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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
PROGRAMA SINTÉTICO
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
CARRERA:
ASIGNATURA:
Microprocesadores
SEMESTRE:
Sexto
OBJETIVO GENERAL:
El alumno diseñará y construirá una microcomputadora basada en un microprocesador moderno, para
aplicaciones de cómputo, control industrial, telecomunicaciones e instrumentación digital.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I.
II.
III.
IV.
Introducción a los Microprocesadores.
Interfases del Microprocesador.
Programación en Lenguaje Ensamblador.
Aplicaciones.
METODOLOGÍA:
*Estudio y análisis, por parte del alumno, de la información bibliográfica que complemente el material teórico
expuesto en el aula.
*Búsqueda y selección, por parte del alumno, de la información técnica, contenida en manuales, que
respalde el funcionamiento de los circuitos integrados, que utilizará en la parte experimental de la materia,
bajo la orientación permanente del profesor.
* Diseño y construcción por parte del alumno de cada uno de los circuitos contenidos en la guía de
prácticas, comprobando su funcionamiento bajo la aprobación del profesor.
* Elaboración, por parte del alumno, de los reportes correspondientes a cada una de las prácticas, las
cuales, el profesor revisará para su correcta estructuración, en un proceso de retroalimentación permanente.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
* Tres exámenes parciales y, en su caso, un examen extraordinario para evaluar la parte teórica.
* Participación del alumno en el desarrollo de ejercicios propuestos.
* Reportes de todas las prácticas realizadas en el laboratorio para evaluar la parte práctica.
* Trabajos extra clase realizados.
BIBLIOGRAFÍA:
González Vázquez, José Adolfo. “Introducción a los Microcontroladores”; Mc Graw Hill. España, 1992.
Intel Corp., “MCS© 51 Microcontroller family user’s manual”; Intel Corporation, U.S.A., February 1994.
Barry B Brey, “Los microprocesadores de INTEL Arquitectura, programación e interfaces”; Prentice Hall
Hispanoamericana, S.A., 838 pp.
J. Ayala, Kenneth. “The 8051 Microcontroller: Arquitecture, Programming and Applications”; West Publishing
Company. USA, 1991.
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DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
OPCIÓN:
COORDINACIÓN: Academia de Computación
DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
ASIGNATURA: Microprocesadores
SEMESTRE: Sexto
CLAVE:
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: Agosto 2005
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica
MODALIDAD: Escolarizada
TIEMPOS ASIGNADOS
HORAS/SEMANA TEORÍA:
HORAS/SEMANA PRÁCTICA:
3.0
1.5
HORAS/SEMESTRE TEORÍA:
HORAS/SEMESTRE PRÁCTICA:
54.0
27.0
HORAS/TOTALES:
81.0
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: ESIME Culhuacan y ESIME Zacatenco
REVISADO POR: Subdirección Académica
APROBADO POR: Consejos Técnicos Consultivos
Escolares de la ESIME Culhuacan y ESIME Zacatenco
M. en C. Miguel Ángel Rodríguez Zuno
ESIME-CULHUACAN
M. en C. Jesús Reyes García.
ESIME-ZACATENCO
AUTORIZADO POR: Comisión
de Planes y Programas de
Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Microprocesadores
CLAVE:
HOJA: 2
DE 8
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
Los sistemas computacionales tienen una relación vital con la industria y están innovándose continuamente a una
velocidad impresionante. Esto ha conducido a la revolución de la información, multiplicando las posibilidades de
utilización de los sistemas computacionales dirigiéndose a un progreso sin antecedentes y con ello la responsabilidad
del aprendizaje de la ingeniería de cómputo, que debe reflejar el estado actual del campo, por lo tanto, hay que
introducir los principios que dan forma a la computación siendo indispensable en las opciones de la carrera de
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica: Computación, Electrónica, Comunicaciones, Control y Acústica.
Los Ingenieros en Comunicaciones y Electrónica deben comprender que hay dentro de un sistema de computo,
distinguir el software debajo del programa, el hardware debajo del gabinete de la computadora y la interacción entre
ellos, obteniendo un marco de comprensión de los fundamentos de la computación. Lo que permite que el estudiante
adquiera los conocimientos básicos que constituyen los antecedentes necesarios para cursos más avanzados de
microcontroladores y arquitectura de computadoras a nivel licenciatura y posgrado.
La presente asignatura tiene como asignaturas antecedentes Circuitos Lógicos, Fundamentos de Programación,
Mediciones Eléctricas y Dispositivos Electrónicos
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno diseñará y programará una microcomputadora basada en el uso de un microprocesador moderno, para
aplicaciones de cómputo, control industrial, telecomunicaciones e instrumentación digital.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Microprocesadores
No. UNIDAD I
CLAVE:
HOJA: 3
DE 8
NOMBRE: Introducción a los Microprocesadores.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno identificará los conceptos básicos de los microprocesadores y las microcomputadoras.
No.
TEMA
HORAS
TEMAS
T
P
EC
1B,3B,10C
1
1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
1.1.6
1.1.7
Introducción a los microprocesadores.
Organización básica de un sistema de cómputo
Diagrama general de un sistema de cómputo.
Unidad Central de Procesamiento (CPU)
Circuito de reloj.
Memoria.
Buses.
Interfases de Entrada / Salida.
Ejemplos de aplicaciones.
1.5
0.5
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
Microprocesadores de 8 y 16 bits.
Definición.
Buses.
Arquitecturas clásica y paralela (Pipelined).
Tecnologías de fabricación.
Fabricantes.
Evolución y perspectivas a futuro.
1.0
1.5
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
Microcontroladores de 8 y 16 bits.
Definición.
Modo microprocesador (Modo expandido).
Evolución y perspectivas a futuro.
0.5
1.0
3.0
3.0
Subtotal
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
ESTRATEGIA DIDÁCTICA:
Identificación de los conceptos y fundamentos teóricos de los temas de la unidad I, con la guía del profesor,
reforzándolos con lecturas complementarias.
Participación en la resolución de ejercicios y problemas tipo, seleccionados por el profesor.
Realización de trabajos extra clase para comprender conceptos y fundamentos básicos del sistema de cómputo.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN: Al finalizar la unidad I se tomara en cuenta la participación del alumno en la
solución de ejercicios y búsqueda de información complementaria.
El primer examen parcial abarcará la unidad I.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Microprocesadores
No. UNIDAD II
CLAVE:
NOMBRE:
HOJA: 4
DE 8
Interfases del Microprocesador.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno diseñará y construirá un sistema mínimo que presente una arquitectura y capacidad de procesamiento
equivalentes a un microcontrolador de segunda generación en modo expandido.
No.
TEMA
HORAS
TEMAS
T
P
EC
2
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
Interfases del microprocesador.
Características eléctricas del microprocesador.
Diagrama de terminales del microprocesador.
Niveles de voltaje y factores de carga.
Voltaje de alimentación.
Circuitos de reloj y reinicio.
1.5
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
Interfase con los dispositivos de memoria.
Interfase con la memoria ROM.
Ciclos de búsqueda y ejecución.
Interfase con la memoria RAM.
Ciclos de lectura y escritura en RAM.
3.0
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
Direccionamiento de memoria.
Arquitectura Von Newmann.
Arquitectura Harvard.
Decodificación de memoria.
Interfase con bancos de memoria.
6.0
3.0
1.5
2.4
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
2.4.5
Puertos paralelos de entrada / salida.
Interfase básica de salida.
Interfase básica de entrada.
Direccionamiento y mapa de puertos.
Decodificación de puertos.
Interfase Periférica Programable (PPI).
4.5
3.0
1.5
15
7.5
6.0
Subtotal
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1B,2B,3B,4B
5C,6C,10C
1.5
1.5
1.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA: Identificación de los conceptos y fundamentos teóricos de los temas de la unidad II,
con la guía del profesor, reforzándolos con lecturas complementarias.
Participación en la resolución de ejercicios y problemas tipo, seleccionados por el profesor.
Búsqueda de información técnica, vertida en manuales para llevar a cabo la práctica 1 en el laboratorio con la
orientación del profesor.
Realización de trabajos extra clase para comprobar en forma preliminar los circuitos que se evaluarán en el
laboratorio.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN:
Al finalizar la unidad II se hará el primer examen departamental y se tomará en cuenta participaciones del alumno.
En la fase experimental el alumno realizará la práctica 1, 2, 3, y 4 con sus reportes debidamente estructurados, los
cuales se tomaran en cuenta para la calificación final.
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ASIGNATURA: Microprocesadores
No. UNIDAD III
CLAVE:
NOMBRE:
HOJA: 5 DE 8
Programación en Lenguaje Ensamblador.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno elaborará programas en lenguaje ensamblador a través de un ambiente integrado de desarrollo, con los
cuales resolverá problemas básicos de ingeniería.
No.
TEMA
TEMAS
HORAS
T
P
EC
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1B, 2B, 4B
5C, 6C, 7C, 8C, 9C
3
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
Programación en lenguaje ensamblador
Modelo de programación.
Registros de Funciones Especiales (SFR)
Estado inicial de los registros de la CPU
Bancos de registros.
Registros con bits direccionables.
3.0
1.5
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.2.5
3.2.6
3.2.7
3.2.8
3.2.9
Modos de direccionamiento.
Direccionamiento inmediato.
Direccionamiento implícito.
Direccionamiento por registro.
Direccionamiento directo.
Direccionamiento indirecto.
Direccionamiento relativo.
Direccionamiento absoluto.
Direccionamiento indexado.
Direccionamiento de la pila.
3.0
3.0
3.3
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.3.4
3.3.5
3.3.6
Conjunto de instrucciones.
Instrucciones de transferencia de datos.
Instrucciones aritméticas.
Instrucciones lógicas
Instrucciones de manejo de bits.
Instrucciones de flujo de programa.
Instrucciones de control del procesador.
3.0
3.0
3.4
3.4.1
3.4.2
3.4.4
Herramientas de desarrollo.
Ensamblador.
Simulador
Emulador y terminal
1.5
4.5
3.0
3.5
3.5.1
3.5.2
3.5.3
Técnicas para el desarrollo de programas.
Diagrama de flujo.
Subrutinas.
Programación aplicada a la solución de problemas
básicos de ingeniería.
Subtotal
15.0
9.0
12.0
25.5
13.5
22.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA: Identificación de los conceptos y fundamentos teóricos de los temas de la unidad III.
Participación en la resolución de ejercicios y problemas tipo, seleccionados por el profesor.
Realización de trabajos extra clase para comprobar en forma preliminar los circuitos que se evaluarán en el
laboratorio.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN: Al finalizar la unidad III se aplicará el segundo examen departamental,
tomando en cuenta la participación del alumno.
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ASIGNATURA: Microprocesadores
8
No. UNIDAD
IV
NOMBRE:
CLAVE:
HOJA: 6
DE
Aplicaciones
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno diseñará un proyecto de aplicación que involucre sistemas electrónicos de uso común.
No.
TEMA
HORAS
TEMAS
T
P
EC
4
4.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
Temporizadores y contadores.
Descripción general del temporizador programable.
Modos de operación de los temporizadores.
Descripción del contador programable.
Programación.
3.0
1.5
3.0
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5
4.2.6
Interrupciones
Aspectos generales y tipos de interrupción
Niveles de prioridad.
Proceso de interrupción
Fuentes de interrupción externa.
Fuentes de interrupción interna.
Programación.
3.0
1.5
1.5
4.3
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
Interfase de comunicación serie
Introducción a la norma de comunicación EIA -232D
Registros de control.
Modos de operación de la UART.
Programación.
3.0
1.5
1.5
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
Interfaces analógicas.
Conversión analógica a digital (A/D)
Conversión digital a analógica (D/A)
Interfase con un convertidor A/D
Interfase con un convertidor D/A.
1.5
1.5
1.5
10.5
6.0
7.5
Subtotal
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1B, 2B, 4B
5C, 6C., 7C, 8C, 9C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA:
Identificación de los conceptos y fundamentos teóricos de los temas de la unidad IV, con la guía del profesor,
reforzándolos con lecturas complementarias.
Búsqueda de información técnica en manuales para planear las prácticas 8, 9, y 10 en el laboratorio con la
orientación del profesor.
Realización de trabajos extra clase para comprobar en forma preliminar los circuitos que se evaluarán en el
laboratorio.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN:
la unidad VI se evaluará en su aspecto experimental y el alumno deberá haber realizado la última práctica con su
reporte debidamente estructurado, la cual se tomará en cuenta para la calificación final.
Esta unidad está planeada para dar continuidad al plan de estudios.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Microprocesadores
CLAVE:
HOJA: 7
DE 8
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
PRACT.
No.
1
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
Montaje y prueba del sistema
mínimo.
II
1.5
2
Decodificación de datos,
direcciones y memoria externa
II
3.0
3
Puerto de salida.( Despliegue
a través de display de 7
segmentos)
II
1.5
4
Puerto de entrada.( Teclado
lineal).
II
1.5
5
Herramientas de desarrollo
III
4.5
6
Interfase para controlar un
motor a pasos.
III
3.0
7
Interfase con un teclado
matricial y display de 7
segmentos..
III
3.0
8
Aplicación de los contadores,
temporizadores e
interrupciones.
IV
3.0
9
Comunicación remota con una
microcomputadora.
IV
1.5
10
Proyecto final.
IV
4.5
Total
27.0
LUGAR DE
REALIZACIÓN
Todas las prácticas
se realizarán en el
laboratorio
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Microprocesadores
PERÍODO
UNIDAD
1
2
3
I y II
III
IV
CLAVE:
HOJA: 8
DE 8
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
60% examen escrito + 30% prácticas de laboratorio + 10% participaciones.
60% examen escrito + 30% prácticas de laboratorio + 10% participaciones.
60% examen escrito + 30% prácticas de laboratorio + 10% participaciones.
La calificación final se obtendrá de promediar las evaluaciones anteriores.
NOTA: En caso de que la calificación final del laboratorio no sea aprobatoria, el
alumno no aprobará la asignatura ni tendrá derecho a examen extraordinario.
CLAVE
B
C
BIBLIOGRAFÍA
González Vázquez, José Adolfo. “Introducción a los Microcontroladores”; Mc Graw
Hill. España, 1992.
1
X
2
X
Intel Corp., “MCS© 51 Microcontroller family user’s manual”; Intel Corporation,
U.S.A., February 1994.
3
X
Barry B Brey, “Los microprocesadores de INTEL Arquitectura, programación e
interfaces”; Prentice Hall Hispanoamericana, S.A., 838 pp.
4
X
J. Ayala, Kenneth. “The 8051 Microcontroller: Arquitecture, Programming and
Applications”; West Publishing Company. USA, 1991.
5
X
Yeralan, Sencer; Emery, Helen. “Programming and Interfacing the 8051
Microcontroller in C and Assembly”
Riger Corporation. USA, 2000.
6
X
W. Stewart, James. “The 8051 Microcontroller: Hardware, Software and Interfacing”;
Prentice Hall. USA, 1992.
7
X
MacKenzie, Scott. “The 8051 Microcontroller” 3rd. Edition; Prentice Hall. U.S.A.
8
X
Predko, Mike. “Programming and Customizing the 8051 Microcontroller”; Mc Graw
Hill & TAB Electronics. First edition, USA. 1999.
9
X
Axelon, Jan. “The Microcontroller Idea Book: Circuits, Programs & Applications
Featuring the 8052 – Basic Single – Chip Computer”; Ed. Lakeview Research, First
edition. USA, 1994.
10
X
Clements, Alan. “Microprocessor Systems Design. 68000 Hardware, Software and
Interfacing”. PWS Publishing Company. 3rd. edition. 1987.
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DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidades Culhuacan y Zacatenco.
CARRERA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
ÁREA:
BÁSICAS C. INGENIERÍA
ACADEMIA:
SEMESTRE
D. INGENIERÍA
Control
Sexto
C. SOC. y HUM.
ASIGNATURA: Microprocesadores
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:
Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica o carrera
afín, requerido con un nivel mínimo de licenciatura y
amplia experiencia profesional en el diseño y manejo de
proyectos
que
utilicen
microprocesadores
y
microcontroladores; de preferencia con especialidad o
estudios de posgrado en el área de Sistemas Digitales
y/o Instrumentación Electrónica.
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:
El alumno diseñará y programará una microcomputadora basada en el uso de un microprocesador
moderno, para aplicaciones de cómputo, control industrial, telecomunicaciones e instrumentación digital.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
Dominio de los siguientes
temas:Circuitos
Electrónicos, Mediciones electrónicas, Dispositivos Electrónicos y Circuitos Integrados.
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
Haber trabajado en la
industria o haber realizado
proyectos de aplicación en
el área afín o preferentemente tener estudios de
maestría en el área.
Se recomienda que el
profesor haya tomado un
Curso
de
Formación
Docente.
ELABORÓ
Ing. José Luis Bravo León
Ing. Aurelio Gómez Velázquez
PRESIDENTES DE ACADEMIA
HABILIDADES
Las mínimas necesarias
para el profesor son:
Manejo de dispositivos y
circuitos integrados digitales para su montaje en
tablilla de experimentación. Manejo del equipo de
medición electrónica.
Manejo de programas de
cómputo básicos y de
simulación.
REVISÓ
Ing. Guillermo Santillán Guevara
M. en C. Alberto Paz Gutiérrez
SUBDIRECTORES ACADÉMICOS
ACTITUDES
Las principales del profesor
son:
Actitud propositiva y carácter
ante el grupo. Liderazgo y
ecuanimidad ante el grupo.
Tener sólida ética profesional,
ser honesto y tener compromiso social.
AUTORIZÓ
M. en C. Jesús Reyes García.
Ing Ernesto Mercado Escutia.
DIRECTORES
FECHA:
14 de Diciembre del 2004