PRESENTACIÓN DEL CURSO

Microcontroladores

M. C. Felipe Santiago Espinosa

Instituto de Electrónica y Mecatrónica

Cubículo 19

Marzo / 2020

Contacto: fsantiag@mixteco.utm.mx

http://www.utm.mx/~fsantiag (material del curso)

OBJETIVO

Otorgar al alumno las bases teóricas,metodológicas y técnicas del diseño de sistemaselectrónicos basados en microcontroladores.

Específicamente en el curso se trabajará con elmicrocontrolador ATMega328P de la familia AVRde ATMEL.

El temario oficial del curso se puede descargar de:

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http://www.utm.mx/~ofertaeducativa/electronica/PlanVigente/6TO._SEMESTRE/MICROCONTROLADORES.pdf

TEMAS Y SUBTEMAS

1. Introducción a los microcontroladores1. Controlador y microcontrolador

2. Microprocesador y microcontrolador

3. Arquitectura básica de un microcontrolador

4. Unidad central de procesamiento (CPU)

5. Sistema de Memoria

6. Periféricos incorporados a un microcontrolador

7. Familias populares de microcontroladores

8. Elección de un microcontrolador

2. Organización interna de los microcontroladores1. Arquitectura

2. Registros

3. Mapa de memoria

4. Sistema de inicialización

5. Sistema de interrupciones

6. Puertos de entrada/salida

7. Modos de funcionamiento 3

3. Programación

1. Conjunto de instrucciones

2. Modos de direccionamiento

3. Gestión de interrupciones

4. Herramientas de desarrrollo

5. Lenguaje ensamblador

6. Estructura de un programa

7. Estimación de tiempos

4. Periféricos incluidos en un microcontrolador

1. Interrupciones Externas

2. Temporizadores/Contadores

3. Modulación por ancho de pulso (PWM)

4. Comparador analógico

5. Convertidor analógico a digital

6. Convertidor digital a analógico

7. Protocolos de comunicación (USART, SPI, I2C) 4

5. Interfaz y control de periféricos externos1. Botones e Interruptores

2. LEDs

3. Visualizadores de 7 segmentos

4. Teclados

5. Display de Cristral Líquido (LCD)

6. Control de motores de CD

7. Control de motores de pasos

8. Interfaz con sensores

9. Interfaz con una PC

6. Desarrollo de aplicaciones y sistemas basados en microcontroladores

1. Metodología de diseño

2. Desarrollo de un sistema hardware y software

3. Programación en lenguajes de alto nivel

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CRONOGRAMA

Capítulo 1er. Parcial 2o. Parcial 3er. Parcial Final

1. Introducción

2. Organización

3. Programación

5. Periféricos Internos

6. Periféricos Externos

7. Desarrollo de Aplicaciones

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EVALUACIÓN

Parciales :

Examen : 60 %

Laboratorio (prácticas y reporte) : 40 %

Final (Depende del promedio de los parciales (P.P.)) :

Si P.P. >= 8.0:

Proyecto : 100 %

Si P.P. < 8.0:

Proyecto : 50 % (Requisito para tener derecho al examen)

Examen : 50 %

Extraordinario 1:

Proyecto : 30 % (Requisito para tener derecho al examen)

Examen : 70 %

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EVALUACIÓN

Para las prácticas y el proyecto se trabajará en equipos con 3

integrantes como máximo.

Para las prácticas se tomará en cuenta su realización exitosa y la

documentación de la solución.

En los exámenes del 2º y 3er parcial es posible (y conveniente)

llevar las diapositivas impresas.

El proyecto es obligatorio.

ASISTENCIA

Deben cubrir el 85 % de Asistencia para tener derecho al examen

parcial correspondiente y un 65 % durante el semestre para el 1er

y 2do examen extraordinario. (Art. 48, reglamento de alumnos.

http://www.utm.mx/DocsUTM/Reglamentos/4_ALUMNOS.pdf ).

Para simplificar, tienen derecho a 3 faltas en cada parcial. La semana de

exámenes también se pasa lista.

El porcentaje de asistencia para el final es el promedio de la asistencia en

parciales.

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REPORTES

Se realizará sólo un reporte por cada parcial, así como uno para el proyecto final.

Los reportes se enviarán en formato electrónico a fsantiag@mixteco.utm.mx

El reporte es tan valioso como la práctica misma.

El formato es a una sóla columna, letra tamaño 12 a espacio y medio. El reporte debe incluir:

1. Introducción. (Breve, original y enfocada a las prácticas, entre media y una página)

2. Objetivo general. (¿Qué se espera de las prácticas?)

3. Objetivos específicos. (¿Cómo se va a conseguir el objetivo general?)

4. Diseño del hardware. (explicando entradas y salidas, cómo se va a resolver el problema)

5. Diseño del software. (algoritmo o diagrama de flujo, explicando el comportamiento esperado)

6. Resultados. (Simulaciones y/o fotos de la implementación real)

7. Conclusiones. (Especificar qué concluyó cada integrante del equipo)

8. Referencias

9. Apéndices. (código, descripción de componentes interesantes) 9

BIBLIOGRAFÍA

Libros básicos:

Los Microcontroladores AVR de Atmel / Felipe Santiago Espinosa; México: Universidad Tecnológica de la Mixteca, 2012. ISBN: 978-607-95222-7-8.

Programming and Customizing the AVR Microcontroller / Dhananjay V. Grade; New York, N. Y.: McGraw-Hill , 2001. ISBN: 0-07-134666-X.

Libros complementarios:

ATMega328 : AVR RISC Microcontroller, Datasheet, AtmelCorporation (http://www.atmel.com)

The AVR Microcontroller and Embedded System, usingassembly and C / Muhamad Ali Mazidi, Sarmad Naimi, Sepehr Naimi; United States of America: Prentice Hall, 2011. ISBN-10: 0-13-800331-9.

Make: AVR Programming / Elliot Williams, 2014, Printed in the United States of America. Published by Maker Media, ISBN: 978-1-449-35578-4

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HERRAMIENTAS DE DESARROLLO

Si tienen Windows XP o Win-7 lo conveniente es usar el

entorno AVR-Studio, versión 4.18.

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+

Editor, simulador y

ensamblador (AVR-asm).

Suite que incluye al

compilador AVR-gcc.

Instalando ambos programas, desde el AVR-Studio es

posible la edición de programas en lenguaje C, la

invocación del compilador con exhibición de resultados, así

como la simulación y depuración de aplicaciones.

HERRAMIENTAS DE DESARROLLO

Con Windows 8 ó 10, lo mejor es utilizar el entorno de

Atmel Studio, la versión más reciente es la 7.

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Atmel Studio permite trabajar con microcontroladores AVR de 8

bits, así como con dispositivos AVR y ARM de 32 bits.

Incluye al compilador para C/C++ y es completamente compatible

con el estándar ANSI-C.

SIMULADOR VISUAL

Facilidades de Proteus :

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• Edición de Esquemáticos

• Simulación Visual de Sistemas

• Diseño de Circuitos Impresos

PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR

1. Programador Universal

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2. ATMel AVR STK-500

3. AVR Dragon

4. Programador USBasp

5. Programador USB ISP

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6. La Tarjeta Arduino puede ser un programador para los AVR, básicamente se

debe considerar:

• El "sketch" a descargar en Arduino es ArduinoISP y está en los ejemplos

incluidos en el entorno.

• La conexión Arduino One -Microcontrolador es:

• Ejecutar el programa avrdude en línea de comandos, por ejemplo:

c:\...\avrdude -p m328p -P com19 -b 19200 -c avrisp -U flash:w:nom_archivo.hex

Avrdude es parte de WinAvr, la ayuda para las opciones se obtiene con -? o se

puede obtener en el sitio: http://www.ladyada.net/learn/avr/avrdude.htm, fue hecho

para Linux y por ello se maneja en línea de comandos, pero se pueden descargar

interfaces gráficas que facilitan su uso.

Arduino One ATMega328P

10 RST (1)

11 MOSI (17)

12 MISO (18)

13 SCK (19)

IMPORTANCIA DEL CURSO

Los microcontroladores son la base para el

desarrollo de Sistemas Embebidos.

Un sistema embebido (SE) es un sistema

electrónico que contiene elementos de

Hardware y Software estrechamente

acoplados para desempeñar una función simple

o formar parte de un sistema más grande.

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CARACTERÍSTICAS DE LOS SE

Desempeña una función simple.

Pueden ser parte de un Sistema más grande.

No están orientados a ser programados por el usuario.

Se espera que trabajen con intervención humana mínima.

Poseen una operación reactiva (tiempo real).

Fuertemente restringidos.

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SISTEMA TRADICIONAL

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SISTEMA TRADICIONAL + NUEVAS CARACTERÍSTICAS

Posibles características:

• Reloj de tiempo real

• Encendido programable

• Auto-apagado

• Análisis de seguridad

• Factores de preparación

seleccionables por el usuario

+

Microcontroller Unit - MCU

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SISTEMA EMBEBIDO

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