos, codificador de (4 a 2) con
y sin prioridad, línea activa y habilitación, codificador de 4 a 2 con
conversión a 7 segmentos; extensión de la capacidad de un codificador:
codificador de 8 a 3 a partir de codificadores de 4 a 2; diseño,
programación y depuración de: Comparadores de un bit, dos bits,
comparadores en cascada, multiplexor, sumador, sumador/restador, unidad
lógica aritmética, multiplicador por 2, circuito comparador, elementos de
memoria.
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UNIDAD V: ESTRUCTURA E INSTRUCCIONES DEL PIC16F877A
Competencia específica 1: Comprende la estructura interna de los
microcontroladores
PIC,
su
forma
de
programación y sus instrucciones.
Competencia específica 2: Utiliza plataformas de desarrollo para
programar microcontroladores de una manera
adecuada. Aprende a utilizar el lenguaje
ensamblador para programar estos chips.
Contenidos:
CONCEPTUAL
Conceptúa la
estructura interna del
microcontrolador y su
lenguaje de
programación.
PROCEDIMENTAL
ACTITUDINAL
Procede a utilizar el Participa activamente,
MPLAB para programar con
motivación
e
utilizando instrucciones intervención en clase.
del microcontrolador en
la
resolución
de
problemas planteados
en clase
Introducción, características internas y diagramas de bloques del
PIC16F877A, descripción del CPU, conjunto de instrucciones para
la gama media de microcontroladores de microchip; escritura y
compilación de un programa en ensamblador; instalación del
software MPLAB-IDE V8.2; diseño de un entrenador básico para el
PIC16F877A; organización de la memoria de programa y datos del
PIC16F877A; instrucciones con literales, operación suma y resta
utilizando el registro de trabajo W; constantes, instrucciones de
transferencia, instrucciones de acceso a la memoria de datos (F),
instrucciones de manipulación de bits, instrucciones de testeo.
Llamadas a subrutinas.
UNIDAD VI: PERIFÉRICOS DEL PIC16F877A
Competencia específica 1: Configura los pines del microcontrolador como
entrada o salida de acuerdo al proyecto a realizar.
Competencia específica 2: Genera retardos para la realización de
proyectos electrónicos, simula y programa la memoria del microcontrolador.
Contenidos:
CONCEPTUAL
Comprende la forma
PROCEDIMENTAL
ACTITUDINAL
Resuelve los diseños Participa activamente,
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de configuración y uso
de sus respectivos
pines del
microcontrolador
propuestos en clase con
motivación
e
programando
código intervención en clase.
en el PIC16F877A.
Puertos de entrada/salida y descripción de los pines del
microcontrolador, configuración de los puertos A, B, C, D y E para
el modo de trabajo de sus pines. Tablas de búsqueda, simulación y
programación del PIC16F877A.
6.
ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS
MÉTODOS DIDÁCTICOS
La naturaleza de la asignatura exige un trabajo teórico – práctico
permanente en la que se alterna los métodos inductivo, deductivo y
experimental.
TÉCNICAS DIDÁCTICAS
La motivación,
Exposición interactiva,
Debate,
Trabajos de complementación, reafirmación e investigación.
MEDIOS DIDÁCTICOS
Programación y simulación usando el software ISE 12.2.
Programación y simulación usando el software MPLAB 8.2 y
PROTEUS 7.6
Uso de la tarjeta de desarrollo SPARTAN3E, y del PIC16F877A.
7.
EQUIPOS Y MATERIALES
Se requiere un laboratorio con computadoras en los cuales deben estar
instalados el software ISE 12.2, MPLAB v8.2 y PROTEUS 7.6.
Los materiales que se utilizarán son: pizarra acrílica, pulmones de colores y
proyector multimedia que serán proporcionados al docente.
8.
EVALUACIÓN
La evaluación es continua y apunta hacia el establecimiento de relaciones
significativas entre los distintos conceptos, así mismo toma en cuenta la
retroalimentación.
PROMEDIO FINAL se obtiene:
PF = (PP + EP + EF ) / 3
(PP) promedio de prácticas: (3 prácticas calificadas)/3
(EP) Examen parcial
(EF) Examen final
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9.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
1.
http://www.xilinx.com/
2.
http://www.microchip.com/
3.
Circuit Design with VHDL - Volnei A. Pedroni
4.
VHDL-Programming by example - Douglas L. Perry
5.
The Designer's Guide to VHDL - Peter J.
6.
Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design - Stephen Brown
7.
Diseño práctico de aplicaciones PIC16F87X – José M. Angulo
7