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sistemas digitales

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Unidad 4
Procesamiento digital de datos
Tema 2
Fundamentos de microcontroladores y sistemas embebidos
Sistemas Digitales
2
SUBTEMAS
» Subtema 4: Aplicaciones de Sistemas Embebidos.
» Subtema 3: Aplicaciones de Microcontroladores.
3
OBJETIVOS
 Conocer aplicaciones del microcontrolador
 Revisar los tipos de sistemas embebidos
4
ACTIVIDAD DE INICIO
¿Cuáles son las aplicaciones del
microcontrolador?
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Q1: Se incrementa el contador de programa.
Q2-Q3: Se produce la decodificación y la ejecución de la
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Q4: Se busca el código de la instrucción en la memoria
del programa y se carga en el registro de instrucciones.
» La frecuencia de funcionamiento
de un microcontrolador es la
velocidad a la que ejecuta las
instrucciones del programa.
» Esta velocidad depende del tipo
de oscilador que utiliza el
microcontrolador, que puede ser
interno o externo.
» La frecuencia de funcionamiento
puede variar desde unos pocos
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» Los osciladores de los microcontroladores
son circuitos que generan una señal
periódica que determina la velocidad de
ejecución del programa.
» Hay varios tipos de osciladores, como los
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tipo tiene sus ventajas y desventajas en
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» Algunos microcontroladores permiten
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  • 1. Unidad 4 Procesamiento digital de datos Tema 2 Fundamentos de microcontroladores y sistemas embebidos Sistemas Digitales
  • 2. 2 SUBTEMAS » Subtema 4: Aplicaciones de Sistemas Embebidos. » Subtema 3: Aplicaciones de Microcontroladores.
  • 3. 3 OBJETIVOS  Conocer aplicaciones del microcontrolador  Revisar los tipos de sistemas embebidos
  • 4. 4 ACTIVIDAD DE INICIO ¿Cuáles son las aplicaciones del microcontrolador?
  • 5. 5 5 » Subtema 2: Microcontroladores FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO Q1: Se incrementa el contador de programa. Q2-Q3: Se produce la decodificación y la ejecución de la instrucción Q4: Se busca el código de la instrucción en la memoria del programa y se carga en el registro de instrucciones. » La frecuencia de funcionamiento de un microcontrolador es la velocidad a la que ejecuta las instrucciones del programa. » Esta velocidad depende del tipo de oscilador que utiliza el microcontrolador, que puede ser interno o externo. » La frecuencia de funcionamiento puede variar desde unos pocos kilohercios hasta varios gigahercios.
  • 6. » Los osciladores de los microcontroladores son circuitos que generan una señal periódica que determina la velocidad de ejecución del programa. » Hay varios tipos de osciladores, como los sintonizados, los de cuarzo o cerámicos, » los de frecuencia sintetizada y los RC. Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas en términos de estabilidad, precisión, consumo y costo. » Algunos microcontroladores permiten escoger entre diferentes tipos de osciladores según las necesidades del proyecto. » Subtema 2: Microcontroladores
  • 7. 7 TIPOS DE OSCILADORES » Osciladores sintonizados, tanque o LC: Son aquellos que utilizan un circuito resonante formado por una bobina y uno o más condensadores. La frecuencia de oscilación depende de los valores de estos componentes. Algunos ejemplos son los osciladores Hartley, Colpitts, Armstrong, Vackar, Seiler y Clapppor una resistencia y un condensador » Subtema 2: Microcontroladores
  • 8. » Subtema 2: Microcontroladores » Osciladores Pierce, a cuarzo o cerámicos: Son aquellos que utilizan un cristal o un resonador cerámico como elemento determinante de la frecuencia. Estos elementos tienen una alta estabilidad y precisión. Los osciladores Pierce son muy usados en microcontroladores y relojes
  • 9. » Subtema 2: Microcontroladores » Osciladores por frecuencia sintetizada: Son aquellos que generan una señal con una frecuencia variable y controlada por un circuito digital. Estos osciladores pueden producir una gran variedad de frecuencias con alta resolución y exactitud. Se usan en aplicaciones como comunicaciones, radar y GPS
  • 10. » Subtema 2: Microcontroladores » Osciladores de relajación: Son aquellos que generan una señal no sinusoidal (como cuadrada, triangular o sierra) mediante un proceso de carga y descarga de un condensador. La frecuencia de oscilación depende del tiempo que tarda el condensador en alcanzar ciertos umbrales de voltaje. Se usan en aplicaciones como temporizadores, alarmas y generadores de tonos
  • 11. 11 » Subtema 3: Aplicaciones de microcontroladores CONSIDERACIONES BÁSICAS A LA HORA DE MONTAR UN PROYECTO » 1. Recuerde que el PIC tiene tecnología CMOS, esto quiere decir que consume muy poca corriente pero que a la vez es susceptible a daños por estática, se recomienda utilizar pinzas para manipular y así poder transportar desde el grabador al protoboard o viceversa, o a su vez utilizar una manilla antiestática.
  • 12. 12 CONSIDERACIONES BÁSICAS A LA HORA DE MONTAR UN PROYECTO » 2. Procure utilizar un regulador de voltaje como el 7805 que nos entrega exactamente 5V. y no un adaptador de pared, ya que el voltaje de salida no siempre es el mismo del que indica su fabricante, por último puede utilizar un circuito con un diodo zener de 5.1 V. » 3. No sobrepase los niveles de corriente, tanto de entrada como de salida, recuerde que el PIC puede entregar por cada uno de sus pines una corriente máxima de 25 mA. Asimismo soporta una corriente máxima de entrada de 25 mA., esto quiere decir que puede encender un led con una resistencia de 330 Ω, revisemos: » Subtema 3: Aplicaciones de microcontroladores
  • 13. 13 13 CONSIDERACIONES BÁSICAS A LA HORA DE MONTAR UN PROYECTO » 4. En algunos proyectos es necesario conectar un capacitor de 0,1uF o 1 uF en paralelo al PIC, este evita mal funcionamientos que podrían ocurrirle, en especial cuando se utiliza teclados matriciales y se tiene conectado adicionalmente un buzzer activo (parlante activo) y relés. » 5. Cuando se necesite precisión en el trabajo del PIC (comunicación serial, tonos DTMF, etc.), se recomienda utilizar un cristal oscilador externo de 4 MHZ en adelante, ya que el oscilador interno RC que posee no tiene muy buena precisión. » Subtema 3: Aplicaciones de microcontroladores
  • 14. 14 PROYECTOS DE APLICACIÓN • Diagrama de conexión de un led en el puerto B.0 o pin 6 para hacer un parpadeo de un led. » Subtema 3: Aplicaciones de microcontroladores
  • 15. 15 15 PROYECTOS DE APLICACIÓN • Diagrama esquemático de conexión para un semáforo de 2 intersecciones. » Subtema 3: Aplicaciones de microcontroladores
  • 16. 16 16 16 PROYECTOS DE APLICACIÓN • Diagrama esquemático de conexión de 8 LEDS, para el proyecto de luces con PIC. Debido a la capacidad de corriente que puede entregar este PIC, no se necesita de buffers amplificadores.. » Subtema 3: Aplicaciones de microcontroladores
  • 17. 17 17 17 PROYECTOS DE APLICACIÓN • Diagrama de conexión de 8 leds y un pulsador, cada que se pulsa el botón, los leds aumentan en código binario. » Subtema 3: Aplicaciones de microcontroladores
  • 18. 18 18 18 18 18 PROYECTOS DE APLICACIÓN • Manejo de un display de 7 segmentos con el CI 7447 » Subtema 3: Aplicaciones de microcontroladores
  • 19. 19 19 19 19 19 19 PROYECTOS DE APLICACIÓN • Manejo de 4 displays de 7 segmentos para rotulación » Subtema 3: Aplicaciones de microcontroladores
  • 20. 20 » Subtema 4: Aplicaciones de sistemas embebidos » Los sistemas embebidos se definen como un conjunto de componentes electrónicos asociados para realizar funciones dedicadas. » En pocas palabras un sistema embebido se diferencia de otro tipo de sistemas principalmente por poseer un procesador central, como se aprecia en la figura, el cual es el encargado de recibir, analizar y procesar los datos admitidos por los sensores para, posteriormente, enviar una señal a los actuadores y que éstos realicen la función o funciones específicas requeridas.
  • 21. 21 CARACTERÍSTICAS ■ Tienen un procesador central. Los módulos centrales de procesamiento pueden estar formados por microcontroladores, FPGAS, microprocesadores o una mezcla de los anteriores. ■ Son sistemas confiables. ■ Requieren poco o nulo mantenimiento. En su gran mayoría no exigen mantenimiento dedicado. ■ Son sistemas seguros. Tienen protección del software incrustado, utilizan protocolos encriptados, se diseñan para ser dispositivos Anti – Hacking. Aunque el gran auge de estos sistemas y su uso masivo y muchas veces descuidado está abriendo una brecha en su seguridad. ■ Son eficientes en cuanto al consumo de energía. ■ Son de propósito específico. » Subtema 4: Aplicaciones de sistemas embebidos
  • 22. 22 PROYECTOS DE APLICACIÓN » Diagrama de bloques de un sistema de control de entorno domótico » Subtema 4: Aplicaciones de sistemas embebidos
  • 23. 23 23 PROYECTOS DE APLICACIÓN » Diagrama de bloques de un huerto automatizado mediante IoT » Subtema 4: Aplicaciones de sistemas embebidos
  • 24. 24 PROYECTOS DE APLICACIÓN » Los microcontroladores, microprocesadores y sus placas de desarrollo, permiten tener acceso a una gran cantidad de datos, así como tele- controlar diversos dispositivos. » Al ser una tendencia a nivel mundial la conexión de todos los dispositivos entre sí, se puede generar un ecosistema IoT. » Subtema 4: Aplicaciones de sistemas embebidos
  • 25. 25 IoT » El Internet de las cosas (IoT) es un tipo de red que conecta cualquier cosa con Internet. Dicha red está basada en protocolos estipulados a través de equipos de detección de información para llevar a cabo el intercambio de información y las comunicaciones, con el fin de lograr reconocimientos inteligentes, posicionamiento, rastreo, monitoreo y administración. » Subtema 4: Aplicaciones de sistemas embebidos
  • 26. 26 Domótica e IoT “Estos dispositivos IoT están revolucionando el mercado, por su bajo coste, por su concepto de plug & play, su fácil instalación y porque resuelven soluciones sencillas sin tener que entrar en el mundo profesional de los sistemas” (Carretero, 2017). » VENTAJAS ■ Inversión inicial baja. ■ Dispositivos de fácil instalación y configuración (enfocados al cliente final). ■ Fácil comunicación (wifi o radio). ■ Ideal para pequeñas casas o pisos. ■ Productos novedosos e interesantes en cada momento. ■ Productos accesibles a nivel mundial. » DESVENTAJAS ■ Al ser productos de bajo coste, la calidad y la estética dejan qué desear. ■ Las actualizaciones pueden hacer que el producto deje de funcionar. ■ Falta de comunicación entre marcas y/o productos (falta de integración similar a sistemas domóticos con estándares). ■ Baja fiabilidad (gran parte por la comunicación inalámbrica). ■ Nivel de seguridad bajo. » Subtema 4: Aplicaciones de sistemas embebidos
  • 27. 27 27 ¿Dudas o cometarios?
  • 28. Bibliografía » Carlos A. Reyes (2008), Microcontroladores PIC Programación en Basic, Ecuador; Microchip