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TEMAMICROCONTROLADORES

Es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S, es decir, se trata de un computador completo en un solo circuito integrado.Unmicrocontrolador(abreviadoC,UCoMCU(Potencia=mW o microvatios).

Son diseados para disminuir el coste econmico y el consumo de energa de un sistema en particular. Por eso el tamao de la CPU, la cantidad de memoria y los perifricos incluidos dependern de la aplicacin. El control de un electrodomstico sencillo como una batidora, utilizar un procesador muy pequeo (4 u 8bit) por que sustituir a un autmata finito.

PUERTOS DE ENTRADA/SALIDA (E/S)Para hacer til un microcontrolador, hay que conectarlo a un dispositivo externo, o sea, a un perifrico. Cada microcontrolador tiene uno o ms registros (denominados puertos) conectados a los pines en el microcontrolador. Por qu se denominan como puertos de entrada/salida? Porque usted puede cambiar la funcin de cada pin como quiera. Por ejemplo, usted desea que su dispositivo encienda y apague los tres seales LEDs y que simultneamente monitoree el estado lgico de 5 sensores o botones de presin. Uno de los puertos debe estar configurado de tal manera que haya tres salidas (conectadas a los LEDs) y cinco entradas (conectadas a los sensores). Eso se realiza simplemente por medio de software, lo que significa que la funcin de algn pin puede ser cambiada durante el funcionamiento.UNIDAD DE MEMORIALa unidad de memoria es una parte del microcontrolador utilizada para almacenar los datos. La manera ms fcil de explicarlo es compararlo con un armario grande con muchos cajones. Si marcamos los cajones claramente, ser fcil acceder a cualquiera de sus contenidos al leer la etiqueta en la parte delantera del cajn.De manera similar, cada direccin 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 escribir en la localidad o leer.

INTERRUPCINLa mayora de programas utilizan interrupciones durante ejecucin de programa regular. El propsito del microcontrolador generalmente consiste en reaccionar a los cambios en su entorno. En otras palabras, cuando ocurre algo, el microcontrolador reacciona de alguna manera... Por ejemplo, al apretar el botn del mando a distancia, el microcontrolador lo registra y responde al comando cambiando de canal, subiendo o bajando el volumen etc. Si el microcontrolador pasar la mayora del tiempo comprobando varios botones sin parar - las horas, los das, esto no sera nada prctico.

UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CENTRAL PROCESSOR UNIT - CPU)Es una unidad que controla todos los procesos dentro del microcontrolador. Se subdivide en:Decodificador de instruccioneses la parte que descodifica las instrucciones del programa y acciona otros circuitos basndose en esto. El conjunto de instrucciones que es diferente para cada familia de microcontrolador expresa las capacidades de este circuito;Unidad lgica aritmtica (Arithmetical Logical Unit - ALU)realiza todas las operaciones matemticas y lgicas sobre datos; yAcumuladoro registro de trabajo. Es un registro SFR estrechamente relacionado con el funcionamiento de la ALU. Es utilizado para almacenar todos los datos sobre los que se debe realizar alguna operacin (sumar, mover). Tambin almacena los resultados preparados para el procesamiento futuro. Uno de los registros SFR, denominado Registro Status (PSW), est estrechamente relacionado con el acumulador. Muestra el estado de un nmero almacenado en el acumulador (el nmero es mayor o menor que cero etc.) en cualquier instante dado.

BUSEl bus est formado por 8, 16 o ms cables. Hay dos tipos de buses: el bus de direcciones y el bus de datos. El bus de direcciones consiste en tantas lneas como sean necesarias para direccionar la memoria. Se utiliza para transmitir la direccin de la CPU a la memoria. El bus de datos es tan ancho como los datos, en este caso es de 8 bits o lneas de ancho. Se utiliza para conectar todos los circuitos dentro del microcontrolador.

I2C (INTER INTEGRATED CIRCUIT) - CIRCUITO INTER-INTEGRADOCircuito inter-integrado es un sistema para el intercambio de datos serial entre los microcontroladores y los circuitos integrados especializados de generacin.Se utiliza cuando la distancia entre ellos es corta (el receptor y el transmisor estn normalmente en la misma placa de circuito impreso). La conexin se establece por medio de dos lneas - una se utiliza para transmitir los datos, mientras que la otra se utiliza para la sincronizacin (la seal de reloj). Como se muestra en la figura, un dispositivo es siempre el principal (master - maestro), el que realiza el direccionamiento de un chip subordinado (slave - esclavo) antes de que se inicie la comunicacin. De esta manera un microcontrolador puede comunicarse con 112 dispositivos diferentes. La velocidad de transmisin serial es normalmente 100 Kb/seg (el modo estndar) o 10 Kb/seg (modo de velocidad de transmisin baja). Recientemente han aparecido los sistemas con la velocidad de transmisin serial 3.4 Mb/sec. La distancia entre los dispositivos que se comunican por el bus I2C est limitada a unos metros.

OSCILADOREs un circuito que genera una seal peridica, es decir, que produce una seal peridica a la salida sin tener ninguna entrada peridica. Los osciladores se clasifican en armnicos, cuando la salida es sinusoidal, o de relajacin, si generan una onda cuadrada. Un oscilador a cristal es un oscilador armnico cuya frecuencia est determinada por un cristal de cuarzo o una cermica piezoelctrica. En algunos microcontroladores se necesita el mismo nmero de ciclos para ejecutar todas las instrucciones, mientras que en otros el tiempo de ejecucin no es el mismo para todas las instrucciones.

TEMPORIZADORES/CONTADORES

El oscilador del microcontrolador utiliza cristal de cuarzo para su funcionamiento. Aunque no se trata de la solucin ms simple, hay muchas razones para utilizarlo. La frecuencia del oscilador es definida con precisin y muy estable, as que siempre genera los pulsos del mismo ancho, lo que los hace perfectos para medicin de tiempo. Tales osciladores se utilizan en los relojes de cuarzo.Si es necesario medir el tiempo transcurrido entre dos eventos, basta con contar los pulsos generados por este oscilador. Esto es exactamente lo que hace el temporizador.

CMO FUNCIONAN LOS TEMPORIZADORES?Los pulsos generados por el oscilador de cuarzo son llevados al circuito una vez por cada ciclo de mquina directamente o por el pre-escalador, lo que aumenta el nmero en el registro del temporizador. Si una instruccin (un ciclo de mquina) dura cuatro perodos del oscilador de cuarzo, este nmero ser cambiado un milln de veces por segundo (cada microsegundo) al incorporar al cuarzo que oscila con una frecuencia de 4 MHz.

CONVERTIDOR A/DLas seales del mundo real son muy diferentes de las que entiende el microcontrolador (ceros y unos), as que deben ser convertidas para que el microcontrolador pueda entenderlas. Un convertidor analgico-digital es un circuito electrnico encargado de convertir las seales continuas en nmeros digitales discretos. En otras palabras, este circuito convierte un nmero real en un nmero binario y se lo enva a la CPU para ser procesado. Este mdulo se utiliza para medir el voltaje en el pin de entrada.

FACTORES A CONSIDERAR EN UN MICROCONTROLADORDisponibilidad de los microcontroladores en el mercado local y/o global. No es conveniente emprender un proyecto basado en cierto microcontrolador que escasea en el mercado local y/o global ya que podra no satisfacer nuestra demanda y detener el proyecto.Disponibilidad de informacin y herramientas de desarrollo. Actualmente la mayora de los fabricantes de microcontroladores ofrecen informacin suficiente para entender la operacin y funcionamiento de sus dispositivos. El punto dbil de algunos fabricantes es la pobre distribucin de sus herramientas de desarrollo (programadores, emuladores, software, etc.) o bien su alto costo.Precio. Hay gente y/o empresas que tienen los recursos para pagar lo que sea necesario cuando se trata de tecnologa, sin embargo, la mayora prefiere ahorrarse dinero, por lo que el precio resulta un punto a favor en la seleccin de un fabricante de microcontroladores.El modelo de microcontrolador especfico que se debe elegir depende de la aplicacin, aunque uno puede hacer un juicio sobre la capacidad de un microcontrolador tomando en cuenta su capacidad de memoria, la cantidad de puertos de entrada y salida, los perifricos, la velocidad a la cual ejecuta las instrucciones, etc.