ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
GUÍA Nº 01 INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES MICROCONTROLADORES OBJETIVO: Conocer el funcionamiento y las características del microcontrolador 1.- INTRODUCCIÓN Los Los prin princi cipi pian ante tess en elec electtróni rónica ca cree creenn qu quee un micr microc ocon onttrola rolado dorr es igua iguall a un microprocesador. Esto no es cierto. Difieren uno del otro o tro en muchos sentidos. La primera y la más importante diferencia es su funcionalidad. Para utilizar al microprocesador en una aplicación real, se dee de conectar con componentes tales como memoria o componentes uses de transmisión de datos. !unque el microprocesador se considera una máquina de comput computaci ación ón podero poderosa, sa, no está está prepa preparad radoo para para la comuni comunicac cación ión con los dispos dispositi iti"os "os perif#ricos que se le conectan. Para que el microprocesador se comunique con alg$n perif#rico, se deen utilizar los circuitos especiales. !sí era en el principio y esta práctica sigue "igente en la actualidad.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Por otro lado, al microcontrolador se le dise%a de tal manera que tenga todas las componentes integradas en el mismo chip. &o necesita de otros componentes especializados para su aplicación, porque todos los circuitos necesarios, que de otra manera correspondan a los perif#ricos, ya se encuentran incorporados. !sí se ahorra tiempo y espacio necesario para construir un dispositi"o. ¿QUE PUEDEN HACER LOS MICROCONTROLADORES Para entender con más facili ilidad las razones del #'ito tan grande de los microcontroladores, "amos a prestar atención al siguiente e(emplo. )ace unos *+ a%os, dise%ar un dispositi"o electrónico de control de un ascensor de un edificio de "arios pisos era muy difícil, incluso para un equipo de e'pertos. )a pensado alguna "ez en qu# requisitos dee cumplir un simple ascensor- Cómo lidiar con la situación cuando dos o más personas llaman al ascensor al mismo tiempo- Cuál llamada tiene la prioridad- Cómo solucionar las cuestiones de seguridad, de p#rdida de electricidad, de fallos, de uso indeido- Lo que sucede despu#s de resol"er estos prolemas ásicos es un proceso meticuloso de dise%ar los dispositi"os adecuados utilizando un gran n$mero de los chips especializados. Este proceso puede tardar semanas o meses, dependiendo de la comple(idad del dispositi"o. Cuando haya terminado el proceso, llega la hora de dise%ar una placa de circuito impreso y de montar el dispositi"o. /n dispositi"o enorme0 Es otro traa(o difícil y tardado. Por $ltimo, cuando todo está terminado y proado adecuadamente, pasamos al momento crucial y es cuando uno se concentra, respira profundamente profundamente y enciende la fuente de alimentación. Esto suele ser el punto en el que la fiesta se con"ierte en un "erdadero traa(o puesto que los dispositi"os electrónicos casi nunca funcionan apropiadamente desde el inicio. Prepárese para muchas noches sin dormir, correcciones, me(oras... y no se ol"ide de que toda"ía estamos halando de cómo poner en marcha un simple ascensor. Cuando el dispositi"o finalmente empiece a funcionar perfectamente y todo el mundo est# satisfecho, y le paguen por el traa(o que ha hecho, muchas compa%ías de desarrollo estarán interesadas en su traa(o. Por supuesto, si tiene suerte, cada día le traerá una oferta oferta de de traa(o de un nue"o in"ersionista. 1in emargo, si lo requieren para traa(ar en el control de los ele"adores de un nue"o edificio que tiene cuatro pisos más de los que ya mane(a su sistema de control. 1ae cómo proceder- Cree acaso que se pueden controlar las demandas demandas de sus clientesclientes- Pensamos Pensamos que usted "a a construir construir un dispositi"o dispositi"o uni"ersal uni"ersal que se puede utilizar en los edificios de 2 a 2+ pisos, una ora maestra de electrónica.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Por otro lado, al microcontrolador se le dise%a de tal manera que tenga todas las componentes integradas en el mismo chip. &o necesita de otros componentes especializados para su aplicación, porque todos los circuitos necesarios, que de otra manera correspondan a los perif#ricos, ya se encuentran incorporados. !sí se ahorra tiempo y espacio necesario para construir un dispositi"o. ¿QUE PUEDEN HACER LOS MICROCONTROLADORES Para entender con más facili ilidad las razones del #'ito tan grande de los microcontroladores, "amos a prestar atención al siguiente e(emplo. )ace unos *+ a%os, dise%ar un dispositi"o electrónico de control de un ascensor de un edificio de "arios pisos era muy difícil, incluso para un equipo de e'pertos. )a pensado alguna "ez en qu# requisitos dee cumplir un simple ascensor- Cómo lidiar con la situación cuando dos o más personas llaman al ascensor al mismo tiempo- Cuál llamada tiene la prioridad- Cómo solucionar las cuestiones de seguridad, de p#rdida de electricidad, de fallos, de uso indeido- Lo que sucede despu#s de resol"er estos prolemas ásicos es un proceso meticuloso de dise%ar los dispositi"os adecuados utilizando un gran n$mero de los chips especializados. Este proceso puede tardar semanas o meses, dependiendo de la comple(idad del dispositi"o. Cuando haya terminado el proceso, llega la hora de dise%ar una placa de circuito impreso y de montar el dispositi"o. /n dispositi"o enorme0 Es otro traa(o difícil y tardado. Por $ltimo, cuando todo está terminado y proado adecuadamente, pasamos al momento crucial y es cuando uno se concentra, respira profundamente profundamente y enciende la fuente de alimentación. Esto suele ser el punto en el que la fiesta se con"ierte en un "erdadero traa(o puesto que los dispositi"os electrónicos casi nunca funcionan apropiadamente desde el inicio. Prepárese para muchas noches sin dormir, correcciones, me(oras... y no se ol"ide de que toda"ía estamos halando de cómo poner en marcha un simple ascensor. Cuando el dispositi"o finalmente empiece a funcionar perfectamente y todo el mundo est# satisfecho, y le paguen por el traa(o que ha hecho, muchas compa%ías de desarrollo estarán interesadas en su traa(o. Por supuesto, si tiene suerte, cada día le traerá una oferta oferta de de traa(o de un nue"o in"ersionista. 1in emargo, si lo requieren para traa(ar en el control de los ele"adores de un nue"o edificio que tiene cuatro pisos más de los que ya mane(a su sistema de control. 1ae cómo proceder- Cree acaso que se pueden controlar las demandas demandas de sus clientesclientes- Pensamos Pensamos que usted "a a construir construir un dispositi"o dispositi"o uni"ersal uni"ersal que se puede utilizar en los edificios de 2 a 2+ pisos, una ora maestra de electrónica.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 3ueno, incluso si usted consigue construir una (oya electrónica, su in"ersionista le esperará delante de la puerta pidiendo una cámara en el ascensor o una m$sica rela(ante en caso de fallo de ascensor. 4 un ascensor con dos puertas. De todos modos, la ley de 5urphy es ine'orale y sin duda usted no podrá tomar "enta(a a pesar de todos los esfuerzos que ha hecho. Por desgracia, todo lo que se ha dicho hasta ahora sucede en la realidad. Esto es lo que 6dedicarse a la l a ingeniería electrónica7 realmente significa. Es así como se hacían las cosas hasta aparición de los microcontroladores dise%ados 8 peque%os, potentes y aratos. Desde ese momento su programación de(ó de ser una ciencia, y todo tomó otra dirección. El dispositi"o electrónico capaz de controlar un peque%o sumarino, una gr$a o un ascensor como como el ante anteri rior orme ment ntee menc mencio iona nado do,, ahor ahoraa está está inco incorp rpor orad adoo en un sólo sólo chip chip.. Los Los microcontroladores ofrecen una amplia gama de aplicaciones y sólo algunas se e'ploran normalmente. Le toca a usted decidir qu# quiere que haga el microcontrolador y cargar un programa en #l con las instrucciones apropiadas. !ntes de encender el dispositi"o es recomendale "erificar su funcionamiento con ayuda de un simulador. 1i todo funciona como es deido, incorpore el microcontrolador en el sistema. 1i alguna "ez necesita cam camia iar, r, me(o me(ora rarr o actu actual aliz izar ar el prog progra rama ma,, hága hágalo lo.. )as )asta ta cuán cuándo do-- )ast )astaa qu qued edar ar satisfecho. Eso puede realizarse sin ning$n prolema. 2.- "UNDAMENTOS PARA EL "UNCIONAMIENTO DEL MICROCONTROLADOR: MICROCONTROLADOR: #$ LOS SISTEM SISTEMAS AS DE NUMER NUMERACI ACIÓN ÓN La matemática es una gran ciencia0 9odo es tan lógico y simple... El uni"erso de los n$meros se puede descriir con sólo diez dígitos. &o ostante, realmente tiene que ser así&ecesitamos e'actamente esos *+ dígitos- Por supuesto que no, es sólo cuestión del háito. !cu#rdese de las lecciones de la escuela. Por e(emplo, qu# significa el n$mero :;2- Cuatro unidades, seis decenas y siete centenas. 5uy simple0 1e podría e'presar de una forma más desarrollada- Por supuesto que sí< 2 = ;+ = :++. !$n más desarrollado- 1í< 2>* = ;>*+ = :>*++. Podría este n$mero parecer un poco más 6científico7- La respuesta es sí otra "ez< 2>*++ = ;>*+* = :>*+?. @u# significa esto realmente- Por qu# utilizamos e'actamente estos n$meros *++, *+* y *+? - Por qu# es siempre el n$mero *+- Es porque utilizamos *+ dígitos diferentes A+, *, ?...B, . En otras palaras, es porque utilizamos el sistema de numeración en ase *+, es decir el sistema de numeración decimal.
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&$ SISTEMA DE NUMERACIÓN BINARIO @u# pasaría si utilizáramos sólo dos n$meros + y *- 1i sólo pudi#ramos afirmar A* o negar A+ que algo e'iste. La respuesta es 6nada especial7, seguiríamos utilizando los mismos n$meros de la misma manera que utilizamos hoy en día, no ostante ellos parecerían un poco diferentes. Por e(emplo< **+**+*+.Cuántas son realmente **+**+*+ páginas de un liroPara entenderlo, siga la misma lógica como en el e(emplo anterior, pero en el orden in"ertido. 9enga en cuenta que se trata de aritm#tica con sólo dos dígitos + y *, es decir, del sistema de numeración en ase ? Asistema de numeración inario.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL E"identemente, se trata del mismo n$mero representado en dos sistemas de numeración diferentes. La $nica diferencia entre estas dos representaciones yace en el n$mero de dígitos necesarios para escriir un n$mero. /n dígito A? se utiliza para escriir el n$mero ? en el sistema decimal, mientras que dos dígitos A* y + se utilizan para escriir aquel n$mero en el sistema inario. !hora está de acuerdo que hay *+ grupos de gente3ien"enido al mundo de la aritm#tica inaria0 9iene alguna idea de dónde se utilizaE'cepto en las condiciones de laoratorio estrictamente controladas, los circuitos electrónicos más complicados no pueden especificar con e'actitud la diferencia entre dos magnitudes Ados "alores de "olta(e, por e(emplo, si son demasiado peque%os Amás peque%os que unos pocos "oltios. La razón son los ruidos el#ctricos y fenómenos que se presentan dentro de lo que llamamos 6entorno de traa(o real7 Aalgunos e(emplos de estos fenómenos son los camios impre"isiles de la tensión de alimentación, camios de temperatura, tolerancia a los "alores de los componentes etc.... magínese una computadora que opera sore n$meros decimales al tratarlos de la siguiente manera< +F+G, *FHG, ?F*+G, IF*HG, 2F?+G... F2HG0!lguien di(o aterías/na solución mucho más fácil es una lógica inaria donde + indica la ausencia de "olta(e, mientras que * indica la presencia de "olta(e. 1implemente, es fácil de escriir + o * en "ez de 6no hay "olta(e7 o 6 hay "olta(e7. 5ediante el cero lógico A+ y uno lógico A* la electrónica se enfrenta perfectamente y realiza con facilidad todas las operaciones aritm#ticas. E"identemente, se trata de electrónica que en realidad aplica aritm#tica en la que todos los n$meros son representados con sólo dos dígitos y donde sólo es importante saer si hay "olta(e o no. Por supuesto, estamos halando de electrónica digital. ($ SISTEMA DE NUMERACIÓN HE)ADECIMAL En el principio del desarrollo de las computadoras era e"idente que a la gente le costaa mucho traa(ar con n$meros inarios. Por eso, se estaleció un nue"o sistema de numeración, que utilizaa *; símolos diferentes. Es llamado el sistema de numeración he'adecimal. Este sistema está compuesto de *+ dígitos a los que estamos acostumrados A+, *, ?, I,... y de seis letras del alfaeto !, 3, C, D, E y J. Cuál es el propósito de esta cominación aparentemente e'tra%a- 3asta con mirar cómo todo en la historia de los n$meros inarios enca(a perfectamente para lograr una me(or comprensión del tema.
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El mayor n$mero que puede ser representado con 2 dígitos inarios es el n$mero ****. Corresponde al n$mero *H en el sistema decimal. En el sistema he'adecimal ese n$mero se representa con sólo un dígito J. Es el mayor n$mero de un dígito en el sistema he'adecimal. 1e da cuenta de la gran utilidad de estas equi"alencias- El mayor n$mero escrito con ocho dígitos inarios es a la "ez el mayor n$mero de dos dígitos en el sistema he'adecimal. 9enga en cuenta que una computadora utiliza n$meros inarios de B dígitos. !caso se trata de una casualidad+$ CÓDIGO BCD D ecimal 8 Código inario decimal es un código inario El código 3CD AB inary8 Coded utilizado para representar a los n$meros decimales. 1e utiliza para que los circuitos electrónicos puedan comunicarse con los perif#ricos utilizando el sistema de numeración decimal o ien utilizando el sistema inario dentro de 6su propio mundo7. Consiste en n$meros inarios de 2 dígitos que representan los primeros diez dígitos A+, *, ?, I...B, . !unque cuatro dígitos pueden hacer *; cominaciones posiles en total, el código 3CD normalmente utiliza a las primeras diez. CONVERSIÓN DE SISTEMAS DE NUMERACIÓN El sistema de numeración inario es el que utilizan los microcontroladores, el sistema decimal es el que nos resulta más comprensile, mientras que el sistema he'adecimal presenta un alance entre los dos. Por eso, es muy importante aprender cómo con"ertir los n$meros de un sistema de numeración a otro, por e(emplo, cómo con"ertir una serie de ceros y unos a una forma de representación comprensile para nosotros. #$ CONVERSIÓN DE N,MEROS BINARIOS A DECIMALES Los dígitos en un n$mero inario tienen ponderaciones diferentes lo que depende de sus posiciones dentro del n$mero que están representando. !demás, cada dígito puede ser * o +, y su ponderación se puede determinar con facilidad al contar su posición empezando por la derecha. Para hacer una con"ersión de un n$mero inario a decimal es necesario multiplicar las ponderaciones con los dígitos correspondientes A+ o * y sumar todos los resultados. La magia de la con"ersión de un n$mero inario a decimal funciona de mara"illa... 9iene duda- Geamos el siguiente e(emplo<
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Cae destacar que es necesario utilizar sólo dos dígitos inarios para representar a todos los n$meros decimales de + a I. Por consiguiente, para representar los n$meros de + a : es necesario utilizar tres dígitos inarios, para representar los n$meros de + a *H 8 cuatro dígitos etc. Dicho de manera sencilla, el mayor n$mero inario que se puede representar utilizando n dígitos se otiene al ele"ar la ase ? a la potencia n. Luego, al resultado se le resta *. Por e(emplo, si nF2< ?2 8 * F *; 8 * F *H Por consiguiente, al utilizar 2 dígitos inarios, es posile representar los n$meros decimales de + a *H, que son *; "alores diferentes en total. &$ CONVERSIÓN DE N,MEROS HE)ADECIMALES A DECIMALES Para realizar una con"ersión de un n$mero he'adecimal a decimal, cada dígito he'adecimal dee ser multiplicado con el n$mero *; ele"ado al "alor de su posición. Por e(emplo<
($ CONVERSIÓN DE N,MEROS HE)ADECIMALES A BINARIOS &o es necesario realizar ning$n cálculo para con"ertir un n$mero he'adecimal a inario. Los dígitos he'adecimales se reemplazan simplemente por los cuatro dígitos inarios apropiados. Ka que el dígito he'adecimal má'imo es equi"alente al n$mero decimal *H, es necesario utilizar cuatro dígitos inarios para representar un dígito he'adecimal. Por e(emplo<
+$ MARCAR LOS N,MEROS El sistema de numeración he'adecimal, (unto con los sistemas inario y decimal, se consideran los más importantes para nosotros. Es fácil realizar una con"ersión de cualquier n$mero he'adecimal a inario, además es fácil de recordarlo. 1in ostante, estas
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL con"ersiones pueden pro"ocar una confusión. Por e(emplo, qu# significa en realidad la sentencia< 6Es necesario contar **+ productos en una cadena de monta(e7- Dependiendo del sistema en cuestión Ainario, decimal o he'adecimal, el resultado podría ser ;, **+ o ?:? productos, respecti"amente. Por consiguiente, para e"itar equi"ocaciones, diferentes prefi(os y sufi(os se a%aden directamente a los n$meros. El prefi(o o +' así como el sufi(o h marca los n$meros en el sistema he'adecimal. Por e(emplo, el n$mero he'adecimal *+!J se puede escriir así< *+!J, +'*+!J o *+!Jh. De manera similar, los n$meros inarios normalmente otienen el sufi(o M o +3. 1i un n$mero no tiene ni sufi(o ni prefi(o se considera decimal. Desafortunadamente, esta forma de marcar los n$meros no es estandarizada, por consiguiente depende de la aplicación concreta. La siguiente es tala comparati"a que contiene los "alores de n$meros +8?HH representados en tres sistemas de numeración diferentes. Esto es proalemente la manera más fácil de entender lógica com$n aplicada a todos los sistemas de numeración.
/$ N,MEROS NEGATIVOS Como ya hemos "isto, para escriir un n$mero negati"o en matemáticas, asta con a%adirle el prefi(o 687 Asigno menos. 1in emargo, en la programación, al acaarse el proceso de la compilación, se quedan sólo los n$meros inarios, "ol"i#ndose las cosas más complicadas. 1e utilizan sólo dos dígitos 8 + y *, mientras que todos los demás n$meros, símolos y signos se forman por medio de las cominaciones de estos dos dígitos. En el caso de los n$meros
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL negati"os, la solución es la siguiente< En los n$meros negati"os, el it más significati"o Ael it del e'tremo izquierdo representa el signo del n$mero Adonde + será positi"o y * negati"o. En el caso de un n$mero de B its, para representar un "alor num#rico sólo quedan : its. De acuerdo a este tipo de codificación el n$mero =*?: es el mayor n$mero positi"o con signo que se puede representar con B its. !simismo, hay cero A+ positi"o y negati"o Arefi#rase a la tala de la derecha. La siguiente pregunta sería< Cómo es posile saer de qu# n$mero se trata- Por e(emplo, si ponemos el n$mero *++++++*, es 8* o *?&o se preocupe, de eso se encarga el compilador. Nsta es la razón por la que se declaran "ariales al escriir el programa. 3ueno, de eso "amos a halar a continuación.
BIT La teoría dice que un it es la unidad ásica de información...Gamos a ol"idarlo por un momento y demostrar qu# es eso en la práctica. La respuesta es 8 nada especial8 un it es un sólo dígito inario. 1imilar a un sistema de numeración decimal en el que los dígitos de un n$mero no tienen la misma ponderación Apor e(emplo, los dígitos en el n$mero 222 son los mismos pero tienen los "alores diferentes, el 6significado7 de un it depende de la posición que tiene en n$mero inario. En este caso no tiene sentido halar de unidades, centenas etc. en los n$meros inarios, sus dígitos se denominan el it cero Ael primer it a la derecha, el primer it Ael segundo it a la derecha etc. !demás, ya que el sistema inario utiliza solamente dos dígitos A+ y *, el "alor de un it puede ser + o *. &o se confunda si se encuentra con un it que tiene el "alor 2, *; o ;2. 1on los "alores representados en el sistema decimal. 1implemente, nos hemos acostumrado tanto a utilizar los n$meros decimales que estas e'presiones llegaron a ser comunes. 1ería correcto decir por e(emplo, 6el "alor del se'to it en cualquier n$mero inario equi"ale al n$mero decimal ;27. Pero todos somos humanos y los "ie(os háitos mueren difícilmente. !demás, cómo le suena 6n$mero uno8uno8cero8uno8cero...7-
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL BTE /n yte consiste en B its colocados uno (unto al otro. 1i un it es un dígito, es lógico que los ytes representen los n$meros. 9odas las operaciones matemáticas se pueden realizar por medio de ellos, como por medio de los n$meros decimales comunes. 1imilar a los dígitos de cualquier n$mero, los dígitos de un yte no tienen el mismo significado. El it del e'tremo izquierdo tiene la mayor ponderación, por eso es denominado el it más significati"o A513. El it del e'tremo derecho tiene la menor ponderación, por eso es denominado el it menos significati"o AL13. Puesto que los B dígitos de un yte se pueden cominar de ?H; maneras diferentes, el mayor n$mero decimal que se puede representar con un yte es ?HH Auna cominación representa un cero. /n nile o un cuarteto representan una mitad de yte. Dependiendo de la mitad del n$mero en cuestión Aizquierda o derecha, se les denomina niles 6altos7 o 6a(os7, respecti"amente.
/sted seguramente ha pensado alguna "ez en cómo es la electrónica dentro de un circuito integrado digital, un microcontrolador o un microprocesador. Cómo son los circuitos que realizan las operaciones matemáticas complicadas y toman decisiones- 1aía que sus esquemas, aparentemente complicadas consisten en sólo unos pocos elementos diferentes, denominados circuitos lógicos o compuertas lógicas-
!.- LAS COMPUERTAS LÓGICAS OPERACIONES BSICAS El funcionamiento de estos elementos es asado en los principios estalecidos por el matemático ritánico Oeorge 3oole en la mitad del siglo * 8 es decir, antes de la in"ención de la primera omilla0 En re"e, la idea principal era de e'presar las formas lógicas por medio de las funciones algeraicas. 9al idea pronto se transformó en un producto práctico que se con"irtió más tarde en lo que hoy en día conocemos como circuitos lógicos K A!&D, 4 A4 o &4 A&49. El principio de su funcionamiento es conocido como algera de 3oole.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL CIRCUITOS LÓGICOS !lgunas instrucciones de programa utilizadas por un microcontrolador funcionan de la misma manera que las compuertas lógicas, pero en forma de comandos. ! continuación "amos a e'plicar el principio de su funcionamiento. #$ COMPUERTA 3AND$
/na compuerta lógica 6K7 dispone de dos o más entradas y de una salida. En este caso la compuerta utilizada dispone de sólo dos entradas. /n uno lógico A* aparecerá en su salida sólo en caso de que amas entradas A! K 3 sean lle"adas a alto A*. La tala a la derecha es la tala de "erdad que muestra la relación entre las entradas y salidas de la compuerta. El principio de funcionamiento es el mismo cuando la compuerta disponga de más de dos entradas< la salida proporciona un uno lógico A* sólo si todas las entradas son lle"adas a alto A*.
Cualquier otra cominación de "olta(es de entrada proporcionará un cero lógico A+ en su salida. /tilizada en el programa, la operación K lógico es realizada por una instrucción de programa, de la que "amos a halar más tarde. Por ahora asta con conocer que K lógico en un programa se refiere a la realización de este tipo de operación sore los its correspondientes de dos registros diferentes. &$ COMPUERTA O 3OR$
De manera similar, la compuerta 4 tami#n dispone de dos o más entradas y de una salida. 1i la compuerta dispone de sólo dos entradas, es aplicale lo siguiente< la salida proporciona un uno lógico A* si una u otra entrada A! o 3 es lle"ada a alto A*. En caso de que la compuerta 4 disponga de más de dos entradas, es aplicale lo siguiente< La salida
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL proporciona un uno lógico A* si por lo menos una entrada es lle"ada a alto A*. 1i todas las entradas están a cero lógico A+, la salida estará a cero lógico A+ tami#n.
En un programa, la operación 4 lógico se realiza de la misma manera que la operación K. ($ COMPUERTA NO 3NOT$ La compuerta lógica &4 dispone de una sola entrada y una sola salida, por lo que funciona muy simplemente. Cuando un cero lógico A+ aparezca en su entrada, la salida proporciona un uno lógico A* y "ice"ersa. Esto significa que esta compuerta in"ierte las se%ales por sí mismas y por eso es denominada in"ersor.
En el programa la operación lógica &4 se realiza sore un yte. El resultado es un yte con los its in"ertidos. 1i los its de un yte se consideran n$mero, el "alor in"ertido es un complemento a ese n$mero. El complemento de un n$mero es el "alor que se a%ade al n$mero hasta llegar al mayor n$mero inario de B dígitos. En otras palaras, la suma de un dígito de B n$meros y de su complemento es siempre ?HH. +$ COMPUERTA )OR 3O E)CLUSIVA$
La compuerta Q4 A4 EQCL/1G! es un poco complicada en comparación con las demás. epresenta una cominación de todas las compuertas anteriormente descritas. La salida proporciona un uno lógico A* sólo si sus entradas están en estados lógicos diferentes.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL En el programa, esta operación se utiliza con frecuencia para comparar dos ytes. La resta se puede utilizar con el mismo propósito Asi el resultado es +, los ytes son iguales. ! diferencia de la resta, la "enta(a de esta operación lógica es que no es posile otener los resultados negati"os. %.- LOS REGISTROS /n registro o una celda de memoria es un circuito electrónico que puede memorizar el estado de un yte.
#$ REGISTROS S"R 3REGISTROS DE "UNCIÓN ESPECIAL$ ! diferencia de los registros que no tienen ninguna función especial y predeterminada, cada microcontrolador dispone de un n$mero de registros de funciones especiales A1J, con la función predeterminada por el faricante. 1us its están conectados a los circuitos internos del microcontrolador tales como temporizadores, con"ertidores !RD, osciladores entre otros, lo que significa que directamente mane(an el funcionamiento de estos circuitos, o sea del microcontrolador. magínese ocho interruptores que mane(an el funcionamiento de un circuito peque%o dentro del microcontrolador. Los registros 1J hacen e'actamente lo mismo.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL En otras palaras, el estado de los its de registros se fi(a dentro de programa, los registros 1J dirigen los peque%os circuitos dentro del microcontrolador, estos circuitos se conectan por los pines del microcontrolador a un dispositi"o perif#rico utilizado para... 3ueno, depende de usted. &$ PUERTOS DE ENTRADA4SALIDA 3E4S$ Para hacer $til un microcontrolador, hay que conectarlo a un dispositi"o e'terno, o sea, a un perif#rico. Cada microcontrolador tiene uno o más registros Adenominados puertos conectados a los pines en el microcontrolador. Por qu# se denominan como puertos de entradaRsalida- Porque usted puede camiar la función de cada pin como quiera. Por e(emplo, usted desea que su dispositi"o encienda y apague los tres se%ales LEDs y que simultáneamente monitoree el estado lógico de H sensores o otones de presión. /no de los puertos dee estar configurado de tal manera que haya tres salidas Aconectadas a los LEDs y cinco entradas Aconectadas a los sensores. Eso se realiza simplemente por medio de softSare, lo que significa que la función de alg$n pin puede ser camiada durante el funcionamiento.
/na de las características más importantes de los pines de entradaRsalida AER1 es la corriente má'ima que pueden entregarRreciir. En la mayoría de los microcontroladores la corriente otenida de un pin es suficiente para acti"ar un LED u otro dispositi"o de a(a corriente A*+8?+m!. 5ientras más pines de ER1 haya, más a(a es la corriente má'ima de un pin. En otras palaras, todos los puertos de ER1 comparten la corriente má'ima declarada en la ho(a de especificación t#cnica del microprocesador. 4tra característica importante de los pines es que pueden disponer de los resistores pull8 up. Estos resistores conectan los pines al polo positi"o del "olta(e de la fuente de alimentación y su efecto se puede "er al configurar el pin como una entrada conectada a un
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL interruptor mecánico o a un otón de presión. Las $ltimas "ersiones de los microcontroladores tienen las resistencias pull8up configurales por softSare. Cada puerto de ER1 normalmente está a(o el control de un registro 1J especializado, lo que significa que cada it de ese registro determina el estado del pin correspondiente en el el microcontrolador. Por e(emplo, al escriir un uno lógico A* a un it del registro de control A1J, el pin apropiado del puerto se configura automáticamente como salida. Eso significa que el "olta(e lle"ado a ese pin se puede leer como + o * lógico. En caso contrario, al escriir + al registro 1J, el pin apropiado del puerto se configura como salida. 1u "olta(e A+G o HG corresponde al estado del it apropiado del registro del puerto. '.- LA UNIDAD DE MEMORIA La unidad de memoria es una parte del microcontrolador utilizada para almacenar los datos. La manera más fácil de e'plicarlo es compararlo con un armario grande con muchos ca(ones. 1i marcamos los ca(ones claramente, será fácil acceder a cualquiera de sus contenidos al leer la etiqueta en la parte delantera del ca(ón.
De manera similar, cada dirección de memoria corresponde a una localidad de memoria. El contenido de cualquier localidad se puede leer y se le puede acceder al direccionarla. La memoria se puede escriir en la localidad o leer. )ay "arios tipos de memoria dentro del microcontrolador< #$ MEMORIA ROM 3READ ONL MEMOR$ - MEMORIA DE SÓLO LECTURA La memoria 45 se utiliza para guardar permanentemente el programa que se está e(ecutando. El tama%o de programa que se puede escriir depende del tama%o de esta memoria. Los microcontroladores actuales normalmente utilizan el direccionamiento de *; its, que significa que son capaces de direccionar hasta ;2 T de memoria, o sea ;HHIH
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL localidades. Por e(emplo, si usted es principiante, su programa e'cederá pocas "eces el límite de "arios cientos de instrucciones. )ay "arios tipos de memoria 45. &$ R56 +/ 678(#9# 3/6#8(#9#+#$ - MROM La 45 enmascarada es un tipo de 45 cuyo contenido es programado por el faricante. El t#rmino 6de máscara7 "iene del proceso de faricación, donde las partes del chip se plasman en las mascaras utilizadas durante el proceso de fotolitografía. En caso de faricación de grandes series, el precio es muy a(o. 4l"ide la idea de modificarla... ($ OTP ROM 3O/ T;6/ P95<9#66#&=/ ROM$ - ROM >95<9#6#&=/ ?# 85=# @/ La memoria programale una sola "ez permite descargar un programa en el chip, pero como dice su nomre, una sola "ez. 1i se detecta un error despu#s de descargarlo, lo $nico que se puede hacer es descargar el programa correcto en otro chip. +$ UV EPROM 3UV E9#8#&=/ P95<9#66#&=/ ROM$ - ROM >95<9#6#&=/ &599#&=/ >59 9#58 ?=9#@;5=/#
El encapsulado de este microcontrolador tiene una 6"entana7 reconocile en la parte alta. Eso permite e'poner la superficie del chip de silicio a la luz de ultra"ioleta y orrar el programa completamente en "arios minutos. Luego es posile descargar un nue"o programa en #l. La instalación de esta "entana es complicada, lo que por supuesto afecta al precio. Desde nuestro punto de "ista, desgraciadamente, de manera negati"a... /$ M/659;# "=#8 Este tipo de memoria se in"entó en los a%os B+ en los laoratorios de la compa%ía &9EL, como forma desarrollada de la memoria /G EP45. Ka que es posile escriir y orrar el contenido de esta memoria prácticamente un n$mero ilimitado de "eces, los microcontroladores con memoria Jlash son perfectos para estudiar, e'perimentar y para la faricación en peque%a escala. Por la gran popularidad de esta memoria, la mayoría de los microconroladores se farican con tecnología flash hoy en día. 1i usted "a a comprar un microcontrolador, #ste es en definiti"a la opción perfecta0
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL $ MEMORIA RAM 3RANDOM ACCESS MEMOR$ - MEMORIA DE ACCESO ALEATORIO !l apagar la fuente de alimentación, se pierde el contenido de la memoria !5. 1e utiliza para almacenar temporalmente los datos y los resultados inmediatos creados y utilizados durante el funcionamiento del microcontrolador. Por e(emplo, si el programa e(ecuta la adición Ade cualquier cosa es necesario tener un registro que representa lo que se llama 6suma7 en "ida cotidiana. Con tal propósito, uno de los registros de la !5 es denominado 6suma7 y se utiliza para almacenar los resultados de la adición. <$ MEMORIA EEPROM 3ELECTRICALL ERASABLE PROGRAMMABLE ROM$ ROM PROGRAMABLE BORRABLE ELFCTRICAMENTE El contenido de la EEP45 se puede camiar durante el funcionamiento Asimilar a la !5, pero se queda permanentemente guardado despu#s de la p#rdida de la fuente de alimentación Asimilar a la 45. Por lo tanto, la EEP45 se utiliza con frecuencia para almacenar los "alores creados durante el funcionamiento, que tienen que estar permanentemente guardados. Por e(emplo, si usted ha dise%ado una lla"e electrónica o un alarma, sería estupendo permitir al usuario crear e introducir una contrase%a por su cuenta. Por supuesto, la nue"a contrase%a tiene que estar guardada al apagar la fuente de alimentación. En tal caso una solución perfecta es el microcontrolador con una EEP45 emeida. *.- LA INTERRUPCIÓN La mayoría de programas utilizan interrupciones durante e(ecución del programa regular. El propósito del microcontrolador generalmente consiste en reaccionar a los camios en su entorno. En otras palaras, cuando ocurre algo, el microcontrolador reacciona de alguna manera... Por e(emplo, al apretar el otón del mando a distancia, el microcontrolador lo registra y responde al comando camiando de canal, suiendo o a(ando el "olumen etc. 1i el microcontrolador pasará la mayoría del tiempo comproando "arios otones sin parar 8 las horas, los días, esto no sería nada práctico. Por lo tanto, el microcontrolador 6aprendió un truco7 durante su e"olución. En "ez de seguir comproando alg$n pin o it, el microconrolador de(a su 6traa(o de esperar7 a un 6e'perto7 que reaccionará sólo en caso de que suceda algo digno de atención. La se%al que informa al procesador central acerca de tal acontecimiento se denomina &9E/PCU&.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL .- UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO 3CENTRAL PROCESSOR UNIT - CPU$ #$ LA CPU Como indica su nomre, esto es una unidad que controla todos los procesos dentro del microcontrolador. Consiste en "arias unidades más peque%as, de las que las más importantes son< Decodificador de instrucciones es la parte que descodifica las instrucciones del programa y acciona otros circuitos asándose en esto. El 6con(unto de instrucciones7 que es diferente para cada familia de microcontrolador e'presa las capacidades de este circuitoV /nidad lógica aritm#tica A!rithmetical Logical /nit 8 !L/ realiza todas las operaciones matemáticas y lógicas sore datosV y !cumulador o registro de traa(o. Es un registro 1J estrechamente relacionado con el funcionamiento de la !L/. Es utilizado para almacenar todos los datos sore los que se dee realizar alguna operación Asumar, mo"er. 9ami#n almacena los resultados preparados para el procesamiento futuro. /no de los registros 1J, denominado egistro 1tatus AP1W, está estrechamente relacionado con el acumulador. 5uestra el 6estado7 de un n$mero almacenado en el acumulador Ael n$mero es mayor o menor que cero etc. en cualquier instante dado.
&$ BUS El us está formado por B, *; o más cales. )ay dos tipos de uses< el us de direcciones y el us de datos. El us de direcciones consiste en tantas líneas como sean necesarias para direccionar la memoria. 1e utiliza para transmitir la dirección de la CP/ a la memoria. El us de datos es tan ancho como los datos, en este caso es de B its o líneas de ancho. 1e utiliza para conectar todos los circuitos dentro del microcontrolador. ($ COMUNICACIÓN EN SERIE La cone'ión paralela entre el microcontrolador y los perif#ricos a tra"#s de los puertos de entradaRsalida es una solución perfecta para las distancias cortas 8 hasta "arios metros. &o ostante, en otros casos cuando es necesario estalecer comunicación entre dos dispositi"os a largas distancias no es posile utilizar la cone'ión paralela. En "ez de eso, se utiliza la cone'ión en serie.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL )oy en día, la mayoría de los microcontroladores lle"an incorporados "arios sistemas diferentes para la comunicación en serie, como un equipo estándar. Cuál de estos sistemas se utilizará en un caso concreto, depende de muchos factores, de los que más importantes son< Con cuántos dispositi"os el microcontrolador tiene que intercamiar los datos•
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Cuál es la "elocidad del intercamio de datos oligatoriaCuál es la distancia entre los dispositi"osEs necesario transmitir y reciir los datos simultáneamente-
/na de las cosas más importantes en cuanto a la comunicación en serie es el Protocolo que dee ser estrictamente oser"ado. Es un con(unto de reglas que se aplican oligatoriamente para que los dispositi"os puedan interpretar correctamente los datos que intercamian mutuamente. !fortunadamente, los microcontroladores se encargan de eso automáticamente, así que el traa(o de programadorRusuario es reducido a la escritura y lectura de datos. VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN SERIAL La "elocidad de transmisión serial A aud rate es el t#rmino utilizado para denotar el n$mero de its transmitidos por segundo XpsY. Jí(ese que este t#rmino se refiere a its, y no a ytes0 El protocolo normalmente requiere que cada yte se transmita (unto con "arios its de control. Eso quiere decir que un yte en un flu(o de datos serial puede consistir en ** its. Por e(emplo, si "elocidad de transmisión serial es I++ ps un má'imo de I: y un mínimo de ?: ytes se pueden transmitir por segundo. Los sistemas de comunicación serial más utilizados son<
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL I2C 3INTER INTEGRATED CIRCUIT$ - CIRCUITO INTER-INTEGRADO Circuito inter8integrado es un sistema para el intercamio de datos serial entre los microcontroladores y los circuitos integrados especializados de generación. 1e utiliza cuando la distancia entre ellos es corta Ael receptor y el transmisor están normalmente en la misma placa de circuito impreso. La cone'ión se estalece por medio de dos líneas 8 una se utiliza para transmitir los datos, mientras que la otra se utiliza para la sincronización Ala se%al de relo(. Como se muestra en la figura, un dispositi"o es siempre el principal Amaster 8 maestro, el que realiza el direccionamiento de un chip suordinado Asla"e 8 escla"o antes de que se inicie la comunicación. De esta manera un microcontrolador puede comunicarse con **? dispositi"os diferentes. La "elocidad de transmisión serial es normalmente *++ TRseg Ael modo estándar o *+ TRseg Amodo de "elocidad de transmisión a(a. ecientemente han aparecido los sistemas con la "elocidad de transmisión serial I.2 5Rsec. La distancia entre los dispositi"os que se comunican por el us ?C está limitada a unos metros.
SPI 3SERIAL PERIPHERAL INTER"ACE BUS$ - BUS SERIAL DE INTER"A DE PERI"FRICOS /n us serial de interfaz de perif#ricos es un sistema para la comunicación serial que utiliza hasta cuatro líneas Anormalmente solo son necesarias tres 8 para reciir los datos, para transmitir los datos, para sincronizar y Aopcional para seleccionar el dispositi"o con el que se comunica. Esto es la cone'ión full duple', lo que significa que los datos se en"ían y se recien simultáneamente. La "elocidad de transmisión má'ima es mayor que en el sistema de cone'ión ?C.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL UART 3UNIVERSAL ASNCHRONOUS RECEIVER4TRANSMITTER$ - TRANSMISORRECEPTOR ASÍNCRONO UNIVERSAL Este tipo de cone'ión es asíncrona, lo que significa que no se utiliza una línea especial para transmitir la se%al de relo(. En algunas aplicaciones este rasgo es crucial Apor e(emplo, en mandar datos a distancia por J o por luz infrarro(a. Puesto que se utiliza sólo una línea de comunicación, tanto el receptor como el transmisor recien y en"ían los datos a "elocidad misma que ha sido predefinida para mantener la sincronización necesaria. Esto es una manera simple de transmitir datos, puesto que ásicamente representa una con"ersión de datos de B its de paralelo a serial. La "elocidad de transmisión no es alta, es hasta * 5itRsec. .- CIRCUITO OSCILADOR
Los pulsos uniformes generados por el oscilador permiten el funcionamiento armónico y síncrono de todos los circuitos del microcontrolador. El oscilador se configura normalmente de tal manera que utilice un cristal de cuarzo o resonador cerámico para estailización de frecuencia. !demás, puede funcionar como un circuito autónomo Acomo oscilador C. Es importante decir que las instrucciones del programa no se e(ecutan a la "elocidad impuesta por el mismo oscilador sino "arias "eces más despacio. Eso ocurre porque cada instrucción se e(ecuta en "arios ciclos del oscilador. En algunos microcontroladores se necesita el mismo n$mero de ciclos para e(ecutar todas las instrucciones, mientras que en otros el tiempo de e(ecución no es el mismo para todas las instrucciones. Por consiguiente, si el sistema utiliza el cristal de cuarzo con una frecuencia de ?+ 5)Z, el tiempo de e(ecución de una instrucción de programa no es H+ n1, sino ?++, 2++ o B++ n1 dependiendo del tipo del microcontrolador.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL .- CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN )ay que mencionar dos cosas dignas de atención con relación al circuito de la fuente de alimentación de microcontroladores< B95 5? es un estado potencialmente peligroso que ocurre al apagar el •
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microcontrolador o en caso de que el "olta(e de la fuente de alimentación salga de unos márgenes deido al ruido el#ctrico. Como el microcontrolador dispone de "arios circuitos que funcionan a ni"eles de "olta(e diferentes, ese estado puede causar un comportamiento descontrolado. Para e"itarlo, el microcontrolador normalmente tiene un circuito incorporado para el roSn out reset. El circuito reinicia inmediatamente el microcontrolador si el "olta(e de alimentación cae por dea(o del límite. El >; +/ 9/8/ Areinicio, marcado frecuentemente con 5CL A5aster Clear eset, sir"e para el reinicio e'terno del microcontrolador al aplicar un cero A+ o un uno A* lógico dependiendo del tipo del microcontrolador. En caso de que el circuito roSn out no est# incorporado, un simple circuito e'terno para el roSn out reset se puede conectar al pin 5CL.
.- ARQUITECTURA INTERNA DEL MICROCONTROLADOR 9odos los microcontroladores actuales de microcontroladores de clasifican de acuerdo al )ardSare y 1offtSare. 1eg$n el )ardSare se utilizan uno de dos modelos ásicos de arquitectura denominados H#9@#9+ @5:-N/?6#:: . K seg$n el 1oftSare A(uego de instrucciones se clasifica en tipo RISC CISC, siendo uno de ellos el más utilizado. 1on dos maneras diferentes del intercamio de datos entre la CP/ y la memoria. #$ ARQUITECTURA DE VON-NEUMANN
Los microcontroladores que utilizan la arquitectura "on8 &eumann disponen de un solo loque de memoria y de un us de datos de B its. Como todos los datos se intercamian
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL por medio de estas B líneas, este us está sorecargado, y la comunicación por si misma es muy lenta e ineficaz. La CP/ puede leer una instrucción o leerRescriir datos deRen la memoria. Los dos procesos no pueden ocurrir a la "ez puesto que las instrucciones y los datos utilizan el mismo us. Por e(emplo, si alguna línea de programa dice que el registro de la memoria !5 llamado 61/57 dee ser aumentado por uno Ainstrucción< incf 1/5!, el microcontrolador hará lo siguiente< *. Leer la parte de la instrucción de programa que especifica @/N es lo que dee realizar Aen este caso es la instrucción para incrementar 6incf7 ?. 1eguir leyendo la misma instrucción que especifica sore C/[L dato lo dee realizar Aen este caso es el contenido del registro 61/5!7 I. Despu#s de haer sido incrementado, el contenido de este registro se dee escriir en el registro del que fue leído Adirección del registro 61/5!7 El mismo us de datos se utiliza para todas estas operaciones intermedias. &$ ARQUITECTURA DE HARVARD
Los microcontroladores que utilizan esta arquitectura disponen de dos uses de datos diferentes. /no es de B its de ancho y conecta la CP/ con la memoria !5. El otro consiste en "arias líneas A*?, *2 o *; y conecta a la CP/ y la memoria 45. Por consiguiente, la CP/ puede leer las instrucciones y realizar el acceso a la memoria de datos a la "ez. Puesto que todos los registros de la memoria !5 son de B its de ancho, todos los datos dentro del microcontrolador que se intercamian son de la misma anchura. Durante el proceso de la escritura de programa, sólo se mane(an los datos de B its. En otras palaras, todo lo que usted podrá camiar en el programa y a lo que podrá afectar será de B its de ancho. 9odos los programas escritos para estos microcontroladores serán almacenados en la memoria 45 interna del microcontrolador despu#s de haer sido
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL compilados a código máquina. &o ostante, estas localidades de memoria 45 no tienen B, sino *?, *2 o *; its. 2, ; o B its adicionales representan una instrucción que especifica a la CP/ qu# hacer con los datos de B its. Las "enta(as de este dise%o son las siguientes< 9odos los datos en el programa son de un yte AB its de ancho. Como un us de •
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datos utilizado para lectura de programa tiene unas líneas más A*?, *2 o *;, tanto la instrucción como el dato se pueden leer simultáneamente al utilizar estos its adicionales. Por eso, todas las instrucciones se e(ecutan en un ciclo sal"o las instrucciones de salto que son de dos ciclos. El hecho de que un programa Ala 45 y los datos temporales Ala !5 est#n separados, permite a la CP/ poder e(ecutar dos instrucciones simultáneamente. Dicho de manera sencilla, mientras que se realiza la lectura o escritura de la !5 Aque marca el fin de una instrucción, la siguiente instrucción se lee por medio de otro us. En los microcontroladores que utilizan la arquitectura de "on8&eumann , nunca se sae cuánta memoria ocupará alg$n programa. Oeneralmente, la mayoría de las instrucciones de programa ocupan dos localidades de memoria Auna contiene información sore @/N se dee realizar, mientras que la otra contiene informa ción sore C/[L dato se dee realizar. 1in emargo, esto no es una fórmula rígida, sino el caso más frecuente. En los microcontroladores que utilizan una arquitectura )ar"ard, el us de la palara de programa es más ancho que un yte, lo que permite que cada palara de programa est# compuesto por una instrucción y un dato. En otras palaras, una localidad de memoria 8 una instrucción de programa. JUEGO DE INSTRUCCIONES
El nomre colecti"o de todas las instrucciones que puede entender el microcontrolador es llamado \uego de nstrucciones . Cuando se escrie un programa en ensamlador, en
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL realidad se especifican instrucciones en el orden en el que deen ser e(ecutadas. La restricción principal es el n$mero de instrucciones disponiles. Los faricantes aceptan cualquiera de los dos enfoques descritos a continuación< ($ RISC 3R/+?(/+ I89?(;5 S/ C56>?/9$ - C56>?#+59# (5 J?/<5 +/ I89?((;5/8 R/+?(;+#8 En este caso la idea es que el microcontrolador reconoce y e(ecuta sólo operaciones ásicas Asumar, restar, copiar etc... Las operaciones más complicadas se realizan al cominar #stas Apor e(emplo, multiplicación se lle"a a cao al realizar adición sucesi"a. Es como intentar e'plicarle a alguien con pocas palaras cómo llegar al aeropuerto en una nue"a ciudad. 1in emargo, no todo es tan oscuro. !demás, el microcontrolador es muy rápido así que no es posile "er todas las 6acroacias7 aritm#ticas que realiza. El usuario sólo puede "er el resultado final de todas las operaciones. Por $ltimo, no es tan difícil e'plicar dónde está el aeropuerto si se utilizan las palaras adecuadas tales como< a la derecha, a la izquierda, el ]ilómetro etc. +$ CISC 3C56>=/ I89?(;5 S/ C56>?/9$ - C56>?#+59#8 (5 ? ?/<5 +/ ;89?((;5/8 (56>=/5 C1C es opuesto a 1C0 Los microcontroladores dise%ados para reconocer más de ?++ instrucciones diferentes realmente pueden realizar muchas cosas a alta "elocidad. &o ostante, uno dee saer cómo utilizar todas las posiilidades que ofrece un lengua(e tan rico, lo que no es siempre tan fácil... ¿CÓMO ELEGIR UN MICROCONTROLADOR 3ueno, si usted es principiante, y ha tomado decisión de traa(ar con los microcontroladores. Jelicitaciones por la elección0 &o ostante, a primera "ista, no es fácil la elección del microcontrolador más adecuado como parece a la primera "ista. El prolema no es el peque%o rango de dispositi"os a elegir, sino todo lo contrario0 !ntes de empezar a dise%ar un dispositi"o asado en un microcontrolador, tome en cuenta lo siguiente< cuántas entradasRlíneas son necesarias para su funcionamiento, realizaría el dispositi"o otras operaciones además encenderRapagar un rel#, necesita alg$n modulo especializado tal como el de comunicación en serie, con"ertidor !RD etc. Cuando usted tiene una clara imagen de lo que quiere, el rango de selección se reduce consideralemente, y le queda pensar en el precio. Ga a tener "arios dispositi"os- Garios cientos- /n millónDe todos modos ahora es más claro.
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 1i está pensando en todas estas cosas por primera "ez, todo le parecerá un poco confuso. Por esa razón, "aya paso a paso. !ntes que nada, seleccione al faricante, es decir, la familia de microcontroladores que ofrece. Luego, aprenda a traa(ar con un modelo particular. 1ólo aprenda lo que necesite aprender, no entre demasiado en detalles. esuel"a el prolema específico y le pasará una cosa increíle 8 será capaz de mane(ar cualquier modelo del mismo faricante... 5ás o menos, todo se parece a montar en icicleta< despu#s de "arias caídas ine"itales en el principio, será capaz de mantener el equilirio y montar en cualquier otra icicleta. Por supuesto, nunca se ol"ida tanto de montar en icicleta, como de la destreza de programación0 10.- DI"ERENCIAS ENTRE LAS "AMILIA DE MICROCONTROLADORES Cuando traa(amos con 5icrocontroladores, en el mercado hay "arias Empresas que se dedican a la faricación de estos Circuitos ntegrados entre ellos tenemos< &9EL< Con los modelos B+I*, B+H*, etc JEE1C!LE< )C+B,)C1+B,1+B,1*?,)C*?,)C*;. 5494+L!< Con los 5odelos ;B++. ;B+++, etc 5C4C)P< Con los modelos PC A*?JQQ, *;JQQ, *BJQQQ,?2JQQQ y los D1PC para procesamiento de se%ales. !95EL< con los modelos !G A!95EO!QQQ Los microcontroladores PC desarrollados por 5icrochip 9echnology son proalemente la me(or opción si es principiante. )ay "arias razones por lo que esto es "erdadero... El nomre "erdadero de este microcontrolador es PCmicro A Peripheral nterface Controller ,
conocido a(o el nomre PC. 1u primer antecesor fue creado en *:H por la compa%ía Oeneral nstruments . Este chip denominado PC*;H+ fue dise%ado para propósitos completamente diferentes. Diez a%os más tarde, al a%adir una memoria EEP45, este circuito se con"irtió en un "erdadero microcontrolador PC. )ace unos pocos a%os la compa%ía 5icrochip 9echnology faricó la H illon#sima muestra. 1i está interesado en aprender más sore eso, siga leyendo. La idea principal es proporcionar la información necesaria al usuario para que sea capaz de utilizar los microcontroladores en la práctica despu#s de leerlo. Para e"itar e'plicaciones pesadas y las historias infinitas sore las características $tiles de los microcontroladores diferentes, este liro descrie el funcionamiento de un modelo particular que pertenece a la 6clase media alta7. Es PC*;JBB: 8 astante poderoso para ser digno de atención y
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ELECTRÓNICA INDUSTRIAL astante simple para poder ser utilizado por cualquiera. !sí, los siguientes capítulos descrien este microcontrolador en detalle y tami#n se refieren a la familia PC entera.
9odos los microcontroladores PC utilizan una arquitectura )ar"ard, lo que quiere decir que su memoria de programa está conectada a la CP/ por más de B líneas. )ay microcontroladores de *?, *2 y *; its, dependiendo de la anchura del us. La tala anterior muestra las características principales de estas tres categorías. Como se puede "er en la tala de la página anterior, sal"o 6los monstruos de *; its7 PC ?2JQQQ y PC ?2)QQQ 8 todos los microcontroladores tienen la arquitectura )ar"ard de B its y pertenecen a una de las tres grandes grupos. Por eso, dependiendo del tama%o de palara de programa e'isten la primera, la segunda y la tercera categoría de microcontroladores, es decir microcontroladores de *?, *2 o *; its. Puesto que disponen del n$cleo similar de B its, todos utilizan el mismo (uego de instrucciones y el 6esqueleto7 ásico de hardSare conectado a más o menos unidades perif#ricas. Los microcontroladores PC con palaras de programa de B o *2 its parecen ser la me(or opción para los principiantes. !quí está el porqu#...
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!rquitectura de los microcontroladores PC de B its. Cuáles de estos módulos pertenecerán al microcontrolador, dependerá del tipo de microcontrolador.
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