Conceptos introductorios a los microcontroladores
Instituto Tecnológico de Durango Ing. Mecatrónica Microcontroladores
Unidad Temática No. 1 Conceptos introductorios a los micro controladores 1.1 Diferen Diferencia cia entre entre Micro Micropro proces cesado adorr, Microco Microcompu mputado tadora ra y Microcontrolador. 1.2 Caract Caracterís erístic ticas as y aplica aplicacio ciones nes de de los micr microco ocontr ntrola olador dores es 1.3 1.3 Tipos Tipos de de arqu arquite itectu ctura ras s comp comput utac acio iona nale les s 1.4 Tipos Tipos de de micr microco ocontr ntrola olador dores es y sus sus fabric fabricant antes. es.
Alumno: Jorge Alerto Campos M!nde" No. de control: 11#$#%&1 'rofesor: Montesinos Mera" Jes(s Introducción
Los pasan
microcontroladores muchas veces desapercibidos, trabajan incansablemente sin que nos demos cuenta las 24 horas del día, pueden estar hasta en nuestro bolsillo, algunos están tan cerca como dentro del cuerpo y otros tan lejos como en el planeta Marte. En la actualidad eiste un promedio de 4! microcontroladores en cada hogar y esta ci"ra va en aumento, lo cierto es que cada ve# dependemos más de estas peque$as computadoras que hacen que nuestra vida sea más "ácil. %an %an pasad pasado o más de &! a$os a$os desde desde que que los prime primero ros s microc microcon ontro trolad lador ores es hicie hiciero ron n su aparici'n, aparici'n, y ning(n otro dispositivo dispositivo ha sido tan versátil, o tiene la misma acogida, todo esto
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ha motivando a muchos autores a escribir más de este circuito integrado que sobre cualquier otro. )esde su inicio han evolucionado mucho, partiendo del Microcontrolador *!4* de +ntel, si lo comparamos con los modelos actuales veremos que ahora tienen capacidad de hasta un mega de memoria de programa, procesan se$ales digitales y manejan todos los peri"ricos disponibles en La actualidad- serial, paralelo, /0, +1, one 3ire, 5!, etc., ahora imaginemos todo lo que está por venir. 6ara entender su importancia debemos anali#ar qu pasaría si dejan de "uncionar por un minuto- no habría comunicaci'n7 centrales tele"'nicas, celulares y radios dejarían de "uncionar, lo mismo sucedería con- computadoras, satlites y con ello el comercio marítimo entraría en caos, el trá"ico areo estaría en peligro, los aviones no podrían volar sin sus instrumentos de navegaci'n, el sistema electr'nico de los vehículos "allaría, las "abricas parali#arían su producci'n, en los hospitales muchos equipos electr'nicos quedarían inservibles, en cada hogar dejaría de "uncionar los sistemas de seguridad y de incendio, ascensores, y electrodomsticos en general, en de"initiva se parali#aría todo el mundo llegado a un colapso general. 1.1 Diferencia entre Microprocesador, Microcomputadora y Microcontrolador.
)e"inici'n de cada uno de los conceptos. Microcontrolador n Microcontrolador es un computador completo 8microprocesador 9 E:/ 9 memoria 9 otros peri"ricos;, aunque de limitadas prestaciones, que está contenido en el chip de un circuito integrado programable y se destina a gobernar una sola tarea con el programa que reside en su memoria. /us líneas de entrada:salida soportan el coneionado de los sensores y actuadores del dispositivo a controlar. Microprocesador Es un circuito electr'nico que act(a como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo. El microprocesador es un tipo de circuito sumamente integrado. Los circuitos integrados, tambin conocidos como microchips o chips, son circuitos electr'nicos complejos "ormados por componentes etremadamente peque$os "ormados en una (nica pie#a plana de poco espesor de un material conocido como semiconductor.
Los principiantes en electr'nica creen que un Microcontrolador es igual a un microprocesador. Esto no es cierto. )i"ieren uno del otro en muchos sentidos. La primera y la más importante di"erencia es su "uncionalidad. 6ara utili#ar al microprocesador en una aplicaci'n real, se debe de conectar con componentes tales como memoria o componentes buses de transmisi'n de datos.
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peri"rico, se deben utili#ar los circuitos especiales.
6or otro lado, al Microcontrolador se le dise$a de tal manera que tenga todas las componentes integradas en el mismo chip. =o necesita de otros componentes especiali#ados para su aplicaci'n, porque todos los circuitos necesarios, que de otra manera correspondan a los peri"ricos, ya se encuentran incorporados. eneralmente son computadoras que ocupan espacios "ísicos peque$os, comparadas a sus predecesoras hist'ricas, las main"rames y las minicomputadoras .
Entonces, una microcomputadora necesita "or#osamente de un microprocesador para trabajar.
1.2 Características y aplicaciones de los microcontroladores
n Microcontrolador es un sistema cerrado que contiene un computador completo y de prestaciones limitadas que no se pueden cambiar.
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Características más generales de los microcontroladores.
/uelen utili#ar arquitectura %arvard 8memoria de datos e instrucciones separadas; 6resenta ventajas en computadores que no hay que re programar constantemente. ? )imensiones muy reducidas los que utili#aremos en las prácticas 8encapsulado )+6; habitualmente s'lo se usan para dise$o de prototipos. ? >ran variedad dentro de una misma "amilia
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CPU- La Unidad Central de Procesamiento, es el componente principal del ordenador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas. Memoria no volátil , contrario a memoria volátil, es un tipo de memoria que no necesita energía para perdurar.
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Memoria de lectura y escritura - /on dispositivos que retienen datos in"ormáticos durante alg(n intervalo de tiempo. Líneas de entrada y salida para los perifricos - Los peri"ricos de entrada:salida son los que utili#a el ordenador tanto para mandarle como para recibir in"ormaci'n de ellos. Circuitos d relo! - Es necesario en muchos circuitos electr'nicos digitales, emplear alg(n tipo de /incroni#aci'n para reali#ar tareas como- trans"erencia de datos, control de procesos, etc. "empori#adores- n tempori#ador o minutero es programable, que permite medir el tiempo.
un
dispositivo,
con
"recuencia
Perro guardián-
omparadores anal'gicosn comparador es un circuito electr'nico, ya sea anal'gico o digital, capa# de comparar dos se$ales de entrada y variar la salida en "unci'n de cuál es mayor.
$plicaciones de los micros
/i s'lo se dispusiese de un modelo de Microcontrolador, ste debería tener muy potenciados todos sus recursos para poderse adaptar a las eigencias de las di"erentes aplicaciones. Esta potenciaci'n supondría en muchos casos un despil"arro. En la práctica cada "abricante de microcontroladores o"erta un elevado n(mero de modelos di"erentes, desde los más sencillos hasta los más poderosos. Es posible seleccionar la capacidad de las memorias, el n(mero de líneas de E:/, la cantidad y potencia de los elementos auiliares, la velocidad de "uncionamiento, etc. 6or todo ello, un aspecto muy destacado del dise$o es la selecci'n del Microcontrolador a utili#ar.
Los microcontroladores se encuentran por todas partes•
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/istemas de comunicaci'n- en grandes automatismos como centrales y en tel"onos "ijos, m'viles, "a, etc. Electrodomsticos- lavadoras, hornos, "rigorí"icos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores )G), equipos de m(sica, mandos a distancia, consolas, etc.
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+ndustria in"ormática- /e encuentran en casi todos los peri"ricos7 ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.
electromedicina,
1.' "ipos de ar(uitecturas computacionales. 7
tarjetas
8smartcard;,
sistemas
de
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$r(uitectura )on *eumann y ar(uitectura +arvard %ay dos arquitecturas distintas relacionadas con el uso y distribuci'n de la memoria
En un sistema con arquitectura von =eumann el tama$o de la unidad de datos o instrucciones está "ijado por el ancho del bus que comunica la memoria con la 6.
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na de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa 8memoria de programa;, y la otra s'lo almacena datos 8memoria de datos;.
Eisten tres orientaciones en cuanto a la arquitectura y "uncionalidad de los 6rocesadores actuales. CI,C- n gran n(mero de procesadores usados en los microcontroladores Están basados en la "iloso"ía +/ 8omputadores de Iuego de +nstrucciones omplejo;. )isponen de más de *! instrucciones máquina en su repertorio, algunas de las cuales son muy so"isticadas y potentes, requiriendo muchos ciclos para su ejecuci'n. I,C- Canto la industria de los computadores comerciales como la de los microcontroladores están decantándose hacia la "iloso"ía @+/ 8omputadores de Iuego de +nstrucciones @educido;. En estos procesadores el repertorio de instrucciones máquina es muy reducido y las instrucciones son simples y, generalmente, se ejecutan en un ciclo. ,I,C 8omputadores de Iuego de +nstrucciones Especí"ico;- En los microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de instrucciones, además de ser reducido, es especí"ico, es decir, las instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicaci'n prevista.
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Las dos principales competidoras son la @+/ y la +/, y aquí observamos cada una de sus características.
Eiste una gran diversidad de microcontroladores. Jui#á la clasi"icaci'n más importante sea entre microcontroladores de 4, *, 5K ' &2 bits.
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$tmel
Dreescale /em iconduc tor, +nc. es estadounidense de semiconductores.
un
"a bricante
Freescale también se ha estado en car gando de los procesadores PowerPC para los Apple PowerBook y Mac mini hasta la transición de Apple a Intel en 200!
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Intel Corporation
+ntel orporation es el mayor "abricante de circuitos integrados del mundo, seg(n su ci"ra de negocio anual. La compa$ía estadounidense, es la creadora de la serie de procesadores *K, los procesadores más com(nmente encontrados en la mayoría de las computadoras personales. *ational ,emiconductor
La gama de productos de =ational /emiconductor comprende componentes para el control de la alimentaci'n, ampli"icador de audio y operacional, inter"aces de comunicaci'n, controladores de pantallas o soluciones para la trans"ormaci'n de datos. Microcip "ecnology Inc.
Microchip Cechnology +nc. es una empresa "abricante de m icrocontro lado res, mem orias y sem iconductor es anal'gicos, situada en handler,
NoninOlijOe 6hilips Electronics =.G. 8Electr'nica @eal %olandesa 6hilips Ltd;, conocida popularme nte c om o 6 hi li ps 8 pr on un ci ad o D il ip s; , e s u na e mp re sa de electr'nica neerlandesa. "e3as Instruments
Ceas +n st ru me nts , m ás co noc id a en l a i nd us tr ia electr'nica como C+, es una empresa norteamericana con s ede e n )a ll as 8 Cea s, E E. .; q ue de sa rr ol la y c om erc ia li #a s em ic ond uct or es y te cno lo gí a p ar a ordenadores. 4iL56
PiLH> +nc., a menudo escrito Pilog, es un "abricante de microprocesadores, siendo su producto más conocido el Pilog P *! d e * b it s. P il og " ue " un da da e n al i" or ni a e n 5 Q 4 por Dederico Daggin, el cual había trabajado en +ntel como dise$ador je"e del microprocesador +ntel 4!!4 y posteriormente del +ntel *!*!.
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PIC$78
6+<E es el nombre de un sistema Microcontrolador de origen británico basado en una gama de circuitos integrados 6+. +nicialmente comerciali#ado para su uso en la educaci'n y para a"icionados a la electr'nica, t am bi n s on u ti li #a do s e n á mb it os t c ni co s y comerciales, incluyendo el desarrollo rápido de prototipos.
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&eferencias bibliogr'(cas http://guindo.pntic.mec.es/~pold0000/trabaos!"#/asi104/$icros.htm http://%%%.mi&roe.com/chapters/'ie%/79/capitulo(1(el(mundo(de(los( microcontroladores/ http://anibalbi)ama.blogspot.m*/2012/11/8(empresas(+abricantes(de.html http://perso.%anadoo.es/pictob/microcr.htm
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