Programador de microcontroladores_

1. GUÍA DE SUPERVISIÓN
Resultado esperado
Competencia Indicadores de desempeño Temas
Qué observar para determinar el nivel de
dominio:
Nombre del curso: Programador de microcontroladores
La persona que concluya esta capacitación será capaz de implementar microcontroladores en soluciones que impliquen la automatización de tareas cotidianas o procesos
específicos para diferentes tipos de industrias a partir del uso de sensores, actuadores y diferentes componentes electrónicos. El programador de microcontroladores podrá
desempeñarse en los diferentes sectores de la industria, o bien de forma independiente desarrollando soluciones a la medida de los requerimientos y necesidades de sus
clientes, fomentando en todo momento las buenas prácticas al desarrollar sus soluciones y siguiendo en todo momento las medidas de seguridad y salud laboral relacionadas
a sus funciones.
Selecciona diferentes
microcontroladores mediante
la identificación de sus
componentes y
especificaciones técnicas para
sentar las bases del desarrollo
de diferentes soluciones.
Aplica los fundamentos de la
Identifica un microcontrolador y un
microprocesador a partir de sus
características y componentes para su
integración en diferentes aplicaciones.
*Microcontroladores
*Diferencias entre
microcontroladores y
microprocesadores
Explica qué es un microcontrolador, mencionando
que el circuito integrado programable ejecuta
instrucciones de forma secuencial y sirve para la
automatización.
Define la composición de un microcontrolador, al
mencionar la memoria, unidad central de
procesamiento, periféricos y puertos de entrada y
salida.
Identifica el procedimiento para programar un
microcontrolador, al mencionar el desarrollo de
código, decodificación a lenguaje máquina,
almacenamiento en memoria y ejecución del
programa.
Determina el alcance de un
microcontrolador a partir de sus
especificaciones técnicas para su
implementación en diferentes soluciones.
*Especificaciones técnicas de
un microcontrolador
*Tarjetas de desarrollo o
prototipado
*Aplicaciones de los
microcontroladores
Describe los usos de los pines del
microcontrolador, citando que puede haber para
entradas y salidas digitales y analógicas, salidas
PWM y puertos de comunicación.
Explica las especificaciones técnicas de un
microcontrolador en particular, mencionando sus
voltajes de operación, velocidad de operación,
resolución del convertidor ADC y los protocolos de
comunicación que soportan sus puertos,
basándose en la hoja de especificaciones del
dispositivo.
Cita aplicaciones de los microcontroladores,
mencionando electrodomésticos, sistemas
automovilísticos, automatización de casas y
edificios e internet de las cosas.
Comprende los fundamentos de la
electrónica analógica y digital a partir de
sus características de funcionamiento para
clasificar diferentes elementos y circuitos
electrónicos.
*Electrónica analógica
*Electrónica digital
Explica qué es la electrónica, al mencionar que
existen dos tipos, analógica y digital, que opera
con bajos niveles de voltaje y que emplea
materiales semiconductores.
Define qué es la electrónica analógica,
mencionando que consta de circuitos que operan
con voltajes continuos y variables en el tiempo y
emplea componentes como resistores,
condensadores, inductores, diodos y transistores.
Identifica qué es la electrónica digital,
mencionando que consta de circuitos que operan
con valores bien definidos de voltaje y forma
circuitos combinacionales y secuenciales.
Identifica las herramientas de trabajo, al citar su
utilidad, como la computadora para programar;
pinzas, desarmadores, protoboard, jumpers y
herramientas de soldadura para armar el
prototipo; multímetro y osciloscopio para realizar
pruebas y mediciones de los prototipos.
Mide el voltaje de un componente al seleccionar la
opción en el multímetro y colocar las terminales
del instrumento en paralelo con el componente a
medir.
Toma la corriente al seleccionar la opción en el
multímetro, y abrir el circuito para insertar las
terminales del instrumento.

2. p
electrónica analógica y digital
con base en las medidas de
seguridad y salud laboral para
manipular correctamente sus
herramientas de trabajo.
Integra los fundamentos de la
programación de
microcontroladores con base
en la estructura general del
sketch, funciones de la interfaz
de desarrollo, las
características y
especificaciones técnicas del
microcontrolador para ofrecer
diferentes soluciones tanto a
problemas cotidianos como de
los diferentes sectores de la
industria.
Utiliza diferentes herramientas de trabajo
siguiendo las medidas de seguridad
correspondientes para evitar dañar su
salud.
*Herramientas de trabajo
*Uso del multimetro
*Uso del osciloscopio
*Medidas de seguridad y
salud laboral
Obtiene la frecuencia, período o amplitud de una
señal al utilizar el osciloscopio, conectando los
cables a un canal del instrumento y la punta de
prueba a la fuente de la señal.
Retira de tu cuerpo objetos metálicos como
pulseras o anillos además de evitar trabajar con
ropa holgada cuando utilices diferentes
herramientas electrónicas.
Utiliza correctamente el multímetro y osciloscopio
al realizar diferentes mediciones sin tocar las
puntas metálicas de cada uno.
Identifica las funciones del multímetro al
mencionar que se utiliza para realizar mediciones
de voltaje, corriente y resistencia.
Realiza mediciones de voltaje y corriente a
componentes electrónicos girando la perilla del
multímetro a la medición deseada para detectar si
estos son defectuosos.
Realiza mediciones de resistencia a componentes
electrónicos desconectando el equipo de alguna
fuente de alimentación para detectar si estos son
defectuosos.
Calibra el osciloscopio utilizando la señal base y
verifica en la pantalla la señal cuadrada de 5 volts.
Utiliza el osciloscopio para realizar mediciones de
frecuencia, verificando los Hertz que salen en la
pantalla.
Mejora la visibilidad de la señal, girando las
perillas del osciloscopio hasta que la imagen se
amplíe o reduzca su periodo.
Instala el entorno de desarrollo integrado
(IDE) incluyendo las librerías y
controladores necesarios para contar con
un entorno de desarrollo.
*IDE
Explica qué es un entorno de desarrollo integrado,
mencionando que la interfaz de software
proporciona herramientas que facilitan la
programación.
Instala un IDE al descargar el archivo, copiar los
archivos descomprimidos en una carpeta en la raíz
del disco duro y crear un acceso directo en el
escritorio.
Actualiza las bibliotecas del IDE al ingresar al menú
Herramientas, seleccionar la placa con la cual
trabajará, seleccionar el tipo Actualizable, dar clic
en Instalar.
Emplea la interfaz de desarrollo integrado
siguiendo la estructura del sketch para el
desarrollo de diferentes aplicaciones.
*Estructura del sketch
Explica la estructura de un sketch, al describir que
al inicio se definen etiquetas, variables y librerías;
Setup se ejecuta una sola vez y configura el
microcontrolador; y Loop se ejecuta
indefinidamente y contiene la lógica del programa.
Programa el microcontrolador al usar el IDE para
activar la comunicación serial, imprimir un saludo
y declarar un retraso entre un mensaje y el
siguiente.
Carga el programa al microcontrolador al verificar
que esté seleccionada la placa correcta, dar clic en
verificar errores y dar clic en subir.
Utiliza los pines de propósito general a
partir de las funciones programables para
controlar las entradas y salidas del
microcontrolador.
*Pines de propósito general
Describe el uso de las entradas y salidas digitales
del microcontrolador, mencionando que pueden
leer o enviar señales para controlar el encendido y
apagado de elementos como un LED o un motor.
Describe el uso de las entradas analógicas del
microcontrolador, mencionando que usan un
convertidor ADC para leer señales de sensores.
Describe el uso de las salidas PWM, mencionando
que simulan una señal analógica para controlar el
voltaje de salida.
Describe el uso de los pines de comunicación,
mencionando que permiten intercambiar
información entre dispositivos usando protocolos
de señales digitales.
Menciona los tipos de datos que pueden
emplearse al programar el microcontrolador,
citando void, boolean, char, byte, int, unsigned int,
float, double, array y string-char.

3. Manipula los diferentes tipos de datos y
operadores en el sketch de acuerdo a sus
características y necesidades, para
desarrollar diferentes algoritmos de
control.
*Tipos de datos
*Operadores aritméticos y
lógicos
Cita los tipos de operadores que pueden aplicarse
para modificar datos en un microcontrolador,
mencionando los operadores aritméticos,
compuestos, de comparación y booleanos.
Manipula variables al declararlas en el programa y
alterar sus valores con los operadores de "=".
Utiliza los tipos de valor para organizar el código
en estructuras utilizando la palabra clave struct y
la sintaxis de asignación que usa el punto por nivel
de anidación.
Aparta espacios de memoria consecutivos para la
designación de arreglos mencionando el tipo de
arreglo que puede ser de una a "n" dimensiones o
de propios arreglos.
Utiliza las sentencias de selección para guiar la
ruta de ejecución de programa seleccionando las
palabras clave de If/else, switch o el operador
condicional.
Programa funciones siguiendo la
estructura correspondiente, para
disminuir la cantidad de líneas de código y
aumentar la eficiencia en la programación.
*Programación de funciones
Explica qué es una función, al citar que es una
sección de código que se ocupa varias veces en el
programa y se llama con una sola instrucción.
Explica la estructura de una función, al mencionar
que se compone de parámetros, instrucciones y
retorno.
Controla LEDs al definir etiquetas para los pines,
sus configuraciones en Setup y las rutinas en Loop.
Lee señales analógicas y digitales por
medio de los pines de propósito general
con las funciones correspondientes para
percibir estímulos del exterior.
*Lectura de señales digitales
*Lectura de señales
analógicas
Arma un circuito electrónico para controlar el
encendido y apagado de un LED al conectar una
terminal de un resistor a alimentación, la otra
terminal a un pin del un botón, el mismo pin a una
entrada digital del microcontrolador, la segunda
terminal del botón a tierra, acoplar las referencias
de protoboard y microcontrolador, alimentar el
microcontrolador y conectar un LED a una salida
digital del microcontrolador.
Lee una señal digital con un programa al definir
etiquetas para el botón y el LED, variables
booleanas para éstos, definir salida y entrada en
Setup, tomar la lectura en un ciclo en Loop y
escribir instrucciones con dicha lectura como
condicional.
Arma un circuito electrónico para controlar la
frecuencia de encendido de un LED al conectar un
extremo de un potenciómetro a la alimentación de
la protoboard, una entrada analógica del
microcontrolador a la terminal central del
potenciómetro y un LED en serie con un resistor a
una salida digital del microcontrolador.
Lee una señal analógica con un programa al definir
etiquetas para el potenciómetro y el LED, una
variable para el valor del potenciómetro, definir
salida en Setup, leer y almacenar el valor del
potenciómetro en el Loop y escribir instrucciones
para encender el LED.
Identifica los componentes principales de un
diagrama electrónico, señalándole de manera
física en el protoboard.
Realiza un diagrama eléctrico para alimentar
componentes, tomando en cuenta la polaridad de
los pines de alimentación.
Utiliza resistencias de pull up y pull down a
partir de las funciones programables en el
microcontrolador para configurar el tipo
de señal que recibirá en las entradas
digitales.
Resistencias de pull up y pull
down
Explica el funcionamiento de la configuración pull
up, citando que se toma una lectura baja al pulsar
el botón.
Explica el funcionamiento de la configuración pull
down, citando que se toma una lectura alta al
pulsar el botón.
Programa una resistencia pullup al buscar, en la
hoja de datos del microcontrolador, un pin que
cuente con pull up interna, asignar la etiqueta en
un programa, configurar el pin en Setup y
prgramar las instrucciones de lectura de un botón
en Loop.

4. Desarrolla diferentes
soluciones empleando los
pines analógicos y digitales del
microcontrolador a partir de
sus funciones programables
para implementar diferentes
elementos electrónicos como
sensores, módulos de potencia
y actuadores.
Emplea diferentes algoritmos mediante el
uso de estructuras de control e
interrupciones para programar diferentes
comportamientos en las salidas del
microcontrolador.
*Estructuras condicionales de
control
*Estructuras iterativas de
control
*Manejo de interrupciones
*Programación de salidas
digitales
Explica qué es una estructura condicional, citando
que permite elegir entre dos o más acciones al
evaluar un criterio.
Menciona qué es una estructura iterativa, citando
que permite ejecutar código de forma repetida.
Identifica qué es una interrupción, al mencionar
que es una función que interrumpe el programa
para ejecutar instrucciones, al recibir una señal
interna o externa al microcontrolador.
Arma el circuito para una interrupción al conectar
tres LEDs a salidas digitales y un botón a entrada
digital.
Programa una interrupción al crear etiquetas para
el botón y los LEDs, configurarlos en Setup,
configurar la interrupción en el pin del botón y
programar las instrucciones a ejecutar cuando
dicha interrupción suceda.
Clasifica los tipos en C# entre tipos de valor y tipos
de referencia mencionando las palabras clave
entre ellos como int, char, string, class, struct,
interface entre otros.
Utiliza las palabras clave utilizadas en los tipos de
dato de valor y el espacio de memoria, al incluir
int, double, byte, char, bool, entre otras.
Realiza la conversión implícita y explícita entre
tipos de valor mencionando que si el tipo es
mayor o menor o si utiliza punto flotante,
excluyendo a los booleanos.
Conoce las partes de las sentencias iterativas
seleccionando en el código que parte es el
iniciador, la condición y el iterador de incremento
o decremento.
Utiliza las sentencias iterativas para repetir
bloques de código en el programa seleccionando
las palabras clave de do/while, while o for.
Utiliza las sentencias de salto para salir de las
sentencias iterativas seleccionando las palabras
clave de return, continue o etiquetas.
Extrae los valores de una matriz utilizando un
número de índices idéntico al tamaño de la matriz.
Implementa diferentes sensores por
medio de la programación de los pines de
propósito general del microcontrolador
*Uso de un sensor de
temperatura
*Uso del relevador
Arma el circuito del sensor de temperatura al
conectar su pin de alimentación al pin de
alimentación del microcontrolador, su pin de señal
a una entrada analógica del microcontrolador y su
pin de tierra a la tierra del microcontrolador.
Programa la lectura del sensor de temperatura al
crear una etiqueta para la señal, variables para
voltaje y temperatura, configurar la comunicación
serial, calcular el porcentaje de voltaje de la señal,
convertirlo a temperatura e imprimir el valor en el
monitor serial.
Arma el circuito del relevador al conectar un
resistor a tierra de la protoboard, un fotorresistor
al resistor y el nodo que comparten a una entrada
analógica del microcontrolador, el fotorresistor a
la alimentación de la protoboard, el relevador a
una salida digital del microcontrolador, un foco al
relevador y alimenta el microcontrolador y la
protoboard.
Programa el circuito al crear etiquetas para el LDR
y el relevador, variables de entrada y salida, definir
la salida en Setup y un condicional en Loop para
accionar el relevador al pasar un umbral del LDR.
Programa una señal PWM al seleccionar un pin
apto del microcontrolador, conectar un LED con
resistor y crear un for en Loop con una salida
analógica que escriba en el LED el valor del
contador sobre el cual itera.

5. Evalúa los diferentes errores en
el funcionamiento de circuitos
electrónicos con
microcontroladores a partir de
diferentes pruebas y
depuración de código para
asegurar el correcto
funcionamiento de los
circuitos.
propósito general del microcontrolador
para controlar diferentes elementos
eléctrico electrónicos por medio de
módulos de potencia.
*Uso del relevador
*Implementación de señales
PWM
*Control de un motor DC
Controla un motor DC al conectar sus terminales a
los bornes OUT de un circuito integrado L298,
conectar salidas digitales a los pines IN, un pin
PWM a Enable y la alimentación de dicho circuito,
acoplar las tierras y enviarle una señal PWM.
Explica la relación entre voltaje, corriente y
resistencia utilizando la ley de ohm donde el
voltaje es directamente proporcional a la
multiplicación de la corriente por la resistencia.
Identifica los elementos pasivos que conforman a
la electrónica analógica mencionando sus
características eléctricas como voltaje, corriente, y
resistencia con base en la ley de ohm .
Identifica a los componentes electrónicos activos
explicando que son los que están conectados a
fuente de alimentación independiente para poder
funcionar.
Identifica en la hoja de datos la temperatura
recomendada de operación para cada
componente electrónico explicando que el circuito
podría fallar o cambiar su funcionamiento
esperado al sobrepasar dicha temperatura.
Define la temperatura de operación de todo el PCB
de acuerdo a la resistencia mínima al calor, del
componente más vulnerable.
Propone materiales de diseño de PCB y
componentes electrónicos resistentes a altas
temperaturas utilizando PCB manufacturadas con
FR4.
Depura sketches por medio del monitor
serial para corregir problemas en el
funcionamiento del programa o mejorar el
desempeño del mismo.
*Depuración por monitor
serial
Activa la comunicación al escribir la función
Serial.begin en void setup del programa.
Muestra el estado de variables del programa al
usar sereial.print en void Loop del programa.
Gráfica valores de variables del programa al
dirigirse al menú Herramientas y dar clic en Serial
Plotter.
Atenúa el ruido eléctrico por medio de
capacitores para mejorar el
funcionamiento de sus circuitos.
*Atenuación del ruido
eléctrico
Explica qué es el ruido eléctrico, al mencionar que
son señales que causan comportamientos no
deseados en los circuitos electrónicos.
Atenúa ruido por alimentación al alimentar los
circuitos con fuentes lineales en lugar de
conmutadas.
Reduce el ruido en señales de motores y
relevadores al integrar condensadores en los
circuitos.
Protege sus circuitos electrónicos usando
módulos de potencia y otros elementos
electrónicos para prevenir fallas por
corrientes inductivas.
*Protección de circuitos
electrónicos
Protege los circuitos de cargas inductivas al colocar
un diodo en paralelo al embobinado y polarizado
inversamente.
Cuida los circuitos con motores de corriente
directa al colocar dos diodos en cada terminal,
previniendo ambos sentidos de giro.
Asegura circuitos que corren el riesgo de
polarizarse inversamente al corregir su polaridad
con un puente de diodos.
Limita el voltaje máximo de entrada de un
microcontrolador al colocar un diodo Zener a
tierra en el pin.
Determina cuando un componente ya no
funciona correctamente realizando las
pruebas correspondientes según el tipo de
componente que se esté probando para
llevar a cabo su reemplazo en caso de ser
necesario.
*Detección de fallas en
componentes electrónicos
Comprueba el funcionamiento de los
condensadores al usar un multímetro para medir
continuidad en las terminales del dispositivo.
Verifica el funcionamiento de los diodos al leer la
caída de voltaje en sentido inverso y verificar que
el multímetro no toma lectura.
Garantiza el funcionamiento de un transistor al
colocar la punta COM del multímetro en
transistores PNP o la punta de medición para NPN
y, con la otra punta, verificar que en las demás
terminales hay una medición grande y otra
pequeña.

6. Desarrolla interfaces de control
por hardware a partir de la
incorporación de diferentes
elementos electrónicos para
controlar y monitorear las
funciones programadas en el
microcontrolador.
Implementa diferentes elementos
electrónicos como displays de 8
segmentos o LCDs a partir del uso de
librerías o circuitos integrados para
monitorear las funciones del
microcontrolador y las lecturas de los
sensores.
*Uso de display de 7
segmentos
*Uso de un teclado matricial
*Uso de librerías
*Uso de pantallas LCD
*Interfaces de control
Crea un circuito con un display de siete segmentos
al emplear uno de cátodo común, un
decodificador 74LS48, conectarlos en una
protoboard, conectar el decodificador a salidas
digitales del microcontrolador, alimentar los
circuitos y programar el microcontrolador en el
IDE.
Emplea un teclado matricial al conectarlo a un
microcontrolador, alimentar sus entradas y leer
sus salidas digitales.
Usa una pantalla LCD al conectar su alimentación,
tierra y entradas a un microcontrolador, y
programarla usando la biblioteca lcd integrada en
el IDE.
Establece comunicación entre dos o más
microcontroladores a partir de protocolos
de comunicación estandarizados para
extender las funcionalidades de la
aplicación.
*Comunicaciones
inalámbricas
Presenta opciones de protocolos de comunicación
inalámbrica, mencionando radiofrecuencia, RFID,
WiFi, Bluetooth y telefonía celular.
Identifica el caso de uso de protocolos de
comunicación inalámbrica, mencionando que se
emplean para intercambiar información a
distancia.
Menciona el funcionamiento del protocolo de
comunicación por radiofrecuencia, citando que
transfiere información por ondas
electromagnéticas a kilómetros de distancia.
Explica el funcionamiento del protocolo de
comunicación RFID, citando que consiste en
reconocer bandas electromagnéticas integradas
en tarjetas a pocos centímetros de distancia.
Comprende el funcionamiento del protocolo de
comunicación WiFi, citando que permite conectar
diversos dispositivos a internet y tiene alcance de
20 metros.
Identifica el funcionamiento del protocolo de
comunicación Bluetooth, citando que permite
comunicación punto a punto y punto a multipunto
entre dispositivos electrónicos a pocos metros de
distancia.
Desarrolla PCBs considerando las
especificaciones técnicas de los
microcontroladores con fin de proveer
soluciones mejor integradas.
*Diseño de placas para
microcontroladores
Presenta la ventaja de crear placas para montar
los circuitos, mencionando que facilitan la
conexión entre los componentes y el
microcontrolador.
Explica la utilidad del software de diseño de
placas, mencionando que permite configurar la
ubicación de los componentes, las características
de las pistas y obtener los archivos para fabricar la
placa.
Identifica la ventaja de ensamblar placas para la
maniobrabilidad de los circuitos, mencionando
que permiten reducir el tamaño de los mismos y
facilitar su manipulación.