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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?

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.

» 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.

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

» 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

» 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

» 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
» 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
» 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:

13 13
» 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.

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.

15 15
• Diagrama esquemático de conexión para un semáforo de 2 intersecciones.

16 16
16
• 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..

17 17
17
• Diagrama de conexión de 8 leds y un pulsador, cada que se pulsa el botón, los leds
aumentan en código binario.

18 18
18
18
18
• Manejo de un display de 7 segmentos con el CI 7447

19 19
19
19
19
19
• Manejo de 4 displays de 7 segmentos para rotulación

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
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.

22
» Diagrama de bloques
de un sistema de
control de entorno
domótico

23 23
» Diagrama de bloques
de un huerto
automatizado
mediante IoT

24
» 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.

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.

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.

Bibliografía
» Carlos A. Reyes (2008), Microcontroladores PIC Programación en Basic, Ecuador; Microchip

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