Download El microcontrolador

MICROCONTROLADORES
Introducción
Características y Generalidades
Conformado por:
Lima Alexis C.I.: 21.042.190
Elides Chourio C.I.: 19.248.632
Vicente Colmenares C.I.: 19.156.497
Manuel Briceño: C.I.: 24.609.510
Nehemías Ruiz C.I.: 21.329.231
Frederick Ortiz C.I.: 20.712.437
HISTORIA
Breve Esbozo Histórico.






1971 Intel fabrica el primer microprocesador (el 4004)
de tecnología PMOS.
1972 Las aplicaciones del 4004 estaban muy limitadas
por su reducida capacidad y rápidamente Intel desarrolló
una versión más poderosa (el 8008).
1973 Intel lanza al mercado el 8080 el primer
microprocesador de tecnología NMOS.
1975 Zilog lanza al mercado el Z80, uno de los
microprocesadores de 8 bits más poderosos.
1976 Surgen las primeras microcomputadoras de un sólo
chip, que más tarde se denominarán microcontroladores.
198x En la década de los 80's comienza la ruptura entre
la evolución tecnológica de los microprocesadores y la
de los microcontroladores.
HISTORIA
se representa esquemáticamente
Introducción a los
microcontroladores
Los
microcontroladores
están
conquistando el mundo. Están presentes en
nuestro trabajo, en nuestra casa y en
nuestra vida, en general. Se pueden
encontrar controlando el funcionamiento de
los ratones y teclados de los computadores,
en los teléfonos, en los hornos microondas y
los televisores de nuestro hogar. Pero la
invasión acaba de comenzar y el nacimiento
del siglo XXI será testigo de la conquista
masiva de estos diminutos computadores,
que gobernarán la mayor parte de los
aparatos que fabricaremos y usamos los
humanos.
Controlador y microcontrolador.
Recibe el nombre de
controlador el dispositivo que se
emplea para el gobierno de uno o
varios procesos. En la actualidad,
todos los elementos del controlador
se han podido incluir en un chip, el
cual
recibe
el
nombre
de
microcontrolador. Realmente consiste
en un sencillo pero completo
computador contenido en el corazón
(chip) de un circuito integrado.
Un
microcontrolador es un
circuito integrado de alta
escala de integración que
incorpora la mayor parte de
los
elementos
que
configuran un controlador.
¿Que es un
Microcontrolador?
Un microcontrolador, es un circuito integrado programable que
contiene los elementos necesarios para controlar un sistema.
PIC significa Peripheral Interface Controler es decir un controlador de
periféricos.
Cuando hablamos de un circuito integrado programable que
controla periféricos, estamos hablando de un sistema que contiene entre
otras cosas una unidad arimético-lógica, unas memorias de datos y
programas, unos puertos de entrada y salida, es decir estamos hablando
de un pequeño ordenador diseñado para realizar unas funciones
específicas.
Podemos encontrar microcontroladores en lavadoras, teclados,
teléfonos móviles, ratones etc.
Hay multitud de microcontroladores con más memoria, entradas y
salidas, frecuencia de trabajo, coste, subsistemas integrados y un largo
entre otros dependiendo de cada tipo de microcontrolador.
Diferencia entre microprocesador
y microcontrolador.
El microprocesador: tiene una estructura de un sistema
abierto basado en un microprocesador. La disponibilidad
de los buses en el exterior permite que se configure a la
medida de la aplicación. es un circuito integrado que
contiene la Unidad Central de Proceso (UCP), también
llamada procesador, de un computador. La UCP está
formada por la Unidad de Control, que interpreta las
instrucciones, y el Camino de Datos, que las ejecuta.
Diferencia entre microprocesador
y microcontrolador.
El microcontrolador: es
un sistema cerrado. Todas las partes
del computador están contenidas en
su interior y sólo salen al exterior las
líneas que gobiernan los periféricos.
Si sólo se dispusiese de un modelo
de microcontrolador, éste debería
tener muy potenciados todos sus
recursos para poderse adaptar a las
exigencias
de
las
diferentes
aplicaciones. Si sólo se dispusiese
de un modelo de microcontrolador,
éste debería tener muy potenciados
todos sus recursos para poderse
adaptar a las exigencias de las
diferentes aplicaciones.
Componentes
de un
Microcontrolador.
Un microcontrolador dispone
siguientes componentes.
normalmente
de
los
• Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso).
• Memoria RAM para Contener los datos.
• Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM.
• Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.
• Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, Puertas Serie
y Paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores
Digital/Analógico, etc.).
• Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el
sistema.
CARACTERISTICAS DE UN
MICROCONTROLADOR
1) Alimentación: El PIC se alimenta a 5 V
entre los puntos Vdd (+) y Vss (-). El
consumo del circuito depende de las
cargas en los puertos y de la frecuencia de
trabajo.
2) Frecuencia de trabajo:
Los PIC's necesitan un reloj oscilador que
marcará la frecuencia de trabajo.
Estos osciladores pueden ser del tipo :
RC Formado por una resistencia y un
condensador
HS seutiliza un cristal de cuarzo o resonador
cerámico (Hasta 10 Mz)
XT Cristal o resonador hasta 4 Mhz
LP Bajo consumo (hasta 200Khz)
Los osciladores se colocan entre las patillas
OSC1 y OSC2.
CARACTERISTICAS DE UN
MICROCONTROLADOR
3) Puertos de ENTRADA/SALIDA: Los puertos son entradas y
salidas del microcontrolador al exterior, por ellas enviarmos o
introducimos señales digitales TTL (5V) de forma que podemos
comunicar el microcontrolador con el exterior.
En este caso tenemos 2 puertos de entrada y salida E/S. Sus
nombres son RA y RB. El puerto RA tiene 5 pins RA0-RA4, un caso
particular es RA4/TOCK1 que puede actuar como pin de entrada o
como entrada de impulsos para un contador denominado TMRO
El puerto B tien 8 líneas que van desde RB-RB7 .Cada línea del RA
o del RB se puede configurar como entrada o salida mediante 2
registros llamados TRISA y TRISB.
4) Memorias: Todo dispositivo programable
necesita de una memoria para poder
almacenar el programa, poder manejar
variables y almacenar datos.
CARACTERISTICAS DE UN
MICROCONTROLADOR
MEMORIA DE PROGRAMA: En esta memoria
almacenaremos el programa que ejecutará el
microcontrolador
Existe un registro especial llamado contador de
programa PC cuya finalidad es avanzar por las
instrucciones del programa de forma secuencial
excepto cuando se encuentran instrucciones de
salto.
La memoria de datos sirve para almacenar variables,
leer puertos de entrada o escribir en los puertos de
salida, podemos tambien acceder al temporizador o
al registron EEPROM
Diseño de proyectos
de un microcontrolador
Frente a un problema
técnico, hay que buscar una
solución de forma barata y
sencilla, en este proceso de
búsqueda de soluciones, los
microcontroladores PIC pueden
ayudarnos a realizar soluciones
sencillas, rápidas y baratas.
Ventajas
de los
Microcontroladores
Los productos que para su regulación incorporan un microcontrolador
disponen de las siguientes ventajas:
•
Aumento de prestaciones: un mayor control sobre un determinado
elemento representa una mejora considerable en el mismo.
•
Aumento de la fiabilidad: al reemplazar el microcontrolador por un
elevado número de elementos disminuye el riesgo de averías y se precisan
menos ajustes.
•
Reducción del tamaño en el producto acabado: La integración
del microcontrolador en un chip disminuye el volumen, la mano de obra y
los stocks.
•
Mayor flexibilidad: las características de control están
programadas por lo que su modificación sólo necesita cambios en el
programa de instrucciones.
Simbología.
(Pin Diagrams)
Aplicaciones de los
microcontroladores.
Algunos fabricantes de
Cada vez existen más
microcontroladores superan el millón
productos que incorporan
de unidades de un modelo
un microcontrolador con
determinado producidas en una
el fin de aumentar
semana. Este dato puede dar una
sustancialmente
sus
idea de la masiva utilización de
prestaciones, reducir su
estos componentes.
tamaño y coste, mejorar
su fiabilidad y disminuir el
consumo.
Los microcontroladores están siendo
empleados en multitud de sistemas presentes en
nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes,
horno microondas, frigoríficos, televisores,
computadoras, impresoras, módems, el sistema
de arranque de nuestro coche, entro otros. Y
otras aplicaciones con las que seguramente no
estaremos
tan
familiarizados
como
instrumentación electrónica, control de sistemas
en una nave espacial, entro otros.
El mercado de los
microcontroladores.
La distribución de las ventas según su aplicación es la siguiente:
 Una tercera parte se absorbe en las aplicaciones relacionadas con los
computadores y sus periféricos.
 La cuarta parte se utiliza en las
(electrodomésticos, juegos, TV, vídeo, etc.).
aplicaciones
de
consumo
 El 16% de las ventas mundiales se destinó al área de las comunicaciones.
 Otro 16% fue empleado en aplicaciones industriales.
 El resto de los microcontroladores vendidos en el mundo,
aproximadamente un 10 % fueron adquiridos por las industrias de
automoción.
También los modernos microcontroladores de 32 bits van
afianzando sus posiciones en el mercado, siendo las áreas de más interés el
procesamiento de imágenes, las comunicaciones, las aplicaciones militares,
los procesos industriales y el control de los dispositivos de almacenamiento
masivo de datos.
¿Qué microcontrolador
emplear?
A la hora de escoger el microcontrolador a emplear en un
diseño concreto hay que tener en cuenta multitud de factores, como la
documentación y herramientas de desarrollo disponibles y su precio, la
cantidad de fabricantes que lo producen y por supuesto las
características del microcontrolador (tipo de memoria de programa,
número de temporizadores, interrupciones, entre otros.):
Costes. Como es lógico, los fabricantes de microcontroladores compiten
duramente para vender sus productos.
Aplicación. Antes de seleccionar un microcontrolador es imprescindible
analizar los requisitos de la aplicación:
• Procesamiento de datos.
• Entrada Salida.
• Consumo.
• Memoria.
• Ancho de palabra.
• Diseño de la placa.
Recursos comunes a todos
los microcontroladores
1. Arquitectura básica: Aunque inicialmente todos los
microcontroladores adoptaron la arquitectura clásica de von
Neumann, en el momento presente se impone la arquitectura
Harvard.
2. El procesador o UCP: Es el elemento más importante del
microcontrolador y determina sus principales características, tanto a nivel
hardware como software.
Existen tres orientaciones en cuanto a la arquitectura y funcionalidad
de los procesadores actuales:
• CISC (Computadores de Juego de Instrucciones Complejo)
• RISC (Computadores de Juego de Instrucciones Reducido)
• SISC (Computadores de Juego de Instrucciones Específico)
Recursos comunes a todos
los microcontroladores
3. Memoria: En los microcontroladores la memoria de instrucciones
y datos está integrada en el propio chip. Una parte debe ser no
volátil, tipo ROM, y se destina a contener el programa de
instrucciones que gobierna la aplicación.
4. Puertas de Entrada y Salida: La principal utilidad de las patitas
que posee la cápsula que contiene un microcontrolador es
soportar las líneas de E/S que comunican al computador interno
con los periféricos exteriores.
5. Reloj principal: Todos los microcontroladores disponen de un
circuito oscilador que genera una onda cuadrada de alta
frecuencia, que configura los impulsos de reloj usados en la
sincronización de todas las operaciones del sistema.
Generalmente, el circuito de reloj está incorporado en el
microcontrolador y sólo se necesitan unos pocos componentes
exteriores para seleccionar y estabilizar la frecuencia de trabajo.
RECURSOS ESPECIALES
Cada fabricante oferta numerosas versiones de una
arquitectura básica de microcontrolador. En algunas amplía las
capacidades de las memorias, en otras incorpora nuevos
recursos, en otras reduce las prestaciones al mínimo para
aplicaciones muy simples, etc. La labor del diseñador es
encontrar el modelo mínimo que satisfaga todos los
requerimientos de su aplicación. De esta forma, minimizará el
coste, el hardware y el software.
Los principales recursos específicos que incorporan
microcontroladores son:
•
Temporizadores o “Timers”.
•
Perro guardián o “Watchdog”.
•
Protección ante fallo de alimentación o “Brownout”.
•
Estado de reposo o de bajo consumo.
•
Conversor A/D.
•
Conversor D/A.
•
Comparador analógico.
•
Modulador de anchura de impulsos o PWM.
•
Puertas de E/S digitales.
•
Puertas de comunicación.
los
¡GRACIAS POR SU VALIOSA
ATENCIÓN!
Libros:
 Microcontroladores PIC. La Solución en un Chip.
J. Mª. Angulo Usategui, E. Martín Cuenca, I. Angulo Martínez - Ed.
Paraninfo. ( 1997 )
 INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN Microcontrolador
PIC 16F84 - procedencia (Escola Professional Salesians Joan
XXIII) - Autor Enric Serra.