TECNICO EN MANTENIMIENTO · PDF fileInvestigue lo referente al Ifa ... trabajos en...

Editado Por: Roberto Cruz 1

TECNICO EN MANTENIMIENTO

Realizar Mantenimiento A Circuitos Controlados Por

Microcontroladores

Docente: Roberto Cruz Molina

Ciclo: Enero – Junio 2012

Alumno: ____________________________________________

Grupo: _____________________

Actividad Fecha Valor

Puntos

Descripcion

Introducción al ciclo escolar

Programa (actividad ___)

1. Realizar lista de palabras e investigarlas

Objetivos de aprendizaje (Resultado)

Criterios de evaluación

El alumno debe de tener al menos el 60% de los trabajos para obtener el derecho a una calificación, en caso contrario tendrá una diagonal.

Biografía

Introducción a Refrigeración y aire acondicionado, DGETI. Fundamentos de aire acondicionado, DGETI. Nacif Narchi Jose, Ingeniería de Control Automático, Tomo II Valdés Fernando, Pallás Ramón, Microcontroladores Fundamentos y aplicaciones con PIC, Alfaomega, Marcombo. Vesca Juan Carlos, Microcontroladores, Alfaomega, Marcombo. García José, Pérez Emilio, Dispositivos Lógicos programables, Alfaomega.

Actividad.- Investigar en la biblioteca de la escuela, los libros sobre PLC que existen, traer la biografía del libro.

Actividad.- Bajar en internet un libro Ebook sobre PLC

Pagina web http://mantenimiento116.wordpress.com/

Calendario de actividades (6AM MT)

Calendario de actividades (6AM MT)

MicrocontroladoresCBTis 116

Editado por: Roberto Cruz 1

BIT, BYTE Bit es el acrónimo de Binarydigit. (Dígito binario). Un bit es un dígito del sistema de numeración binario, Un bit o dígito binario puede representar uno de esos dos valores, 0 ó 1. El bit es la unidad mínima de información empleada en informática, encualquier dispositivo digital, o en la teoría de la información. Con él,podemos representar dos valores cuales quiera, como verdadero ofalso, abierto o cerrado, blanco o negro, norte o sur, masculino ofemenino, rojo o azul, etc. Basta con asignar uno de esos valores alestado de "apagado" (0), y el otro al estado de "encendido" (1). La palabra "byte" tiene numerosos significados íntimamente relacionados:

1. Una secuencia continua de bits fijo. 2. La utilización de un byte de 8 bit ha

llegado a ser casi ubicua. 3. La unidad de datos binarios más

pequeña en que la computación es significativa.

El término byte fue acuñado por WanerBuchholz en 1957 durante las primeras fases de diseño del IBM 7030Stretch. Originalmente fue definido en instrucciones de 4 bits, permitiendo desde uno hasta dieciséis bits en un byte(el diseño de producción redujo este hasta campos de 3 bits, permitiendo desde uno a ocho bits en un byte). Losequipos típicos de E/S de este periodo utilizaban unidades de seis bits. Un tamaño fijo de byte de 8 bits se adoptóposteriormente y se promulgó como un estándar por el IBM S/360. El término "byte" viene de "bite" (en inglés"mordisco"), como la cantidad más pequeña de datos que un ordenador podía "morder" a la vez.

Actividad ________ Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________ 1. Explique ¿Por qué el bit es el acrónimo de

BinaryDigit?

2. ¿Cuál es la unidad mínima de información empleada en informática?

3. Define la palabra byte

4. Explique lo que entiende por secuencia de

bits fijos

5. Explique por que se dice que la utilización de un byte de 8 bits ha llegado a ser ubicua

Actividad ________ Orden______ Contenido_______Ortografía y limpieza _________ Puntos _________ 1. ¿El numero 2011 cuantos dígitos tiene?

2. ¿Cuántos símbolos diferentes hay en el sistema decimal?

3. ¿Qué otros sistemas numéricos conoces?

4. ¿Cómo representaría un 0 mediante un foco?

5. ¿Cómo representaría un 1 mediante foco?

6. ¿Escriba las combinaciones posibles con 2, con 3 y con 4 focos?

Tarea de investigación________________Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Acrónimo Numeración binaria De ejemplos de dispositivos digitales Ubicua Investigue el diseño 7030 Strech de IBM



Investigue el diseño S/360

Practica ________ Fecha de entrega______________ ( Orden______ Contenido_______Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) 2 Equipos de 3 personas cada uno deben de elaborar una forma de comunicación, se transmitirán información numérica (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6,). Uno de los equipos tendrá switches (transmisor) y otro de ellos tendrá focos, se les dara una serie de números al transmisor, y el receptor deberá recibir el mensaje correcto La forma de comunicarse debe ser original por lo que solo se aceptaran 2 equipos de 6 con el mismo trabajo.

Tamaño Capacidad de almacenamiento aproximada

Sistema Binario El sistema binario, en matemáticas e informática, es un sistema de numeración en el que los números se representanutilizando

solamente las cifras cero y uno (0 y 1). Es el que se utiliza en las computadoras, pues trabajaninternamente con dos niveles de voltaje, por lo que su sistema de numeración natural es el sistema binario(encendido 1, apagado 0).

Historia del sistema binario El antiguo matemático indio Pingala presentó la primeradescripción que se conoce de un sistema de numeraciónbinario en el siglo III a. C. Una serie completa de 8 trigramas y 64 hexagramas(análogos a 3 bit) y números binarios de 6 bit eranconocidos en la antigua China en el texto clásico del IChing. Series similares de combinaciones binarias tambiénhan sido utilizadas en sistemas de adivinación tradicionalesafricanos, como el Ifá, así como en la geomancia medievaloccidental Un arreglo binario ordenado de los hexagramas del I Ching,representando la secuencia decimal de 0 a 63, y un métodopara generar el mismo fue desarrollado por el erudito yfilósofo Chino ShaoYong en el siglo XI. Sin embargo, nohay ninguna prueba de que Shao entendiera el cómputobinario. El sistema binario moderno fue documentado en su totalidad por Leibniz, en el siglo XVII, en su artículo"Explication de l'ArithmétiqueBinaire". En él se mencionan los símbolos binarios usados por matemáticos chinos.Leibniz utilizó el 0 y el 1, al igual que el sistema de numeración binario actual.En 1854, el matemático británico George Boole publicó un artículo que marcó un antes y un después, detallando unsistema de lógica que terminaría denominándose Álgebra de Boole. Dicho sistema desempeñaría un papel fundamental en el desarrollo del sistema binario actual, particularmente en el desarrollo de circuitos electrónicos.

Aplicaciones En 1937, Claude Shannon realizó su tesis doctoral en el MIT, en la cual implementaba el Álgebra de Boole yaritmética binaria utilizando relés y conmutadores por primera vez en la historia. Titulada Un Análisis Simbólico deCircuitos Conmutadores y Relés, la tesis de Shannon básicamente fundó el diseño práctico de circuitos digitales.En noviembre de 1937, George Stibitz, trabajando por aquel entonces en los Laboratorios Bell, construyó



unacomputadora basada en relés —a la cual apodó "Modelo K" (porque la construyó en una cocina, en inglés"kitchen")—que utilizaba la suma binaria para realizar los cálculos. Los Laboratorios Bell autorizaron un completoprograma de investigación a finales de 1938, con Stibitz al mando. El 8 de enero de 1940 terminaron el diseño deuna "Calculadora de Números Complejos", la cual era capaz de realizar cálculos con números complejos. En unademostración en la conferencia de la Sociedad Americana de Matemáticas, el 11 de septiembre de 1940, Stibitz logróenviar comandos de manera remota a la Calculadora de Números Complejos a través de la línea telefónica medianteun teletipo. Fue la primera máquina computadora utilizada de manera remota a través de la línea de teléfono.Algunos participantes de la conferencia que presenciaron la demostración fueron John Von Neumann, John Mauchlyy Norbert Wiener, quien escribió acerca de dicho suceso en sus diferentes tipos de memorias en la cual alcanzódiferentes logros.

Actividad ________ Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________ 1. Defina el sistema binario 2. Complete el siguiente cuadro

.Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Biografíapingala (lugar donde nació, época donde vivió, cual fue su contribución)

Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) ¿Que significa sancrito? ¿Dónde queda Kerala? (dibuje un mapa donde se encuentra) Investigue ¿Qué son los trigramas? Dibuje los 8 que se conocen Investigue que son los hexagramas y dibuje al menos 2 de ellos Investigue lo referente al Ifa Investigue lo referente a geomancia

Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Investigue la biografía Gottfried Wilhelm Leibniz (donde nació, fecha de nacimiento y defunción ¿Qué opinaba de Leibniz Deniz Diderot?, ¿Qué opinaba de Leibniz Voltaired?)

Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Investigue la biografía de George Boole (lugar, fecha de nacimiento, fecha de defunción)

Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Investigue brevemente el algebra booleana

Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Investigue la biografía de Claude Shannon (lugar, fecha de nacimiento, fecha de defunción, ocupación, grados académicos, la causa de su muerte, donde estudio, ) ¿modelo K hecho por

¿Quién?

Usando

El matemático

Fue documentado por

Que se presento

Primera descripción fue hecha por

Numeración binaria

En el siglo

china

Por quien

El sistema binario moderno

En el artículo

1854

Nombre de la obra

1937

¿Qué implemento

Noviembre 1937



Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Investigue la biografía de George Robert Stibitz (lugar, fecha de nacimiento, fecha de defunción, ocupación, grados académicos, edad a la que obtuvo su doctorado, su maestría, a qué edad empezó a trabajar en los laboratorios DELL )

Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Investigue la biografía de John Von Neumann (lugar, fecha de nacimiento, fecha de defunción, ocupación, grados académicos, edad a la que obtuvo su doctorado, de un ejemplo de sus trabajos en Lógica, Mecánica cuántica, Economía, Armamentismo, Ciencia computacional, política y asuntos sociales, explique brevemente su personalidad)

Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Investigue la biografía de John WillianMauchly (lugar, fecha de nacimiento, fecha de defunción, ocupación, grados académicos, edad a la que obtuvo su doctorado, explique sus trabajos en Moore School, ENIAC, EDVAC)

Tarea de investigación ________________ Fecha de entrega______________ (Orden______ Contenido_______ Ortografía y limpieza _________ Puntos _________) Investigue la biografía de John WillianMauchly (lugar, fecha de nacimiento, fecha de defunción, ocupación, grados académicos, edad a la que obtuvo su doctorado, explique sus trabajos en Moore School, ENIAC, EDVAC)

Tarea de investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Investigue la biografía de NorbertWiever (lugar, fecha de nacimiento, fecha de defunción, ocupación, grados académicos, edad a la ingreso a estudiar matemáticas, edad a la que se doctoro, de algunos ejemplos de su trabajo)

Conversión de Decimal a binario

Se divide el número del sistema decimal entre 2, cuyo resultado entero se vuelve a dividir entre 2, y asísucesivamente. Ordenados los restos, del último al primero, éste será el número binario que buscamos. Ejemplo Transformar el número decimal 131 en binario. El método es muy simple: 131 dividido entre 2 da 65 y el resto es igual a 165 dividido entre 2 da 32 y el resto es igual a 132 dividido entre 2 da 16 y el resto es igual a 0 16 dividido entre 2 da 8 y el resto es igual a 0 8 dividido entre 2 da 4 y el resto es igual a 0 4 dividido entre 2 da 2 y el resto es igual a 0 2 dividido entre 2 da 1 y el resto es igual a 0

Ordenamos los restos, teniendo en cuenta que el último valor de la división es menor de 2 y empezamos por eseresultado al primero de los restos: 10000011 En sistema binario, 131 se escribe 10000011 Ejemplo Transformar el número decimal 100 en binario. Área para elaborar el ejercicio

Otra forma de conversión consiste en un método parecido a la factorización en números primos. Esrelativamentefácil dividir cualquier número entre 2. Este método consiste también en divisiones sucesivas. Dependiendo de si elnúmero es par o impar, colocaremos un cero o un uno en la columna de la derecha. Si es impar, le restaremos uno yseguiremos dividiendo entre dos, hasta llegar a 1. Después sólo nos queda tomar el último resultado de la columnaizquierda (que siempre será 1) y todos los de la columna de la derecha y ordenar los dígitos de abajo a arriba.



Ejemplo 100 |0 50 |0 25 |1 1, 25-1=24 y seguimos dividiendo por 2 12 |0 6 |0 3 |1 1 |1 Utilizando cualquiera de los métodos anteriores convierta los siguientes números decimales a binarios (Tiene que realizarlo siguiendo una de los 2 procedimientos, estos procedimientos tienen estar claramente escritos)

a) 7 b) 8

c) 32 d) 24

e) 51 f) 34

g) 72 h) 64

i) 128 j) 56

k) 256 l) 300

Conversión de binario a decimal Para realizar la conversión de binario a decimal, realice lo siguiente: 1. Inicie por el lado derecho del número en binario, cada cifra multiplíquela por 2 elevado a la potencia consecutiva(comenzando por la potencia 0, 20). 2. Después de realizar cada una de las multiplicaciones, sume todas y el número resultante será el equivalente alsistema decimal. Ejemplos: • (Los números de arriba indican la potencia a la que hay que elevar 2)

También se puede optar por utilizar los valores que presenta cada posición del número binario a sertransformado,comenzando de derecha a izquierda, y sumando los valores de las posiciones que tienen un 1.Ejemplo El número binario 1010010 corresponde en decimal al 82. Se puede representar de la siguiente manera:

entonces

se suman los números 64, 16 y 2:

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Utilizando cualquiera de los métodos anteriores convierta los siguientes números binarios a decimales (Tiene que realizarlo siguiendo una de los 2 procedimientos, estos procedimientos tienen estar claramente escritos)

a) 1102 b) 0102

c) 111102 d) 110112

e) 1000012 f) 1100012

g) 101002 h) 100002

i) 01012 j) 1112

k) 11112 l) 01102

Suma de números binarios Las posibles combinaciones al sumar dos bits son: • 0 + 0 = 0 • 0 + 1 = 1 • 1 + 0 = 1 • 1 + 1 = 10 Note que al sumar 1 + 1 es 102, es decir, llevamos 1 a la siguiente posición de la izquierda (acarreo).Esto esequivalente, en el sistema decimal a sumar 9 + 1, que da 10: cero en la posición que estamos sumando y un 1 deacarreo a la siguiente posición. Ejemplo 10011000 + 00010101 ——————————— 10101101

Se puede convertir la operación binaria en una operación decimal, resolver la decimal, y después transformar elresultado en un (número) binario. Operamos como en el sistema decimal: comenzamos a sumar desde la derecha, ennuestro ejemplo, 1 + 1 = 10, entonces escribimos 0 en la fila del resultado y llevamos 1 (este "1" se llama acarreo oarrastre). A continuación se suma el acarreo a la siguiente columna: 1 + 0 + 0 = 1, y seguimos hasta terminar todasla columnas (exactamente como en decimal).



(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Realice las siguiente operaciones de suma con números binarios, debe de poner el acarreo o arrastre en la operación 1 0 0 0 + 0 1 0 1 —————

1 1 0 0 0 + 1 0 1 0 1 ——————

0 1 1 0 1 1 + 0 1 0 1 0 1 ———————

1 1 + 0 1 ———

1 0 0 1 1 0 0 0 + 1 0 0 1 1 0 0 0 ———————

0 0 0 1 0 1 0 1 + 0 0 0 1 0 1 0 1 ———————————

Resta entre números binarios El algoritmo de la resta en sistema binario es el mismo que en el sistema decimal. Pero conviene repasar la operaciónde restar en decimal para comprender la operación binaria, que es más sencilla. Los términos que intervienen en laresta se llaman minuendo, sustraendo y diferencia. Las restas básicas 0 - 0, 1 - 0 y 1 - 1 son evidentes: • 0 - 0 = 0 • 1 - 0 = 1 • 1 - 1 = 0 • 0 - 1 = 1 (se transforma en 10 - 1 = 1) (en sistema decimal equivale a 2 - 1 = 1) La resta 0 - 1 se resuelve, igual que en el sistema decimal, tomando una unidad prestada de la posición siguiente: 0 -1 = 1 y me llevo 1, lo que equivale a decir en el sistema decimal, 2 - 1 = 1.Ejemplos 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 - 0 1 0 1 0 - 1 0 1 0 1 0 1 1 —————— ————————— 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 En sistema decimal sería: 17 - 10 = 7 y 217 - 171 = 46. Para simplificar las restas y reducir la posibilidad de cometer errores hay varios métodos: • Dividir los números largos en grupos. En el siguiente ejemplo, vemos cómo se divide una resta larga en tres restascortas: 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 -0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 -0 1 0 1 -0 1 1 1 -0 0 1 0 ————————————— = ————— ————— ————— 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1

• Utilizando el complemento a dos (C2). La resta de dos números binarios puede obtenerse

sumando al minuendo el«complemento a dos» del sustraendo. Ejemplo La siguiente resta, 91 - 46 = 45, en binario es: 1 0 1 1 0 1 1 1011011 - 0 1 0 1 1 1 0 el C2 de 0101110 es 1010010 +1010010 ———————— ———————— 0 1 0 1 1 0 1 10101101

En el resultado nos sobra un bit, que se desborda por la izquierda. Pero, como el número resultante no puede ser máslargo que el minuendo, el bit sobrante se desprecia. Un último ejemplo: vamos a restar 219 - 23 = 196, directamente y utilizando el complemento a dos: 1 1 0 1 1 0 1 1 11011011 - 0 0 0 1 0 1 1 1 el C2 de 00010111 es 11101001 +11101001 ———————— ————————— 1 1 0 0 0 1 0 0 111000100

Y, despreciando el bit que se desborda por la izquierda, llegamos al resultado correcto: 11000100 en binario, 196 endecimal. • Utilizando el complemento a uno. La resta de dos números binarios puede obtenerse sumando al minuendo elcomplemento a uno del sustraendo y a su vez sumarle el bit que se desborda.

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Realice las siguiente operaciones de Resta con números binarios, debe de poner el acarreo o arrastre en la operación 1 0 0 0 - 0 1 0 1 —————

1 1 0 0 0 - 1 0 1 0 1 ——————

0 1 1 0 1 1 - 0 1 0 1 0 1 ———————

1 1 - 0 1 —————

1 0 0 1 1 0 0 0 - 1 0 0 1 1 0 0 0 ————————

0 0 0 1 0 1 0 1 - 0 0 0 1 0 1 0 1 ————————

Multiplicación entre números binarios El algoritmo del producto en binario es igual que en números decimales; aunque se lleva a cabo con más sencillez,ya que el 0 multiplicado por cualquier número da 0, y el 1 es el elemento neutro del producto. Porejemplo, multipliquemos 10110 por 1001:



1 0 1 1 0 X 1 0 0 1 ————————— 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10110 ————————— 11000110

En sistemas electrónicos, donde suelen usarse números mayores, se utiliza el método llamado algoritmo de Booth.

Tarea de investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Investigue el algoritmo de booth, explique cómo funciona y realice un ejemplo de al menos 5 dígitos binarios X 3 digitos binarios. Escriba el algoritmo en diagrama de flujo

División entre números binarios La división en binario es similar a la decimal; la única diferencia es que a la hora de hacer las restas, dentro de la división, éstas deben ser realizadas en binario. Ejemplo Dividir 100010010 (274) entre 1101 (13): 1 0 0 0 1 0 0 1 0 % 1 1 0 1 = 0 1 0 1 0 1 - 0 0 0 0 ——————— 1 0 0 0 1 - 1 1 0 1 ——————— 0 1 0 0 0 - 0 0 0 0 ——————— 10000 -1101 ——————— 00011 - 0000 ——————— 01110 - 1101 ——————— 00001

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Realice las siguientes multiplicaciones, debe anotarse todo el procedimiento, no solo el resultado. 1 0 0 0 X 0 1 0 1 —————

1 1 0 0 0 X 1 0 1 0 1 ——————

0 1 1 0 1 1 X 0 1 0 1 0 1 ———————

1 1 X 0 1 ———————

1 0 0 1 1 0 0 0 X 1 0 0 1 1 0 0 0 ————————

0 0 0 1 0 1 0 1 X 0 0 0 1 0 1 0 1 —————————

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Realice las siguientes Divisiones, debe anotarse todo el procedimiento, no solo el resultado. 1 0 0 0 % 0 1 0 1 —————

1 1 0 0 0 % 1 1 ——————

0 1 1 0 1 1 % 1 ———————

1 1 X 0 1 ——————

1 0 0 1 1 0 0 0 % 1 0 ————————

0 0 0 1 0 1 0 1 % 1 1 0 ————————

Sistema hexadecimal El sistema hexadecimal es un sistema numérico Base 16. Se denomina de Base 16 porque este sistema usa dieciséis símbolos, cuyas combinaciones pueden representar todos los números posibles. Dado que sólo hay 10 símbolos que representan dígitos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) y que la Base 16 requiere otros 6 símbolos, los símbolos adicionales son las letras A, B, C, D, E y F.

La posición de cada símbolo, o dígito, de un número hexadecimal representa el número de



base 16 elevado a una potencia, o exponente, basado en su posición. De derecha a izquierda, la primera posición representa 160, ó 1; la segunda posición representa 161, ó 16; la tercera posición, 162, ó 256; y así sucesivamente.

Ejemplo:

4F6A = (4x 163)+ (F[15] x 162)+ (6 x 161)+ (A[10] x 160) = 20330 (decimal)

Convertir números decimales en hexadecimales Como ocurre con los números binarios, la conversión de números decimales a hexadecimales se realiza a través de un sistema denominado método del residuo o resto. En este método, el número decimal se divide de forma reiterada por el número base (en este caso 16). Luego el residuo a su vez se convierte en un número hexadecimal.

Ejemplo: Convertir el número decimal 24032 a hexadecimal.

24032/16 = 1502, con un residuo de 0

1502/16 = 93, con un residuo de 14 ó E

93/16 = 5, con un residuo de 13 ó D

5/16 = 0, con un residuo de 5

Al recolectar todos los residuos en sentido inverso, se obtiene el número hexadecimal 5DE0.

Conversión de números hexadecimales a números decimales Se convierten los números hexadecimales en números decimales multiplicando los dígitos hexadecimales por el número base del sistema (Base 16), elevado al exponente de la posición.

Ejemplo:

Convertir el número hexadecimal 3F4B a decimal. (La operación debe realizarse de derecha a izquierda).

3 x 163 = 12288

F(15) x 162 = 3840

4 x 161 = 64

B(11) x 160 = 11

16203 = equivalente decimal

Métodos para trabajar con números hexadecimales y binarios

La conversión de números binarios en hexadecimales y de números hexadecimales en binarios es muy sencilla. El motivo es que la base 16 (hexadecimal) es una potencia de base 2 (binario). Cuatro dígitos binarios (bits) equivalen a un dígito hexadecimal. La conversión se desarrolla de la siguiente manera:

Binario HexadecimalBinario Hexadecimal0000 = 0 1000 = 8 0001 = 1 1001 = 9 0010 = 2 1010 = A 0011 = 3 1011 = B 0100 = 4 1100 = C 0101 = 5 1101 = D 0110 = 6 1110 = E 0111 = 7 1111 = F

De modo que, si tenemos el número binario 01011011, lo dividimos en dos grupos de cuatro bits. Los grupos son: 0101 y 1011. Al realizar la conversión de estos dos grupos a números hexadecimales, esto da como resultado 5 y B. De modo que la conversión de 01011011 a números hexadecimales da como resultado 5B. Para convertir números hexadecimales a números binarios, haga la operación contraria. Convertir AC hexadecimal a números binarios. En primer lugar, convierta A hexadecimal, que es 1010 binario, y luego convierta C hexadecimal, que es 1100 binario. De modo que la conversión de AC hexadecimal da como resultado 10101100 binario.

Para los números binarios de cualquier longitud siempre se aplica la misma conversión. Comience por la derecha del número binario y divida el número en grupos de cuatro. Si al llegar al extremo izquierdo del número no se lo puede agrupar de forma igualitaria en grupos de cuatro, agregue ceros a la izquierda hasta que la cantidad sea equivalente a cuatro dígitos (bits). Luego realice la conversión de cada



grupo de cuatro a su equivalente hexadecimal. A continuación, se suministra un ejemplo:

100100100010111110111110111001001 se convierte en:

0001 0010 0100 0101 1111 0111 1101 1100 1001 se convierte en:

1 2 4 5 F 7 D C 9 de modo que:

100100100010111110111110111001001 binario = 1245F7DC9 hexadecimal

Tal como se especificó anteriormente, los números hexadecimales funcionan de manera exactamente opuesta. Para cada dígito hexadecimal corresponden cuatro dígitos binarios (bits). Por ejemplo:

AD46BF se convierte en:

A D 4 6 B F se convierte en:

1010 1101 0100 0110 1011 1111 de modo que:

AD46BF hexadecimal se convierte en 101011010100011010111111 binario

Tarea de investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Investigue como se realiza la suma y la resta con números hexadecimales, y realice 3 ejemplos de al menos 3 dígitos de cada uno.

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Complete la siguiente tabla Decimal Binario Octal Hexadecimal

1 00001 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10100 24 14

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Complete la siguiente tabla

Decimal Binario Octal Hexadecimal 298 0001-0010-1010 452 (100-101-010) 12A 255

176 10000 3F 241 66C

3348 11110001111

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Completar la siguiente tabla indicando el número mínimo de dígitos enteros necesarios en cada sistema (binario, octal, hexadecimal) para representar el número decimal de la columna izquierda. El resultado debe quedar expresado en el sistema decimal.

Decimal Dígitos enteros Sistema Binario

Dígitos enteros Sistema Octal

Dígitos enteros Sistema Hexadecimal

15 4 (1111) 2 (17) 1(F) 589

2345

Introducción

Desde la invención del circuito integrado, el desarrollo constante de la electrónica digital ha dado lugar a dispositivos cada vez más complejos. Entre ellos los microprocesadores y los microcontroladores. Los microcontroladores están conquistando el mundo. Están presentes en nuestro trabajo, en nuestra casa y en nuestra vida, en general. Se pueden encontrar controlando el funcionamiento de los ratones y teclados de los computadores, en los teléfonos, en los hornos microondas y los televisores de nuestro hogar. En las aplicaciones sencillas resultan preferibles las soluciones no programables que no requieren desarrollo de software. Escribir software consume mucho tiempo por lo que resulta más costoso y en aplicaciones sencillas y/o de poca tirada a menudo es más razonable efectuar tareas en hardware. Sin embargo, conforme aumenta la complejidad del sistema, aumentan las ventajas del uso de sistemas programables.



Una de las principales ventajas de los sistemas programables es su flexibilidad, lo que permite actualizar el funcionamiento de un sistema tan sólo mediante el cambio del programa sin tener que volver a diseñar el hardware. Esta flexibilidad es muy importante, al permitir que los productos se actualicen con facilidad y economía.

Tarea de investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ Investigue lo siguiente:

1. Circuito integrado 2. El nombre y la nacionalidad de la persona

que genero la primera patente de CI 3. En que año se elaboro el primer CI 4. Investigue los 3 tipos de CI y de una breve

explicación de cada uno de ellos 5. Investigue las limitaciones de los CI, de una

breve ex[;icacion de cada uno de ellos


1. Concepto de electrónica digital 2. Cual es diferencia entre electrónica

analógica y electrónica digital 3. Investigue la clasificación de los sistemas

digitales

¿Qué es un Microcontrolador? Un microcontrolador es un circuito

integrado que contiene todos los componentes de un computador. Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamaño, suele ir incorporado en el propio dispositivo al que gobierna. Esta última característica es la que le confiere la denominación de «controlador incrustado» (embeddedcontroller). Se dice que es “la solución en un chip” porque su reducido tamaño minimiza el número de componentes y el costo. El microcontrolador es un computador dedicado. En su memoria sólo reside un programa destinado a gobernar una aplicación determinada; sus líneas de entrada/salida soportan la conexión de sensores y actuadores

del dispositivo a controlar. Una vez programado y configurado el microcontrolador solamente sirve para gobernar la tarea asignada. “Un microcontrolador es un computador completo, aunque de limitadas prestaciones, que está contenido en el chip de un circuito integrado y se designa a gobernar una sola tarea” [UNI1998].

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. Escriba dos ejemplos de dispositivos

complejos de la electrónica digital 2. Donde podemos encontrar a los

microcontroladores 3. Cuando es preferible utilizar soluciones no

programables 4. Cuales son las ventajas de los sistemas

programables 5. El concepto de controlador incrustado a que

se refiere 6. Cual es ;a ventaja de el concepto “solución

en un chip” 7. De ejemplo de al menos 2 sensores 8. De ejemplo de al menos 2 actuadores

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________

Complete el siguiente mapa conceptual, con 3 definiciones de microcontrolador

Diferencia entre Microcontrolador y Microprocesador. Un controlador es el dispositivo que se

emplea para el gobierno de uno o varios procesos.Aunque el concepto de controlador ha

Microcontrolador



permanecido invariable a través del tiempo, su implementación física ha variado frecuentemente. Hace tres décadas, los controladores se construían exclusivamente con componentes de lógica discreta, posteriormente se emplearon los microprocesadores, que se rodeaban con chips de memoria y E/S sobre una tarjeta de circuito impreso. En la actualidad, todos los elementos del controlador se han podido incluir en un chip, el cual recibe el nombre de microcontrolador. Realmente consiste en un sencillo pero completo computador contenido en el corazón (chip) de un circuito integrado. Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador. El microprocesador es un circuito integrado que contiene la Unidad Central de Proceso (CPU), también llamada procesador de un computador. Al microprocesador se le conecta la Memoria y Módulos de E/S para configurar un computador implementado por varios circuitos integrados. Un microprocesador es un sistema abierto(configuración variable) con el que puede construirse un computador con las características que se desee, acoplándole los módulos necesarios. Un microcontrolador es un sistema cerradoque contiene un computador completo y de prestaciones limitadas que no se pueden modificar. Decidirse por construir el sistema con el microprocesador, o utilizar directamente el microcontrolador dependerá de la economía. Si el microcontrolador está limitado por su propia CPU, es necesario elegir un microprocesador potente y añadir los buffers, drivers, decodificadores, memorias, etc. Generalmente, salvo que la aplicación exija grandes prestaciones, el microcontrolador será una solución válida, con la ventaja de que reduce el espacio y el hardware.

Figura 2: (a) Microprocesador, (b) Microcontrolador.

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. Defina la palabra microprocesador

2. Que dispositivos se le puede conectar a los microprocesadores

3. Defina microcontrolador

4. Cuando es recomendable usar un microcontrolador y cuando no

5. De ejemplos de dispositivos de entrada y salida

6. A que se le conoce como controlador

7. Como se construían los controladores hace 30 años aproximadamente

8. Escriba la diferencia entre microprocesador y microcontrolador




1. Componente discreto 2. Escala de integración 3. Unidad central de procesamiento 4. Memoria

Historia En 1965, la empresa GI creó una división de microelectrónica, GI Microelectronics División, que comenzó su andadura fabricando memorias EPROM y EEPROM, que conformaban las familias AY3-XXXX y AY5-XXXX. A principios de los años 70 diseñó el microprocesador de 16 bits CP1600, razonablemente bueno pero que no manejaba eficazmente las Entradas y Salidas.

En el año 1971 la compañía de semiconductores Intel lanzó al mercado el primer Microprocesador estable, lo que supuso un cambio decisivo en las técnicas de diseño de los equipos de instrumentación y control. Este circuito integrado contenía todos los componentes de la unidad central de procesos (CPU) de una computadora dentro de un solo dispositivo. Los fabricantes, conscientes de la importancia de este mercado, crearon una amplia gama de estos circuitos integrados, constituyendo familias de microprocesadores. En 1975 la GI Microelectronics División, diseñó un chip destinado a controlar E/S: el PIC (Peripheral Interface Controller). Se trataba de un controlador rápido pero limitado y con pocas instrucciones pues iba a trabajar en combinación con el CP1600. La arquitectura del PIC, que se comercializó a partir de este año, era sustancialmente la misma que la de los actuales modelos PIC16C5X. En aquel momento se fabricaba con tecnología NMOS y el producto sólo se ofrecía con memoria ROM y con un pequeño pero robusto microcódigo. En el año 1976, gracias al aumento de la densidad de integración de componentes en un circuito integrado, salió a la luz el primer ordenador en un chip, es decir se integraron

junto con el microprocesador otros subsistemas que anteriormente formaban unidades independientes (memoria, entradas/salidas, etc.). A este nuevo integrado se le denominó microcomputadora monopastilla. Cuando los sistemas basados en microprocesadores se especializan en aplicaciones industriales, aparece la versión industrial de la microcomputadora monopastilla, el microcontrolador. Estos dispositivos producen un obvio beneficio en aplicaciones pequeñas. Su característica más sobresaliente es que son sistemas integrados. La década de los 80 no fue buena para GI, que tuvo que reestructurar sus negocios, concentrando sus actividades en los semiconductores de potencia. La GI Microelectronics División se convirtió en una empresa subsidiaria, llamada GI Microelectronics Inc. Finalmente, en 1985, la empresa fue vendida a un grupo de inversores de capital de riesgo, los cuales, tras analizar la situación, rebautizaron a la empresa con el nombre de Arizona Microchip Technology y orientaron su negocio a los PIC, las memorias EPROM paralelo y las EEPROM serie. Se comenzó rediseñando los PIC, que pasaron a fabricarse con tecnología CMOS, surgiendo la familia de gama baja PIC16CSX, considerada como la "clásica". Una de las razones del éxito de los PIC se basa en su utilización. Cuando se aprende a manejar uno de ellos, conociendo su arquitectura y su repertorio de instrucciones, es muy fácil emplear otro modelo. Microchip, la principal empresa dedicada la construcción y venta de microcontroladores, cuenta con su factoría principal en Chandler, Arizona, en donde se fabrican y prueban los chips con los más avanzados recursos técnicos. En 1993 construyó otra factoría de similares características en Tempe, Arizona. También cuenta con centros de ensamblaje y ensayos en Taiwan y Tailandia. Para tener una idea de su alta producción, hay que tener en cuenta que ha superado el millón de unidades por semana en productos CMOS de la familia PIC16CSX.



(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. La división microelectrónica de general

electric que empezó fabricando

2. En que año empezó la división microelectonics de General Electric

3. Que significa PIC

4. A que se le conoce como microcomputadora monopastilla

5. Que es microchip

6. Como surgió microchip


1. Memoria EPROM (que son, como funciona, para que sirven)

2. Memoria EEPROM (que son, como funciona, para que sirven)

3. Tecnologia NMOS 4. Memoria ROM (que son, como funciona,

para que sirven) 5. Tecnologia CMOS 6. Investigue la palabra perifiericos 7. De ejemplos de periféricos 8. Investigue la palabra interface 9. De ejemplo de interfaces 10. Investigue el micronctrolador cp1600

(descripción, voltaje de alimentación, tamaño de la memoria)

Fabricantes Varias empresas se dedican a la fabricación, investigación y soporte de microcontroladores, la que sigue es una lista de fabricantes y sus modelos más conocidos.

Intel

8048 Es el padre de los microcontroladores actuales, el primero de todos. Su precio, disponibilidad y herramientas de desarrollo hacen que todavía sea muy popular.

8051 (Intel y otros) Es sin duda el microcontrolador más popular. Fácil de programar, pero potente. Está bien documentado y posee cientos de variantes e incontables herramientas de desarrollo.

80186, 80188 y 80386 EX Versiones en microcontrolador de los populares microprocesadores 8086 y 8088. Su principal ventaja es que permiten aprovechar las herramientas de desarrollo para PC. Otros microcontroladores de Intel son: 8049, 80C196...

Motorola

68HC11 (Motorola y Toshiba) Es un microcontrolador de 8 bits potente y popular con gran cantidad de variantes.

683xx Surgido a partir de la popular familia 68k, a la que se incorporan algunos periféricos. Son microcontroladores de altísimas prestaciones. Otros microcontroladores de Motorola son: 6805, 68HC12, 68HC16...

MicroChip

PIC (MicroChip) Familia de microcontroladores que gana popularidad día a día. Fueron los primeros microcontroladores RISC.



Otros Fabricantes Zilog, Texas Instruments, Infineon, Dallas, NEC, National Semiconductor, Hitachi, Phillips, SGS-Thomson... Los microcontroladores PIC de la empresa americana Microchip se emplean en la actualidad cada vez más debido a su reducido consumo, bajo coste, pequeño tamaño, facilidad de uso y la abundancia de información y herramientas de apoyo. En el documento nos vamos a centrar en microcontroladores PIC cuando se hable en particular o se den ejemplos, estaremos hablando de algún modelo de PIC de MicroChip.

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. Mencione al menos 3 fabricantes de

microprocesadores

2. Mencione al menos 2 microcontroladores de Motorola y de una breve explicación sobre ellos

3. Cuales fueron los primeros microcontroladores RISC

4. Mencione al menos 2 microcontroladores de intel y de una breve explicación sobre ellos

Tarea de investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. Investigue que significa RISC (cuales son

sus características, cual es su filosofía, mencione los primeros diseños RISC)

Arquitectura

Arquitectura Básica Aunque inicialmente todos los microcontroladores adoptaron la arquitectura clásica de Von Neumann, en el momento presente se impone la arquitectura Harvard. La arquitectura de Von Neumann se caracteriza por disponer de una sola memoria principal donde se almacenan datos e instrucciones de forma indistinta. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (direcciones, datos y control).

Figura 3: Arquitectura Von Neumann de microprocesador (acceso a memorias y periféricos).

La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes una, que contiene sólo instrucciones y otra, sólo datos. Ambas disponen de sus respectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultáneamente en ambas memorias.

Figura 4: Arquitectura Harvard de microcontrolador (acceso a memorias).

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. Explique la arquitectura Von Neumann 2. Explique la arquitectura Harvard



Tarea de investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. Bus de direcciones 2. Bus de datos bus 3. Bus de control

Arquitectura Harvard vs. la Arquitectura Tradicional La arquitectura tradicional de computadoras y microprocesadores se basa en el esquema propuesto por John Von Neumann, en el cual la unidad central de proceso, o CPU, esta conectada a una memoria única que contiene las instrucciones del programa y los datos. El tamaño de la unidad de datos o instrucciones esta fijado por el ancho del bus de la memoria. Es decir que un microprocesador de 8 bits, que tiene además un bus de 8 bits que lo conecta con la memoria, deberá manejar datos e instrucciones de una o más unidades de 8 bits (bytes) de longitud. Cuando deba acceder a una instrucción o dato de más de un byte de longitud, deberá realizar más de un acceso a la memoria. Por otro lado este bus único limita la velocidad de operación del microprocesador, ya que no se puede buscar de memoria una nueva instrucción, antes de que finalicen las transferencias de datos que pudieran resultar de la instrucción anterior. Es decir que las dos principales limitaciones de esta arquitectura tradicional son: que la longitud de las instrucciones está

limitada por la unidad de longitud de los datos, por lo tanto el microprocesador debe hacer varios accesos a memoria para buscar instrucciones complejas,

que la velocidad de operación (o ancho de banda de operación) está limitada por el efecto de cuello de botella que significa un bus único para datos e instrucciones que impide superponer ambos tiempos de acceso.

La arquitectura Von Neumann permite el diseño de programas con código automodificable, práctica bastante usada en las antiguas computadoras que solo tenían acumulador y pocos modos de direccionamiento, pero innecesaria, en las computadoras modernas.

La Arquitectura Harvard y sus Ventajas La arquitectura conocida como Harvard, consiste simplemente en un esquema en el que el CPU está conectado a dos memorias por intermedio de dos buses separados. Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa, y es llamada Memoria de Programa. La otra memoria solo almacena los datos y es llamada Memoria de Datos (ver figura 4). Ambos buses son totalmente independientes y pueden ser de distintos anchos. Para un procesador de Set de Instrucciones Reducido, o RISC (Reduced Instrucción Set Computer), el set de instrucciones y el bus de la memoria de programa pueden diseñarse de manera tal que todas las instrucciones ocupen una sola posición de memoria. Además, como los buses son independientes, el CPU puede estar accediendo a los datos para completar la ejecución de una instrucción, y al mismo tiempo estar leyendo la próxima instrucción a ejecutar. Se puede observar claramente que las principales ventajas de esta arquitectura son: que el tamaño de las instrucciones no está

relacionado con el de los datos, y por lo tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de memoria de programa, logrando así mayor velocidad y menor longitud de programa,

que el tiempo de acceso a las instrucciones puede superponerse con el de los datos, logrando una mayor velocidad de operación.

Una pequeña desventaja de los procesadores con arquitectura Harvard, es que deben poseer instrucciones especiales para acceder a tablas de valores constantes que pueda ser necesario incluir en los programas, ya que estas tablas se encontrarán físicamente en la memoria de programa (por ejemplo en la EPROM de un microprocesador).

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________

1. ¿Quien determina el ancho de la unidad de datos?

2. ¿Cuales son las limitaciones de la arquitectura Von Neumann?



3. ¿Cual de las 2 arquitecturas permite un código automodificable?

4. ¿Cual de ellas usa 2 memorias completamente independientes?

5. ¿Cuales son las ventajas de la arquitectura Harvard?

6. ¿Desventaja de la arquitectura Harvard?

El Camino de los Datos La figura 5 (a) representa un diagrama simplificado de la arquitectura interna del camino de los datos en el CPU de los microcontroladores PIC. Este diagrama puede no representar con exactitud el circuito interno de estos microcontroladores, pero es exacto y claro desde la óptica del programador. La figura 5 (b) representa el mismo diagrama para un microprocesador ficticio de arquitectura tradicional. Se puede observar que la principal diferencia entre ambos radica en la ubicación del registro de trabajo, que para los PIC’s se denomina W (Working Register), y para los tradicionales es el A (Acumulador).

Figura 5: El camino de los datos para las distintas arquitecturas.



Conceptos generales

RISC La industria de los microcontroladores está decantándose hacia la filosofía RISC (Reduced Instructions Set Computer - Computadores de Juego de Instrucciones Reducido). En estos procesadores el repertorio de instrucciones máquina es muy reducido y las instrucciones son simples y, generalmente, se ejecutan en un ciclo. La sencillez y rapidez de las instrucciones permiten optimizar el hardware y el software del procesador.

Segmentación Se aplica la técnica de segmentación (“pipe-line”) en la ejecución de las instrucciones. La segmentación permite al procesador realizar al mismo tiempo la ejecución de una instrucción y la búsqueda del código de la siguiente. De esta forma se puede ejecutar cada instrucción en un ciclo (un ciclo de instrucción equivale a cuatro ciclos de reloj).

Instrucciones El formato de todas las instrucciones es de la misma longitud. Las instrucciones de salto ocupan dos ciclos al no conocer la dirección de la siguiente instrucción hasta que no se haya completado la de bifurcación.

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. ¿Cuál es la principal diferencia entre la

tecnología harvard y la de Von Neumann?

2. ¿Que beneficios ofrece la tecnología RISC?

3. ¿Que significa RISC?

4. Explique la técnica de segmentación

5. Las instrucciones de salto ¿cuantos ciclos ocupa?

PIC de Microchip

Nomenclatura Un microcontrolador se identifica por su nombre, y este tiene varias partes.

Marca Gama Memoria-Programable Modelo Frecuencia Marca: Fabricante o tipo de microcontrolador. Gama: escala de microcontroladores(14 baja, 16 media, 18 alta). Memoria Programable: Tipo de memoria para

el área de programa (F Flash, el micro se puede reprogramar, C el micro se puede programar una sola vez).

Modelo: modelo del microcontrolador. Frecuencia: máxima frecuencia que soporta el

microcontrolador usando reloj externo (en MHz).

Ejemplo, modelo de microcontrolador: PIC16F628/04

Marca Gama Memoria-Programable Modelo Frecuencia PIC 16 F 628 /04 Marca:PIC es el tipo de microcontrolador, fabricado por MicroChip. Gama:16 indica la gama, este chip es de gama media. Memoria Programable:F memoria Flash. Modelo:628. Frecuencia:04 MHz.

Gamas Para resolver aplicaciones sencillas se precisan pocos recursos; en cambio, las aplicaciones grandes requieren numerosos y potentes. Siguiendo esta filosofía, Microchip construye diversos modelos de microcontroladores orientados a cubrir, de forma, las necesidades de cada proyecto. Así, hay disponibles microcontroladores sencillos y baratos para



atender las aplicaciones simples y otros complejos y más costosos para las de mucha envergadura. Con las tres gamas de PIC se dispone de gran diversidad de modelos y encapsulados, pudiendo seleccionar el que mejor se acople a las necesidades de acuerdo con el tipo y capacidad de las memorias, el número de líneas de E/S y las funciones auxiliares precisas. Sin embargo, todas las versiones están construidas alrededor de una arquitectura común, un repertorio mínimo de instrucciones y un conjunto de opciones muy apreciadas, como el bajo consumo y el amplio margen del voltaje de alimentación. En la figura 6 se muestra la distribución de los modelos de PIC en las tres gamas.

PIC16C5XOTP/EPROM/EEPROM

PIC12CXXOTP

Gama Baja

PIC16CXXXOTP/EPROMGama Media

PIC17CXXPIC 18CXXX

OTP/EPROM

Gama Alta

Figura 6: Las tres gamas en que se dividen los PIC.

Gama Baja La memoria de programa puede contener 512, 1 k. y 2 k palabras de 12 bits, y ser de tipo ROM, EPROM. También hay modelos con memoria OTP, que sólo puede ser grabada una vez por el usuario. La memoria de datos puede tener una capacidad comprendida entre 25 y 73 bytes. Sólo disponen de un temporizador (TMR0), un repertorio de 33 instrucciones y un número de patitas para soportar las E/S comprendido entre 12 y 20. El voltaje de alimentación admite un valor muy flexible comprendido entre 2 y 6,25 V, lo cual posibilita

el funcionamiento mediante pilas corrientes teniendo en cuenta su bajo consumo ( menos de 2 mA a 5 V y 4 MHz ).

Gama Media En esta gama sus componentes añaden nuevas prestaciones a las que poseían los de la gama baja, haciéndoles más adecuados en las aplicaciones complejas. Admiten interrupciones, poseen comparadores de magnitudes analógicas, convertidores A/D, puertos serie y diversos temporizadores. Algunos modelos disponen de una memoria de instrucciones del tipo OTP (One Time Programmable), que sólo la puede grabar una vez el usuario y que resulta mucho más económica en la implementación de prototipos y pequeñas series. Hay modelos de esta gama que disponen de una memoria de instrucciones tipo EEPROM, que, al ser borrables eléctricamente, son mucho más fáciles de reprogramar que las EPROM, que tienen que ser sometidas a rayos ultravioleta durante un tiempo determinado para realizar dicha operación.

Gama Alta Los dispositivos PIC17C4X responden a microcontroladores de arquitectura abierta pudiéndose expansionar en el exterior al poder sacar los buses de datos, direcciones y control. Así se pueden configurar sistemas similares a los que utilizan los microprocesadores convencionales, siendo capaces de ampliar la configuración interna del PIC añadiendo nuevos dispositivos de memoria y de E/S externas. Esta facultad obliga a estos componentes a tener un elevado número de patas comprendido entre 40 y 44. Admiten interrupciones, poseen puerto serie, varios temporizadores y mayores capacidades de memoria, que alcanza los 8 k palabras en la memoria de instrucciones y 454 bytes en la memoria de datos. Los modelos de la gama baja disponen de un repertorio de 33 instrucciones, 35 los de la gama media y casi 60 los de la alta. Todas las instrucciones de los microcontroladores de la gama baja tienen una longitud de 12 bits. Las de la gama media tienen 14 bits y más las de la gama alta. La



característica de instrucciones de largo fijo beneficia la optimización del uso de zona de memoria de programa y facilita la construcción de ensambladores y compiladores.

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. ¿Que significa PIC16F628/04?

2. ¿Cuales son las 3 gamas en la que se divide los microcontroladores PIC, explique la características de cada uno de ellos?

3. Escriba el numero de instrucciones para cada uno de las diferentes gamas

Investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________

1. Memoria Flash 2. Memoria OTP

Funciones del los PIC Funcionalidades propias de cada microcontrolador que se ejecutan en paralelo con el programa. Funciones incorporadas: Circuito de reloj.

El microcontrolador incluye un reloj para ser usado como reloj del micro, este generalmente no alcanza la mayor velocidad para la que el micro está preparado y es algo impreciso, sobre todo cuando sube la temperatura, si se requiere es posible alimentar al micro con una señal de reloj externa y no utilizar el reloj interno, de todas maneras tiene la gran ventaja de estar dentro del chip, lo que reduce problemas de confiabilidad ( tener un reloj externo es un punto más de falla).

Temporizadores. El micro incluye varios timers que están disponibles en versiones de 8 o 16 bits, usarán la señal de reloj vigente para generar sus incrementos.

Perro guardián (Watchdog).

Es una forma de control que permite al PIC reaccionar frente a iteraciones infinitas y cuelgues, es un contador que está decrementándose todo el tiempo, y cuando llega a 0, resetea el micro. Se debe ser cuidadoso al utilizarlo dado que, por programa se debe impedir que el contador llegue a 0, porque si lo hace reinicia el micro.

Convertidores A/D y D/A. Los convertidores Analógico Digitales y Digitales Analógicos están integrados a los chips de la gama alta y son capaces de realizar las conversiones adecuadas.

Comparadores analógicos. Estos comparadores incluidos desde algunos micros de la gama media, comparan dos señales analógicas y determinan si son iguales.

Protección ante fallos de alimentación. El micro está preparado para reaccionar a una caída de tensión reseteandose y no volviendo a operar hasta que el nivel de tensión sea el adecuado.

Estado de reposo en bajo consumo. El micro puede entrar en modo Stand By por su propia programación, esto es particularmente útil cuando se están usando baterías en lugar de estar conectado a una línea.

Las funcionalidades recién detalladas están disponibles dependiendo del modelo de controlador.

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. ¿En que consiste el circuito de reloj y para

que sirve?

2. ¿Que es el Watchdog?

Explique los siguientes conceptos



3. Modo Stand by

4. Protección ante fallos de alimentación

5. Comparadores analogicos

Investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. ¿Que es un temporizador (Timer) (que es,

mencione ejemplos)?

2. Convertidor análogo Digital (señal analógica, señal digital, digitalización)

3. Convertidor de Digital a análogo¿Que es? de ejemplos de aplicación

4. Explique el siguiente dibujo

PIC16F628

Comentarios del Modelo Es uno de los modelos estrella de MicroChip, siendo además el sucesor del anterior modelo más importante (y todavía vigente) 16F84.Siendo un micro de la gama media tiene varias funcionalidades incorporadas que describiremos más adelante. Es comercializado en 3 versiones que soportan velocidades de reloj diferentes, 4 MHz, 10 MHz y 20 MHz. Los PIC16F62X son chips de 18 pines, basados en memoria FLASH, miembros de la versátil familia de chips de alta performance, bajo costo PIC16CXX que tienen entre sus características relevantes utilizar tecnología CMOS, ser microcontroladores de 8 bits, soportar interrupciones externas e internas y ser reprogramables. Estos microcontroladores tienen características especiales que permiten la reducción de componentes externos, y por lo tanto la reducción de costos, reforzando la confiabilidad y reduciendo el consumo eléctrico. Todos los microcontroladores PIC utilizan arquitectura RISC, el 16F628 tiene mejoras en los principales rasgos, como 8 niveles de stack, múltiples fuentes de interrupciones externas e internas. Inclusive separar las instrucciones de los datos (siguiendo la arquitectura Harvard) permite instrucciones más anchas, de 14 bits, y datos de 8 bits. El pipeline de 2 fases permite que todas las instrucciones se ejecuten en un solo ciclo de procesador, excepto las instrucciones de salto.

(Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. ¿Que micro sustituye al 16F84?

2. Mencione las características de los micros de Gama Media



3. ¿Cuales son las características relevantes de los PIC16CXX?

4. ¿Cuales son las características especiales de los PIC16CXX?

5. ¿Cuantos niveles de stack cuenta el 16F628?

6. ¿Que es lo que permite el pipeline?

Investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. Investiguelapalabrastack 2. ¿Que son las interrupciones en los

microprocesadores? 3. Investigue la palabra pipeline La distribución de las patas de un chip de este modelo es la que sigue:

Figura 7: Nombres y distribución de patas de un micro 16F62X.

Investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________ 1. ¿Cual terminal del Pic16F62X es conectada

a la terminal positiva de la fuente (+5 VDC)?

2. ¿Cual terminal del PIC16F62X es conectada a la terminal Negativa (GND)?

3. Indentifique las terminales de propósito general (I/O)

Investigación (Actividad _____ Orden______ Contenido_______ Puntos _________) Fecha de entrega______________

1. Contador de programa (Program Counter) (que es, para que sirve)

2. Registro de instrucción (Instruction reg)

3. Multiplexor de dirección (Addr MUX)

4. Registro FSR (FSR reg)

5. Registro estado (STATUS reg)

6. Multiplexor (MUX)

7. ALU

8. Registro W (W reg)



Un esquema de la arquitectura del chip se muestra en la figura siguiente.

Figura 8: Arquitectura del 16F62X.



Registros Importantes Mencionamos algunos de los registros más usados en la programación habitual. Se ejemplifica la palabra asociada al registro y a que funcionalidad mapea cada bit.

Registro: STATUS El registro STATUS contiene el estado de la aritmética de la ALU, es estado del RESET y el banco elegido para los datos de la memoria (SRAM). Puede ser el destino de cualquier instrucción como cualquier otro registro. Si el registro de estado es destino de una instrucción los bits Z, DC o C son afectados. Los bits TO y PD son solo de lectura. STATUS REGISTER R/W-0 R/W-0 R/W-0 R-1 R-1 R/W-x R/W-x R/W-x IRP

RP1

RPO

___ TO

___ PD

Z

DC

C

bit 7 bit 0 bit 7 IRP: Registro de selección de Banco.(usado para direccionamiento indirecto)

1 = Bank 2, 3 (100h - 1FFh) 0 = Bank 0, 1 (00h - FFh)

bit 6-5 RP1:RP0: Registro de selección de banco (usado para direccionamiento directo)

00 = Bank 0 (00h - 7Fh) 01 = Bank 1 (80h - FFh) 10 = Bank 2 (100h - 17Fh) 11 = Bank 3 (180h - 1FFh)

bit 4 TO: bit de Timeout 1 = Después de encender, una

instrucción CLRWDT , o una instrucción SLEEP 0 = ocurrió un timeout de WDT

bit 3 PD: bit de Apagado 1 = Después de encendido o por una

instrucción CLRWDT 0 = Por una ejecución de la instrucción

SLEEP bit 2 Z: Zero bit

1 = El resultado de una operación aritmética fue 0.

0 = El resultado de una operación aritmética no fue 0. bit 1 DC: Digito de acarreo (para instrucciones

ADDWF, ADDLW,SUBLW,SUBWF instructions) 1 = Hubo acarreo del cuarto bit de orden

bajo en el resultado.

0 = No hubo acarreo del cuarto bit de orden bajo en el resultado. bit 0 C: bit de acarreo o préstamo (instrucciones ADDWF, ADDLW,SUBLW,SUBWF)

1 = Ocurrió acarreo en el bit más significativo del resultado.

0 = No ocurrió acarreo en el bit más significativo del resultado.

Registro: INTCON El registro INTCON es un registro legible y escribible que contiene las llaves para habilitar las fuentes de interrupción. Nota: las banderas de interrupción se setearán independientemente de la forma en que esté seteado el INTCON, pero si el GIE no está habilitado la interrupción no se provocará. INTCON REGISTER R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-x GIE

PEIE

TOIE

INTE

TBIE

TOIF

INTF

TBIF

bit 7 bit 0 bit 7 GIE: bit de interrupciones globales

1 = Habilita las interrupciones no enmascaradas.

0 = Deshabilita las interrupciones no enmascaradas. bit 6 PEIE: bit de Interrupciones periféricas

1 = Habilita las interrupciones periféricas no enmascaradas.

0 = Deshabilita las interrupciones periféricas no enmascaradas. bit 5 T0IE: bit de habilitación de interrupciones por overflow del timer 0.

1 = Habilita interrupciones por TMR0 0 = Deshabilita interrupciones por TMR0

bit 4 INTE: bit de habilitación de la interrupción externa en RB0

1 = Habilita interrupciones externas en RB0

0 = Deshabilita interrupciones externas en RB0 bit 3 RBIE: bit de habilitación de interrupciones por cambios en el puerto B.

1 = Habilita interrupciones por cambio en puertoB

0 = Deshabilita interrupciones por cambio en puertoB bit 2 T0IF: bit bandera de interrupción por TMR0

1 = en el TMR0 ha ocurrido overflow (esta bandera debe volverse a 0 en software)



0 = en el TMR0 no ha ocurrido overflow. bit 1 INTF: bit bandera de interrupción externa en RB0

1 = ha ocurrido una interrupción externa por RB0 (esta bandera debe volverse a 0 en software) 0 = no ha ocurrido una interrupción

externa por RB0 bit 0 RBIF: bit bandera de interrupción por cambio en el puerto B

1 = Al menos una de las patas entre RB7:RB4 a cambiado de valor (esta bandera debe volverse a 0 en software)

0 = Ninguna de las patas entre RB7:RB4 ha cambiado de valor

Funciones Incorporadas Las funciones incorporadas mencionadas anteriormente se habilitan escribiendo en la siguiente palabra de la memoria de programa, de acuerdo con la descripción adjunta.

CONFIGURATION WORD CP1

CP0

CP1

CP0

-

CPD

bit13 bit 8

LVP

BODEN

MCLRE

FOSC2

_______ PWRITE

WDTE

FOSC1

FOSC0

Bit 7 Bit 0 bit 13-10: CP1:CP0: bits de Protección del Código

Protección del código para memoria de programa de 2K

11 = Protección de código desactivada.

10 = 0400h-07FFh código protegido


00 = 0000h-07FFh código protegido Protección de código para memorias de

programa de 1K 11 = Protección de código

desactivada. 10 = Protección de código

desactivada.



bit 9: Sin implementar: Se lee como ‘0’ bit 8: CPD: bits de Protección de datos

1 = memoria de datos sin protección 0 = memoria de datos protegida.

bit 7: LVP: Habilita la programación de bajo voltaje

1 = la pata RB4/PGM tiene la función PGM habilitada.

0 = la pata RB4/PGM es digital I/O, HV en MCLR debe ser usado para la programación

bit 6: BODEN: bit de habilitación de Reinicio por detección de Brown-out.

1 = Reseteo por BOD habilitado. 0 = Reseteo por BOD inhabilitado.

bit 5: MCLRE: pin de selección de funcion RA5/MCLR.

1 = RA5/MCLR es master clear. 0 = RA5/MCLR es entrada digital

(internamente el master clear se pone a VCC). bit 3: PWRTEN: bit de habilitación de Timer de Power-up

1 = PWRT inhabilitado 0 = PWRT habilitado

bit 2: WDTEN: bit de habilitación del Watchdog 1 = WDT habilitado 0 = WDT deshabilitado

bit 4, 1-0: FOSC2:FOSC0: Selección del oscilador

111 = oscilador ER: función CLKOUT en la pata RA6/OSC2/CLKOUT , Resistor en RA7/OSC1/CLKIN

110 = oscilador ER : función I/O en la pata RA6/OSC2/CLKOUT, Resistor en RA7/OSC1/CLKIN 101 = oscilador INTRC: función CLKOUT en la pata RA6/OSC2/CLKOUT, función I/O en RA7/OSC1/CLKIN 100 = oscilador INTRC: función I/O en la pata RA6/OSC2/CLKOUT, función I/O en RA7/OSC1/CLKIN 011 = oscilador EC: función I/O en la pata RA6/OSC2/CLKOUT, CLKIN en RA7/OSC1/CLKIN 010 = oscilador HS: Cristal de alta velocidad/resonator en RA6/OSC2/CLKOUT y RA7/OSC1/CLKIN 001 = oscilador XT: cristal/resonator en

RA6/OSC2/CLKOUT y RA7/OSC1/CLKIN



000 = oscilador LP: cristal Low power en RA6/OSC2/CLKOUT y RA7/OSC1/CLKIN

Set de instrucciones Se muestra una lista de todas las instrucciones de 16F628. Operándoos

Descripción Afecta Status

Operaciones de registros de direcciones orientadas a byte. addwf f,d Suma W y f, lo guarda

en f si d = 0, en W sino.

C, DC, Z

andwf f,d Hace el and de W y f, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

Z

clrf f Limpia el registro con dirección f

Z

clrW Limpia el acumulador Z comf f, d Hace el complemento

de f, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

Z

decf f, d Decrementa f, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

Z

decfsz f, d Decrementa f y salta si da 0, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

incf f, d Incrementa f, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

Z

incfsz f, d Incrementa f y salta si da 0, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

iorwf f, d OR entre W y f, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

Z

movf f, d mueve el valor de f, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

Z

movWf f mueve W a f. nop no operative (esta

instrucción no hace nada)

rlf f, d rota a la izquierda a través del carry, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

C

rrf f, d rota a la derecha a través del carry, en W sino. lo guarda en f si d = 0, en W sino.

C

subWf f, d A f le resta W, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

C, DC, Z

swapf f, d Intercambia mitades del byte, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

xorWf f, d Hace el OR exclusivo entre W y f, lo guarda en f si d = 0, en W sino.

Z

Operaciones de registros de direcciones orientadas a bit.bcf f, b Pone en 0 el bit de

posición b en f.

bsf f, b Pone en 1 el bit de posición b en f.

btfsc f, b Testea el bit de posición b en f y salta si es 0.

btfss f, b Testea el bit de posición b en f y salta si es 1.

Operaciones de literales y control.

addlW k Suma k y W. C, DC, Z

andlW k Hace el and entre W y k.

Z

call k Llama la subrutina en la posición de memoria k.

clrWdt

Limpia el timer del Watch Dog

___ ___ TO, PD

goto k Salta a la dirección k. iorlw k Hace el OR entre W y

k. Z

movlW k Mueve el valor de k a W.

Z

retfie Vuelve de una rutina de interrupción.

retlw k Vuelve con el valor de k en W.

return Vuelve de una subrutina

sleep

Entra en stand by.

___ ___ TO, PD

sublw k A k le resta W. C, DC, Z

xorlw k Hace el OR exclusivo entre k y W

Z

Tabla 1: Set de instrucciones de un PIC 16F628

Microcont

Editado p

PracticMaterial 2Display 12,7 mm 1 Protobo16 resiste1 fuente d Utilizandosugiere dque prese Introducc El Displa

Figura

El displayelectrónicnumérico.una gran permiten mostrado

Figura

En eseinternameforma lospunto deces otra co

troladoresCBT

or: Roberto C

ca(individ

de 7 segme(0,5 pulgadas

oard 509_110encias de 330de poder de 5

o dos displaye catado com

ente su nume

ción Teórica

y de 7 Segm

2. Display dpro

y de 7 segmco que perm. De este tipvariedad inclvisualizar men la figura 3

a 3. Display

encia estosente un diodo diferentes d

cimal. Hay quosa que un d

Tis 116

Cruz

dual)

entos, catados) DC05 valor valor 88 pes

0 ohms 16 pe5 volts

y de 7 segmún) conéctero de lista.

mentos

e 7 segmentoyecto

mentos es umite visualizapo de disposuyendo arregás de un di

3.

con múltiple

s dispositio por cada sedígitos y otroe recordar qudiodo emisor

o común, der 10 pesos os

esos

mentos (seelos de forma

tos para el

un dispositivoar un digitositivos existeglos tales quegito como e

es dígitos

vos tienenegmento que

o más para eue un LED no

de luz y por

e

e a

o o e e l

n e l

o r

ser uy cát

Los moshechconfcáto

Fig

En latiene“a” hpuntAhorcomLEDcompositetc),arquserálógiccomcon por eun “termcaso Finael disproylas

un diodo tientodo (ver figu

displays dtrados en la

hos a basefiguraciones bdo común (ve

gura 5. Confi

a figura 5 pue asignada uhasta la letrato decimal (ara bien, en ún (en dond están unidoún a tierra ytivo a alguno este se e

uitectura tipo n 5 volts q

co”. Es decirún enciendenun “1 lógico”el contrario e“0 lógico” sie

minal común ao de diseños T

lmente hay qsplay como e

yecto (figura 2cuales tiene

4

e 2 terminalera 4).

de 7 segmas figuras 2e de diodosbásicas: de áer figura 5).

iguraciones Segmentos

uede verse quna letra que

a “g” y la letunque no lo una configu

de todos los os) puede encada que se

o de los segencenderá. STTL el voltaj

que correspor que los din cada uno d”. Los displayencenderán sempre y cuaa un voltaje pTTL).

que mencionael que se utiliz2) tiene 5 en en la siguie

es llamadas á

entos como y 3 (que

s) presentanánodo común

del Display ds

ue cada segmva desde la

tra “h” es padiga el diagr

uración de ccátodos de

nviarse la teraplique un v

gmentos (a, bSi se utilizaje que se aponden con splays de cde sus segmy de ánodo cus segmento

ando se envpositivo (5 vo

ar que físicamzara en el pretotal 10 termi

ente configur

ánodo

o los están dos

n o de

de 7

mento a letra ara el ama).

cátodo cada

rminal voltaje b, c,..

a una plicara el “1

cátodo mentos común os con víe su olts en

mente esente inales ración



independientemente si es de ánodo común o de cátodo común:

Figura 6. Terminales del Display de 7

Segmentes

Nota: para este proyecto se recomienda utilizar displays de cátodo común

Practica (equipo de 3 personas) Material 2 Display de 7 segmentos, catado común, de 12,7 mm (0,5 pulgadas) DC05 valor 10 pesos 1 Protoboard 509_110 valor 88 pesos 16 resistencias de 330 ohms 16 pesos 1 fuente de poder de 5 volts 2 Switch deslizable (Dip Switch) de 8 posiciones (DIP-8P) 10 pesos

Procedimiento 1. Realizar diagrama de las conexiones

necesarias para que mediante los Switch deslizables pueda prender los segmentos en forma individual.

2. Realizar una tabla de las posiciones de los switchs para elaborar los digitos del 0 al 9

3. Presentar el trabajo.

Switches y relevadores Switches deslizables PIC 16F628A, PIC12F510 Proveedor steren 78, 35 pesos Actividad __

TECNICO EN MANTENIMIENTO · PDF fileInvestigue lo referente al Ifa ... trabajos en...

Documents

Transcript of TECNICO EN MANTENIMIENTO · PDF fileInvestigue lo referente al Ifa ... trabajos en...