Microcontrolador
Nombre: Sánchez Sánchez Octavio Cuauhtémoc Universidad politécnica de Cuautitlán Izcalli 6 de septimbre de 2016
Tabla de contenidos. Tema
Pág.
Introducción
1
Características
2
Familias de microcontroladores
4
Cómo funcionan los microcontroladores?
5
Estructura
7
de los microcontroladores
Conclusiones
8
1
Introducción
Desde la invención del circuito integrado, el desarrollo constante de la electrónica digital ha dado lugar a dispositivos cada vez más complejos. Entre ellos los microprocesadores y los microcontroladores. El objetivo principal de esta práctica es que el alumno logre un entendimiento básico de los microcontroladores y obtenga los conocimientos necesarios para la programación de estos dispositivos y para el diseño de sistemas digitales y/o analógicos basados en ellos. Se pretende explicar conceptos cuya vigencia se mantendrá en un periodo mas o menos largo, centrándose en la familia de microcontroladores PIC16, concretamente en el PIC16F84, por que existe mucha información, es fácil de encontrar y barato. Limitarse a un tipo de PIC no se considera importante, ya que si se comprende bien un microcontrolador, los demás pueden aprenderse con facilidad partiendo del primero. Además, el estudio de un microcontrolador particular elimina la posibilidad de una presentación superficial o confusa y permite enfrentarse a problemas reales en la práctica. Para estar al tanto de las innovaciones se recomienda que se mantenga en contacto con la pagina web de Microchip Technology, http://www.microchip.com, solo así se podrá obtener un conocimiento completo y actualizado, tanto de los aspectos que aquí se tratan, como de los nuevos que vayan surgiendo. La forma de estructurar el tema responde a la experiencia de que, para quien por primera vez estudia microcontroladores, resulta más sencillo aprender primero lo referente a la construcción interna del dispositivo y la arquitectura general de
2
los microcontroladores y una vez entendido pasar entonces a los detalles. Que es un microcontrolador 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 siglo XXI será testigo de la conquista masiva de estos diminutos computadores, que gobernarán la mayor parte de los aparatos que fabriquemos y usamos los human
Características
Son diseñados para disminuir el coste económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora, utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bit) por que sustituirá a un autómata finito. En cambio un reproductor de música y/o vídeo digital (mp3 o mp4) requerirá de un procesador de 32 bit o de 64 bit y de uno o mas Códec de señal digital(audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bit, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil.
3
Familias de microcontroladores
4
Cómo funcionan los microcontroladores? Los microcontroladores están escondidos dentro de un gran número de productos en los tiempos actuales. Si tu microondas tiene un LED o una pantalla LCD y un teclado, entonces contiene un microcontrolador. Todos nuestros automóviles modernos contienen al menos un controlador, y puede tener hasta seis o siete: El motor es controlado por un microcontrolador, al igual que los frenos, el ordenador de navegación si lo tiene, y otras funciones que puede tener el vehículo. Cualquier dispositivo que tenga un control remoto, tiene un microcontrolador, como los televisores, los VCRs y los equipos de música de alta fidelidad. Por supuesto, el resto de equipos electrónicos que existen tienen microcontroladores, como las cámaras digitales, los teléfonos móviles, loscamcorders, las impresoras, etc. Básicamente, cualquier producto o dispositivo que interactúa con un usuario, tiene un microcontrolador en su interior. Un microcontrolador es un ordenador. Todos los ordenadores – y a estemos hablando de un ordenador de sobremesa, portátil o una computadora central – tiene muchas cosas en común:
Todos los ordenadores tienen una CPU (Unidad de Proceso Central) que ejecuta programas. Si estás sentado enfrente de tu 5
ordenador leyendo este artículo, la CPU está ejecutando un programa que muestra el navegador que muestra la página. La CPU carga el programa desde un sitio en particular. En el caso de un ordenador, el navegador se carga desde el disco duro. El ordenador tiene memoria RAM, donde puede almacenar variables. El ordenador tiene dispositivos de entrada y salida con los que pueden hablarte. En tu ordenador, el teclado y el ratón son los dispositivos de entrada, y el monitor y la impresora son de salida. Un disco duro en un aparato de entrada y salida y maneja ambas funciones.
6
Estructura de los microcontroladores
La mayor parte de los microcontroladores estรกn basados en la arquitectura Harvard, dicha arquitectura dispone de dos memorias independientes, ya que contiene solo instrucciones y otra solo datos. Estas dos memorias disponen de sus respectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones de acceso simultรกneamente en ambas memorias. Los microcontroladores PIC llevan una arquitectura Harvard.
7
La unidad central de procesamiento de un microcontrolador Es la encargada de direccionar la memoria de instrucciones, recibir el código de la instrucción, decodificarla y ejecutar la operación, así como el almacenamiento del resultado. Existen tres orientaciones en cuanto a la arquitectura de los microcontroladores. - CISC (Computadores de juego de Instrucciones Complejo) Disponen de instrucciones maquina en su repertorio, son mucho muy potentes y requieren de muchos ciclos para su ejecución. Su ventaja es que ofrecen instrucciones complejas que actúan como macros. - RISC (Computadores de juego de Instrucciones Reducido) El repertorio de instrucciones maquina es muy reducido y las instrucciones son simples y, generalmente, se ejecutan en un ciclo. La sencillez permite optimizar el hardware y el software de dicho procesador. - SISC (Computadores de juego de Instrucciones Especifico) Están hechos para aplicaciones específicas como su nombre lo dice y el sistema de instrucciones se adapta a la aplicación prevista a crear.
Conclusiones: Con la llegada de los Microcontroladores se abre un nuevo campo para el diseñador de sistemas automatizados, ya que podemos implementar sistemas que requieren una gran capacidad de proceso con un costo mucho menor que cualquiera de las soluciones existentes. No obstante, no tenemos que lanzarnos a programar en los microcontroladores para todas las aplicaciones, sino que debemos escoger el sistema más adecuado a nuestras necesidades 8
Cibergrafia http://sherlin.xbot.es/microcontroladores/introduccion -a-los-microcontroladores/arquitectura-demicrocontroladores http://blutintegrado.blogspot.mx/2012/03/lo-basicode-un-microcontrolador.htm
9