1. Datos Generales Generales de la asignatura Nombre de la asignatura: asignatura:
Clave de la asignatura: Créditos (Ht-Hp_ créditos): Carrera:
Microcontroladores Microcontroladores AUC-1301 2-2-4 Ingeniería Electromecnica
2! "resentaci#n
Caracterización Caracterización de la asignatura
Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Electromecánico la capacidad para analizar, sint sintet etiz izar ar,, dise diseña ñarr, 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. Intención didc!ca
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 sobre la evolu voluc ción ión de los sist siste emas digit igita ales les 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 estudiante se 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 diseñó 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 el estudian estudiante te aplicará aplicará los conocimi conocimiento entos s adquirid adquiridos os durante durante esta asignatura para realizar aplicaciones con teclados matriciales, displays, motores, etc.
3! "ar$ci%antes en el dise&o ' seguimiento curricular del %rograma
(ugar ' )ec*a de elaboraci#n o re+isi#n
"ar$ci%antes
,bser+aciones
#ire irecció cción n de Insti stituto tutos s $ecnológicos #escentralizados.
%epresentantes %epresentantes de& Instituto $ecno ecnoló lógi gico co 'upe 'uperi rior or de (entla, Instituto $ecnológico 'uperio rior de )isantla, Instituto $ecnológico 'upe 'uperio riorr de *uevo *uevo (asas (asas +randes, Instituto $ecnológ ecnológico ico 'uperio 'uperiorr de la %egión (arbonfera, Instituto $ecnológico 'uperior de Lerdo e Instituto $ecno ecnoló lógi gico co 'upe 'uperi rior or de (-alco. Inst Instit itut uto o $ecno ecnoló lógi gico co de Estud Estudio ios s 'upe 'uperio riores res de la %egión (arbonfera.
#efinición de los programas de estudio estudio de especia especialida lidad d de la carrera de ingeniera Electromecánica.
Instit Institut utos os $ecno ecnológ lógico ico de Estud Estudios ios 'upe 'uperio riores res de la %egión (arbonfera, *oviembre 0. #ire irecció cción n de Insti stituto tutos s $ecnológicos #escentralizados.
%epresentantes %epresentantes de& Instituto $ecno ecnoló lógi gico co 'upe 'uperi rior or de )isantla, Instituto $ecno ecnoló lógi gico co 'upe 'uperi rior or de *uevo (asas +ran randes, Instituto $ecnológico 'uperio rior de la %egión (arbonfera, ra, Instituto $ecno ecnoló lógi gico co 'upe 'uperi rior or de Lerdo rdo, $ecno cnológ lógico ico de Estud studio ios s 'upe 'uperi rior ores es de (-al (-alco co,, $ecno ecnoló lógi gico co de Estud studio ios s 'upe 'uperi rior ores es de 7ocotitlá 7ocotitlán, n, $ecnológi ecnológico co de Estud studio ios s 'upe 'uperi rior ores es de (oacalco, Instituto $ecnoló ecnológic gico o 'upe 'uperio riorr del del 8cci 8c cide dent nte e del del Esta Estado do de 9idalgo, Instituto $ecno ecnoló lógi gico co 'upe 'uperi rior or de (iudad (onstitución, Instituto $ecnológico 'uperio rior de Irap rapuato e Instituto $ecnológico 'uperior de Los (abos
'e revi revisó só y actu actual aliz izó ó de acuerdo al formato de competen competencias cias 12signa 12signatura tura 2345006. 2345006. %eunión en la #irección de Ins Institu tituto tos s $ecno ecnoló lógi gico cos s #esc #escen entr tral aliz izad ados os para para el 2nálisis por (ompetencias (ompetencias :rofesionales de la Especia Especialida lidad d de la (arrera (arrera de Ingeniera Electromecánica.
". Co#petencias a desarrollar
Co#petencia general de la asignatura
:rogra :rograma ma y aplic aplica a sistem sistemas as basad basados os en microc microcon ontro trola lado dores res y sus sus interf interface aces s en la automatización y control industrial. Co#petencias $spec%&cas
Identific Identifica a los diferent diferentes es tipos tipos y caracter caractersti sticas cas de los )icrocon )icrocontrola troladore dores s para seleccionar el adecuado a una aplicación especfica. Identi Identific fica a la arqui arquitec tectu tura ra intern interna a de un )icroc )icrocon ontro trolad lador or para para conoce conocerr su funcionamiento. 2naliza las caractersticas caractersticas elctricas del )icrocontrolador )icrocontrolador para integrarlos a un sistema de control electromecánico. 3tiliza diferentes tipos de soft;are para la programación de los )icrocontroladores. :rogra :rograma ma y aplic aplica a las inter interrup rupcio cione nes s en un )icroc )icrocon ontro trolad lador or en siste sistemas mas Electromecánicos. )ane!a los puertos de entrada y salida del )icrocontrolador para la cone"ión de perifricos. Co#petencias 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. 9abilida 9abilidades des para buscar, buscar, procesa procesarr y analiza analizarr informaci información ón procede procedente nte de fuentes 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. interpersonales . 9abilidad para traba!ar en forma autónoma. (apacidad para formular y gestionar proyectos.
'. Co#petencias previas de otras asignaturas
Co#petencias previas
Interp Interpret reta a y aplic aplica a los conce concepto ptos s básic básicos os sobre sobre elect electrón rónica ica digita digitall y elect electrón rónica ica analógica. 2plica los conocimien conocimientos tos y -abilidades -abilidades obtenidas obtenidas en análisis análisis de circuitos. circuitos. 2plica las -abilidades -abilidades y destrezas destrezas obtenidas obtenidas en la materia de )etrologa )etrologa y *ormalización 1especficamente )ediciones Elctricas y Electrónicas6.
! .emario
nidad
e#as
0.
(onceptos tos intr intro oducto ctorio rios a los los )icrocontroladores.
.
2rqu rquitectura interna de un )icrocontrolador
<.
(aract racte ers rstic ticas elct lctri rica cas s del )icrocontrolador
=.
9erramientas pa para la programación de los )icrocontroladores.
>.
Interrupciones en en un un )icrocontrolador
?.
:uerto rtos de entra trada y salid lida del )icrocontrolador
*u+te#as
0.0 #ifere feren ncia cia entre tre )icro icrop proce rocesa sad dor, )icrocomputadora y )icrocontrolador. 0. 0. (ara (aract cter ers sti tica cas s y apli aplica caci cion ones es de los los )icrocontroladores. 0.< $ipos $ipos de arquitecturas arquitecturas computacionales. computacionales. 0.= $ipo ipos de )ic )icroco rocon ntro troladores res y sus fabricantes. .0 (ompon (omponente entes s del )icrocontr )icrocontrolad olador or.. . %egi %egistr stros os Interno Internos. s. .< .< $ipos ipos y dist distri ribu buci ción ón de las las memo memori rias as internas. .= :erifric :erifricos os internos internos.. .> Las instrucciones instrucciones del )icrocontrolador )icrocontrolador.. <.0 #istribu #istribución ción de termi terminal nales es 1pins6. 1pins6. <. (aracter (aractersti sticas cas del del relo! relo! del del sistema sistema.. <.< El reset reset y sus sus posibl posibles es fuente fuentes. s. <.= (aractersticas de la fuente de alimentación y consumo de potencia del )(3. =.0 2mbie 2mbiente nte integrad integrado o de desar desarrol rollo lo 1I#E6 1I#E6 para microcontroladores. =.0. =.0.0 0 Leng Lengua ua!e !e ensa ensamb mbla lado dorr y Leng Lengua ua!e !e (. =.0. =.0. (omp (ompil ilar ar y 'imu 'imula lado dorr. =.0.< Equipos programadores 1do;nloaders6 de microcontroladores. =. E!emplo E!emplos s de uso de las -erram -erramien ientas tas de desarrollo. >.0 El mane!o de las interrupciones. >.0. >.0.0 0 $ipos ipos de inte interr rrup upci cion ones es.. >.0. >.0. Los Los vec vector tores es de interr interrup upció ción. n. >.0.< Las Las acciones acciones del )(3 al responder responder a una interrupción. >.0. >.0.= = (ara (aract cter ers sti tica cas s de la ruti rutina na mane!adora de interrupción. ?.0 ?.0 2rqu 2rquit itec ectu tura ra de de los los pue puert rtos os de de E/' E/'.. ?. (onfiguración y caractersticas elctricas de los puertos de E/'. ?.< 3sos de los puerto rtos con interfaces para dispositivos perifricos como& ?.<.0 ?.<.0 $eclad eclados os 1line 1lineal al y mat matric ricial ial6. 6. ?.<. #isplays ?.<. ?.<.< < #ete #etect ctor ores es de pro" pro"im imid idad ad.. ?.= ?.= 3so 3so de de las las inte interf rfac aces es para para cont contro rola lar& r& ?.=. ?.=.0 0 8pto 8ptoaco acopl plad adore ores s 1salid 1salida a a $ria $riac cya transistor6. ?.=. $ransistores $ransistores y relevadores. relevadores. ?.=.< ?.=.< Lámparas Lámparas.. ?.=.= Cumbadores, vibradores
piezoelctricos, bocinas, etc. ?.> 3sos de lo los pue puertos tos para para ma mane!o de de potencia con interfaces con& ?.>.0 .>.0 $ria riacs, $ran ransis sistore tores s #arli rlington ton, )osfets. ?.>. ?.>. :uen :uentes tes 9 con con (.I (.I 1LB 1LB<,L <,LB BA, A, etc. etc.6. 6. ?.>.< .>.< )oto )otore res s de de #(. #(. ?.> ?.>.= )oto )otore res s de de pas pasos os.. ?.> ?.>.> 'erv 'ervom omo otore tores. s.
/! Ac$+idades de a%rendiae Com%etencias es%ecícas ' genricas!
Identifica los diferentes tipos y caractersticas de los )icrocontroladores para seleccionar el adecuado a una aplicación especfica. .ema
Ac$+idades de a%rendiae
(onceptos introductorios a los )icrocontroladores.
(omp (ompar arar ar las las dife difere renc ncia ias s más más importantes entre una )icrocomputadora, un )icroprocesador y un )icrocontrolador. #iscut #iscutir ir sobre sobre la gama gama amplia amplia de aplicaciones aplicaciones de un )icrocontrolador )icrocontrolador e inves investig tigar ar sobre sobre los princ principa ipales les fabricantes y las caractersticas de ellos. #est #estac acar ar las las dife difere renc ncia ias s entr entre e arquitectura (I'( D %I'(. Interpretar y analizar las diferencias más importantes entre las arquitec arquitectura turas s computac computacion ionales ales de los )icrocontroladores más usados. uscar información de )icroc )icrocon ontro trola lado dores res de difer diferen entes tes fabrica fabricantes ntes y mediant mediante e un cuadro cuadro comparativo enlistar sus principales caractersticas. 2prender 2prender a mane!ar y consultar consultar manuales del fabricante.
Com%etencias es%ecícas ' genricas!
Identifica la arquitectura interna de un )icrocontrolador para conocer su funcionamiento. .ema
Ac$+idades de a%rendiae
.
2rquit 2rquitect ectura ura inter interna na de de un )icrocontrolador
%ealizar una lectura de los componentes del )icrocontrolador y elaborar un mapa conceptual que contenga los componentes relevantes del )icrocontrolador. Lista star los los reg registr istro os inte intern rno os de un )icrocontrolador. (atalogar los tipos y distribución de las memorias internas del )icrocontrolador. Inspecci Inspecciona onarr las caracter caractersti sticas cas de los perifricos internos del )icrocontrolador y elaborar un cuadro sinóptico.
Com%etencias es%ecícas ' genricas!
2naliza las caractersticas caractersticas elctricas elctricas del )icrocontrola )icrocontrolador dor para integrarlos integrarlos a un sistema de control electromecánico. .ema
Ac$+idades de a%rendiae
<. (aractersticas elctricas del )icrocontrolador
3bic 3bicar ar medi median ante te una una estr estrat ateg egia ia mnemo mnemotc tcnic nica a la distri distribu bució ción n de terminales de un microcontrolador. %ealizar una lectura de las caractersticas del relo! del sistema y elab elabor orar ar una una snte ntesi sis s de las las mismas. Enlistar las caractersticas de la fuente de alimentación y consumo de potencia del )icrocontrolador.
Com%etencias es%ecícas ' genricas!
3tiliza diferentes tipos de soft;are para la programación de los )icrocontroladores. .ema
Ac$+idades de a%rendiae
=. 9err 9erram amie ient ntas as par para a la programación de los )icrocontroladores.
#escargar, instalar y usar las -erra -erramie mienta ntas s 1soft; 1soft;are are66 de desar desarrol rollo lo para la edición, ensamblado, comp compil ilac ació ión, n, simu simula laci ción ón,, depu depura raci ción ón 1debug6 de los programas. (omp (ompro roba barr la prog progra rama maci ción ón del del c-ip c-ip mediante e!emplos de uso de las -erramientas de desarrollo.
Com%etencias es%ecícas ' genricas!
:rog :rogra rama ma y apli aplica ca Electromecánicos.
las las
inte interr rrup upci cion ones es
en
.ema
un
)icr )icroc ocon ontr trol olad ador or
en
sist sistem emas as
Ac$+idades de a%rendiae
>. Inte Interr rrup upci cion ones es en en un )icrocontrolador
Inve Invest stig igar ar y cata catalo loga garr medi median ante te una una matr matriz iz de clas clasif ific icac ació ión n los los tipo tipos s de interrupciones, los vectores de interrupción, las acciones del )icr )icroc ocon ontr trol olad ador or al resp respon onde derr a una una interrupc interrupción, ión, caracter caractersti sticas cas de la rutina rutina mane!adora de interrupción.
Com%etencias es%ecícas ' genricas!
)ane! )ane!a a los los puert puertos os de entra entrada da y salid salida a del del )icroc )icrocon ontro trola lado dorr para para la cone" cone"ión ión de perifricos. .ema
Ac$+idades de a%rendiae
?. :uertos de entrada y salida del )icrocontrolador
Implem Implemen enta tarr un sistem sistema a basad basado o en un microcontrolador y la -erramienta básica de programación 1do;nloader6. 3tili tiliz zar los los sist siste emas de desar sarrol rollo disponibles en laboratorio para e!ecutar y comproba comprobarr la operaci operación ón correcta correcta de los programas desarrollados. :lantea :lantearr problema problemas s reales reales y resolver resolver la parte tanto de -ard; rd;are como de soft;are. (atal talogar median iante una matriz triz de clasificación los usos de los puertos para mane!o mane!o de pote potenci ncia a con con inter interfac faces es de tra transisto istore res s, #arlin rling gton, )osfets fets relevadores, 8ptotransistores, optoaco optoacoplad pladores ores,, optotria optotriacs, cs, puentes puentes 9 discretos 1con transistores, con )osfets6 e integrados 1LB<, lBA, etc.6. (omp (ompro roba barr medi median ante te el uso uso de las las interf terfa aces ces el con contro trol de lámpa mparas, ras, zumbadores, zumbadores, vibradores vibradores piezoelctricos, piezoelctricos, boci bocina nas, s, moto motore res s de #(, #(, moto motore res s de pasos y servomotores. Implem Implemen enta tarr con microc microcon ontro trolad ladore ores s circuitos de control de motores de #(, de paso pasos, s, serv servom omo otore tores s y moto motore res s sin sin escobillas empleando las tcnicas )(3, :F), Encoder incrementales.
! "rc$cas
Identificación Identificación de los componentes componentes y el uso de un microcontrolador microcontrolador,, la distribución y función de sus terminales y sus caractersticas elctricas. 2plicación de las -erramientas -erramientas de desarrollo para la programación 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.
5! "ro'ecto integrador
Nombre: #iseño Nombre: #iseño y (onstrucción de tar!eta de control con microcontrolador. 2plicar los conocim conocimient ientos, os, concepto conceptos s y -abilida -abilidades des de asignatu asignaturas ras Objetivo& Objetivo & 2plicar 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 2plicación de la tar!eta tar!eta diseñada. 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. (apa (apacid cidad ad para para identi identific ficar ar,, plante plantear ar y resol resolver ver proble problemas mas de cont control rol aplicando microcontroladores.
Competencias Específicas 'elecci 'elecciona, ona, analiza analiza e implemen implementa ta )icrocon )icrocontrola troladore dores, s, con la finalida finalidad d de de integrarlos como una solución a los requerimientos de los sistemas Electrónicos y Electromecánicos. #iseña e implementa implementa circuitos para el control, control, acondicionamiento acondicionamiento,, monitoreo monitoreo y control de señales analógicas y digitales. Implementa circuitos lógicos combinacionales y secuenciales. 'elecciona 'elecciona los circuitos integrados integrados necesarios necesarios para la implementación implementación de circuitos lógicos.
integrador deber ser e+aluado como lo indica el a%artado 10 de este NOTA: El %ro'ecto integrador documento
10! E+aluaci#n E+aluaci#n %or com%etencias
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 observaciones -ec-as durante las actividades, actividades, as como de las conclusiones obtenidas de dic-as observaciones. Info Inform rmac ació ión n obte obteni nida da dura durant nte e las las inve invest stig igac acio ione nes s soli solici cita tada das, s, plas plasma mada da en documentos escritos. #escripción de otras e"periencias concretas que podran realizarse adicionalmente.
11! 6uentes de in)ormaci#n
0.
Eduardo Eduardo +arca +arca rei!o rei!o,, (ompilado (ompiladorr ( ((' y 'imulado 'imuladorr para )icroco )icrocontro ntrolado ladores res :I(, :I(, 2lfaomega. 2lfaomega. . Enrique Enrique :alacio :alacios, s, )icrocont )icrocontrola roladore dores s :I(0?4A= :I(0?4A= H#esarro H#esarrollo llo de proyecto proyectos5 s5 segunda segunda edición 2lfaomega %a5)a. <. )artnez )artnez +arza +arza,, 7aime, 7aime, 8rgani 8rganizaci zación ón y arquite arquitectur ctura a de comput computado adoras, ras, Ed.:earson Educación. =. esga 4erreira 4erreira 7uan (arlos, (arlos, )icrocontr )icrocontrolad oladores ores )otorola )otorola54ree 54reescal scale, e, 2lfaome 2lfaomega. ga. >. %on 9acJett 9acJett,, :I(2KE :I(2KE )icrocont )icrocontroll roller er H :royects :royects for Evil Evil +enius, +enius, $ab $ab Electron Electronics. ics. ?. Le;is Le;is (. Eggebre Eggebrec-t, c-t, Interf Interfacin acing g to t-e person personal al computer computer,, t-irtt-irt- edition. edition. @. E. )artn )artn (uenca, (uenca, )icroco )icrocontro ntrolado ladores res :I(, :I(, la solución solución de un c-ip, c-ip, Ed. :2%2 :2%2*I*4 *I*48. 8. A. )acJen )acJenzie zie,, I. 'cou 'cout, t, )icroc )icrocon ontro trola lado dorr A>0 A>0,, cuart cuarta a edici edición ón,, :rent :rentice ice 9all, 9all, )"ico )"ico,, @. B. 2ngulo, 2ngulo, 7os 7os )., )icrocon )icrocontrola troladore dores s :I(. #iseño #iseño práctico práctico de aplica aplicacion ciones. es. 'egund 'egunda a edición, )c. +ra; 9ill, )"ico, >. 0. :alacios :alacios,, Enrique Enrique.. )icrocon )icrocontrola trolador dor :I(0?4A :I(0?4A=. =. #esarroll #esarrollo o de proyecto proyectos. s. 'egund 'egunda a edición. 2lfaomega. )"ico, ?. 00. $-omas $-omas L. 4loyd. 4loyd. 4undament 4undamento o de 'istemas 'istemas #igitales #igitales H 'ptima 'ptima Edició Edición n :rentice :rentice 9all. 0. 0. )icr )icroc oc-i -ip. p. B B.. )icr )icroc oc-i -ip p $ec-n ec-nol olog ogy y. #isp #ispon onib ible le desd desde e Inte Intern rnet et en& en& -ttp&//;;;.microc-ip.com. 0<. 0<. 4ree 4reesc scal ale. e. B B.. 4ree 4reesc scal ale e semi semico cond nduc ucto torr. #isp #ispon onib ible le desd desde e Inte Intern rnet et en& en& -ttp&//;;;.freescale.com/;ebapp/sps/site/overvie;.!spnodeIdM0?=?A==B #E(. 0=. -ttp&//;;;.atmel.com
