1. Datos Generales de de la asignatura Nombre de la asignatura: Clave de la asignatura: Créditos (Ht-Hp_ créditos): Carrera:
Microcontroladores AUC-1301 2-2-4 Ingeniería Electromecánica
. !resentaci"n Caracteri#aci"n de la asignatura Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Electromecánico la capacidad para analizar, sint sintet etiz izar ar,, dise diseña ñar, r, simu simula larr y cons constr trui uirr prot protot otip ipos os de disp dispos osit itiv ivos os,, basa basado dos s en microcontroladores, que den solución a problemas de control y/o automatización dentro del ámbito de los sistemas electromecánicos. La electrónica digital es el sustento para el desarrollo de los temas de la asignatura microcontroladores microcontroladores y sta a su vez sirve de apoyo a asignaturas de la especialidad de la carrera electromecánica.
$ntenci"n did%ctica •
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El prim primer er tema tema está está plan plante tead ado o de tal tal form forma a que que el estu estudi dian ante te obte obteng nga a los los conocimi cimie entos tos básico sicos s sob sobre la evol volució ción de los sis sistema temas s digi igitale tales s y microcontroladores. El segund segundo o tema está diseñada diseñada para que el estudian estudiante te conozca conozca la arquitec arquitectura tura básica de los microcontroladores. El tercer tema está planteada planteada para que que el estudiante se familiarice familiarice con uno o varios de los microcontroladores microcontrol adores que utilizará en el transcurso de la asignatura. El cuar cuarto to tema tema perm permit ite e cono conoce cerr al estu estudi dian ante te los los dife difere rent ntes es leng lengua ua!e !es s de programación de los microcontroladores y tambin las diferentes formas de simularlos y cargarlos. El quinto quinto tema se diseñó para para que el estudia estudiante nte entienda entienda y aplique los diferent diferentes es tipos de interrupciones del o los microcontroladores. El se"to se"to tema tema el estudian estudiante te aplicará aplicará los conocim conocimient ientos os adquirid adquiridos os durante durante esta asignatura para realizar aplicaciones con teclados matriciales, displays, motores, etc.
&. !articipantes en el dise'o seguimiento curricular del programa
Lugar y ec!a de ela"oraci#n o re$isi#n
%artici&antes
'"ser$aciones
#irección de Institutos $ecnológicos #escentralizados.
%epresentantes de& Instituto $ecnológico 'uperior de (entla, Instituto $ecnológico 'uperior de )isantla, Instituto $ecnológico 'uperior de *uevo (asas +randes, Instituto $ecnológico 'uperior de la %egión (arbonfera, Instituto $ecnológico 'uperior de Lerdo e Instituto $ecnológico 'uperior de (-alco. Instituto $ecnológico de Estudios 'uperiores de la %egión (arbonfera.
#efinición de los programas de estudio de especialidad de la carrera de ingeniera Electromecánica.
Institutos $ecnológico de Estudios 'uperiores de la %egión (arbonfera, *oviembre 0. #irección de Institutos $ecnológicos #escentralizados.
%epresentantes de& Instituto $ecnológico 'uperior de )isantla, Instituto $ecnológico 'uperior de *uevo (asas +randes, Instituto $ecnológico 'uperior de la %egión (arbonfera, Instituto $ecnológico 'uperior de Lerdo, $ecnológico de Estudios 'uperiores de (-alco, $ecnológico de Estudios 'uperiores de 7ocotitlán, $ecnológico de Estudios 'uperiores de (oacalco, Instituto $ecnológico 'uperior del 8ccidente del Estado de 9idalgo, Instituto $ecnológico 'uperior de (iudad (onstitución, Instituto $ecnológico 'uperior de Irapuato e Instituto $ecnológico 'uperior de Los (abos
. Competencias a desarrollar
'e revisó y actualizó de acuerdo al formato de competencias 12signatura 2345006. %eunión en la #irección de Institutos $ecnológicos #escentralizados para el 2nálisis por (ompetencias :rofesionales de la Especialidad de la (arrera de Ingeniera Electromecánica.
Competencia general de la asignatura :rograma y aplica sistemas basados en microcontroladores y sus interfaces en la automatización y control industrial.
Competencias *spec+,cas •
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Identifica los diferentes tipos y caractersticas de los )icrocontroladores para seleccionar el adecuado a una aplicación especfica. Identifica la arquitectura interna de un )icrocontrolador para conocer su funcionamiento. 2naliza las caractersticas elctricas del )icrocontrolador para integrarlos a un sistema de control electromecánico. 3tiliza diferentes tipos de soft;are para la programación de los )icrocontroladores. :rograma y aplica las interrupciones en un )icrocontrolador en sistemas Electromecánicos. )ane!a los puertos de entrada y salida del )icrocontrolador para la cone"ión de perifricos.
Competencias Genéricas 0. . <. =. >. ?. @. A. B. 0. 00. 0. 0<. 0=. 0>. 0?. 0@.
(apacidad de abstracción, análisis y sntesis. (apacidad de aplicar los conocimientos en la práctica. (apacidad para organizar y planificar el tiempo. (onocimientos sobre el área de estudio y la profesión. (apacidad de comunicación oral y escrita. 9abilidades en el uso de las tecnologas de la información y de la comunicación. (apacidad de investigación. (apacidad de aprender y actualizarse permanentemente. 9abilidades para buscar, procesar y analizar información procedente de fuentes diversas. (apacidad crtica y autocrtica. (apacidad para actuar en nuevas situaciones. (apacidad creativa. (apacidad para identificar, plantear y resolver problemas. (apacidad de traba!o en equipo. 9abilidades interpersonales. 9abilidad para traba!ar en forma autónoma. (apacidad para formular y gestionar proyectos.
. Competencias previas de otras asignaturas Competencias previas •
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Interpreta y aplica los conceptos básicos sobre electrónica digital y electrónica analógica. 2plica los conocimientos y -abilidades obtenidas en análisis de circuitos. 2plica las -abilidades y destrezas obtenidas en la materia de )etrologa y *ormalización 1especficamente )ediciones Elctricas y Electrónicas6.
. /emario
0nid ad
ubtemas /emas
0.
(onceptos introductorios a los )icrocontroladores.
.
2rquitectura interna de un )icrocontrolador
<.
(aractersticas elctricas del )icrocontrolador
=.
9erramientas para la programación de los )icrocontroladores.
>.
Interrupciones en un )icrocontrolador
?.
:uertos de entrada y salida del )icrocontrolador
0.0 #iferencia entre )icroprocesador, )icrocomputadora y )icrocontrolador. 0. (aractersticas y aplicaciones de los )icrocontroladores. 0.< $ipos de arquitecturas computacionales. 0.= $ipos de )icrocontroladores y sus fabricantes. .0 (omponentes del )icrocontrolador. . %egistros Internos. .< $ipos y distribución de las memorias internas. .= :erifricos internos. .> Las instrucciones del )icrocontrolador. <.0 #istribución de terminales 1pins6. <. (aractersticas del relo! del sistema. <.< El reset y sus posibles fuentes. <.= (aractersticas de la fuente de alimentación y consumo de potencia del )(3. =.0 2mbiente integrado de desarrollo 1I#E6 para microcontroladores. =.0.0 Lengua!e ensamblador y Lengua!e (. =.0. (ompilar y 'imulador. =.0.< Equipos programadores 1do;nloaders6 de microcontroladores. =. E!emplos de uso de las -erramientas de desarrollo. >.0 El mane!o de las interrupciones. >.0.0 $ipos de interrupciones. >.0. Los vectores de interrupción. >.0.< Las acciones del )(3 al responder a una interrupción. >.0.= (aractersticas de la rutina mane!adora de interrupción. ?.0 2rquitectura de los puertos de E/'. ?. (onfiguración y caractersticas elctricas de los puertos de E/'. ?.< 3sos de los puertos con interfaces para dispositivos perifricos como& ?.<.0 $eclados 1lineal y matricial6. ?.<. #isplays ?.<.< #etectores de pro"imidad. ?.= 3so de las interfaces para controlar& ?.=.0 8ptoacopladores 1salida a $riac y a transistor6. ?.=. $ransistores y relevadores. ?.=.< Lámparas. ?.=.= Cumbadores, vibradores piezoelctricos, bocinas, etc. ?.> 3sos de los puertos para mane!o de potencia con interfaces con&
?.>.0 ?.>. ?.>.< ?.>.= ?.>.>
$riacs, $ransistores #arlington, )osfets. :uentes 9 con (.I 1LB<,LBA, etc.6. )otores de #(. )otores de pasos. 'ervomotores.
2. 3ctividades de aprendi#a4e Com&etencias es&ecí(cas y gen)ricas* Identifica los diferentes tipos y caractersticas de los )icrocontroladores para seleccionar el adecuado a una aplicación especfica.
+ema
Acti$idades de a&rendi,ae •
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(onceptos introductorios a los )icrocontroladores.
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(omparar las diferencias más importantes entre una )icrocomputadora, un )icroprocesador y un )icrocontrolador. #iscutir sobre la gama amplia de aplicaciones de un )icrocontrolador e investigar sobre los principales fabricantes y las caractersticas de ellos. #estacar las diferencias entre arquitectura (I'( D %I'(. Interpretar y analizar las diferencias más importantes entre las arquitecturas computacionales de los )icrocontroladores más usados. uscar información de )icrocontroladores de diferentes fabricantes y mediante un cuadro comparativo enlistar sus principales caractersticas. 2prender a mane!ar y consultar manuales del fabricante.
Com&etencias es&ecí(cas y gen)ricas*
Identifica la arquitectura interna de un )icrocontrolador para conocer su funcionamiento.
+ema
Acti$idades de a&rendi,ae •
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2rquitectura interna de un )icrocontrolador
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%ealizar una lectura de los componentes del )icrocontrolador y elaborar un mapa conceptual que contenga los componentes relevantes del )icrocontrolador. Listar los registros internos de un )icrocontrolador. (atalogar los tipos y distribución de las memorias internas del )icrocontrolador. Inspeccionar las caractersticas de los perifricos internos del )icrocontrolador y elaborar un cuadro sinóptico.
Com&etencias es&ecí(cas y gen)ricas* 2naliza las caractersticas elctricas del )icrocontrolador para integrarlos a un sistema de control electromecánico.
+ema
Acti$idades de a&rendi,ae •
<. (aractersticas elctricas del )icrocontrolador •
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3bicar mediante una estrategia mnemotcnica la distribución de terminales de un microcontrolador. %ealizar una lectura de las caractersticas del relo! del sistema y elaborar una sntesis de las mismas. Enlistar las caractersticas de la fuente de alimentación y consumo de potencia del )icrocontrolador.
Com&etencias es&ecí(cas y gen)ricas* 3tiliza diferentes tipos de soft;are para la programación de los )icrocontroladores.
+ema
Acti$idades de a&rendi,ae •
=. 9erramientas para la programación de los )icrocontroladores. •
#escargar, instalar y usar las -erramientas 1soft;are6 de desarrollo para la edición, ensamblado, compilación, simulación, depuración 1debug6 de los programas. (omprobar la programación del c-ip mediante e!emplos de uso de las -erramientas de desarrollo.
Com&etencias es&ecí(cas y gen)ricas*
:rograma y aplica Electromecánicos.
las
interrupciones
en
+ema
un
)icrocontrolador
en
sistemas
Acti$idades de a&rendi,ae •
>. Interrupciones en un )icrocontrolador
Investigar y catalogar mediante una matriz de clasificación los tipos de interrupciones, los vectores de interrupción, las acciones del )icrocontrolador al responder a una interrupción, caractersticas de la rutina mane!adora de interrupción.
Com&etencias es&ecí(cas y gen)ricas* )ane!a los puertos de entrada y salida del )icrocontrolador para la cone"ión de perifricos.
+ema
Acti$idades de a&rendi,ae •
?. :uertos de entrada y salida del )icrocontrolador •
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5. !r%cticas
Implementar un sistema basado en un microcontrolador y la -erramienta básica de programación 1do;nloader6. 3tilizar los sistemas de desarrollo disponibles en laboratorio para e!ecutar y comprobar la operación correcta de los programas desarrollados. :lantear problemas reales y resolver la parte tanto de -ard;are como de soft;are. (atalogar mediante una matriz de clasificación los usos de los puertos para mane!o de potencia con interfaces de transistores, #arlington, )osfets relevadores, 8ptotransistores, optoacopladores, optotriacs, puentes 9 discretos 1con transistores, con )osfets6 e integrados 1LB<, lBA, etc.6. (omprobar mediante el uso de las interfaces el control de lámparas, zumbadores, vibradores piezoelctricos, bocinas, motores de #(, motores de pasos y servomotores. Implementar con microcontroladores circuitos de control de motores de #(, de pasos, servomotores y motores sin escobillas empleando las tcnicas )(3, :F), Encoder incrementales.
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Identificación de los componentes y el uso de un microcontrolador, la distribución y función de sus terminales y sus caractersticas elctricas. 2plicación de las -erramientas de desarrollo para la programación y puesta en marc-a de un sistema basado en un microcontrolador. :rogramación de los dispositivos perifricos internos del microcontrolador. (one"ión de dispositivos perifricos e"ternos al microcontrolador. :rogramación de las aplicaciones del )icrocontrolador.
6. !roecto integrador Nombre: #iseño y (onstrucción de tar!eta de control con microcontrolador. Objetivo& 2plicar los conocimientos, conceptos y -abilidades de asignaturas anteriores, con el propósito de diseñar y construir una tar!eta de control utilizando un )icrocontrolador. #ic-a tar!eta deberá de contar con una botonera en las entradas y cuando menos un sensor 1temperatura, efecto 9all, presión etc.6, una etapa de potencia en la salida y un display o L(# para el monitoreo o visualizaciónG todo esto para poder controlar como mnimo una variable. Desarrollo: #iseñar una tar!eta de control con microcontrolador. 'imular una tar!eta de control con microcontrolador. (onstruir una tar!eta de control con microcontrolador. %ealizar pruebas a la tar!eta construidas. 2plicación de la tar!eta diseñada. • • • • •
Aportación al Perfil del egresado Competencias Genéricas (apacidad de análisis y sntesis. (apacidad de traba!ar en equipo (apacidad para aplicar los conocimientos en la práctica. (apacidad para identificar, plantear y resolver problemas de control aplicando microcontroladores. • • • •
Competencias Específicas 'elecciona, analiza e implementa )icrocontroladores, con la finalidad de integrarlos como una solución a los requerimientos de los sistemas Electrónicos y Electromecánicos. #iseña e implementa circuitos para el control, acondicionamiento, monitoreo y control de señales analógicas y digitales. Implementa circuitos lógicos combinacionales y secuenciales. 'elecciona los circuitos integrados necesarios para la implementación de circuitos lógicos.
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El &royecto integrador de"erá ser e$aluado como lo indica el a&artado 10 de este documento NOTA:
17. *valuaci"n por competencias La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el proyecto integrador, as como el desempeño en cada una de las actividades de aprendiza!e, -aciendo especial nfasis en& 'olución de los problemas de aplicación planteados en clase. :resentación de proyectos de aplicación individuales. :resentación de proyecto final en e"posiciones institucionales. E"amen )ane!o de protocolos de comunicación utilizando de )icrocontroladores. (ontrol de sistemas por medio de )icrocontroladores. %eportes escritos de las observaciones -ec-as durante las actividades, as como de las conclusiones obtenidas de dic-as observaciones. Información obtenida durante las investigaciones solicitadas, plasmada en documentos escritos. #escripción de otras e"periencias concretas que podran realizarse adicionalmente. • • • • • • •
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11. 8uentes de in9ormaci"n 0.
Eduardo +arca rei!o, (ompilador ( ((' y 'imulador para )icrocontroladores :I(, 2lfaomega. . Enrique :alacios, )icrocontroladores :I(0?4A= H#esarrollo de proyectos5 segunda edición 2lfaomega %a5)a. <. )artnez +arza, 7aime, 8rganización y arquitectura de computadoras, Ed.:earson Educación. =. esga 4erreira 7uan (arlos, )icrocontroladores )otorola54reescale, 2lfaomega. >. %on 9acJett, :I(2KE )icrocontroller H :royects for Evil +enius, $ab Electronics. ?. Le;is (. Eggebrec-t, Interfacing to t-e personal computer, t-irt- edition. @. E. )artn (uenca, )icrocontroladores :I(, la solución de un c-ip, Ed. :2%2*I*48. A. )acJenzie, I. 'cout, )icrocontrolador A>0, cuarta edición, :rentice 9all, )"ico, @. B. 2ngulo, 7os )., )icrocontroladores :I(. #iseño práctico de aplicaciones. 'egunda edición, )c. +ra; 9ill, )"ico, >. 0. :alacios, Enrique. )icrocontrolador :I(0?4A=. #esarrollo de proyectos. 'egunda edición. 2lfaomega. )"ico, ?. 00. $-omas L. 4loyd. 4undamento de 'istemas #igitales H 'ptima Edición :rentice 9all. 0. )icroc-ip. B. )icroc-ip $ec-nology. #isponible desde Internet en& -ttp&//;;;.microc-ip.com. 0<. 4reescale. B. 4reescale semiconductor. #isponible desde Internet en& -ttp&//;;;.freescale.com/;ebapp/sps/site/overvie;.!spnodeIdM0?=?A==B #E(. 0=. -ttp&//;;;.atmel.com