Clase 1_Aplicación Practica de Los Microcontroladores

5/24/2018 Clase 1_Aplicaci n Practica de Los Microcontroladores

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Ing. Nelson DugarteCorreo: [email protected]

UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFacultad de Ingeniera

Grupo de Ingeniera BiomdicaGIBULA

Introduccin al uso de losMicrocontroladores


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Asignacin de Presentaciones Norma Internacional ISO 9001. Investigar las normas: ISO

13485:2003 Sistemas de gestin de la calidadRequisitos deseguridad en equipos mdicos.

Ministerio de Salud de la Repblica Bolivariana de Venezuela.Investigar las normativa en el desarrollo, certificacin e

implementacin de instrumentos mdicos. Describir lasnormas: Buenas Prcticas de Fabricacin de Materiales yEquipos Para la Salud. Resolucin del Ejecutivo Nacional de

la Repblica Bolivariana de Venezuela, N195 y 146. 2006.

Investigar los circuitos de aislamiento y tcnicas de seguridadelctrica.

Investigar la Metodologa a seguir para la certificacin yvalidacin de un instrumento mdico.


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Historia del microprocesador

El ser humanosiempre ha buscado

formas de que lasmquinas hagan loque se les ordene.

Ao 4000 a 3000a.C. Invencin delbaco, en China.


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1642 Blaise Pascal construye el primer calculadormecnico.

1662 William Oughtred inventa la regla de clculo. 1801 Joseph Marie Jackard perfecciona la primera

mquina que utiliza tarjetas perforadas.

1872 Frank Stephen Baldwin inventa unacalculadora con teclas.


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1925 Vennevar Bush y sus colaboradoresconstruyen el primer Computador analgico de

gran escala. 1944 Howard Aiken construye una mquina

calculadora automtica, el Mark I.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/Harvard_Mark_I_Computer_-_Right_Segment.JPG


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Primera Generacin, 1951 a 1959, la compaaSperry Rand Corporation construye el primer

computador comercial, la UNIVAC I, contecnologa de vlvulas.

Segunda Generacin, 1959 a 1964. Las

compaas NCR y RCA introducen computadorasa base de transistores. Los ms populares fueron:IBM-1401, IBM-1620, IBM-7090, IBM-7094

Tercera Generacin, desde 1965, La compaa

IBM produce las series 360 y 370, construidas concircuitos integrados.


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Cuarta generacin, desde 1970. Basados encircuitos integrados de alta escala de integracin.

Aparecen los minicomputadores y losmicrocomputadores.

Quinta generacin, Se basa en la inteligenciaartificial, uso de circuitos de fibra ptica.
http://i.techrepublic.com.com/gallery/897-510-350.jpg


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El microprocesador

El microprocesador, esel encargado de llevar acabo paso a paso todaslas instrucciones que le

programador ingres enlos algoritmos.


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Diferencia entre Microprocesador y

Microcontrolador.


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El Microcontrolador El microcontrolador

(UC) tiene un

microprocesador y

una serie deelementos

interconectados

internamente para

realizar operaciones

con un mnimo derequerimientos.


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Un UC es una mquina de operacin

general que en un momento dado sedestina para algo en especial.


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Ventajas del Microcontrolador

1.- AUMENTO DE PRESTACIONES, por ej. en un vehculo.

Temp. Aire

Distribuidor

Temp. Motor

Flujo de Aire

Posicin obturador

SENSORES DE ENTRADA EFECTORES DE SALIDA

Micro-Controlador

Inyeccin Gasolina

Ignicin

Bomba de Gasolina


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2. AUMENTO DE LA FIABILIDAD:Al reemplazar elMicrocontrolador a un elevado nmero deelementos, disminuye el riesgo de averas y seprecisan menos calibraciones.

3. REDUCCIN DE TAMAO EN EL PRODUCTO

ACABADO. La integracin del Microcontrolador enun chip disminuye el volumen, la mano de obra ylos stocks.

4. MAYOR FLEXIBILIDAD. Como las caractersticas de

control estn programadas, su modificacin soloprecisa cambios en el programa de Instrucciones.


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Aplicaciones del Microcontrolador

1. Perifricos y Dispositivos Auxiliares de losComputadores.2. Electrodomsticos.3. Aparatos Porttiles y de bolsillo.

4. Mquinas Expendedoras y Juguetera.5. Instrumentacin.6. Industria Automovilstica.7. Control Industrial y Robtica.

8. Electromedicina.9. Sistemas de Navegacin Espacial.10. Sistemas de Seguridad y Alarma.11. Termoregulacin.


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2. EL PROCESADOR O UCP.3. LAS MEMORIAS. Las de Instrucciones y Datos estn

integradas en el propio chip.a) ROM: no voltil, contiene el programa de instrucciones,

ROM con mscara.OTP (One Time Programmable)EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)EEPROM (Electrical Erasable Programable Only Read)FLASH.

b) RAM: voltil, para grabar las variables y los datos.4. PUERTAS DE ENTRADA Y SALIDA.5. CIRCUITO DE RELOJ.

Recursos Comunes


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Recursos Especiales1. Temporizadores o Timers.

1. Controlar perodos de tiempo (Temporizadores).

2. Llevar la cuenta de acontecimientos del exterior(contadores)

2. Perro Guardin o Watchdog. Consiste en untemporizador que, cuando se desborda y pasa por 0, provoca

un reset automtico.

3. Proteccin ante fallo de alimentacin oBrownout. Resetea al Microcontrolador cuando elvoltaje de alimentacin es inferior a un voltaje mnimo(brownout).


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4. Estado de reposo de bajo consumo(Sleep). Se utiliza Para ahorrar energa cuando no esthaciendo nada.

5. Conversor Analgico a Digital. Permite realizarconversin analgico a digital (A/D) de seales analgicaspresentes en algunas de las entrada.

6. Conversor Digital a Analgico. Permite obtenerseales analgicas en alguna de las salidas a partir de valores

lgicos internos.

7. Comparador analgico.


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8. Modulador de anchura de impulsos o PWN.Son circuitos que proporcionan en su salida impulsos deanchura variable.

9. Puertas especiales decomunicacin.Posibilidad de comunicarse con otros dispositivos externos,tales como otros microprocesadores, buses de redes,computadores personales, etc. Los mas comunes son: PuertoUSB, puerto UART (Para comunicacin serial), etc.


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Fabricantes:

INTEL : 8048, 8051, 80C196, 80186, 80188, 80386EX MOTOROLA: 6805, 68HC11, 68HC12, 68HC16, 683XXX

HITACHI: HD64180

PHILIPS: GAMA COMPLETA DE CLNICOS DEL 8051

SGS-THOMPSON: ST-62XX

MICROCHIP: PIC, dsPIC

NATIONAL SEMICONDUCTOR: COP400, COP800

ZILOG: Z8, Z86XX

TEXAS INSTRUMENTS: TMS370

TOSHIBA: 68HC11


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Los Microcontroladores PIC

(Peripheral Interface Controller). Su popularidad es

debida a su bajo costo,

reducido consumo,pequeo tamao, fcilde programar y ampliosoporte para su

utilizacin.


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Arquitectura de Funcionamiento Se impone la Arquitectura Harvard con estructura RISC.

Se caracteriza por la independencia entre la memoria de cdigoy la de datos, con reducido nmero de instrucciones.


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Secuencia de Trabajo


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Gama enana: PIC12C(F)XXX 8 patitas


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Gama baja o bsica: PIC16C5X coninstrucciones de 12 bits.


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Gama media: PIC16FXXX coninstrucciones de 14 bits


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Gama alta: PIC17 con instrucciones de 16 bits,

PIC18, dsPic, etc.


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PIC 16F877A


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Caractersticas del PIC16F877A

Recursos Fundamentales: Procesador de arquitectura RISC avanzado. Juego de 35 instrucciones de 14 bits de longitud.Hasta 8K de memoria de programa, tipo Flash de 14 bits.

Memoria de datos RAM de 368 bytes de 8 bits.Memoria de datos EEPROM de 256 bytes de 8 bits. 33 pines de puertos. Encapsulado: 40 pines DIP, 44 pines PLCC y TQFP. Soporta Xtal 20MHz.Hasta 14 formas de interrupcin. Pila con 8 niveles.Voltaje de Operacin: 2.0 hasta 5.5VDC.Modo de bajo consumo (2 mA a 5 V, 5 MHz)


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Dispositivos Perifricos: 2 Temporizadores de 8 bits (Timer0 y Timer2). 1 Temporizador 16 bits (Timer1). Conversor A/D de 10-bits (8 canales). 2 Mdulos (CCP) de Captura, Comparacin y

modulacin del ancho del pulso (PWM). 1 Puerto serie sncrono (SSP) para comunicacin con

protocolo SPI e I2C.

1 Puerto Serie (USART) para comunicacin conprotocolo RS232.

1 Puerto paralelo esclavo (PSP).

Caractersticas del PIC16F877A


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ArquitecturaInterna


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Tipos de osciladores:

Los PIC admiten 4 tipos de osciladores externos,estos son:

Oscilador tipo RC


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OSCILADOR TIPO HS. Alta velocidad 4 MHz a 20

MHz.

OSCILADOR TIPO XT. Frecuencia estndar 100KHz a 4 MHz con cristal de cuarzo.

OSCILADOR TIPO LP. Frecuencias desde 35 KHz

a 200 KHz


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Direccionamientode la Memoria

de Datos


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Registros Especiales

Registro de ESTADO

Registro OPTION Registro INTCON

El PC o contador de programa y la Pila


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Ocupa la direccin 0x03 en el Banco 0.

Selecciona el banco de memoria (IRP, RP1, RP0).

Reporta los resultados de la ALU (Z, C, DC). Indica el estado del reset (TO#, PD#).

Registro de Estado


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Este registro controla el TMR0 y el divisor defrecuencia, ocupa la direccin 0x01 del banco 1de la memoria de datos

Registro OPTION


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Causas de Interrupciones

Tiene 14 formas de Interrupciones:Cuando se produce una interrupcin se salva el valor de

la direccin en la pila y se salta a la posicin 0x004.

El registro INTCON permite y sealiza 3 formas deinterrupcin y limita las dems.

Los registros PIE1 y PIE2 permiten las 11interrupciones restantes.

Los registros PIR1 y PIR2 sealizan las interrupcionespermitidas por PIE1 y PIE2.


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Registro INTCON

Se encuentra en la direccin 0x0B de la memoria.Con este registro se activan las formas deinterrupciones y se permiten y verifican 3 de las

posibles en el microcontrolador.


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El PC y la pila

El contador deprograma (PCL) seencarga de sealar la

instruccin siguiente. La pila recuerda la

ltima instruccin quese ejecut antes de un

salto a una subrutinapara ubicar al PCLcuando retorna.


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Repertorio de Instrucciones

wes el acumulador, frepresenta un registro cualquiera yC, DC, Zlos flags del registro STATUS


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Referencias

Ganong, William F. Fisiologa Mdica. Manual Moderno. Editorial McGraw-Hill. Mxico, D.F.1999. 17 Edicin.

Silicon Labs. Single-chip USB to UART bridge CP2102. Copyrightby SiliconLaboratories. 2007. Rev. 1.2 (3): 118.

Microchip. PIC16F877 Data Sheet. USA: Microchip technology Inc.; 2006.

Jos Mara Angulo Usategui, Ignacio Angulo Martnez, Aritza Etxebarria Ruiz.

Microcontroladores PIC: diseo prctico de aplicaciones, segunda parte,PIC16F87x. McGraw-Hill Interamericana de Espaa, 2007.

ISO 9001. Norma Internacional, ISO 13485:2003 Sistemas de gestin de lacalidadRequisitos de seguridad en equipos mdicos. Impreso en la SecretaraCentral de ISO en Ginebra, Suiza. Nmero de referencia ISO 13485. 2003.

Ministerio de Salud de la Repblica Bolivariana de Venezuela. Buenas Prcticas

de Fabricacin de Materiales y Equipos Para la Salud. Resolucin del EjecutivoNacional de la Repblica Bolivariana de Venezuela, N195 y 146. 2006.

Casillas, A. (1982). Mquinas, Clculos de Taller. 32 Edicin. Madrid.Ediciones Mquinas.


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