Curso Practico de Microcontroladores

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A,ffi,Capa.c:ita,nlos lrara. uiuir nteiot

gGlleraL

Es muy placentero y satisfacto,io p"," CEKIT S.A. presentar a todos nuestros

lectores y amigos, estudites, profesorer, "fi.iorr"dos,

tcnicos, profesionales y en general

a la comunidad tcnica int.rnacional, una nueva obra didctica en el camPo de la electr-

;i;"-;;J.r,ito p-iio yi" -.,oaologa

de'Aprendertraciendo" que no: F:t::t:tl*do por anros aos. Se trata del Curso prfutii sobre MICROCONTROLADORE$

el

cual tiene como oUioirro principal d-", "

.orrocer y ensear, de una manera ficll y

agradable, esta maravillosa tecnologa'

Los microcontroladores, que pueden considerarse como una microcomputadora

en un slo empaq,,., t,"'p.,-i.iao un avance sin par en los ltimos_aos en el diseo

y la fabricacin de todo tipo de aparatos y aplicaciones electrnicas' Haciendo un smil

con el ser humano, pod.-o, decir que un microcontrolador es un Pequeo cerebro

electrnico for*"do'po, -.r.ho,

,.".rri.,or., interconectados entre sl tal como las neu-

ronas y que tiene rr"ri", zonas con funciones especializadas como la memoria' uno o

varios circuitos para recibir informacin de teclados, interruptottt y,:t"::l:tl^:l*'

otros, y secciorr.s para activar elementos externos como motores, rels' lndlcaoores

sonoros, pantallas, .t..; ado esto coordinado por medio de un Programa o conjunto

de instrucciones.

Nunca antes, en la historia de la electrnica, un componente haba permitido

"nra creatividad y J.r"r.ollo de productos de una forma tan fcil' en tan corto tiempo

f" lo.ro. ,"r, ,.rr.iJos. Con los microcontroladores es posible disear y fabricar casi

cualquier aparato que se nos ocurra; el lmite est dado slo por la imaginacin y

t.r.rir" capacidad de hacerlo'

Aunque el tema parece difcil y complejo, realmente no lo es y pafa demostrar lo

contrario, lo iremos explicando p"ro "

p".o ." u-n lenguaje simple acompaado demuchas figuras, di"gram"s e ilusiracione. de tal forma qut los lectores

lo puedan ir

asimilando "

r" p;;i;;i;;" de aprendizaje sin -"y."r::

dificultades. Para entender v

"pfi."t ..,"...rrloi", ,. requieren conocimientos de Electrnica Digital' de

los siste-

mas de ,rum.racirrl .rp..i"l-.nte del sistema binario y hexadecimal' y nociones bsi-

'

cas sobre los micropro."dor.r. Sin embargo, durante .l "rr,,o rePasaremos algunos de

los concepto, f,rrr"-.ntales de estos ,.-, con el fin de que los lectores que no los

.orror."t, puedan comprender mejor cada una de las lecciones'

La mayorade los aparatos electrnicos modernos incluyen uno o vanos micro-

controladores y de ah la importancia y necesidad de este curso en este mundo tecnol-

gico en el cual nos encontr"rrror. un reloj d_igital d:.p."f.t1lo utiliza para contabilizarel tiempo, mostrarlo en una pequeapanta[ y recibir las rdenes en los botones paraejecutar dif.r.rrt., furr.iorr... Una vid.og."b"o," lo utiliza para coordinar sus princi-pales funciones como el encendid o y ,llp^g do, el cambio de los canales'

el avance y

retroceso de ta cint", las funcione, d.l .orrrr remoto, etc. En un horno microondas el

microcontrot"o.r.'*.arga de recibir las rdenes que le damos en el teclado' mostrarlas

en la pantalla y accionar .f.lemerrto que produce el calor en los alimentos'

LffisLLrn

&i.r::curso prctico sobre Microcontroladores

Pero sin restarle importancia a este tipo de aplicaciones, es en otro c:rmpo a dondequeremos orientar este curso. Se trata de la utilizacin de los microcontroladores en siste-mas de control y en el diseo de aparatos aparentemente sencillos pero con una grancantidad de usos en la vida diaria ya sea en el hogar, en la industria, en la oficina, en elcamPo o a nivel experimental y sobre todo para ensearles a nuestros lectores cmo desa-rrollar su propia aplicacin partiendo de sus necesidades particulares.

Para enseary explicar mejor esa tecnologa, hemos dividido este curso en varias secciones asl:

Una seccin de Teora en donde se presentan los conceptos bsicos de los microcon-troladores iniciando con su origen basado en los microprocer"dor.s, su esrructura oarquitectura interna, su funcionamiento elctrico y lgico, la operacin de sus blo-ques internos, etc. En fin, toda la informacin necsaria para poder configurar uncircuito con un microcontrolador y entender su funcionamiento.

Una seccin de Programacin en donde se explicar qu es un programa de micro-controlador, los diferentes lenguajes que se utilizan, las tcnicas adecuadas para ela-borar programas eficientes, cmo se lleva al interior del microcontrolador y las prin-cipales herramientas de software y hardware para elaborarlos. Esta es una seccin demucha importancia dentro del curso ya que la programacin es donde radica lamayor dificultad de muchas personas para acceder a esta tecnologla y por ello, dedi-caremos un gran esfuerzo didctico para que todos nuestros alumnos puedan escribirsus propios programas de una forma correcta.

Y para completar la estructura del curso, de acuerdo a la metodologla de CEKITS.A., hay una secccin de Proyectos y actividades prcticas en donde se presentanejemplos completos con aplicaciones de diferentes tipos de microconrroladores. Enesta seccin tambin se incluirn los diagramas de piries y las caracterfsticas de losmicrocontroladores ms representativos de las principales marcas o fabricantes y unaexplicacin de los componenres y circuitos que los acompaan, desde un simpleLED, hasta pantallas de cristal llquido (LCD), sensores, conversores A./D, acondi-cionadores de seal, etc.

Aunque existen en el mercado una buena cantidad de fabricanres de micro-controladores, cada uno con una gran variedad de modelos, hemos seleccionadocomo ejemplos para este curso principalmente los de MotorolayMicrochip (PIC)Por ser los de mayor difusin y aplicacin actualmente; con un menor cubri-miento, los de INTEL, ATMEL, PARALLAX y oos, los cuales esperamos rra-tar en un prximo curso.

Felipe Gonzlez G.Editor Generd

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Este maravilloso componente resulne' en un solo

circuito integrad,o, ms de cuarenta aos de tecnolo-

ga electrn. Es difcil enconffar en la actualidad

un apararo o una aplicacin que no 1o utilice o no

prr.dl" utilizarlo para opdmizar su oPeracin.

se ha mencionado y confirmado muchas

veces que la electrnica es la tecnol oga de los

componenres. El desarrollo de cada nuevo dis-

poriii,ro de estado slido trae consigo tcnicas de

diseo diferentes, pot lo general, ms simples'

E,n los aos sesenr a, pafaconstruir un reloj digi-tal, era necesario acoplar un buen nmero de cir-

cuitos integrados lgicos. Al mismo tiempo,_eldiseador Jeba por., conocimientos muy cla-

ros sobre cada uno de los elementos , paa reali-zaf, con xito, l" integracin'

A partir de 1970' el panorama de la electr-

nica y especialmente .1 . la electrnica digital'

cambi radicalmente cuando aPareci en el mer-

cad,o un nuevo supercomPonente: el micropro-

cesad.or. Esto introdujo un concePto novedosoque en la actualidad se conserva y refu erza cada

vezms, el de la lgica programada. Antes de los

microprocesadores, los circuitos electrnicos se

diseaban Par^ una funcin esPe-cfi,cala cual no Poda modificarsesin cambiar fsicamente las co-

Figura 1.1. Eiempto de un circuito con tgica cableada

ner iones. ei nurt ; r t r . . ^ : . : i t r i ,Jad de los di feren-tes elementos que los formab' 'an a lo cual se le

llam la lgica cableadtt, figura 1' 1'

con los microprocesadores y ahora con los

circuitos lgicos programables (FPGA), los mi-crocontrolJores y los circuitos de DSP (Proce-samiento Digital de seales), entre otros' es posi-ble modifi cafcuantas veces se requiera el progra-ma, an en forma remota Por la internet, y el

circuito o aparato en el cual estn instalados, tra-

baprd. ,rn" forma completamente diferente sin

modifi caflsicamente una sola conexin' De estaforma, el lmite de los diseos solo lo establece la

imaginacin de los programadores y Ia caPacr-dad de los dispositivr q.t. lancen al mercado los

fabricantes especi alizados en estas tecnologas'

consolidadas las tcnicas digitales de los

aos sesenta, se cre entonces la necesidad de

profu ndizar en el estudio y desarrollo de las

aplicaciones p^fa los microProcesadores y la

programacin.n l.rrguaje de mquina o dssembbr.f , rJt" poca de oro del 8080, el 8086, el Z-80,

el 6809, el 6502, el 68000 y otros microPro-

cesadores, uti l izados como circuitos centralesen las aplicaciones de control '

En 1980, aproximadamente, los fabri-canres de circ.ri,o, integrados iniciaron ladifusin de un nuevo circuito con aplica-ciones paraconffol, medicin e instrumen-tacin, al que llamaron "microcomputa-dor en un slo chiy'' o, de manera msexacm y concisa: mirocontrolndnr. Paraentender mejor [a estructura interna, el fu-cionamiento y los orgenes de los micro-controladores, rePasaremos primero el

tema de los microProcesadores'

Desde el punto de vista funcional, un mi-croprocesador es un circuito integrado, fi-

grrt" l.Z,que incorpora en su interior unaunidad ..ntral de ptottto (CPU) y todoun conjunto de elementos lgicos que Per-

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