PRESENTACIÓN FORMAS BÁSICA

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02DE septiembre DEL 2024presenta:ING. ana julissa galvez roblerotel: 9631268537correo:ANA_JULISSA.GR@FCOMALAPA.TECNM.MX

SISTEMAS PROGRAMABLES

Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero en Sistemas Computacionales las siguientes habilidades:• Implementar aplicaciones computacionales para solucionar problemas de diversos contextos, integrando diferentes tecnologías, plataformas o• Evaluar tecnologías de hardware para soportar aplicaciones de manera efectiva.• Coordinar y participar en equipos multidisciplinarios para la aplicación de soluciones innovadoras en diferentes contextos.• Diseñar e implementar interfaces para la automatización de sistemas de hardware y desarrollo del del software asociado.

¿Qué es un lenguaje de programación?¿Qué es un sistema?¿Qué es un sistema programable?¿Qué es un sensor?Tipos de sensores que conozcas:¿En qué dispositivos podemos encontrar los sensores?¿Qué es un actuador?Tipos de actuadores que conozcas:¿Qué es un microcontrolador?Diferencias de un computador y un microcontrolador:

EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA

1. Sensores1.1 Ópticos1.1.1 Tipos1.1.2 Funcionamiento1.1.3 Características1.1.4 Modo de comunicación.1.2 Temperatura.1.2.1 Tipos1.2.2 Funcionamiento1.2.3 Características1.2.4 Modo de comunicación.1.3 Presión.1.3.1 Tipos1.3.2 Funcionamiento1.3.3 Características1.3.4 Modo de comunicación.1.4 Proximidad.1.4.1 Tipos1.4.2 Funcionamiento1.4.3 Características1.4.4 Modo de comunicación

Sensores

Sensores

SENSORES

PRIMER TEMA

Dispositivo diseñado para captar un estímulo de su entorno y traducir esa información que recibe. Esa información recibida es normalmente convertida a un impulso eléctrico que posteriormente es procesado por una serie de circuitos que generan una acción predeterminada en un aparato, sistema o máquina. Es un artefacto que en algunas aplicaciones transforma una clase de información en otra que se quiere medir o controlar.

Un poco de historia

Revolución Industrial (Siglo XVIII-XIX) Termómetros y Barómetros: Durante la Revolución Industrial, se desarrollaron instrumentos de medición más precisos, como termómetros y barómetros. Estos dispositivos pueden considerarse los primeros sensores, ya que medían temperatura y presión, respectivamente.

Siglo XX: Nacimiento de los Sensores Modernos Años 1920-1950: Con el avance de la electrónica y la física, se desarrollaron sensores para diversas aplicaciones industriales, incluyendo sensores de temperatura, presión, y aceleración. Años 1960-1970: La carrera espacial y los avances en la aviación impulsaron el desarrollo de sensores más sofisticados, como los sensores de presión más precisos, y sensores de radiación. La tecnología de semiconductores permitió el desarrollo de sensores electrónicos más compactos y eficientes.

Era Digital y Siglo XXI Microsensores y Sensores MEMS: Con el avance de la microelectrónica y la nanotecnología, se desarrollaron sensores extremadamente pequeños y precisos conocidos como MEMS (Microelectromechanical Systems). Internet de las Cosas (IoT): En la última década, los sensores se han vuelto omnipresentes gracias al Internet de las Cosas (IoT). Los sensores ahora están integrados en dispositivos cotidianos, recolectando datos sobre el entorno y la actividad humana para aplicaciones en el hogar inteligente, la salud, la agricultura, y más. Sensores Avanzados: Hoy en día, se están desarrollando sensores que pueden detectar una amplia gama de variables, desde patrones biométricos hasta contaminación ambiental.

Un sensor es un dispositivo que detecta y responde a algún tipo de estímulo físico o ambiental, como luz, calor, presión, movimiento, humedad, entre otros. Los sensores convierten estos estímulos en señales eléctricas que pueden ser medidas o procesadas por un sistema para tomar decisiones o realizar acciones específicas.Por ejemplo, un sensor de temperatura detecta cambios en la temperatura y puede activar un termostato para encender o apagar un sistema de calefacción. Otro ejemplo común es el sensor de movimiento, que puede activar una alarma o encender una luz cuando detecta movimiento en una determinada área.

Caracteristicas de los sensores1. Sensibilidad2.Rango de medición3.Precisión4.Tiempo de respuesta7.Estabilidad8. Durabilidad y robustez9. Compatibilidad10.Costos

Los sensores han tenido un impacto significativo en la sociedad actual, transformando múltiples sectores e impulsando la innovación en diversas áreas. Aquí te detallo algunos de los principales impactos:1. Automatización y Eficiencia Industrial Industria 4.0: Los sensores son fundamentales en la automatización de procesos industriales, permitiendo la creación de fábricas inteligentes que operan de manera más eficiente y segura. Mantenimiento predictivo: Sensores en maquinaria detectan posibles fallas antes de que ocurran, lo que permite un mantenimiento preventivo y reduce tiempos de inactividad.

2. Salud y Medicina Monitoreo de pacientes: Sensores de salud permiten el monitoreo continuo de signos vitales, facilitando la detección temprana de problemas médicos y mejorando el tratamiento personalizado. Dispositivos portátiles: Los wearables como relojes inteligentes utilizan sensores para medir la actividad física, el ritmo cardíaco, y otras métricas de salud.3. Transporte y Movilidad Vehículos autónomos: Los sensores como cámaras, LIDAR y radar son esenciales para la navegación y la seguridad en vehículos autónomos, permitiendo la detección de obstáculos y la toma de decisiones en tiempo real. Gestión del tráfico: Sensores en carreteras y vehículos ayudan a optimizar el flujo de tráfico, reducir congestiones y mejorar la seguridad vial.

4. Internet de las Cosas (IoT) Hogares inteligentes: Sensores en dispositivos conectados permiten el control remoto de electrodomésticos, iluminación, seguridad y climatización, mejorando la comodidad y eficiencia energética. Ciudades inteligentes: Los sensores en el entorno urbano ayudan a gestionar recursos como el agua y la electricidad, y a mejorar servicios como el transporte y la seguridad pública.5. Medio Ambiente y Agricultura Monitoreo ambiental: Sensores miden la calidad del aire, el agua, y otros parámetros ambientales, ayudando en la gestión de recursos naturales y la respuesta a desastres. Agricultura de precisión: Sensores en campos agrícolas permiten la optimización del riego, la aplicación de fertilizantes, y el monitoreo de la salud de los cultivos, aumentando la productividad y reduciendo el desperdicio.

6. Seguridad y Vigilancia Sistemas de seguridad: Sensores de movimiento, humo, y gas mejoran la detección de intrusos, incendios y otras amenazas, protegiendo a las personas y propiedades. Biometría: Sensores que detectan huellas dactilares, reconocimiento facial y otros datos biométricos se utilizan para mejorar la seguridad en accesos y transacciones.7. Consumo y Entretenimiento Electrónica de consumo: Los sensores en smartphones, consolas de videojuegos y otros dispositivos permiten experiencias más inmersivas e interactivas. 8.Realidad aumentada y virtual: Sensores detectan movimientos y posiciones, permitiendo la integración del mundo digital con el físico en aplicaciones de entretenimiento y educación.

1.1 Sensores ÓpticosLos sensores ópticos son dispositivos que detectan la luz o cambios en las propiedades de la luz para medir una variedad de parámetros como presencia, distancia, color, y otros. Son ampliamente utilizados en diferentes industrias, desde la manufactura hasta la biomedicina.1.1.2 FuncionamientoLos sensores ópticos funcionan mediante la emisión, modulación, y detección de la luz. La luz puede ser generada por un LED o un láser y puede estar en el rango visible, infrarrojo o ultravioleta. El principio de funcionamiento básico implica los siguientes pasos:

Emisión: Un dispositivo emisor (como un LED) genera un haz de luz. Interacción: La luz emitida interactúa con el entorno o el objeto a detectar, que puede reflejar, absorber, o interrumpir el haz de luz. Detección: Un receptor (como un fotodiodo o un fototransistor) detecta la luz después de la interacción. La cantidad o las características de la luz recibida cambian en función del objeto o entorno. Conversión: La señal de luz detectada se convierte en una señal eléctrica que se puede analizar o procesar para obtener la información deseada.

1.1.3 Características Sensibilidad: Capacidad de detectar pequeñas variaciones en la luz. Rango: Distancia máxima a la que puede detectar un objeto o medir una propiedad. Resolución: Precisión con la que el sensor puede medir cambios en la luz. Tiempo de Respuesta: Rapidez con la que el sensor responde a un cambio en las condiciones de luz. Espectro de Detección: Rango de longitudes de onda de luz que el sensor puede detectar (visible, infrarrojo, ultravioleta). Immunidad al Ruido

1.1.4 Modo de ComunicaciónLos sensores ópticos pueden comunicarse con sistemas de control o procesamiento mediante diferentes métodos: Señal Analógica: Produce una salida de voltaje o corriente proporcional a la cantidad de luz detectada. Señal Digital: Produce una salida binaria (encendido/apagado) cuando se detecta la presencia o ausencia de luz. Se utiliza en aplicaciones de detección simple como en barreras de seguridad. Comunicación Serial: Algunos sensores ópticos avanzados utilizan protocolos de comunicación serial como UART, SPI, o I2C para enviar datos más complejos a microcontroladores o sistemas de procesamiento. Comunicación Inalámbrica: En sistemas modernos, algunos sensores ópticos pueden enviar datos a través de Wi-Fi, Bluetooth

InterfazEn general se utiliza este tipo de lenguaje para programar controladores.Las interfaces sirven para normar y facilitar el intercambio de información.Interfaz, para referirse a la dinámica física y lógica de interconexión entre dos aparatos o sistemas independientes, o bien entre un sistema informático y su usuario humano.

¿Qué es una interfaz? En el entorno de interacción persona-ordenador, la interfaz (o interfaz de usuario) es lo que permite que la interacción entre persona y ordenador ocurra. Es decir, la interfaz permite: Que la persona pueda controlar efectivamente las acciones de la máquina. Que la persona reciba respuestas de la máquina que le permitan saber si la interacción es correcta y cómo seguir actuando. Por lo tanto, el diseñador de la interfaz se tiene que asegurar de que el proceso de interacción se puede efectuar de manera fácil e intuitiva y que la persona (a la que llamaremos de ahora en adelante usuario) puede acceder a la información o ejecutar las acciones que desea, de la manera más simple posible. Así, el diseño de interfaces implica conocimientos de disciplinas muy variadas, como por ejemplo, la psicología o el diseño visual.

Actualmente la tecnología y el trabajo humano está íntimamente relacionada con las computadoras; como lo es el diseño gráfico, la redacción, el control de instrumentos y maquinaria, las comunicaciones, etc. Dependiendo de la aplicación dada a una computadora son las interfaces que se le instalan. Como en diseño gráfico, los periféricos necesarios son la cámara digital, impresora, mouse, tableta digitalizadora; entre otros.El desarrollo de la computadora va ligado al de sus periféricos. Para toda aplicación de la computadora, el dispositivo en común es el mouse. El mouse se ha utilizado comercialmente desde principios de los años80 como una herramienta de trabajo auxiliar con la computadora.

En muchas ocasiones, la palabra interfaz se refiere en realidad a un concepto mucho más específico: la interfaz gráfica de usuario (GUI del inglés graphical user interface). La GUI es el entorno visual en el que se desarrolla la interacción entre la persona y el dispositivo, y puede ser el propio del sistema operativo o bien el particular de la aplicación que se está utilizando. La interfaz persona-ordenador (IPO) se denomina en inglés human-computer interface (HCI). Tal como vamos a ver a lo largo de la asignatura, otros conceptos estrechamente relacionados son arquitectura de la información, usabilidad y diseño de interacción.Hoy en día un buen diseño es el que nos atrae más a las personas y el que elegimos a simple vista. Para conseguir hacer una buena app y que resalte entre las otras, el truco está en la simplicidad y como saberla utilizar. Así que lo más importante es la simplicidad en el diseño, pero también la simplicidad y la facilidad a la hora de navegar por la aplicación.

Estilo de las interfaces La interfaz de una aplicación es como la ropa que te pones para salir a la calle. Está compuesta por botones, gráficos, iconos y fondos de pantalla que tienen una apariencia visual diferente de cada uno de los sistemas operativos, Android, iOS y Windows Phone tienen su propia manera de entender el diseño. El trabajo del diseñador consiste en interpretar la personalidad de cada sistema operativo para conseguir aplicaciones que sean diferentes de las demás. Características Usabilidad: Esto parece obvio, pero si no lo es la aplicación no duraría ni un mes en la tienda. Tenemos que tener presente que sea sencillo para ti pero también para los usuarios que la usarán. Fácil de aprender: Las buenas aplicaciones son intuitivas y no les hacen falta muchas explicaciones para que los usuarios las entiendan. Código y significantes: Los códigos que pones en cualquier lugar de la aplicación siempre tendrán que tener el mismo significado. Diseño enfocado a metas: conoce primero a tu usuario antes de empezar a diseñar, el diseño enfocado a metas orientado al que tu target busca te hará más sencillo determinar qué elementos son necesarios y qué no dentro de tu aplicación. Patrones y texturas planas: Lo más atractivo de hoy en día son los fondos con texturas planas. Esquemas de colores simples: El color se utiliza estratégicamente para crear interés visual, sin añadir ningún elemento de diseño aparte. Efectos de desenfocamiento: Los fondos desenfocados son una de las cosas que hacen más atractivas las aplicaciones. Uso de tipografía: El hecho de utilizar diferentes tipografías puede ser signo de una app descuidada. Por ello, lo más adecuado es utilizar una tipografía que sea legible a simple vista y que no cueste de leer.

Que se dedican a establecer un puente entre máquina y usuario, para “traducir” las instrucciones humanas al lenguaje del sistema y permitirle llevarlas a cabo exactamente, y al mismo tiempo “traducir” las respuestas del sistema del código binario a un lenguaje reconocible por el usuario.

Que se refieren al funcionamiento específico de los programas informáticos y de la información virtual que “ocurre” o “tiene lugar” dentro del computador. Tal es el caso de las aplicaciones que empleamos a diario en nuestro trabajo con computadores.

Que se refieren únicamente a los componentes físicos y electrónicos del sistema que permiten al usuario introducir y extraer información al sistema. Tal es el caso de teclados, ratones (mouse), pantallas táctiles y/o visualizadoras, etc.

3. Interfaces de software-hardware

2. Interfaces de software

1. Interfaces de usuario

Pueden ser de distintos tipos, dependiendo del ámbito específico en que tengan lugar y de las estrategias que empleen para llevar a cabo su cometido, por ejemplo:

Desventajas °Imposibilidad de escribir código independiente de la máquina°Mayor dificultad en la programación y en la comprensión de los programas°El programador debe conocer más de un centenar de instrucciones°Es necesario conocer en detalle la arquitectura de la máquina

Ventajas °Mayor adaptación al equipo°Posibilidad de obtener la máxima velocidad con mínimo uso de memoria

Ventajas y desventajas

Sensores, Evidencias de la unidad

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ActuadoresArtefacto mecánico esencial para dar energía y movimiento a otro dispositivo .Tiene la capacidad de generar fuerza a partir de líquidos, de potencia eléctrica o gaseosa

SEGUNDO TEMA:

¿Qué es?

Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control, como por ejemplo una válvula. Son los elementos que influyen directamente en la señal de salida del automatismo, modificando su magnitud según las instrucciones que reciben de la unidad de control.

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También llamados accionadores constituyen la interfaz entre las señales de control del dispositivo de control, estos cuentan con un pistón en su interior que desliza y transmite su movimiento al exterior mediante un vástago, el fluido eléctrico, hidráulico o energético empuja al pistón del cilindro y una fuerza externa (Resorte o gravedad) lo retrae en sentido contrario. Son una parte importante de los dispositivo y la maquinaria industrial que ayudan a realizar movimientos físicos convirtiendo la energía , por lo general, eléctrica, neumática o hidráulica, en fuerza mecánica (Cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo)

La palabra actuadores, o en singular actuador, deviene del verbo actuar, y hace referencia al hecho, de que una parte es inmersa en un mecanismo con la finalidad de hacerlo actuar, es decir, que el actuador no es más que un elemento que se dispone dentro de una máquina y cuya finalidad es generar alguna clase de movimiento. Es un dispositivo que es capaz de ocasionar una especie de movimiento, generando con ello, que la propia máquina pueda funcionar, y cumplir con su cometido.

Cómo funcionan los actuadores

Se utilizan para mover y controlar un sistema o mecanismo. Para llevar a cabo su cometido, los actuadores necesitan una señal de control y una fuente de energia. Se utilizan mucho las compuertas, transportadores, sistemas de control automático, etc. Accionar un dispositivo como las válvulas de las tuberías. Aplica fuerza o un par de torsión para elevar o girar o moldear

Tipos :

Los actuadores se pueden clasificar según la fuente de energía que utilizan para su accionamiento. Los tipos más comunes son: actuadores hidráulicos (que usan fluidos a presión), actuadores neumáticos (que usan aire comprimido) y actuadores eléctricos (que usan electricidad

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Concepto clave:

El movimiento mecánico se refiere al cambio de posición de un objeto o sistema de objetos en el espacio a lo largo del tiempo. Este movimiento es uno de los conceptos fundamentales en la física y la ingeniería, y puede ser descrito, analizado, y entendido mediante las leyes de la mecánica clásica.

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Actuadores neumáticos: Son dispositivos mecánicos que convierten la energía del aire comprimido en movimiento mecánico. Los actuadores neumáticos se encuentran en una variedad de formas y tamaños y se utilizan en sistemas donde es necesario realizar movimientos lineales, rotativos, o cualquier otro tipo de desplazamiento controlado

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Actuadores hidráulicos:Son dispositivos mecánicos que convierten la energía del fluido hidráulico (generalmente aceite a alta presión) en movimiento mecánico. Estos actuadores son conocidos por su capacidad para generar grandes fuerzas y proporcionar movimientos suaves y controlados, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren una alta potencia y precisión.

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Los actuadores eléctricos son dispositivos que convierten la energía eléctrica en movimiento mecánico. Pueden accionarse mediante motores de CA o CC y suelen utilizarse en aplicaciones que requieren un control preciso, poco ruido y escaso mantenimiento. Estos actuadores son esenciales en una amplia variedad de aplicaciones, desde la automatización industrial hasta los sistemas de control de movimiento en robótica, y se destacan por su precisión, control y facilidad de integración con sistemas electrónicos.

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algunos elementos que puedes usar en Proteus para representar y simular actuadores:1. Motores Eléctricos DC Motor (Motor de Corriente Continua): Proteus ofrece modelos de motores DC que puedes usar para simular el comportamiento de un actuador rotativo. Estos motores pueden ser controlados mediante señales de PWM (modulación de ancho de pulso) para ajustar su velocidad y dirección. Stepper Motor (Motor Paso a Paso): Utiliza motores paso a paso en Proteus para simular actuadores que requieren movimientos precisos en incrementos discretos. Puedes controlar estos motores con secuencias de pulsos para obtener movimientos específicos.r.Ejemplo de Simulación

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2. Actuadores Lineales Servo Motor: Proteus incluye modelos de servomotores que son ideales para aplicaciones que requieren movimientos angulares precisos. Puedes utilizar estos modelos para simular actuadores que mueven partes en ángulos específicos. Solenoides: Aunque no siempre está disponible un solenoide exacto, puedes usar componentes de relé o interruptores electromagnéticos para simular el comportamiento de un solenoide.3. Sensores y Entradas Sensores de Posición: Aunque no son actuadores, los sensores de posición (como potenciometros) son a menudo parte del sistema de control de un actuador. Estos sensores ayudan a medir la posición del actuador y enviar señales de retroalimentación al sistema de control. Interruptores y Relés: Puedes usar estos componentes para simular la activación y desactivación de actuadores, especialmente en aplicaciones donde se requiere conmutación de alta potencia.

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4. Componentes de Control Microcontroladores y PLCs: Los microcontroladores (como los de la serie Arduino) y los PLCs (Controladores Lógicos Programables) se utilizan para controlar los actuadores en un sistema. Puedes programar estos dispositivos en Proteus para enviar señales a los motores y otros actuadores. Drivers de Motor: Los drivers de motor son componentes importantes que controlan el motor, ajustando la potencia y la dirección. Proteus tiene modelos de drivers que puedes usar para simular cómo se controla un motor o actuador.

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Un microcontrolador es un pequeño sistema informático integrado en un solo chip, diseñado para realizar tareas específicas en dispositivos electrónicos. Consiste en un procesador, memoria (tanto RAM como ROM) y periféricos de entrada/salida, todo en un solo circuito integrado

Microcontroladores

Los microcontroladores son pequeños chips o dispositivos que pueden ser programados para realizar acciones o instrucciones que nosotros deseemos. Son de bajo costo, prácticos y poderosos para circuitos que necesitan ahorrar espacio físico.

Microcontroladores

Los microcontroladores se utilizan en aplicaciones donde se necesita controlar y automatizar procesos, como electrodomésticos, vehículos, robots, sistemas de iluminación, y mucho más. Son fundamentales en sistemas embebidos, es decir, en dispositivos que están diseñados para cumplir una función particular.

Microcontroladores

Microcontroladores

Un microcontrolador es un pequeño circuito integrado que actúa como una pequeña computadora. Está diseñado para ejecutar tareas específicas en sistemas embebidos, como el control de electrodomésticos, vehículos, juguetes, y dispositivos industriales, entre otros.

1. Unidad Central de Procesamiento (CPU)Es el "cerebro" del microcontrolador que ejecuta las instrucciones del programa.2. MemoriaRAM (Memoria de Acceso Aleatorio): Se utiliza para almacenar datos temporales mientras el microcontrolador está en funcionamiento. ROM (Memoria de Solo Lectura): Almacena el programa y los datos que no se cambian durante la operación. Puede ser de diferentes tipos como Flash o EEPROM (programable y regrabable).

3. Periféricos de Entrada/Salida (I/O) Puertos I/O Digitales: Permiten que el microcontrolador se comunique con otros dispositivos, como sensores, LED, botones, etc. Puertos de Comunicación: Interfaces para comunicarse con otros dispositivos electrónicos, como: UART (Transmisor-Receptor Asíncrono Universal) SPI (Interfaz Serial Periférica) I2C (Interconexión de Circuitos Integrados)4. Temporizadores y Contadores Permiten medir intervalos de tiempo o contar eventos, esenciales para muchas aplicaciones como la generación de señales PWM (modulación por ancho de pulso).5. Convertidor Analógico-Digital (ADC) Convierte señales analógicas (como de sensores de temperatura o luz) en datos digitales que el microcontrolador puede procesar.6. Convertidor Digital-Analógico (DAC) Realiza la operación inversa al ADC, convirtiendo señales digitales en analógicas.

7. Oscilador/Temporizador Proporciona la señal de reloj que sincroniza las operaciones internas del microcontrolador. Puede ser un cristal de cuarzo u oscilador RC8. Interrupciones Mecanismos que permiten al microcontrolador pausar el programa actual para atender eventos externos o internos críticos, como la finalización de una operación o una señal de emergencia.9. Control de Energía Componentes que permiten que el microcontrolador entre en modos de bajo consumo para ahorrar energía, esencial en dispositivos que funcionan con baterías.10. Memoria EEPROM Es una memoria reescribible que permite el almacenamiento de datos que se deben preservar después de apagar el sistema.

Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales que cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

Elementos internos en un microcontrolador Procesador o Microprocesador. Un procesador incluye al menos tres elementos, ALU, unidad de control y registros. ALU. También conocida como Unidad Aritmetica y Lógica. Está unidad esta compuesta por los circuitos electrónicos digitales del tipo combinatorios (compuertas, sumadores, multiplicadores), cuya principal función es el realizar operaciones. Estas operaciones están divididas en tres tipos: Lógicas. Como las operaciones básicas de las compuertas lógicas, como la suma lógica (OR), multiplicación lógica (AND), diferencia lógica (XOR) y negación (NOT). Una operación lógica sólo puede tener como entradas y como salidas una respuesta lógica (0 o 1). Esto dependiendo de los niveles de voltajes de una señal digital.

Periféricos. Los periféricos son los circuitos digitales que nos permiten una interacción con el mundo «exterior» al microcontrolador. Su función es la de poder habilitar o deshabilitar las salidas digitales, leer sensores analógicos, comunicación con terminales digitales o sacar señales analógicas de una conversión digital. Puertos de entrada/salida pararelos. Los puertos están relacionados al tamaño del procesador, es decir que un puerto de 8 bits es porque el procesador es de 8 bits. Un procesador de 64 bits, tiene la capacidad de tener un puerto de 64 bits. Puertos seriales. Nos permiten transformar la información digital pararela (bytes de información) en tramas que se pueden transferir por una o varias líneas de comunicación. Periféricos analógicos. Como los que convierten señales analógicas a digitales (ADC) o señales digitales a analógicas (DAC) o comparadores analógicos.

Periféricos. Los periféricos son los circuitos digitales que nos permiten una interacción con el mundo «exterior» al microcontrolador. Su función es la de poder habilitar o deshabilitar las salidas digitales, leer sensores analógicos, comunicación con terminales digitales o sacar señales analógicas de una conversión digital. Puertos de entrada/salida pararelos. Los puertos están relacionados al tamaño del procesador, es decir que un puerto de 8 bits es porque el procesador es de 8 bits. Un procesador de 64 bits, tiene la capacidad de tener un puerto de 64 bits. Puertos seriales. Nos permiten transformar la información digital pararela (bytes de información) en tramas que se pueden transferir por una o varias líneas de comunicación. Periféricos analógicos. Como los que convierten señales analógicas a digitales (ADC) o señales digitales a analógicas (DAC) o comparadores analógicos.

Diferencia entre un microcontrolador y un microprocesador La diferencia entre un microcontrolador y un microprocesador son los elementos que lo componen. Por ejemplo, un microcontrolador contiene un microprocesador y un microprocesador al menos incluye: una alu, memoria y una unidad de control. Lo podemos ver de la siguiente forma, un microcontrolandor tiene un microprocesador pero un microprocesador no puede contener un microcontrolador (a menos que se programe en una fpga o en silicio).

Tipos de Memoria. La memoria esta dividida en tres. La memoria para el programa (FLASH), la memoria para los datos o variables del programa (RAM) y la memoria para configuraciones o no volátil (EEPROM).

Aritméticas. Las operaciones artiméticas son la suma, resta, multiplicación y división. Dependiendo del procesador (8, 16, 32 o 64 bits) será la rapidez con la que se pueden hacer dichas operaciones.Miscelaneas. En estas operaciones caen todas las demás operaciones como la transferencia de bits.Unidad de control. La unidad de control es el conjunto de sistemas digitales secuenciales (aquellos que tienen memoria) que permiten distribuir la lógica de las señales.Registros. Los registros son las memorias principales de los procesadores, ya que funcionan a la misma velocidad que el procesador a diferencia de otras memorias un tanto más lentas (como la RAM, FLASH o la CACHE).

APLICACIONES

Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc.

LOS ENCONTRAMOS EN

Sistemas de comunicación: en grandes automatismos como centrales y en teléfonos fijos, móviles, fax, etc. Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc. Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc. Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc. Industria: Autómatas, control de procesos, etc. Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc. Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc

¿Qúe son los microcontroladores?Función o proposito de un Microcontrolador:Elementos de un microcontrolador:Está unidad esta compuesta por los circuitos electrónicos digitales del tipo combinatorios (compuertas, sumadores, multiplicadores):Memoria para el programa:Está memoria destinada al almacenamiento de información temporal que será utilizada por el procesador para realizar cálculos u otro tipo de operaciones lógicas:Memoria para configuraciones o no volátil

Examen unidad 3

FAMILIA DE MICROCONTROLADORES

FAMILIA DE MICROCONTROLADORES

FAMILIA DE MICROCONTROLADORES

FAMILIA DE MICROCONTROLADORES

FAMILIA DE MICROCONTROLADORES

FAMILIA DE MICROCONTROLADORES

Displays LED, LCD y otros dispositivos devisualización

Un LED (acrónimo del concepto inglés light-emitting diode) es un diodo emisor de luz. En su interior hay un semiconductor que, al ser atravesado por una tensión continua, emite luz, lo que se conoce como electroluminiscencia. Existen distintos tipos de led en función de las tecnologías usadas para su fabricación y montaje sobre circuitos electrónicos.La tecnología LED sin duda ha llegado para quedarse. Desde que se implementó esta tecnología de iluminación, ha ayudado a reducir el consumo energético en edificios. Además, los focos LED son versátiles y se adaptan a una gran variedad de aplicaciones.

Displays LED, LCD y otros dispositivos devisualización

Es una pantalla de cristal líquido nombrada por sus siglas en inglés Liquid Crystal Display, que se utiliza para ver imágenes fijas y en movimiento. Formada por gran cantidad de píxeles que consisten en moléculas de cristal líquido contenidas entre dos conjuntos de electrodos transparentes. (como un sándwich). Los cristales líquidos reaccionan de maneras predecibles cuando se cambia la carga eléctrica que circula entre esos electrodos, lo que significa que se tuercen y se mueven de forma que permiten diferentes cantidades (y colores) de luz a través de los cristalesLas pantallas LCD se han posicionado en la actualidad como parte importante de una gran variedad de dispositivos. (celulares, tablets, laptops, relojes, pantallas de señalización digital, monitores, etc.)

Displays LED, LCD y otros dispositivos devisualización

Una pantalla LCD tiene una luz de fondo que proporciona una fuente de luz a los píxeles individuales dispuestos en una cuadrícula rectangular. Cada píxel tiene un subpíxel RGB (rojo, verde y azul) que se puede activar o desactivar. Cuando todos los subpíxeles de un píxel están apagados, aparece en negro.

4. Programación de microcontroladores

El microcontrolador ejecuta el programa cargado en la memoria Flash. Esto se denomina el código ejecutable y está compuesto por una serie de ceros y unos, aparentemente sin significado. Dependiendo de la arquitectura del microcontrolador, el código binario está compuesto por palabras de 12, 14 o 16 bits de anchura. Cada palabra se interpreta por la CPU como una instrucción a ser ejecutada durante el funcionamiento del microcontrolador. Todas las instrucciones que el microcontrolador puede reconocer y ejecutar se les denominan colectivamente Conjunto de instrucciones

4. Programación de microcontroladores

• Funciones de un programa de control de procesos:

Adquisición y acondicionamiento de datosControl digital directoSupervisión del sistemaControl de secuencias

• Modelos a estudiar:

Organigramas (diagramas de flujo)Maquinas de estado finita (Finite State Machine--FSM) ·Organigramas:Suelen utilizarse en aplicaciones sencillas o en la planificación de rutinas en las que se divide una aplicación más compleja

Modelo de programación

Máquina de estados finita (FSM)

• Estados: Son las diferentes situaciones en las que puede encontrarse el sistema.
• Entradas (señales de transición de estados): Constituyen los acontecimientos que producen los cambios de estado.
• Salidas: Respuesta del sistema ante los cambios en las entradas.
• Funciones de transición de estado: Descripción detallada, para cada estado, de cuál es el siguiente estado y la salida del sistema, cuando se producen las distintas entradas.

Lenguajes ensambladores El lenguaje ensamblador es el lenguaje de programación utilizado para escribir programas informáticos de bajo nivel, y constituye la representación más directa del Código máquina específico para cada arquitectura de computadoras legible por un programador. Aun hoy se utiliza en la programación de handler o manipuladores de dispositivos de hardware.

LENGUAJE ENSAMBLADOR • El único lenguaje que entienden los microcontroladores es el código máquina formado por ceros y unos del sistema binario. • El lenguaje ensamblador expresa las instrucciones de una forma más natural al hombre a la vez que muy cercana al microcontrolador, ya que cada una de esas instrucciones se corresponde con otra en código máquina. • El lenguaje ensamblador trabaja con nemónicos, que son grupos de caracteres alfanuméricos que simbolizan las órdenes o tareas a realizar. •La traducción de los nemónicos a código máquina entendible por el microcontrolador la lleva a cabo un programa ensamblador. • El programa escrito en lenguaje ensamblador se denomina código fuente (*.asm). El programa ensamblador proporciona a partir de este fichero el correspondiente código máquina, que suele tener la extensión *.hex

Tipos de puertos PUERTOS DE ENTRADA / SALIDA EN UN MICROCONTROLADOR Cualquier aplicación de un sistema digital basado en un microprocesador o microcontrolador requiere la transferencia de datos entre circuitos externos al microprocesador y él mismo. Estas transferencias constituyen las operaciones llamadasENTRADA y SALIDA, (input /output ) o ES ( I/O). Los puertos de entrada/salida son básicamente registros externos o internos. Algunos microprocesadores proporcionan señales de control que permiten que los registros externos que forman los puertos de E/S ocupen un espacio de direcciones separada, es decir, distinto del espacio de direcciones de los registros externos que componen la memoria. Cuando los puertos tienen asignado un espacio de direcciones separado, se dice que están en modo deENTRADA/SALIDA AISLADA o E/S ESTÁNDAR. Por el contrario, cuando se ubican dentro del mismo espacio que la memoria, se dice que están en modo de ENTRADA/SALIDA MAPEADA A MEMORIA

5. Puertos y buses de comunicación para microcontroladores.

Para que un microprocesador pueda implementar el modo E/S aislada (isolated I/O) son indispensables las siguientes condiciones: 1.- El microprocesador debe proporcionar señales de control que permitan distinguir entre una operación con un puerto y una referencia a memoria. 2.- El código de instrucciones debe tener instrucciones especiales con las que se pueda leer (entrada) o escribir (salida) en los puertos.

Programación de puertos. · Programación por puerto serial ·Programación por puerto paralelo Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en microcontroladores son: ·Ensamblador. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares. ·Compilador. Las versiones más potentes suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos.·Depuración: Debido a que los microcontroladores van a controlar dispositivos físicos, los desarrolladores necesitan herramientas que les permitan comprobar el buen funcionamiento del microcontrolador cuando es conectado al resto de circuitos.

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