1

MICROCONTROLADORES

Unidad 1. Diseño de un producto electrónico

Un microcontrolador es un dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo procesos lógicos. Estos procesos o acciones son programados en lenguaje ensamblador por el usuario, y son introducidos en este a través de un programador.

2

TABLA DE CONTENIDOS

Concepto de microcontrolador ................................................................................... 3

Diferencias entre un microcontrolador y un microprocesador ........................................... 4

Componentes básicos de un microcontrolador ............................................................ 5

Ventajas del uso de microcontroladores ...................................................................... 5

Aplicaciones de los microcontroladores ...................................................................... 5

Familia de microcontroladores ................................................................................... 8

ALTAIR ................................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

INTEL .................................................................................................................................. 8

SIEMENS ............................................................................................................................ 9

MOTOROLA........................................................................................................................ 9

MICROCHIP...................................................................................................................... 10

BASIC STAMP .................................................................................................................. 11

ATMEL .............................................................................................................................. 12

Enlaces externos .................................................................................................... 13

3

Concepto de microcontrolador

Un microcontrolador es un dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo procesos lógicos. Estos procesos o acciones son programados en lenguaje ensamblador por el usuario, y son introducidos en este a través de un programador.1 Los microcontroladores son diseñados para aplicación de control de máquinas, más que para interactuar con humanos2. El microcontrolador es en definitiva un circuito integrado que incluye todos los componentes de un computador.

Debido a su reducido tamaño es posible montar el controlador en el propio dispositivo al que gobierna. En este caso el controlador recibe el nombre de controlador empotrado (embedded controller).

1 http://www.ufps.edu.co/materias/ucontrol/htdocs/conte/usuarios.lycos.es/sfriswolker/pic/uno.htm 2 http://www.parallax.com/dl/docs/books/edu/WAMv1_1Spanish.pdf

4

Diferencias entre un microcontrolador y un microprocesador

MICROCONTROLADOR MICROPROCESADOR

Es un computador completo, aunque de limitadas prestaciones, contenido en el chip de un circuito integrado programable y se destina a gobernar una sola tarea con el programa que reside en su memoria.

Es un dispositivo integrado digital capaz de interpretar y ejecutar un conjunto secuencial de instrucciones (programa). Hacen parte de un sistema muy complejo y más grande por eso se integran chips, cumpliendo la función de “cerebro” dentro de este sistema.

Todos los elementos del circuito están integrados al interior del microcontrolador, lo que simplifica de circuitería de las tarjetas electrónicas.

Los elementos del circuito están por fuera del microprocesador, lo que hace que la tarjeta electrónica sea un poco más compleja.

El costo para un sistema basado en microcontrolador es mucho menor.

El costo para un sistema basado en microprocesador es mucho más alto.

El tiempo de desarrollo de un proyecto electrónico es menor.

El tiempo de desarrollo de un proyecto electrónico es mayor.

CONCEPTO

ESTRUCTURA

COSTOS

DESARROLLO

5

Componentes básicos de un microcontrolador

Un microcontrolador dispone normalmente de los siguientes componentes: • 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.

Ventajas del uso de 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.

Aplicaciones de los microcontroladores

6

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, etc.; y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC. Los siguientes son algunos campos en los que los microcontroladores tienen gran uso:3

• En la industria del automóvil: Control de motor, alarmas, regulador del servofreno, dosificador, etc.

• En la industria de los electrodomésticos: control de calefacciones, lavadoras,

cocinas eléctricas, etc.

3 http://losmicrocontroladores.blogspot.com/2008/12/microcontroladores-historia-las.html

7

• En informática: como controlador de periféricos. Por ejemplo para controlar

impresoras, plotters, cámaras, scanner terminales, unidades de disco, teclados, comunicaciones (módems), etc.

• En la industria de imagen y sonido: tratamiento de la imagen y sonido, control de los motores de arrastre del giradiscos, magnetófono, video, etc.

• Se emplea también en medicina, en aplicaciones militares, edificios inteligentes, etc.

8

Familia de microcontroladores

De acuerdo a la empresa fabricante existen diferentes familias de microcontroladores, con características particulares cada una:

ALTAIR

ALTAIR es el nombre genérico de una familia de microcontroladores de propósito general compatibles con la familia 51. Todos ellos son programables directamente desde un equipo PC mediante nuestro lenguaje macroensamblador, o bien mediante otros lenguajes disponibles para la familia 51 (BASIC, C,...).

Los microcontroladores ALTAIR disponen de un microprocesador de 8 bits 100% compatible a nivel de código, 256 bytes de memoria interna, 128 registros especiales de función, puertos de entrada/salida de propósito general, 111 instrucciones y posibilidad de direccionar 128 Kbyte.

INTEL (La familia 8051)

Intel es una empresa multinacional que fabrica microprocesadores, circuitos integrados especializados tales como circuitos integrados auxiliares para placas base de ordenador y otros dispositivos electrónicos. El 8051 es el primer microcontrolador de la familia introducida por Intel Corporación.

9

La familia 8051 de microcontroladores son controladores de 8 bits capaces de direccionar hasta 64 kB de memoria de programa y una separada memoria de datos de 64 kB. El 8031(la versión sin ROM interna del 8051, siendo esta la única diferencia) tiene 128 bytes de RAM interna el 8032 tiene RAM interna de 256 bytes y un temporizador adicional.

SIEMENS

El Siemens SAB80C515 es un miembro mejorado de la familia 8051 de microcontroladores. El 80C515 es de tecnología CMOS que típicamente reduce los requerimientos de energía comparado a los dispositivos no-CMOS. Las características que tiene frente al 8051 son más puertos, un versátil convertidor análogo a digital, un optimizado Timer 2, un watchdog timer, y modos de ahorro de energía sofisticados.

MOTOROLA

10

Es una empresa estadounidense especializada en la electrónica y la telecomunicación. Fundada en 1928 en Chicago por Paul Gavin, sus productos más conocidos incluyen microprocesadores (68000, 88000, Power PC), teléfonos móviles y sistemas de conexión a redes de telefonía móvil e inalámbrica.

El 68hc11 de la familia Motorola, es un potente microcontrolador de 8 bits en su bus de datos, 16 bits en su bus de direcciones, con un conjunto de instrucciones que es similar a los más antiguos miembros de la familia 68xx (6801, 6805, 6809).

MICROCHIP

Las raíces de los microcontroladores de esta empresa, se hallan en la Universidad de Harvard cuando se desarrollaba un proyecto para el Departamento de Defensa de EEUU en el cual se utilizaba un nuevo diseño en cuanto a la disposición e interacción de la CPU con la memoria. La familia de microcontroladores PIC ha conquistado en los últimos años un espacio importante entre los diseñadores de toda clase de circuitos de instrumentación, medición y control, así como entre los experimentadores y estudiantes de esta tecnología.

11

Los microcontroladores PIC de Microchip Technology Inc. combinan una alta calidad, bajo costo y excelente rendimiento. Un gran número de estos microcontroladores son usados en una gran cantidad de aplicaciones tan comunes como periféricos del ordenador, datos de entrada automoción de datos, sistemas de seguridad y aplicaciones en el sector de telecomunicaciones.

BASIC STAMP

La empresa Parallax Inc. produce estos microcontroladores que son muy potentes y poseen unas herramientas de programación que los hace muy fáciles de manejar.

Los Basic Stamp son pequeñas computadoras construidas en una pequeña tarjeta de circuito impreso y su principal característica es que ejecuta programas escritos en un lenguaje muy similar al tradicional lenguaje BASIC, llamado PBASIC. Su forma de trabajo

12

es muy simple: según el circuito que se quiera controlar el diseñador escribe su programa en la computadora, lo compila y lo lleva hacia el microcontrolador a través de un cable de conexión.

ATMEL

Atmel es una compañía de semiconductores, fundada en 1984. Su línea de productos incluye microcontroladores (incluyendo derivados del 8051, el AT91SAM basados en ARM, y sus arquitecturas propias AVR y AVR32), dispositivos de radiofrecuencia, memorias EEPROM y Flash, ASICs, WiMAX, y muchas otras.

También tiene capacidad de ofrecer soluciones del tipo system on chip (SoC). Atmel sirve a los mercados de la electrónica de consumo, comunicaciones, computadores, redes, electrónica industrial, equipos médicos, automotriz, aeroespacial y militar. Es una industria líder en sistemas seguros, especialmente en el mercado de las tarjetas seguras.

13

Enlaces externos

• Microcontrolador http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador http://www.monografias.com/trabajos12/microco/microco.shtml http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2000477/lecciones/110701.htm

• Microprocesador http://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador

• Familia de microcontroladores http://www.blogger.com/feeds/2451305574652866365/posts/default Intel. http://es.wikipedia.org/wiki/Intel_8051 Basic stamp. http://es.wikipedia.org/wiki/BASIC_Stamp Microchip.

http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/electronica/tecnicasdigitalesii/Practicos/PICIntr.pdf