SSeerriiee:: RReeccuurrssooss ddiiddááccttiiccooss

Tapa:Imagen combinada de la Supernova Remnamt captadapor el telescopio Hubble - NASA.

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PRESIDENTE DE LA NACIÓN

Dr. Néstor Kirchner

MINISTRO DE EDUCACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

Lic. Daniel Filmus

DIRECTORA EJECUTIVA DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. María Rosa Almandoz

DIRECTOR NACIONAL DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. Juan Manuel Kirschenbaum

Simuladores interconectablesbasados en lógica digital

María Claudia Cesetti

Adrián Frapiccini

Daniel Cesca

Daniel Pace

Cesetti, María ClaudiaSimuladores interconectables basados en lógica digital / María Claudia Cesetti;Adrián Frapiccini; Daniel Cesca; coordinado por Juan Manuel Kirschenbaum.- 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de laNación. Instituto Nacional de Educación Tecnológica, 2006.152 p. + 1 CD ROM ; 22x17 cm. (Recursos didácticos; 23)

ISBN 950-00-0532-8

1. Electrónica Digital. I. Frapiccini, Adrián II. Cesca, Daniel III. Kirschenbaum, Juan Manuel, coord. IV. Título

CDD 621.381 3

Fecha de catalogación: 3/01/2006

Impreso en MDC MACHINE S. A., Marcelo T. de Alvear 4346 (B1702CFZ), Ciudadela,en marzo 2006

Tirada de esta edición: 2.000 ejemplares

Colección Serie “Recursos didácticos”.Director del Programa: Juan Manuel Kirschenbaum.Coordinadora general: Haydeé Noceti.

Distribución de carácter gratuito.

Queda hecho el depósito que previene la ley n° 11.723. © Todos los derechosreservados por el Ministerio de Educación, Ciencia y Técnologia - InstitutoNacional de Educación Tecnológica.

La reproducción total o parcial, en forma idéntica o modificada por cualquiermedio mecánico o electrónico incluyendo fotocopia, grabación o cualquier sis-tema de almacenamiento y recuperación de información no autorizada en formaexpresa por el editor, viola derechos reservados.

Industria Argentina.

ISBN 950-00-0532-8

Instituto Nacional de Educación TecnológicaCentro Nacional de Educación TecnológicaCeNET-Materiales

Serie: “Recursos didácticos”

1 Invernadero automatizado2 Probador de inyectores y de motores paso a paso3 Quemador de biomasa4 Intercomunicador por fibra óptica5 Transmisor de datos bidireccional por fibra óptica, entre computadoras6 Planta potabilizadora7 Medidor de distancia y de velocidad por ultrasonido8 Estufa de laboratorio9 Equipamiento EMA –características físicas de los materiales de construcción–

10 Dispositivo para evaluar parámetros de líneas11 Biodigestor12 Entrenador en lógica programada13 Entorno de desarrollo para programación de microcontroladores PIC14 Relevador de las características de componentes semiconductores15 Instalación sanitaria de una vivienda16 Equipamiento para el análisis de estructuras de edificios17 Cargador semiautomático para máquinas a CNC de accionamiento electroneumático18 Biorreactor para la producción de alimentos 19 Ascensor20 Pila de combustible21 Generador eólico22 Auto solar23 Simuladores interconectables basados en lógica digital24 Banco de trabajo25 Matricería. Matrices y moldes26 Máquina de vapor27 Sismógrafo28 Tren de aterrizaje29 Manipulador neumático30 Planta de tratamiento de aguas residuales

Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología.Instituto Nacional de Educación Tecnológica.Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

El Instituto Nacional de EducaciónTecnológica -INET- enmarca sus líneas deacción, programas y proyectos, en las metasde:

• Coordinar y promover programasnacionales y federales orientados a for-talecer la educación técnico-profesional,articulados con los distintos niveles y ci-clos del sistema educativo nacional.

• Implementar estrategias y acciones decooperación entre distintas entidades,instituciones y organismos –gubernamen-tales y no gubernamentales-, que permi-tan el consenso en torno a las políticas,los lineamientos y el desarrollo de lasofertas educativas, cuyos resultados seanconsiderados en el Consejo Nacional deEducación-Trabajo –CoNE-T– y en elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Desarrollar estrategias y acciones desti-nadas a vincular y a articular las áreas deeducación técnico-profesional con lossectores del trabajo y la producción, aescala local, regional e interregional.

• Diseñar y ejecutar un plan de asistenciatécnica a las jurisdicciones en los aspectosinstitucionales, pedagógicos, organizativosy de gestión, relativos a la educación téc-

nico-profesional, en el marco de los acuer-dos y resoluciones establecidos por elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Diseñar y desarrollar un plan anual decapacitación, con modalidades presen-ciales, semipresenciales y a distancia, consede en el Centro Nacional de EducaciónTecnológica, y con nodos en los CentrosRegionales de Educación Tecnológica ylas Unidades de Cultura Tecnológica.

• Coordinar y promover programas deasistencia económica e incentivos fis-cales destinados a la actualización y eldesarrollo de la educación técnico-profe-sional; en particular, ejecutar lasacciones relativas a la adjudicación y elcontrol de la asignación del CréditoFiscal –Ley Nº 22.317–.

• Desarrollar mecanismos de cooperacióninternacional y acciones relativas a dife-rentes procesos de integración educativa;en particular, los relacionados con lospaíses del MERCOSUR, en lo referente ala educación técnico-profesional.

Estas metas se despliegan en distintos pro-gramas y líneas de acción de responsabilidadde nuestra institución, para el período 2003-2007:

VVIIIIII

LAS METAS, LOS PROGRAMAS Y LAS LÍNEAS DE

ACCIÓN DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Programa 1. Formación técnica, media ysuperior no universitaria:

1.1. Homologación y validez nacional detítulos.

1.2. Registro nacional de instituciones deformación técnica.

1.3. Espacios de concertación.

1.4. Perfiles profesionales y ofertas formati-vas.

1.5. Fortalecimiento de la gestión institu-cional; equipamiento de talleres y la-boratorios.

1.6. Prácticas productivas profesiona-lizantes: Aprender emprendiendo.

Programa 2. Crédito fiscal:

2.1. Difusión y asistencia técnica.

2.2. Aplicación del régimen.

2.3. Evaluación y auditoría.

Programa 3. Formación profesional para eldesarrollo local:

3.1. Articulación con las provincias.

3.2. Diseño curricular e institucional.

3.3. Información, evaluación y certifi-cación.

Programa 4.Educación para el trabajo y laintegración social.

Programa 5. Mejoramiento de la enseñanzay del aprendizaje de la Tecnología y de laCiencia:

5.1. Formación continua.

5.2. Desarrollo de recursos didácticos.

Programa 6. Desarrollo de sistemas de infor-mación y comunicaciones:

6.1. Desarrollo de sistemas y redes.

6.2. Interactividad de centros.

Programa 7. Secretaría ejecutiva del ConsejoNacional de Educación Trabajo –CoNE-T–.

Programa 8. Cooperación internacional.

Los materiales de capacitación que, en estaocasión, estamos acercando a la comunidadeducativa a través de la serie “Recursosdidácticos”, se enmarcan en el Programa 5del INET, focalizado en el mejoramiento dela enseñanza y del aprendizaje de la Tec-nología y de la Ciencia, uno de cuyos pro-pósitos es el de:

• Desarrollar materiales de capacitacióndestinados, por una parte, a la actua-lización de los docentes de la educacióntécnico-profesional, en lo que hace a co-nocimientos tecnológicos y científicos; y,por otra, a la integración de los recursosdidácticos generados a través de ellos, enlas aulas y talleres, como equipamientode apoyo para los procesos de enseñanzay de aprendizaje en el área técnica.

Estos materiales didácticos han sido elabora-dos por especialistas del Centro Nacional deEducación Tecnológica del INET y por espe-cialistas convocados a través del Programa delas Naciones Unidas para el Desarrollo–PNUD– desde su línea “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo deequipos e instrumentos”, a quienes estaDirección expresa su profundo reconoci-miento por la tarea encarada.

María Rosa AlmandozDirectora Ejecutiva del Instituto Nacional de

Educación Tecnológica.Ministerio de Educación, Ciencia y

Tecnología

IIXX

Desde el Centro Nacional de EducaciónTecnológica –CeNET– encaramos el diseño,el desarrollo y la implementación de proyec-tos innovadores para la enseñanza y el apren-dizaje en educación técnico-profesional.

El CeNET, así:

• Es un ámbito de desarrollo y evaluaciónde metodología didáctica, y de actuali-zación de contenidos de la tecnología yde sus sustentos científicos.

• Capacita en el uso de tecnología a do-centes, profesionales, técnicos, estudian-tes y otras personas de la comunidad.

• Brinda asistencia técnica a autoridades e-ducativas jurisdiccionales y a edu-cadores.

• Articula recursos asociativos, integrandoa los actores sociales involucrados con laEducación Tecnológica.

Desde el CeNET venimos trabajando en dis-tintas líneas de acción que convergen en elobjetivo de reunir a profesores, a especialistasen Educación Tecnológica y a representantesde la industria y de la empresa, en accionescompartidas que permitan que la educacióntécnico-profesional se desarrolle en la escuelade un modo sistemático, enriquecedor, pro-fundo... auténticamente formativo, tanto paralos alumnos como para los docentes.

Una de nuestras líneas de acción es la de di-señar y llevar adelante un sistema de capaci-

tación continua para profesores de educacióntécnico-profesional, implementando trayec-tos de actualización. En el CeNET contamoscon quince unidades de gestión de apren-dizaje en las que se desarrollan cursos,talleres, pasantías, conferencias, encuentros,destinados a cada educador que desee inte-grarse en ellos presencialmente o a distancia.

Otra de nuestras líneas de trabajo asume laresponsabilidad de generar y participar enredes que vinculan al Centro con organismose instituciones educativos ocupados en laeducación técnico-profesional, y con organis-mos, instituciones y empresas dedicados a latecnología en general. Entre estas redes, seencuentra la Red Huitral, que conecta aCeNET con los Centros Regionales deEducación Tecnológica -CeRET- y con lasUnidades de Cultura Tecnológica –UCT–instalados en todo el país.

También nos ocupa la tarea de producirmateriales de capacitación docente. DesdeCeNET hemos desarrollado distintas seriesde publicaciones –todas ellas disponibles enel espacio web www.inet.edu.ar–:

• Educación Tecnológica, que abarca mate-riales que posibilitan una definición cu-rricular del área de la Tecnología en elámbito escolar y que incluye marcosteóricos generales, de referencia, acercadel área en su conjunto y de sus con-tenidos, enfoques, procedimientos yestrategias didácticas más generales.

XX

LAS ACCIONES DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

• Desarrollo de contenidos, nuestra segundaserie de publicaciones, que nuclea fascícu-los de capacitación en los que se profun-diza en los campos de problemas y decontenidos de las distintas áreas del cono-cimiento tecnológico, y que recopila, tam-bién, experiencias de capacitación docentedesarrolladas en cada una de estas áreas.

• Educación con tecnologías, que propicia eluso de tecnologías de la información y dela comunicación como recursos didácti-cos, en las clases de todas las áreas yespacios curriculares.

• Educadores en Tecnología, serie de publica-ciones que focaliza el análisis y las pro-puestas en uno de los constituyentes delproceso didáctico: el profesional queenseña Tecnología, ahondando en losrasgos de su formación, de sus prácticas,de sus procesos de capacitación, de suvinculación con los lineamientos curricu-lares y con las políticas educativas, deinteractividad con sus alumnos, y consus propios saberes y modos de hacer.

• Documentos de la escuela técnica, quedifunde los marcos normativos y curricu-lares que desde el CONET –ConsejoNacional de Educación Técnica- deli-nearon la educación técnica de nuestropaís, entre 1959 y 1995.

• Ciencias para la Educación Tecnológica,que presenta contenidos científicos aso-ciados con los distintos campos de la tec-nología, los que aportan marcos concep-tuales que permiten explicar y funda-mentar los problemas de nuestra área.

• Recursos didácticos, que presenta con-tenidos tecnológicos y científicos,

estrategias –curriculares, didácticas yreferidas a procedimientos de construc-ción– que permiten al profesor de la edu-cación técnico-profesional desarrollar,con sus alumnos, un equipamientoespecífico para integrar en sus clases.

Desde esta última serie de materiales decapacitación, nos proponemos brindar he-rramientas que permitan a los docentes nosólo integrar y transferir sus saberes y capaci-dades, sino también, y fundamentalmente,acompañarlos en su búsqueda de solucionescreativas e innovadoras a las problemáticascon las que puedan enfrentarse en el procesode enseñanza en el área técnica.

En todos los casos, se trata de propuestas deenseñanza basadas en la resolución de pro-blemas, que integran ciencias básicas ytecnología, y que incluyen recursos didácti-cos apropiados para la educacióntécnico–profesional.

Los espacios de problemas tecnológicos, lasconsignas de trabajo, las estrategias deenseñanza, los contenidos involucrados y,finalmente, los recursos didácticos estánplanteados en la serie de publicaciones queaquí presentamos, como un testimonio derealidad que da cuenta de la potencialidadeducativa del modelo de problematización enel campo de la enseñanza y del aprendizajede la tecnología, que esperamos que resultede utilidad para los profesores de la edu-cación técnico-profesional de nuestro país.

Juan Manuel KirschenbaumDirector Nacional del Centro Nacional de

Educación Tecnológica.Instituto Nacional de Educación Tecnológica

XXII

Desde esta serie de publicaciones del CentroNacional de Educación Tecnológica, nos pro-ponemos:

• Poner a consideración de los educadoresun equipamiento didáctico a integrar enlos procesos de enseñanza y de apren-dizaje del área técnica que coordinan.

• Contribuir a la actualización de losdocentes de la educación técnico-profe-sional, en lo que hace a conocimientostecnológicos y científicos.

Inicialmente, hemos previsto el desarrollo deveinte publicaciones con las que intentamosabarcar diferentes contenidos de este campocurricular vastísimo que es el de la educacióntécnico-profesional.

En cada una de estas publicaciones es posiblereconocer una estructura didáctica común:

1 Problemas tecnológicos en el aula. Enesta primera parte del material sedescriben situaciones de enseñanza y deaprendizaje del campo de la educacióntécnico-profesional centradas en la re-solución de problemas tecnológicos, y sepresenta una propuesta de equipamientodidáctico, pertinente como recurso pararesolver esas situaciones tecnológicas ydidácticas planteadas.

2 Encuadre teórico para los problemas.En vinculación con los problemas didác-ticos y tecnológicos que constituyen elpunto de partida, se presentan conceptos

tecnológicos y conceptos científicos aso-ciados.

3 Hacia una resolución técnica. Manualde procedimientos para la construc-ción y el funcionamiento del equipo.Aquí se describe el equipo terminado y semuestra su esquema de funcionamiento;se presentan todas sus partes, y los mate-riales, herramientas e instrumentos nece-sarios para su desarrollo; asimismo, sepauta el “paso a paso” de su construc-ción, armado, ensayo y control.

4 El equipo en el aula. En esta parte delmaterial escrito, se retoman las situa-ciones problemáticas iniciales, aportandosugerencias para la inclusión del recursodidáctico construido en las tareas quedocente y alumnos concretan en el aula.

5 La puesta en práctica. Este tramo dela publicación plantea la evaluacióndel material didáctico y de la experien-cia de puesta en práctica de las estrate-gias didácticas sugeridas. Implica unaretroalimentación –de resolución vo-luntaria– de los profesores destinata-rios hacia el Centro Nacional deEducación Tecnológica, así como elpunto de partida para el diseño denuevos equipos.

Esta secuencia de cuestiones y de momentosdidácticos no es azarosa. Intenta replicar –enuna producción escrita– las mismas instanciasde trabajo que los profesores de Tecnologíaponemos en práctica en nuestras clases:

XXIIII

LA SERIE “RECURSOS DIDÁCTICOS”

XXIIIIII

Es a través de este circuito de trabajo (pro-blema-respuestas iniciales-inclusión teórica-respuestas más eficaces) como enseñamos ycomo aprenden nuestros alumnos en el área:

• La tarea comienza cuando el profesorpresenta a sus alumnos una situacióncodificada en la que es posible recono-cer un problema tecnológico; para con-figurar y resolver este problema, es nece-sario que el grupo ponga en marcha unproyecto tecnológico, y que encare análi-sis de productos o de procesos desarro-llados por distintos grupos sociales pararesolver algún problema análogo.Indudablemente, no se trata de cualquierproblema sino de uno que ocasionaobstáculos cognitivos a los alumnosrespecto de un aspecto del mundo artifi-cial que el profesor –en su marco curri-cular de decisiones– ha definido comorelevante.

• El proceso de enseñanza y de aprendiza-je comienza con el planteamiento de esasituación tecnológica seleccionada por elprofesor y con la construcción del espa-cio-problema por parte de los alumnos, ycontinúa con la búsqueda de respuestas.

• Esta detección y construcción derespuestas no se sustenta sólo en losconocimientos que el grupo disponesino en la integración de nuevos con-tenidos.

• El enriquecimiento de los modos de “ver”y de encarar la resolución de un proble-ma tecnológico –por la adquisición denuevos conceptos y de nuevas formastécnicas de intervención en la situación

desencadenante– suele estar distribuidamaterialmente –en equipamiento, enmateriales, en herramientas–.

No es lo mismo contar con este equipamien-to que prescindir de él.

Por esto, lo queintentamos des-de nuestra seriede publicacio-nes es acercar alprofesor distin-tos recursos di-dácticos que a-yuden a sus a-lumnos en estatarea de proble-matización y dei n t e r v e n c i ó n– s u s t e n t a d ateórica y técni-camente– en elmundo tecno-lógico.

Al seleccionar los recursos didácticos queforman parte de nuestra serie de publica-ciones, hemos considerado, en primer térmi-no, su potencialidad para posibilitar, a losalumnos de la educación técnico-profesional,configurar y resolver distintos problemas tec-nológicos.

Y, en segundo término, nos preocupó quecumplieran con determinados rasgos que lespermitieran constituirse en medios eficacesdel conocimiento y en buenos estructurantescognitivos, al ser incluidos en un aula por unprofesor que los ha evaluado como perti-

XXIIVV

Caracterizamos comorecurso didáctico a to-do material o compo-nente informático se-leccionado por un edu-cador, quien ha evalua-do en aquél posibili-dades ciertas para ac-tuar como mediadorentre un problema de larealidad, un contenidoa enseñar y un grupode alumnos, facilitandoprocesos de compren-sión, análisis, profundi-zación, integración,síntesis, transferencia,producción o evalua-ción.

nentes. Las cualidades que consideramosfundamentales en cada equipo que promove-mos desde nuestra serie de publicaciones”Recursos didácticos”, son:

• Modularidad (puede adaptarse a diversosusos).

• Resistencia (puede ser utilizado por losalumnos, sin peligro de romperse confacilidad).

• Seguridad y durabilidad (integrado pormateriales no tóxicos ni peligrosos, ydurables).

• Adaptabilidad (puede ser utilizado en eltaller, aula o laboratorio).

• Acoplabilidad (puede ser unido o combi-nado con otros recursos didácticos).

• Compatibilidad (todos los componentes,bloques y sistemas permiten ser integra-dos entre sí).

• Facilidad de armado y desarmado (posi-bilita pruebas, correcciones e incorpo-ración de nuevas funciones).

• Pertinencia (los componentes, bloquesfuncionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos cu-rriculares de la educación técnico-pro-fesional).

• Fiabilidad (se pueden realizar las tareaspreestablecidas, de la manera esperada).

• Coherencia (en todos los componentes,bloques funcionales o sistemas se siguenlas mismas normas y criterios para elarmado y utilización).

• Escalabilidad (es posible utilizarlo enproyectos de diferente nivel de com-

plejidad).

• Reutilización (los diversos componentes,bloques o sistemas pueden ser desmonta-dos para volver al estado original).

• Incrementabilidad (posibilidad de iragregando piezas o completando elequipo en forma progresiva).

Haydeé NocetiCoordinadora de la acción “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo de

equipos e instrumentos”.Centro Nacional de Educación Tecnológica

XXVV

23. Simuladoresinterconectablesbasados enlógica digital

22

Este material de capacitación fuedesarrollado por:

María Claudia CesettiEs ingeniera electrónica (Universidad Nacionaldel Sur) e ingeniera laboral (UniversidadTecnológica Nacional. Facultad Regional BahíaBlanca), con capacitación docente para profe-sionales. Es docente en la Escuela de EducaciónTécnica Nº 2 de Bahía Blanca, en las áreas deElectrónica e Informática. Se desempeña comosecretaria del Departamento de Electrónica en laEET Nº2.

Adrián FrapicciniEs técnico electrónico y técnico superior eninformática, con capacitación docente para pro-fesionales. Es docente en la Escuela deEducación Técnica Nº 2 y en el InstitutoTécnico "La Piedad" de Bahía Blanca, en lasáreas de Electrónica e Informática.

Daniel CescaEs ingeniero electricista con orientación elec-trónica, con capacitación docente para profesio-nales. Es docente en la Escuela de EducaciónTécnica Nº 2 de Bahía Blanca, en las áreas deElectrónica, Electricidad e Informática. Sedesempeña como Jefe del Departamento deElectrónica de la EET Nº2. Fue Miembro deComisión Mixta en el convenio de articulacióny acreditación académica, entre la UniversidadTecnológica Nacional (Facultad Regional BahíaBlanca) y la EET Nº 2. Participó en jornadas dedefinición de diseño curricular de los trayectostécnico-profesionales de la orientaciónElectrónica, en la provincia de Buenos Aires.

Daniel PaceEs ingeniero electrónico, con capacitacióndocente para profesionales. Es docente en lasEscuelas de Educación Técnica Nº 2 y Nº 3 deBahía Blanca, en las áreas de Electrónica eInformática. Se desempeña como profesionalpersonal civil en la Armada Argentina.

Dirección del Programa:Juan Manuel Kirschenbaum

Coordinación general:Haydeé Noceti

Diseño didáctico:Ana Rúa

Administración:Adriana Perrone

Monitoreo y evaluación:Laura Irurzun

Diseño gráfico:Tomás Ahumada

Karina LacavaAlejandro Carlos Mertel

Diseño de tapa:Laura Lopresti

Juan Manuel Kirschenbaum

Diseño de CD:Sergio Iglesias

Retoques fotográficos:Roberto Sobrado

Con la colaboracióndel equipo de profesionales

del Centro Nacionalde Educación Tecnológica

Las metas, los programas y las líneas de accióndel Instituto Nacional de Educación Tecnológica VIII

Las acciones del Centro Nacional de Educación Tecnológica X

La serie “Recursos didácticos” XII

1 El recurso didáctico que proponemos 4

2 El encuadre teórico 9

• Sistemas y códigos de numeración• Álgebra de Boole• Circuitos integrados digitales• Lógica combinacional por bloques• Lógica secuencial• Microcontroladores• Dispositivos relacionados con el equipo

3 Hacia una resolución técnica.Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo 77

• La programación de los microcontroladores PIC. El entorno MPLAB®

• El equipo• Los componentes • El desarrollo del circuito impreso• Los canales por los que llega el programa al PIC• Otras consideraciones útiles para el manejo del equipo

4 El equipo en el aula 103

• Los pasos en la generación de un proyecto• Las utilidades del sistema de simuladores• Otras posibilidades

5 La puesta en práctica 112

Anexo

CD con circuitos eléctricos, ruteos de pistas y vistas de cada una delas placas de los simuladores.

Índice

44

1. EL RECURSO DIDÁCTICO QUE PROPONEMOS

En nuestra escuela, la Escuela de EducaciónTécnica Nº 2 de Bahía Blanca -provincia deBuenos Aires-, se desarrolla el espacio curri-cular "Instrumentos y herramientas de desa-rrollo aplicado".

En esta asignatura se abordan competenciasde un tercer nivel de complejidad de las téc-nicas digitales electrónicas, las que permitenprofundizar el desarrollo práctico de los con-tenidos y la integración de éstos a sistemaselectrónicos reales, afianzando la capacidad

crítica y de diagnóstico de los alumnos, sutrabajo en equipo, y la actitud positiva ante lainnovación y el adelanto tecnológico.

Desde "Instrumentos y herramientas dedesarrollo aplicado" organizamos los apren-dizajes de nuestros alumnos en torno a unproblema central que da unidad a los con-tenidos y actividades, y que permite unenfoque pluridisciplinario en el desarrollo delas subáreas de competencia.

DDiisseeññaarr yy ddeessaarrrroollllaarr pprroodduuccttooss ddee eelleeccttrróónniiccaa ddiiggiittaall..

PPrrooggrraammaarr mmiiccrrooccoonnttrroollaaddoorreess..

DDeetteerrmmiinnaarr llaass pprruueebbaass,, aajjuusstteess yy eennssaayyooss ddee ccaalliiddaaddddee llooss pprroodduuccttooss ddiisseeññaaddooss..

MMoonnttaarr yy ppoonneerr eenn mmaarrcchhaa llooss ssiisstteemmaass eelleeccttrróónniiccooss ddiisseeññaaddooss..

SSUUBBÁÁRREEAASS DDEE CCOOMMPPEETTEENNCCIIAA

SSeelleecccciioonnaarr llooss ccoommppoonneenntteess aa uuttiilliizzaarr eenn eell mmoonnttaajjee..

MMaanneejjaarr llooss iinnssttrruummeennttooss ddee mmeeddiicciióónn,,rreellaacciioonnáánnddoollooss aaddeeccuuaaddaammeennttee..

IIddeennttiiffiiccaarr uunn eemmpprreennddiimmiieennttoo yy,, lluueeggoo,, pprrooggrraammaarrlloo..

55

En nuestra tarea de diseño de las actividadesde enseñanza y de aprendizaje, incorpo-ramos criterios cognitivos orientadosa garantizar que, a partir de ellas, losestudiantes pongan en juego capacidadescomplejas, transferibles a diferentes contex-tos.

"Instrumentos y herramientas de desarrolloaplicado" se organiza curricularmente a par-tir de las pautas de:

• Proyectar sistemas microcontroladospara las distintas aplicaciones electróni-cas.

• Controlar, a través de equipos electróni-cos inteligentes, el funcionamiento desistemas.

• Diseñar programas informáticos, en len-guaje de bajo nivel, para la operación deequipos.

• Operar equipos programables.

• Mantener el funcionamiento de sistemasmicrocontrolados.

Las actividades formativas priorizan el traba-jo concreto de los estudiantes con los dispo-sitivos, componentes y equipos electrónicos,la resolución de problemas en los queejerciten sus capacidades, el análisis de con-tenidos específicos y el uso de textos espe-cializados: manuales, folletería industrial,procedimientos y normas.

Para cumplir con esta organización de latarea educativa, nuestros alumnos -que yacuentan con nociones acerca de microcontro-ladores y de sus aplicaciones- necesitan inte-

grar herramientas de programación y de si-mulación de los problemas reales cuyaresolución encaran:

• programas de desarrollo para la simu-lación, edición y búsqueda de errores enel programa realizado como soluciónplanteada,

•programas que se ocupen de grabar elmicrocontrolador a usar,

• sistema electrónico que permita cargar elprograma realizado en el microcontro-lador,

• sistema electrónico que permita probar elsistema, sin necesidad de reconstruirtodo el problema.

Para contar con las mejores herramientas detrabajo en cada uno de estos rubros, nos haresultado útil integrar el programa MPLAB®1

que realiza las tareas de edición, simulación ybúsqueda de errores de los programas que enél se desarrollan.

Respecto de los programas que se ocupande grabar el microcontrolador, en nuestrasclases integramos distintos software que

Es nuestra experiencia con este programay con el equipo asociado que desarrolla-mos desde la EET N° 2 de Bahía Blanca,la que queremos compartir con usted.

1 MPLAB® es accesible y se puede obtener gratuitamente enwwwwww..mmiiccrroocchhiipp..ccoomm.

también vamos a presentar en este materialde capacitación, a los que se puede accederfácilmente por Internet; Por ejemplo,el EPICWin® para el paralelo, Noop® oICprog® para el serie o el ProPI® para ambospuertos.

Además de integrar estos programas, nues-tros alumnos diseñan un programador demicrocontrolador y lo construyen con com-ponentes que se consiguen en el mercado aun costo razonable. También vamos a relatar-le pormenorizadamente esta parte de nuestraexperiencia.

Finalmente, compartiremos con usted cómolos estudiantes arman un sistema universalcompuesto por tarjetas de interconexión queengloba la posibilidad de probar muchosproyectos sin realizar demasiadas modifica-ciones y que sólo requiere de la interco-nexión de componentes básicos de un sis-tema de prueba. Con ella, nuestros alumnosoptimizan espacio, seguridad, dinero y riesgode conexiones equivocadas, y cuentan con laposibilidad de probar cualquier circuito dedistinto grado de complejidad, realizando unconexionado mínimo.

El programador y el simulador resultan,entonces, las partes constitutivas de laeessttaacciióónn ddee ttrraabbaajjoo que nuestros alumnosdiseñan, desarrollan, prueban y ponenen marcha. Esta estación de trabajo -quese completa con los programas quemencionamos, con una PC y con docu-mentación técnica- se convierte, así, en elpracticum en el que desarrollamos nuestraasignatura.

Esta experiencia de enseñanza nos ha permi-tido integrar a las clases un modelo eficazpara que los alumnos experimenten y obser-ven los cambios en los distintos programas y,con ello, las distintas alternativas en los sis-temas que han de ser controladas con estosdispositivos, simulando y ensayando varia-das situaciones, en entornos que se aproxi-man cada vez más a situaciones de trabajodel campo real.

En nuestra tarea en la EET N° 2 de BahíaBlanca, el equipo ssiimmuullaaddoorreess iinntteerrccoonneeccttaa--bblleess bbaassaaddooss eenn llóóggiiccaa ddiiggiittaall ha constituidoun recurso didáctico versátil de entrenamien-to para microcontroladores PIC Microchip®

en toda su gama flash.

Su versatilidad radica en que permite progra-mar, probar y simular los distintos proyectosrealizados in circuit, es decir sin necesidad dequitar el microcontrolador de la placa y conel uso de dispositivos externos interconecta-dos a ésta.

El equipo permite conectar distintas placas,de acuerdo con la necesidad que cadaproyecto tecnológico plantea: desde elencendido de un simple led o una barra de

66

En esta estación de trabajo, los alumnospueden simular con el software de apli-cación (MPLAB®), grabar en el microcon-trolador elegido y, finalmente, probar elprograma planteado como solución decualquier situación real, sin necesidadde armar un circuito individual para cadaaplicación.

led, hasta el manejo de un display de 7 seg-mentos, por ejemplo.

Por su interconectabilidad -rasgo quedeseamos enfatizar en el título de esta obra-,el equipo no queda limitado al grado de posi-bilidades para las que se lo ha diseñado sinoque puede ser ampliado a otras nuevas,definidas por el usuario, y permite expe-

rimentar con la totalidad de las instruccionesdel microcontrolador, sin necesidad de com-ponentes adicionales.

El hecho de contar en la placa principal contres zócalos permite aceptar todas las va-riedades de microcontroladores PIC, con laposibilidad de trabajar con osciladores RC ocristal de cuarzo.

77

PPllaaccaa pprriinncciippaall

SSiisstteemmaa pprriinncciippaall

ZZóóccaallooss

OOsscciillaaddoorreess

PPrrooggrraammaaddoorr ppaarraalleelloo

HHaarrddwwaarree ppeerriifféérriiccoo

CCoonneeccttoorreess

PPllaaccaa ffuueennttee ddee aalliimmeennttaacciióónn ggeenneerraall

PPllaaccaa pprrooggrraammaaddoorr sseerriiee

SSIIMMUULLAADDOORREESS IINNTTEERRCCOONNEECCTTAABBLLEESS BBAASSAADDOOSS EENNLLÓÓGGIICCAA DDIIGGIITTAALL

Modelizar este tipo de placas nos permite -yesperamos que también a usted y a susalumnos- contar con estaciones de trabajo enlas que los estudiantes puedan desarrollar

desde el control de las variables más sencillas-por ejemplo, de apertura y de cierre deválvulas- hasta las más complejas -por ejem-plo, en sistemas de control realimentado-.

88

99

2. EL ENCUADRE TEÓRICO

En esta parte de nuestro material vamos apresentarle, a manera de referencia, la infor-mación teórica2 necesaria para desarrollaralgunos circuitos, empezando por los másbásicos y sencillos, los que permiten utilizarlos ssiimmuullaaddoorreess iinntteerrccoonneeccttaabblleess bbaassaaddooss eennllóóggiiccaa ddiiggiittaall que proponemos.

La ventaja de trabajar con sistemas digitalesconsiste en que éstos son mucho más eficaces,rápidos, sistemáticos, seguros y confiablesque los sistemas analógicos. Por otra parte, lossistemas digitales pueden trabajar con másinformación -esto es, con una mayor rapidezde su flujo- que los sistemas analógicos.

Esto no quiere decir que los sistemas digitaleshayan desplazado a los analógicos; cada unotiene sus aplicaciones bien definidas; pero, eneste material de capacitación vamos a tomaren cuenta algunas características de los sis-temas digitales y subsistemas asociados.

SSiisstteemmaass yy ccóóddiiggooss ddeennuummeerraacciióónn

La noción de cantidad está asociada con lanecesidad de representar un conjunto deobjetos. Esta noción se manifiesta por mediode números y éstos, por razones de practici-dad, a través de símbolos. Para operarlos enforma eficaz, también se debe definir un con-junto de reglas de operación.

Las distintas culturas han adoptado diversasformas de simbolizar los números. Porejemplo, los romanos utilizaban signos devalor creciente que se agrupaban de derechaa izquierda, sumándose o restándose, segúnrequiriera el orden decreciente o no: I, V, X,L, C, D, M.

Los pueblos orientales y americanos desarro-llaron sistemas posicionales, basados en unconjunto limitado de símbolos, entre loscuales se incluye el cero para indicar laausencia de elementos. En estos sistemascada símbolo, además del valor que poseeconsiderado aisladamente, tiene un significa-do o peso distinto, según la ubicación queocupa en el grupo de caracteres.

En un sistema de base b (cantidad de carac-

2 Le proponemos ampliarla con:• Ginzburg, Mario Carlos. Introducción a las técnicas digi-

tales con circuitos integrados. Edición del autor.• Mandado, Enrique (1980; 3° ed.) Sistemas electrónicos

digitales. Marcombo.• Pérez, Julio M. (1980) Técnicas digitales I y II. Arsenal

Naval Puerto Belgrano.

Toda señal analógica puede, tam-bién, utilizarse como entrada al

simulador digital, teniendo en cuenta que,previamente, será convertida por algúnmódulo que, sin problemas, se inter-conecte al equipo.

Ejemplos:

CXVII = 100 + 10 + 5 + 1 + 1MCMV = 1.000 + (1.000 - 100) + 5

teres), un número N cualquiera se puede re-presentar mediante un polinomio de poten-cias de la base, multiplicadas por un símboloperteneciente al sistema:

Donde: • b = Base de numeración.

• N = Número de dígitos enteros.

• Ai = Número perteneciente al sistema ⇒

⇒ 0 Ai < b.

SSiisstteemmaa bbiinnaarriioo

Este sistema solamente utiliza dos símbolosdistintos: 0 y 1, los que reciben el nombrede bbiitt.

La suma binaria A + B toma el valor unocuando sólo uno de los sumandos tienedicho valor. Cuando ambos tienen valor uno,la suma es cero y se produce un uno deacarreo.

¿Qué sucede con la resta binaria (por com-plemento a uno)? Se halla el complementodel sustraendo y se le suma al minuendo.Luego, se quita una unidad del transporte yse suma al resultado anterior, con lo que setiene el resultado buscado.

Para el caso A B, consideremos un ejem-plo en decimal y binario, con el proce-dimiento citado:

Un convenio para la representación denúmeros negativos es el empleo de un bit designo en el extremo izquierdo del númerocorrespondiente. Para nosotros, bit de signo0 + y 1-.

1100

N = An-1 . bn-1 + An-2 . bn-2 + ... + Ai . bi +

+ ... + A0 . b0 + A-1 . b-1 + ... + A-p . b-p

0123456789

101112131415

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

01234567

101112131415161720

0123456789ABCDEF

10

DDeecciimmaall BBiinnaarriioo OOccttaall HHeexxaaddeecciimmaall

La utilización de una base dos en losequipos de cálculo y control automático sedebe a la seguridad y rapidez de respues-ta, como así también a la sencillez de lasoperaciones aritméticas que compensanla necesidad de un mayor número decifras.

0001+ 0101

0110

10111+ 10001+ 1011

110011

A- B

26- 07

?

26+ 92 1118+119

A- B

11010- 00111

11010+ 11000

1110010+1

10011

1111

Otro ejemplo de A B usando bit de signo:

Consideremos el caso de A B. El hecho dedar un número negativo en la resta binaria sedetecta pues no aparece un 1 de transporteque excede la cantidad máxima de dígitos delproblema. Eso indica que debemos comple-mentar el resultado.

Por ejemplo: 18 - 25

Se entiende por ccóóddiiggoo a una representaciónunívoca de las cantidades, de tal forma que acada una de éstas se asigna una combinaciónde símbolos determinada.

El código establece una correspondenciaentre un conjunto de informaciones y otro desímbolos.

El sistema binario recibe el nombre deccóóddiiggoo bbiinnaarriioo nnaattuurraall: Con N cifras binariaso bit se pueden obtener 2N combinacionesdiferentes.

Si del código 8421, que permite 16 combina-ciones, sólo usamos las 10 primerascorrespondientes a los números del 0 al 9del sistema decimal, se obtiene el códigoBCD natural -Decimal codificado en binario-.

A- B

0 25- 0 18

?

0 25- 1 81 11 0 06

+10 07

A- B

0 11001- 0 10010

0 11001- 1 0110111 0 00110

+10 00111

A- B

0 10010- 0 11001

?

0 10010- 1 00110

1 110001 00111

Estos conocimientos sobre cómo serealizan las operaciones matemáticas en

forma binaria son de utilidad, en el momento decomprender el funcionamiento interno delmicrocontrolador puesto que, de esta manera,es como se realizan las distintas operacionesmatemáticas dentro de cualquier procesadordigital como es el caso del utilizado eneste módulo digital.

0123456789

101112131415

DDeecciimmaall

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

BBIINNNNAATT88442211

0000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000

GGRRAAYY

0000000100100011010001010110011110001001

BBCCDDnnaattuurraall

88442211

0000000100100011010010111100110111101111

AAIIKKEENN((BBCCDD))22442211

0000000100100011010010001001101010111100

55442211((BBCCDD))

0011010001010110011110001001101010111100

EEXXCC.. TTRREESS((BBCCDD))

00000000010001100111011111111111110111001100010000

JJoohhnnssoonn((BBCCDD))

TTaabbllaa ddee ccóóddiiggooss

ÁÁllggeebbrraa ddee BBoooollee

Se define una señal analógica como una fun-ción que es continua en todo el dominio.

Si consideramos, por ejemplo, una tensión,ésta tendría una forma de onda:

La función, en este caso, toma todos los va-lores que ocurren en los instantes t = t1, t2, ...

En los sistemas digitales, encontramos mag-nitudes, elementos, etc., que son especiales,en el sentido de que sólo pueden adoptar dosvalores distintos. Es decir, son discretos.

En ellos, la tensión realiza transicionesabruptas entre dos niveles V1 y V2 sin asumir

ningún otro valor.

Si decidiéramos, arbitrariamente, que el nivelmás positivo sea el verdadero (uno, alto,existe, etc.) y el más negativo falso (cero,bajo, no existe, etc.), habremos adoptado laconvención de lógica positiva; de lo con-trario, será lógica negativa.

Considere usted esta particularidad:

• En los sistemas digitales se habla dellóóggiiccaa ccoommbbiinnaacciioonnaall cuando cada com-binación de las señales binarias existenteen la entrada de un dispositivo da porresultado, siempre, la misma señal bina-ria de salida, sin importarle lo pasadoanteriormente.

• En tanto, los circuitos son de llóóggiiccaasseeccuueenncciiaall cuando las señales en las sali-das dependen de las presentes en susentradas, como también de las salidaspasadas (último registro de memoria).

Le presentamos, ahora, algunas definicionesclave:

• VVaarriiaabbllee llóóggiiccaa. Es cualquier símbolo li-teral A, B, ..., Z empleado para represen-tar dispositivos o magnitudes físicas queexhiben dos estados posibles, claramentedefinidos. En nuestro caso, 1 y 0. Porejemplo: Z = 1, lámpara encendida.Z = 0, lámpara apagada.

• FFuunncciióónn llóóggiiccaa. Z es una variable depen-diente (función) de otras variables; porejemplo, A y B ⇒ Z = f (A, B). Unafunción se define dando una regla u otrainformación, por lo que se puede deter-minar la variable dependiente (Z), cuan-do se especifican las variables indepen-dientes (A y B). Una función del álgebra

1122

Un áállggeebbrraa ddee BBoooollee es toda clase o conjuntode elementos que pueden tomar dos valoresperfectamente diferenciados que se designancomo 0 y 1, y están relacionados por opera-ciones básicas.

de Boole es una variable binaria cuyovalor depende de una expresión alge-braica en la que se relacionan entre sí lasvariables binarias por medio de opera-ciones básicas.

• CCoommppuueerrttaa llóóggiiccaa. Es un circuito lógicocuya operación puede ser definida poruna función del álgebra de Boole, queseguidamente desarrollaremos.

• TTaabbllaa ddee vveerrddaadd. Es la tabulación ordena-da de todas las combinaciones posiblesde las variables asociadas a la función.Con N variables podemos realizar 2N

combinaciones. La tabla de verdad deuna función lógica es, entonces, la repre-sentación donde se indica el estado lógi-co "1" o "0" que toma la función lógicapara cada una de las combinaciones delas variables de las cuales depende.

FFuunncciioonneess bbáássiiccaass

La ffuunncciióónn aanndd se puede caracterizar dicien-do que Z es: uno, verdadero, existe, etc. sólosi A `y´ B también son: uno, verdadero, exis-ten, etc.

La tabla de verdad es:

El dispositivo que realiza esta operación sedenomina compuerta y se simboliza:

La ffuunncciióónn oorr es uno si A `o´ B lo son:

Su tabla de verdad es:

El símbolo de la compuerta es:

La ffuunncciióónn ccoommpplleemmeennttaacciióónn oo nnoott es unanegación o inversión.

• Si decimos que Z existe cuando A existe⇒ Z = A

• Si asumimos la otra alternativa, que Zexiste cuando A no existe ⇒ Z = A

1133

aannddoorr

FFUUNNCCIIOONNEESS LLÓÓGGIICCAASS

ffuunncciióónn ccoommpplleemmeennttaacciióónn oo nnoottnnaannddnnoorr

oorr eexxcclluussiivvaa

Z = A . B

Z = A + B

AA BB ZZ0 0 00 1 01 0 01 1 1

AA BB ZZ0 0 00 1 11 0 11 1 1

Su tabla de verdad:

Su símbolo es:

Las ffuunncciioonneess nnaanndd y nnoorr surgen por la com-binación de dos funciones básicas

Las funciones básicas and, or y las combi-nadas nand, nor no necesariamente deben serde dos variables como fueron vistas, sino quepueden estar conformadas por N de ellas:

1144

A + B = B + AA . B = B . A

A + (B + C) = (A + B) + CA . (B . C) = (A . B) . C

A + B . C = (A + B) . (A + C)A . (B + C) = A . B + A . C

Propiedades

CCoonnmmuuttaattiivvaa AAssoocciiaattiivvaa DDiissttrriibbuuttiivvaa

Teoremas del álgebra de Boole

A + 0 = AA . 0 = 0

A = A

A + 1 = 1A . 1 = A

A + A = AA . A = A

A + A = 1A . A = 0

nand = and - not

Z = A . B

nor = or - not

Z = A + B

Z= A.B.C.DZ= A.B.C.DZ= A+B+C+DZ= A+B+C+D

AA BB ZZ0 0 10 1 01 0 01 1 0

AA ZZ0 11 0

AA BB ZZ0 0 10 1 11 0 11 1 0

El tteeoorreemmaa ddee MMoorrggaann se cumple para N variables.

Mediante la utilización de las propiedades,leyes y teoremas, siempre es posible llevaruna función lógica a una forma típicapreestablecida.

Existen dos formas canónicas:

• la ffoorrmmaa mmiinntteerrmmaa (suma lógica de pro-ductos lógicos) y

• la ffoorrmmaa mmaaxxtteerrmmaa (producto lógico desumas lógicas).

Cada una de ellas formadas por mintermos ymaxtermos, respectivamente.

• mmiinntteerrmmoo es un producto lógico en elcual aparecen todas las variables delproblema, negadas o no.

• mmaaxxtteerrmmoo, lo mismo pero en suma lógica.

Consideremos un ejemplo.

La ffuunncciióónn ssuummaa ddee pprroodduuccttooss es una formacanónica de una función particular asociadapor la suma lógica de todos los minitérminosque satisfacen dicha función.

Para tres variables:

Donde:• i adopta el valor cero o uno, según la

función analizada.

• = 0 cuando el término no aparece;= 1 cuando el término aparece.

La ffuunncciióónn pprroodduuccttoo ddee ssuummaass es una formacanónica de una función particular formadapor el producto lógico de todos los maxitér-minos que satisfacen dicha función.

Donde:• = 0 si el término aparece y = 1 cuan-

do no interviene la combinación.

La ffuunncciióónn oorr eexxcclluussiivvaa expresa: Z es uno siexclusivamente A es uno o si exclusivamenteB es uno, es decir que A y B no sean unosimultáneamente.

1155

Todas las funciones que le hemos pre-sentado, así como los teoremas y

propiedades, pueden ser perfectamente simu-lados como práctica en el equipo que leproponemos desarrollar.

Mintermo: A . B . C . DMaxtermo: A + B + C + D

Para cuatro variables

m0m1m2m3m4m5m6m7

000001010011100101110111

MMiinntteerrmmoo AABBCC

F = 0m0+ 1m1+ 2m2+ 3m3+ 4m4+ 5m5+ 6m6+ 7m7

F =2n -1

i = 0

imi

FM = (0 + M0) (1 + M1) (2 + M2) (3 + M3) ... (Z + MZ)

FM=i = 0

(iMi)

A + B = A.B

A.B = A + B

1

2

2n -1

1166

Expresada como suma de productos lógicos:

Para conseguir la función O exclusiva de 3entradas pueden usarse funciones O exclusi-va de dos entradas para acoplarse entre sí.

RReedduucccciióónn ppoorr mmaappaass

Reducir una función por los métodos alge-braicos vistos, usando las propiedades y teo-remas del álgebra de Boole no es simple.

Es por ello que se han desarrollado formas desimplificación sistemáticas como son elmétodo numérico de Quine-Mc Cluskey ylos tabulares de Veitch-Karnaugh. Estos últi-mos son los que aplicamos, ya que consti-tuyen una forma gráfica de representar latabla de verdad de una función lógica.

El mapa es un diagrama compuesto por cel-das. Cada celda representa un mintermo.Como los términos canónicos adyacentespueden reducirse a un sólo término en elcual se ha suprimido la variable cuyo estadoes diferente en ambos. Por ejemplo:

En los mapas, los términos canónicos adyacentesse agrupan en una tabla de tal manera que estánfísicamente contiguos; por lo tanto, es muy sen-cillo realizar las agrupaciones para reducir.

Adoptamos la siguiente forma de realizar losmapas:

Z = A B

Z = A.B + A.B

AA BB ZZ0 0 00 1 11 0 11 1 0

Z = A BZ = A.B + A.B

La ffuunncciióónn EEXXOORR=

AA BB ZZ0 0 10 1 01 0 01 1 1

F= A.B.C + A.B.C = A.B. (C + C) = A.B

m0m1

m2m3

BB

m0m2

m1m3

m5m7

m4m6

DD

D

m0m1m5m4

m2m3m7m6

m10m11m15m14

m8m9m13m12

BB B

C C C

A AA A A A

C C C

B

En esta reducción por mapas:

• CCeellddaa: Es cada una de las pequeñasdivisiones de un mapa y representa unacombinación particular. En el caso queesa combinación haga valer uno a la fun-ción, dicho uno se trasladará al mapa enla celda correspondiente.

• CCeellddaass ccoommppaattiibblleess: Celdas que poseenun lado en común y se combinan en unareducción inicial.

• BBllooqquuee: Conjunto compatible de celdas quepotencian una reducción (contiene 2N celdas).

• BBllooqquuee pprriinncciippaall: Es el bloque másgrande que incluye una celda dada.

• BBllooqquuee eesseenncciiaall: Bloque principal queposee por lo menos una celda no con-tenida en ningún otro bloque.

• OOrrddeenn ddee bbllooqquuee: Lo da N y nos dicecuántas variables elimina.

Procedimiento:• Se toman todos los "unos" que no se

pueden combinar con ningún otro.

• Se forman los grupos de "2" unos que nopueden formar un grupo de "4".

• Se forman los grupos de "4" unos que nopueden formar uno de "8".

• Así, hasta cubrir todos los unos, siemprerespetando 2N.

En ocasiones, existen combinaciones de lasvariables que no se presentan nunca. Estetipo de combinaciones se denominarreedduunnddaanncciiaa y, puesto que no aparecen en lafunción, pueden tomarse como uno o cero,según convenga a la reducción. Se las notacon X.

CCiirrccuuiittooss iinntteeggrraaddooss ddiiggiittaalleessEn la actualidad, los circuitos integrados (CI) sonla base fundamental del desarrollo de la electróni-ca, debido a que facilitan y economizan tareas.

Dentro de las distintas clasificaciones de loscircuitos integrados, podemos mencionar a laque los divide entre:

• los de operación fija y

• los programables.

Los circuitos integrados de operación fijafuncionan bajo el álgebra de Boole, utilizan-do una compuerta digital para cada una delas operaciones.

1177

Todos estos conocimientos, teorías ypostulados pueden ser fácilmente verifi-

cados a través de simples programas en el si-mulador, los que permiten visualizar las distintastablas de verdad en los led que están presentesen los puertos y realizar las distintas combina-ciones a través de los pulsadores, demanera de lograr las tablas de verdad.

Un cciirrccuuiittoo iinntteeggrraaddoo es una pieza o encapsula-do -generalmente, de silicio o de algún otromaterial semiconductor- que, utilizando laspropiedades de los semiconductores, es capazde realizar las funciones definidas por la unión,en un circuito, de varios elementos electrónicos(resistencias, condensadores, transistores, etc.).

En el diseño y posterior armado delsimulador interconectable, así co-

mo en las distintas prácticas que se reali-cen en él, se hace uso de una granvariedad de circuitos integrados.

1188

La complejidad de un CI puede medirsepor el número de compuertas lógicas quecontiene. Los métodos de fabricación actualespermiten construir circuitos integrados cuyacomplejidad está en el rango de una a 105 omás compuertas por circuito integrado.

Según esto, los CI se clasifican en los siguien-tes niveles o escalas de integración:

• SSSSII (pequeña escala), menor de 10 com-puertas.

• MMSSII (media escala), entre 10 y 100 com-puertas.

• LLSSII (alta escala), entre 100 y 10.000compuertas.

• VVLLSSII (muy alta escala), a partir de 10.000compuertas.

La capacidad de integración depende, a suvez, de dos factores:

• El áárreeaa ocupada por cada compuerta;depende, a su vez, del tipo y del númerode transistores utilizados para realizarla.Cuanto menor sea esta área, mayor serála capacidad de integración a gran escala.

• El ccoonnssuummoo de potencia. En un circuitointegrado, el consumo total del chipdepende del número de compuertas uti-lizadas. Si éstas son demasiadas, el calorgenerado por efecto Joule puede provo-car un aumento de temperatura que hagaque el circuito se deteriore.

Por esto, existen distintos tipos de encapsu-lados. Estos componentes están estandariza-dos, lo que permite compatibilidad entre fa-bricantes, de forma que las característicasmás importantes sean comunes.

Los componenteslógicos se englo-ban -en términosgenerales- dentrode una de dosffaammiilliiaass llóóggiiccaass:

•TTL, diseñadapara una altavelocidad.

• CMOS, dise-ñada para unbajo consu-mo.

Tiempo de propagación de compuertaFrecuencia máxima de funcionamientoPotencia disipada por compuertaMargen de ruido admisibleFan out

PPaarráámmeettrroo

10 ns35 MHz10 mW1 V10

TTTTLL eessttáánnddaarr

33 ns3 MHz1 mW1 V10

TTTTLL 7744LL

5 ns45 MHz2 mW0'8 V20

TTTTLLSScchhoottttkkyy ddee

bbaajjaa ppootteenncciiaa((LLSS))

40 ns8 MHz10 nW2 V50 (*)

FFaaiirrcchhiilldd44000000BB CCMMOOSS((ccoonn VVcccc==55 VV))

20 ns16 MHz10 nW4 V50 (*)

FFaaiirrcchhiilldd44000000BB CCMMOOSS((ccoonn cccc==1100 VV))

CCuuaaddrroo ccoommppaarraattiivvoo ddee llaass ffaammiilliiaass

(*) O lo que permita el tiempo de propagación admisible

Actualmente, dentro deestas dos familias se hancreado otras, que inten-tan conseguir lo mejorde ambas: un bajo con-sumo y una alta veloci-dad. La familia lógicaECL se encuentra entrela TTL y la CMOS, y naciócomo un intento de con-seguir la rapidez de TTL yel bajo consumo deCMOS; pero, en rarasocasiones se emplea.

LLóóggiiccaa ccoommbbiinnaacciioonnaall ppoorrbbllooqquueess

Un circuito combinacional se analiza deter-minando la salida de los elementos lógicosque lo constituyen (normalmente, compuer-tas lógicas), partiendo de las variables deentrada y avanzando en el sentido de la señalhacia la salida.

CCiirrccuuiittooss mmuullttiipplleexxoorreess

Son circuitos que envían, por un solo canalde salida, alguna de las informaciones pre-sentes en varias líneas de entrada, previodireccionamiento binario.

Tomaremos como ejemplo el multiplexor74151 con 8 entradas, cuyo esquema lógicoes:

1199

Se denomina cciirrccuuiittoo ccoommbbiinnaacciioonnaall a unconjunto de circuitos en los que se cumplela condición de que sus salidas son exclu-sivamente función de sus entradas, sinque intervenga el último valor en que seencontraban dichas salidas.

MMuullttiipplleexxoorreess

DDeemmuullttiipplleexxoorreess

DDeeccooddiiffiiccaaddoorreess

CCIIRRCCUUIITTOOSS CCOOMMBBIINNAACCIIOONNAALLEESS

CCooddiiffiiccaaddoorreess

CCoommppaarraaddoorreess

AArriittmmééttiiccooss

GGeenneerraaddoorreess,, vveerriiffiiccaaddoorreessddee ppaarriiddaadd

DDee ooppcciióónn

HHaabbiilliittaaddoorreess

BBuuffffeerr

2200

El diagrama de conexiones y la tabla de verdad correspondientes son:

El strobe es una habilitación (hab) para permitir el funcionamiento o no del multiplexor.

CCXLLLLHHHH

BBXLLHHLLHH

AAXLHLHLHLH

SSttrroobbeeSSHLLLLLLLL

SSeelleecccciióónn

EEnnttrraaddaass

H = 1L = 0W = Salida negada

SSaalliiddaass

YY

LD0D1D2D3D4D5D6D7

WW

HD0D1D2D3D4D5D6D7

2211

Utilizan la función inversa de los multiplexo-res. La información de la entrada se transmitea la línea de salida seleccionada, mediante lasentradas de control o de direccionamiento;es decir, se encauzan los datos desde unafuente común de entrada hacia uno de 2n

destinos de salida.

Es importante comentar que los demulti-plexores pueden trabajar también comodecodificadores.

Tomemos como ejemplo el demultiplexor74138 con 8 salidas, cuyo esquema lógicovemos a continuación:

CCiirrccuuiittooss ddeemmuullttiipplleexxoorreess

El diagrama de conexiones y la tabla de verdadcorrespondientes son:

En la tabla de verdad, la habilitación (hab)G2 = G2A + G2B.

CCiirrccuuiittooss ddeeccooddiiffiiccaaddoorreess

Un decodificador es un circuito lógico com-binacional, que convierte un código de entra-da binario de n bits en m líneas de salida(n puede ser cualquier entero y m es unentero menor o igual a 2n), tales que cadalínea de salida será activada para una sola delas combinaciones posibles de entrada.

Puesto que cada una de las entradas puedeser 1 o 0, hay 2n combinaciones o códigos deentrada. Para cada una de estas combina-ciones de entrada, sólo una de las m salidasestará activada 1, para lógica positiva; todaslas otras salidas estarán en 0.

Muchos decodificadores se diseñan para pro-

ducir salidas 0 activas, lógica negativa, dondela salida seleccionada es 0, mientras que lasotras son 1. Esto último se indica siempre porla presencia de pequeños círculos en las líneasde salida del diagrama del decodificador.

Algunos decodificadores no usan todos los2n códigos posibles de entrada, sino sóloalgunos de ellos. Por ejemplo, un decodifi-cador BCD a decimal, tiene un código deentrada de 4 bits que sólo usa diez gruposcodificados BCD, 0000 hasta 1001. Algunosde estos decodificadores se diseñan de talmanera que, si cualquiera de los códigos nousados se aplica a la entrada, ninguna de lassalidas se activará.

Consideremos el ejemplo del decodificadorBCD a 7 segmentos 7447.

Muchas veces, es necesario leer mediantebarras luminosas los dígitos decimales

2222

GG11XLHHHHHHHH

GG22 nnoottaaHXLLLLLLLL

CCXXLLLLHHHH

BBXXLLHHLLHH

AAXXLHLHLHLH

YY00HHLHHHHHHH

YY11HHHLHHHHHH

YY22HHHHLHHHHH

YY33HHHHHLHHHH

YY44HHHHHHLHHH

YY55HHHHHHHLHH

YY66HHHHHHHHLH

YY77HHHHHHHHHL

HHaabbiilliittaaddaass SSeelleecccciioonnaaddaass

EEnnttrraaddaassSSaalliiddaass

H = 1.L = 0, siendo G1 la entrada de dato del demultiplexor.

2233

correspondientes a los resultados parciales ototales de algún sistema que opera -por ejem-plo, en código BCD (decimal codificado enbinario; o sea, números binarios codificadosdel 0 al 9)-. Esto requiere pasar por un códi-go de 7 barras, por ejemplo, cuyas combina-ciones harán encender 7 segmentos lumi-nosos (led), tal que forman los números de-cimales del 0 al 9.

Como cada led está asociado a una letra, sepuede construir una tabla con las combina-ciones binarias como entrada y las letras a, b,c, d, e, f, g como salida. De esta manera, cadafunción tomará el valor 1, de acuerdo conlos segmentos que deban iluminarse, segúnel número decimal que deba aparecer encoincidencia con cada combinación binariade las entradas. Por ejemplo, para el0: a = b = c = d = e = f = 1 y g = 0.

En este caso, este circuito pasaría a serun conversor del código BCD a los 7 seg-mentos.

Tanto los displays como los respectivosconversores son utilizados en nuestro

equipo simulador para visualizar conteos, porejemplo, o datos de alguna variable tomada enlas entradas del microcontrolador.

NN°°0123456789

101112131415BI

RBILT

DD0000000011111111x0x

CC0000111100001111x0x

BB0011001100110011x0x

AA0101010101010101x0x

BBII//RRBBOO1111111111111111001

EEnnttrraaddaass

LLTT1111111111111111x10

RRBBII 1xxxxxxxxxxxxxxxx0x

<<<<<<

INVÁLIDO

aa1011010111000100001

SSaalliiddaass

bb1111100111001000001

cc1101111111010000001

dd1011011010110110001

ee1010001010100010001

ff1000111011001110001

gg0011110011111110001

2244

CCiirrccuuiittooss ccooddiiffiiccaaddoorreess

Se trata de circuitos combinacionales queposeen 2n entradas y n salidas, y cuya estruc-tura es tal que, al activarse una de lasentradas adoptando un estado lógico deter-minado 0 o 1, en la salida aparece la combi-

nación binaria correspondiente al númerodecimal asignado a dicha entrada.

Tomaremos como ejemplo el codificador deci-mal 74147 de 10 entradas a cuatro salidasbinarias, cuyo esquema lógico vemos a con-tinuación:

Codificadordecimal

CCiirrccuuiittooss ccoommppaarraaddoorreess

Comparan dos combinaciones binarias y nosdicen si son iguales o no, o si una es mayor omenor que la otra mediante un 1 colocado enla salida correspondiente.

CCiirrccuuiittooss aarriittmmééttiiccooss

Los sistemas digitales realizan una variedadde tareas de procesamiento de información.Entre las funciones básicas encontradas estánlas diversas funciones aritméticas.

Sin duda, la operación aritmética básica es la

suma de dos dígitos binarios. Esta suma sim-ple consta de cuatro operaciones elementalesposibles; a saber:

2255

aa0011

bb0101

AA == BB1001

AA >> BB0010

AA << BB0100

Tomemos como ejemplo el circuito com-parador 7485 con magnitud de 4 bits:

AA33 BB33A3 > B3A3 < B3A3 = B3A3 = B3A3 = B3A3 = B3A3 = B3A3 = B3A3 = B3A3 = B3A3 = B3A3 = B3A3 = B3

AA11 BB11XXXX

A1 > B1A1 < B1A1 = B1A1 = B1A1 = B1A1 = B1A1 = B1A1 = B1A1 = B1

AA00 BB00XXXXXX

A0 > B0A0 < B0A0 = B0A0 = B0A0 = B0A0 = B0A0 = B0

EEnnttrraaddaass ddee ddaattooss aa ccoommppaarraarr

AA22 BB22XX

A2 > B2A2 < B2A2 = B2A2 = B2A2 = B2A2 = B2A2 = B2A2 = B2A2 = B2A2 = B2A2 = B2

EEnnttrraaddaass eenn ccaassccaaddaa

AA >> BBXXXXXXXXHLXHL

AA << BBXXXXXXXXLHXHL

AA >> BBHLHLHLHLHLLLH

AA << BBLHLHLHLHLHLLH

AA == BBXXXXXXXXLLHLL

AA == BBLLLLLLLLLLHLL

SSaalliiddaass

0 + 0 = 00 + 1 = 11 + 0 = 1 1 + 1 = 10

Las primeras tres operaciones producen unasuma de un dígito o bit de longitud; pero,cuando los bits sumandos son iguales a 1, lasuma binaria consta de dos dígitos, corres-pondiente al número decimal 2.

El bit más significativo (el de mayor peso) deeste resultado se denomina aaccaarrrreeoo.

Un circuito combinacional que realiza la sumade dos bits se denomina sseemmiissuummaaddoorr o hhaallffaaddddeerr. De allí que son circuitos combina-cionales que realizan operaciones matemáticas.

Realizando su implementación mediantecompuertas, queda:

Tomemos como ejemplo el circuito 7483,sumador completo binario de 4 bits conacarreo de salida:

Este sumador es un circuito digital capazde realizar la suma aritmética de dos omás dígitos binarios, además de un posibleacarreo de entrada. Este último es particular-mente útil cuando se diseña en formamodular un sumador de dos números de ´n´bits.

Además, este integrado se puede utilizarcomo parte de un circuito sumador-restadorbinario, junto a circuitos complementadoresy a una lógica combinacional adecuada.

CCiirrccuuiittooss ggeenneerraaddoorreess,, vveerriiffiiccaaddoorreessddee ppaarriiddaadd

Al hablar de códigos, hemos visto quemuchas veces se utiliza un bit llamado deparidad P, tal que para cada número codifica-do existe siempre un número par o impar deunos.

El generador de paridades un sistema combina-cional que realiza, enesencia, la suma de lacantidad de unos queposee el dato de entrada,y en consecuencia, generasu salida. Con un 1 lógi-co, indica si dicha canti-dad es par o impar.

2266

A0011

B0101

SumaS0100

Acarreocy0001

Es de interés recordar que resultamás sencillo realizar estas opera-

ciones con un programa y desarrollarlomediante un microcontrolador como losque se utilizan en nuestro recursodidáctico.

Tomemos como ejemplo el circuito 74280,generador de paridad de 9 entradas y 2 sali-das:

Luego de recibido el dato en el receptor, sedebe verificar la paridad enviada con la ge-nerada en el receptor, para detectar erroresen la transmisión.

CCiirrccuuiittooss ddee ooppcciióónn

Son circuitos combinacionales que permitenobtener, a la salida, una de dos posibles varia-bles de entrada según la opción adoptada.

La variable H, en este caso, permite optarentre E1 o E2, de la siguiente manera:

CCiirrccuuiittooss hhaabbiilliittaaddoorreess

Son circuitos combinacionales que permiteno prohíben el paso de determinada cantidadde bits tomados como entrada hacia una sa-lida de la misma cantidad de bits.

En este caso, la línea h es la que habilita elpaso o lo deshabilita, de la siguiente manera:

CCiirrccuuiittooss bbuuffffeerr

Estos circuitos, además de actuar como sepa-radores en circuitos más complejos y comoniveladores de corriente de trabajo, cumplen

2277

NNºº ddee eennttrraaddaass ddeessddee AA

hhaassttaa II qquuee eessttáánn eenn ""11""

0, 2, 4, 6, 8

1, 3, 5, 7, 9

PPaarriiddaadd ppaarr

1

0

PPaarriiddaadd iimmppaarr

0

1

SSaalliiddaass

HH01

SSE1E2

HH SS00 SS11 SS22 SS330 0 0 0 01 A0 A1 A2 A3

Habilitador de 4 bits

2288

una función similar a la del habilitadorcuando son buffers con activación.

Esta función -la llamamos, por ejemplo, H-tiene la característica que:

• si se activa con un 1 lógico al colocarloallí, la salida reproduce inmediatamentela entrada presente sea ésta 0 o 1;

• si se coloca un 0 lógico en H, la salidapermanece en estado de alta impedancia,

de stand by o de desconexión momen-tánea del dispositivo, hasta que éste vuel-va a activarse colocando un 1 lógico en lalínea H.

Este tipo de compuerta se denomina Tri-State-tres estados; 0, 1 o alta impedancia-.

Tomemos como ejemplos los circuitos 7407buffer drivers y 74HC125, buffer drivers conhabilitador, utilizados en el equipo simu-ladores interconectables.

Todos los circuitos de lógica combina-cional por bloques que hemos detallado

pueden ser usados en las distintas prácticasque se planteen, para ser programadas y si-muladas con nuestro equipo.

Muchas funciones pueden ser programadas

en el microcontrolador y varios de estoscircuitos integrados se asocian a la resolu-ción de las prácticas, formando parte delhardware que soporta el equipo, conectándo-lo en los pines adicionales de que dispone,para distintos módulos armados.

74LS0774HC125; pines 1,4, 10 y 13

habilitaciones por "0"

Podemos notar, entonces, la presencia de lavariable tiempo (t) y, así, hablar de un sis-tema lógico con memoria.

Si las entradas en el esquema del sistemasecuencial son A, B y C, y la salida sedenomina Q, la función secuencial es:

A partir de aquí, iremos analizando:

• Flip flop o biestables

• Contadores

• Registros de desplazamiento

• Contadores en anillo

FFlliipp fflloopp

El flip flop o biestable se caracteriza porposeer dos estados estables. Es una memoria

de un bit, ya quela salida per-manece en unestado hasta queuna combinaciónde señales deentrada provocaun cambio en lasalida.

Es memoria volá-til debido a que,si el circuito sequeda sin electri-cidad, al repo-nerse ésta, la in-formación alma-cenada anterior-mente es borrada.

De acuerdo con las premisas o lógicacombinacional, los biestables se clasificanen:

2299

Un ssiisstteemmaa sseeccuueenncciiaall es aquel cuya sali-da no sólo es función de las señales deentrada, sino de la salida en un instanteanterior.

LLóóggiiccaa sseeccuueenncciiaall

Esquema de un sistema secuencial

Q+ = A, B, C, Q

• FF-RS,

• FF-JK,

• FF-D

• FF-T.

3300

Otra forma de clasificar a los biestables es deacuerdo con un funcionamiento sincrónico oasincrónico.

El ssiinnccrroonniissmmoo establece que el fun-cionamiento del FF es comandado poruna señal adicional a la entrada, llamadaclock -Ck, pulso de reloj- que habilita laoperación de las compuertas.

En el funcionamiento aassiinnccrróónniiccoo, los FF(excepto el RS) poseen dos entradas adi-cionales que operan independiente del pulsode reloj, que se denominan preset y clear. Eneste caso, la salida corresponde en cadainstante al valor asignado al Pr y Cl -asu-miendo que Pr y Cl activan por cero-.

Pr = 0, Cl = 1 → Q = 1Pr = 1, Cl = 0 → Q = 0Pr = 0, Cl = 0 → Q = X. Condición prohibidaPr = 1, Cl = 1 → Q = Funcionamiento sincrónico

Consideremos un último criterio para clasi-ficar a los biestables, de acuerdo con el dis-paro del clock.

• PPoorr nniivveell. Cuando el nivel de entrada desincronismo esté alto (o bajo) Ck = 1 (0),entonces las entradas estarán habilitadaspara actuar sobre la salida Q+ del FF. Porlo tanto, Q varía cuando las entradas lohacen. El estado final de Q (0 o 1) debeleerse en la salida, en el momento que elclock es igual a 0 (1); es decir, cuando elpulso de sincronismo desaparece.

RRSSR = Reset S = Set

JJKKJ = S, K = R. cuando J = K = 1 la salidacambia de estado.DDData o delayTTToggle o trigger

Q+= QR + QS

Q+= QK + QJ

Q+= D

Q+= QT + QT

R = 0 S = 1 Q+= 1R = 1 S = 0 Q+= 0R = S = 0 Q+= QR = S = 1 restricciónJ = 1 K = 0 Q+= 1J = 0 K = 1 Q+= 0J = 0 K = 0 Q+= QJ = 1 K = 1 Q+= Q Q+= D

T = 0 Q+ = Q T = 1 Q+ = Q

BBiieessttaabbllee oo FFFF EEccuuaacciióónnPPrreemmiissaass

• PPoorr ffllaannccoo. El valor de las entradas estáhabilitado para actuar sobre Q+ sólo en elmomento en que el flanco ascendente odescendente del pulso de reloj alcanzó sunivel; luego de dicho instante, Q+ adoptasu valor correspondiente.

CCoonnttaaddoorreess

El contador es un circuito secuencial cons-truido con biestables (FF) en cuyas salidasdebe ir mostrando una cuenta preestablecidapor cada pulso de reloj que ingresa en ellos.

Es posible realizar cuentas ascendentes,descendentes o arbitrarias.

Los contadores se pueden clasificar como:

• Asincrónicos.

• Sincrónicos.

Un contador es aassiinnccrróónniiccoo cuando los pul-sos a contar se reciben en el flip flop que re-presenta el LSB o bit menos significativo y losFF siguientes son activados de acuerdo a lasalida (o la salida negada) del biestableprecedente; es decir que el pulso de clock delsiguiente se genera con Q ó Q del biestableinmediato anterior.

Por ejemplo, si se desea realizar la cuenta 01 →→ 2 →→ 3 →→ 4 →→ 5 →→ 6 →→ 7 se necesitarántres FF para poder representar todas las com-binaciones binarias.

Este tipo de contador se llama ascendente,cíclico y módulo 8. El módulo M indica quese puede contar hasta m-1. Si la cuenta fuese

superior se utiliza mayor cantidad de biesta-bles, uno por cada salida ⇒ Q0, Q1, Q2, Q3 ...

La evolución en el tiempo de las salidas delos FF debe ir dando la cuenta previamenteelegida. Suponiendo que el biestable actúapor flanco descendente:

Como se puede observar, cada una de las sa-lidas genera un clock para ser usado -si esnecesario- de frecuencia múltiplo del relojoriginal; es decir, se genera un divisor de fre-cuencia.

Q0 genera un divisor en 2, Q1 en 4, Q2 en 8, ...

Un circuito que implementa en forma genéri-ca el contador es:

3311

Q200001111

Q100110011

Q001010101

Q200011110

Q101100110

Q010101010

Ck12345678

+ + +

3322

H es una habilitación externa que activa losclear con H=0 y permite el conteo cuando H=1.

Hemos elegido FF-JK, pero pueden utilizarseFF-T. Las entradas J = K = 1 permiten el cam-bio de estado al recibir el flanco descendentedel pulso de reloj.

Existen variaciones. Por ejemplo, para unacuenta descendente, con H = 0 se activan lospreset de cada biestable y se debe cambiar elflanco de activación del clock. Esto se logramodificando la conexión de ck a Q lo que dacomo cuenta: 7 →→ 6 →→ 5 →→ 4 →→ 3 →→ 2 →→ 1 →→ 0

Los contadores aassiinnccrróónniiccooss son aquellosque comienzan y finalizan en cualquier com-binación, avanzando siempre de a una cuen-ta.

El comienzo se activa con los Pr y Cl de cadaFF y a través de H. Por ejemplo, si se deseacomenzar de Q2 = 0, Q1 = 1, Q0 = 1 entonces

se asignan Pr0, Pr1, Cl2. El retorno se realiza

con una compuerta nand y la combinaciónelegida, activando nuevamente los Pr y Cl delos FF para que el contador sea cíclico.

Para que no sea cíclico y memorice el últimoestado de cuenta, en lugar de activar los Pr yCl se inhabilita la entrada de reloj.

En el caso de ccoonnttaaddoorreess ssiinnccrróónniiccooss los pul-sos de reloj de entrada a contar ingresan entodas las entradas de clock simultáneamente.Éstos permiten realizar cualquier tipo decuenta ascendente o descendente comenzan-do y finalizando en cualquier valor, y hastaobviar combinaciones.

Para proyectar un contador de este tipo seprocede como sigue:

• Se escribe la tabla de verdad

• Se reduce por mapas de Karnaugh a cada Q+

• Se escribe la función y se implementa

En la actualidad, está disponible gran varie-dad de circuitos integrados contadores queno sólo realizan la generación de secuenciasbinarias de conteo, sino que poseen otrasfunciones adicionales -como opciones deselección de secuencia ascendente o descen-dente, borrado e inicialización, reset o vueltaa cero, elección de conteo binario o de déca-

da (las 10 primeras combinaciones en BCD)entre otras-, todas relacionadas con la apli-cación o modo de funcionamiento y la con-figuración.

Tomemos como ejemplos los siguientes cir-cuitos integrados contadores, describiendoalgunos de sus pines:

Contador binario de décadas Up/Down CD 4029:

Contador binario (12 bits) CD 4040:

3333

PE

P0...P3

Q0...Q3C.I'

C.O'

B/D

U/D

Vdd, Gnd

Preset Enable: Esta entrada se uti-liza para cargar los datos Pi en lassalidas Qi.Presets: Entradas de fijación. Seutilizan en forma conjunta con PE.Salidas binarias.Carry In. Entrada para detener lasecuencia. En 0, cuenta; en 1, sedetiene.Carry Out. Salida para indicarrebasamiento. 0 sin acarreo, 1 conacarreo.Bin/Dec: Selección del tipo defuncionamiento. 1 Cuenta enBinario, 0 Cuenta en década.Up/Down: Entrada de selecciónde secuencia. 1 Ascendente, 0descendente.Alimentación.

Q0 ... Q11CLKRESVdd, Gnd

Salidas binarias.Clock: Entrada de reloj.Reset: Entrada de borrado.Voltaje, Ground: Alimentación.

Contador de décadas (4 bits) SN74160:

RReeggiissttrrooss ddee ddeessppllaazzaammiieennttoo

En el manejo de información de tipo digitalpodemos encontrarnos con la necesidad dealmacenar datos temporalmente, mantenién-dolos un cierto tiempo, quizás realizar uncambio en algún bit intermedio almacenadoy, así, luego de modificados, procesarlos oenviarlos a otro sitio.

Los dispositivos digitalesdonde se realiza estealmacenamiento tempo-ral son los rreeggiissttrrooss ddeeddeessppllaazzaammiieennttoo. Son cir-

3344

CLR'

CLKA, B, C, DENP, ENT

LD'

QA,QB,QC,QDRCO

Clear: Entrada de borrado. Encero, inicializa todas las salidas acero.Clock: Entrada de reloj.Entradas de datos paralelo.Entradas de mantenimiento decuenta.Load: Entrada de habilitaciónde carga de datos. Se usa deforma conjunta con las entradasA, B, C, D.Salidas.

Salida de acarreo. Cuando elcontador llega al último dígito,se genera un acarreo (salidaen 1).

Contador de décadas Up/Down (4 bits)SN74190:

D0, D1,D2, D3CTEN'

D/U'

Q0, Q1,Q2, Q3LD'

M/m

RCO

CLKVDD, GND

Entradas paralelo.

Count Enable: Entrada de habili-tación para el contador.Down/Up: Entrada de selecciónde la secuencia, ascendente odescendente.Salidas binarias.

Load: Entrada de carga de losdatos presentes en D0...D3.Max: Salida de señalización deacarreo del contador. En 1 indicaque hay carry al pasar el número1001 en modo ascendente ocuando alcanza el 0000 en mododescendente.Salida de propagación paraconexión en cascada con otroscontadores.Clock: entrada de reloj.Alimentación.

Por lo general, sesuele llamar rreeggiissttrrooa un conjunto de 8 omás biestables.

cuitos secuenciales que se diseñan conflip-flops o biestables donde se almacena unbit de la palabra binaria total o dato a proce-sar; en ellos, las informaciones pueden serdesplazadas globalmente, en uno u otro sen-tido, según la señal sincrónica de clock oreloj lo determine. Así, podemos notar queestos registros tienen dos características fun-damentales: memoria y desplazamiento deinformación.

Los registros desplazamiento se confeccionancon flip-flops tipo D y tipo JK. Los máscomunes son los de 8 bits, porque se los rela-ciona con el bbyyttee de información.

Un rreeggiissttrroo ddee ddeessppllaazzaammiieennttoo bbáássiiccoo esentonces un conjunto de biestables conecta-dos para que los números binarios almacena-dos en él sean desplazados de un flip-flop alsiguiente, cada vez que el pulso de reloj apli-cado lo indique. En la figura podemos apre-ciar un ejemplo, conectando 9 biestablestipo D perteneciente al circuito integradoSN74164.

Para el desplazamiento de los datos se puedeelegir el flanco ascendente o descendente delclock.

Existen distintos tipos de entradas y salidasen los registros de desplazamiento, que estánrelacionadas con las distintas formas de car-gar o extraer información en el registro.

Las combinaciones de Entrada/Salida dedatos más comunes en los registros dedesplazamiento son:

• EEnnttrraaddaa sseerriiee // SSaalliiddaappaarraalleelloo. En este tipode registro, la entra-da es única y losdatos llegan de a unopor allí, para almace-narse desplazándose; en la salida estántodos los bits del registro disponibles.Poseen, además, una entrada adicionalasincrónica (activada cuando el usuariolo desee) CLR que es usada para ponerun 0 lógico en todos los bits del registro.

3355

Registro de desplazamiento básico

VVeerriiffiiqquuee ccóómmoo llaa ssaalliiddaa ddee uunn bbiieessttaabblleessee ccoonneeccttaa aa llaa eennttrraaddaa ddeell ssiigguuiieennttee..

Un ejemplo de cir-cuito integrado quetiene este funcio-namiento es el74HC164.

• EEnnttrraaddaa ppaarraalleelloo //SSaalliiddaa sseerriiee: En estetipo, cuando se acti-va el pin identifica-do como load, lasentradas en paralelose almacenan en losflip-flops internos (entrada asincrónica).Cuando se activa en modo shift, los bitsalmacenados se desplazan hacia laderecha según los pulsos de clock (entra-da sincrónica), y comienzan a aparecerpor la salida serie.

Existen rreeggiissttrrooss ddee ddeessppllaazzaammiieennttoo bbiiddiirreecc--cciioonnaalleess. Este tipo de registro tiene la opción

de elegir la dirección en que se transmiten losdatos a través de una señal de control quepermite seleccionar el sentido de desplaza-miento de los datos.

Tomaremos el cciirrccuuiittoo iinntteeggrraaddoo 7744HHCC337744de entrada paralelo y salida paralelo queposee 8 flip-flops tipo D con salidas tipobuffer con clock de activación por flancoascendente.

• D0...D7: Entrada paralelo

• Q0...Q7: Salida paralelo

• OE: Output enable

3366

En el mercadoencontramos cir-cuitos integradoscomo el 74HC165que funcionan se-gún lo descrito.

Diagrama lógicodel CI74HC374

3377

En esta tabla podemos ver el funcionamientode cada uno de los biestables que forman elregistro:

Los registros de desplazamiento tienenvarias aplicaciones; entre ellas podemosmencionar:

• Transmisión de datos.

• Conversión de protocolo serie en parale-lo y viceversa.

• Puertos de salida de los microcompu-tadores o microcontroladores.

• En circuitos secuenciadores.

• Para realizar multiplicaciones y divi-siones por 2, 4, 8, 16 bits.

CCoonnttaaddoorr eenn aanniilllloo

El contador en anillo es un registro dedesplazamiento básico en el cual los datos sereinyectan a la entrada; es decir, se conecta lasalida Q del último a la entrada del primeroy, así, la información se desplaza y rota enforma de anillo mediante la interconexión delos biestables extremos.

OOEE

L

L

L

H

CCLLKK

↑

↑H or L

X

DD

H

L

X

X

QQ

H

L

Q0

Z

EEnnttrraaddaass SSaalliiddaassSu funcionamiento puede serimplementado mediante un progra-

ma y simulado en el sistema de simu-ladores que diseñamos y armamos.

Varios de los circuitos integrados men-cionados forman parte del hardware deresolución que se adiciona alequipo.

Contador en anillo de 4 bits

Como podemos ver, la construcción es muysencilla, a partir de un registro de desplaza-miento básico. Pero, recordemos que tam-bién existen contadores de este tipo en formaintegrada en el mercado.

Otro tipo de contador en anillo es el conta-dor Johnson, que tiene un funcionamientomuy similar al contador en anillo visto;excepto que, en él, que la conexión del últi-mo al primer biestable se hace a través deuna compuerta inversora -podría, también,hacerse con la entrada Q-.

MMiiccrrooccoonnttrroollaaddoorreess3

Los microcontro-ladores son partefundamental dediversos sistemasde nuestra vidacotidiana y labo-ral: una multi-procesadora de a-limentos, hornosmicroondas, unlavarropas auto-mático, un telé-fono, etc. y deotras aplicacionestales como instru-mentación elec-trónica o el con-trol de una plantaindustrial.

En la actualidad, el desconocimiento de estaherramienta de trabajo nos apartaría delavance electrónico continuo que vivimos.

La implementación física de los contro-ladores ha variado considerablemente, desdelos controladores que se construían con com-ponentes de lógica digital básica (por ejem-

3388

Todos los circuitos contadores pre-sentados pueden ser fácilmente

realizables con una programación relati-vamente sencilla y verificar los estados decuenta con led indicadores conectados alos puertos del equipo simulador pro-puesto.

De la misma manera, pueden ser realiza-dos y probados circuitos de registro dedesplazamiento, temporizaciones, retar-dos y generación de ondas cuadradas deoscilación.

Además, la realización de estos circuitosen lógica digital discreta ayuda, en granmanera, a la comprensión del fun-cionamiento de los contadores internosde un microcontrolador y, así, facili-ta su programación.

Le recomendamos consultar los espacios:

• TTL Databooks. En Texas Instruments:wwwwww..ttii..ccoomm yy eedduuccaattiioonn..ttii..ccoomm//eedduuccaattiioonnppoorrttaall

• CMOS Databooks. En National Semiconductors:wwwwww..nnaattiioonnaall..ccoomm

3 Le recomendamos profundizar en:• Angulo Usategui, José María; Angulo Martínez, Ignacio.

Microcontroladores PIC. Diseño práctico de aplicaciones.Mc Graw-Hill.

• Edison Duque (1997) Curso básico de microcontroladoresPIC. Cekit. Compañía Editorial Tecnológic.

• Edison Duque (1997) Curso avanzado de microcontro-ladores PIC. Cekit. Compañía Editorial Tecnológica.

• Curso de microcontroladores PIC 1º nivel (2004) RevistaWeb Electrónica. Club SE (Saber electrónica). Quark.hhttttpp::////wweebbeelleeccttrroonniiccaa..ccoomm..aarr

• Hoja de datos. Microchip PIC 16X84.wwwwww..mmiiccrroocchhiipp..ccoomm

Recibe el nombre deccoonnttrroollaaddoorr el disposi-tivo que se empleapara el gobierno deuno o varios procesos.Por ejemplo, el contro-lador que regula el fun-cionamiento de unhorno dispone de unsensor que mide cons-tantemente su tempe-ratura interna y, cuan-do ésta traspasa loslímites prefijados, ge-nera las señales ade-cuadas que accionanlos actuadores queintentan llevar el valorde la temperatura den-tro del rango estipula-do.

plo: compuertas); hasta los que empleabanmicroprocesadores con integrados adi-cionales de memoria y E/S (entrada/salida)sobre un mismo circuito impreso.Actualmente, todos los elementos del contro-lador se incluyen en un único circuito inte-grado llamado mmiiccrrooccoonnttrroollaaddoorr.

Una presentación básica de las partes queconforman un microcontrolador es:

• Procesador o CPU -unidad central deproceso-.

• Memoria RAM para contener los datos.

• Memoria para el programa tipoROM/PROM/EEPROM/FLASH.

• Líneas de E/S para la comunicación conel exterior.

• Diversos módulos para el control de pe-riféricos: temporizadores, puertos serie yparalelo, conversores analógico/digital ydigital/analógico, etc.

• Generador de pulsos de reloj que sin-cronizan el funcionamiento de todo elsistema.

Algunas de las ventajas de utilizar un micro-controlador en los diversos sistemas son:

• Aumenta las prestaciones, dado que elcontrol lo realiza un solo elemento.

• Mayor fiabilidad con reducción de

tamaño, dado que al estar integrado enun solo chip reduce drásticamente lacantidad de componentes, disminuyendolos problemas de ruido y aumentando eltiempo medio entre fallas (ya que elmismo es función inversa a la cantidadde componentes de la placa).

• Mayor flexibilidad, debido a que para elcontrol de las variables no es necesariomodificar el circuito eléctrico sino, sim-plemente, variar la programación delmicrocontrolador.

Podemos mencionar también algunosrequerimientos:

• Exige del usuario un nivel de prepa-ración acorde.

• Requiere disponer y conocer las distintasherramientas de desarrollo relacionadascon la tarea.

¿Cuál es la diferencia entre microprocesadory microcontrolador?

3399

Un mmiiccrrooccoonnttrroollaaddoorr es un solo circuito inte-grado que incorpora la mayor parte de los ele-mentos que conforman un controlador y que seutilizan con el fin de solucionar un problemadeterminado.

Esta última exigencia se puede ircumplimentando con el desarrollo

de los ssiimmuullaaddoorreess iinntteerrccoonneeccttaa--bblleess bbaassaaddooss eenn llóóggiiccaa ddiiggiittaall.

El mmiiccrroopprroocceessaaddoorr es un circuito integra-do que tiene por misión ejecutar un pro-grama para realizar ciertos cálculos ytomar algunas decisiones. Esta tarea esrealizada por un conjunto de componentesdenominado unidad central de proceso-CPU-.

La CPU está formada por:

• El decodificador deinstrucciones, que inter-preta las instrucciones delprograma a ejecutar.

• El generador de impulsosde control que ordena lastareas.

• La unidad aritmética lógica-ALU- que realiza las com-paraciones y los cálculos.

• Los registros de propósitogeneral, donde se almace-nan los resultados tempo-rales y se mantiene el esta-do del microprocesador.

• Los buses o líneas de dato, dirección ycontrol que permiten la conexión al exte-rior del microprocesador formando unsistema.

La misma evolución de la electrónicaplanteó la posibilidad de integración de todaslas partes de este sistema en un solo chip;nace, así, el microcontrolador. Éste permitealiviar la tarea de quien se ocupa del desa-

rrollo de sistemas de control,dado que:

• Sólo requiere conocer enforma completa al microcon-trolador.

• No resulta necesario cono-cer las características de cadainterface o periférico usado.

• Se puede elegir el microcon-trolador más adecuado, deacuerdo con la aplicación arealizar.

En referencia a esto último,podemos decir que existendiversos modelos de microcon-troladores, de diferentes fabri-

4400

Estructura de un microprocesador

Estructura de sistema basado en un microprocesador

4411

cantes, de los más sencillos hasta los máscomplejos, ofreciendo cada fabricante y cadamodelo distintas prestaciones. Dentro decada familia de microcontrolador podemosencontrar distintos tipos de características deacuerdo a la utilidad. La tarea del diseñadores conocerlas y elegir el dispositivo que másse adapte a la aplicación a realizar.

Si sólo existiera un único modelo de micro-controlador, éste debería ser tan complejoque resultaría poco económico y de difícilmanejo para el usuario.

Todas las partes que componen el microcontrolador están contenidas en su interior;sólo salen al exterior las líneas que gobiernan los periféricos

Cada vez existenmás productosque incorporanun microcontro-lador con el fin deaumentar susprestaciones, re-ducir su tamaño ycosto, mejorar sufiabilidad y dismi-nuir el consumo.

La gran diversi-dad de microcon-troladores se fabri-ca prácticamente en su totalidad con tec-nología CMOS -Complementary Metal OxideSemiconductor-. Esta tecnología supera a lasotras tecnologías por su bajo consumo y sualta inmunidad al ruido.

Cuando debemos elegir el microcontroladora utilizar en un diseño concreto, es necesarioconsiderar una serie de factores tales como:

• CCoossttooss ddee llaass hheerrrraammiieennttaass ddee ddeessaarrrroolllloo.Consideramos las herramientas de apoyotales como: emuladores, simuladores,ensambladores, compiladores, etc.

• VVeelloocciiddaadd. Tenemos en cuenta la veloci-dad de procesamiento de datos.

• CCaappaacciiddaadd ddee mmeemmoorriiaa. Es impres-cindible realizar una estimación de cuán-ta memoria es necesaria.

• NNúúmmeerroo ddee eennttrraaddaass ssaalliiddaa. Es conve-niente dibujar el hardware en bloques delsistema a desarrollar, para identificar lacantidad y tipo de señales a controlar.

• NNúúmmeerroo ddee bbiittss ddee ddaattooss. Los requeri-

mientos de la aplicación imponen selec-cionar un microcontrolador de 8 bits oun byte, 16 o 32 bits. Este último, por sucosto, se utiliza en aplicaciones querequieran altas prestaciones.

• CCaarraacctteerrííssttiiccaass eessppeecciiaalleess:

• Conversor analógico-digital y digital-analógico.

• I2C.

• Cantidad de temporizadores y númerode bits con que operan.

• Cantidad de interrupciones.

• Memorias EEPROM de datos.

• Interfaces de comunicación, por ejem-plo: RS232, USB, etc.

• CCoonnssuummoo. Es conveniente que el micro-controlador consuma la menor cantidadde energía posible; para ello se recomien-da que esté en estado de bajo consumo yque se active ante la presencia de unaseñal -por ejemplo, una interrupción-,ejecutado el programa como respuesta aella.

Algunas de las familias de microcontro-ladores para tener presentes a la hora de ele-gir son:

IInntteell®®, dentro de la cual podemos men-cionar como uno de los más usados el 8051,de fácil programación y con variadas herra-mientas de desarrollo asociada. Otros son el80186, 80188 y 80386, en los cuales, laprincipal ventaja es el aprovechamiento delas herramientas de desarrollo para PC.FFrreeeessccaallee®® ((eexx MMoottoorroollaa)). Algunos de losintegrantes de esta familia son, por ejemplo:el 68HC11 que es un microcontrolador de 8

4422

Tanto la producciónen gran escala delas distintas familiasde microcontrola-dores, como la in-corporación de nue-vos componentes ointegrantes, da ideadel uso masivo quetiene este compo-nente dentro la elec-trónica y su cons-tante expansión.

bits, el 683xx que incorpora algunos periféri-cos con mayores prestaciones, etc.MMiiccrroocchhiipp®®. Es una familia de microcontro-ladores económicos y de gran popularidad.Sus integrantes se conocen mundialmentecomo PIC -Programmable InterfacesController-, los primeros microcontroladoresRISC.

Desde el punto de vista de los bloques, laestructura interna que conforma los micro-controladores es similar en las distintasfamilias. Así, podemos distinguir en todasellas los siguientes bloques constitutivos:

• Procesador o CPU.

• Memoria -de datos, de instrucciones-.

• I/O ports (puertos de entrada y de salida).

• Reloj -interno o externo-.

• Módulos especializados.

El último ítem abarca la gran variedad demicrocontroladores que existe y da cuenta dela competencia entre los distintos fabricantespor desarrollarlos cada vez más potentes ycon módulos más especializados.

Desde el punto de vista del funcionamiento

interno de un microcontrolador, existen dostipos de arquitectura: la clásica de vonNeumann utilizada por Freescale, y la arqui-tectura Harvard usada por Microchip, porejemplo.

La aarrqquuiitteeccttuurraa ddee VVoonn NNeeuummaannnn es utiliza-da por Motorola® (ahora, Freescale). En estaforma de trabajo existe un solo ámbito dememoria donde los datos y programas seguardan, y se utiliza un solo camino (bus dedirecciones, datos y control) para acceder adicho ámbito.

La aarrqquuiitteeccttuurraa HHaarrvvaarrdd, a diferencia de laanterior, dispone de dos ámbitos distintos dememoria (datos e instrucciones) y accede acada banco por caminos (buses) distintos.

Ahora analizaremos, en forma separada, cadauno de los bloques mencionados.

PPrroocceessaaddoorr oo CCPPUU. Es el responsable de la

4433

En nuestro equipo de simuladores opta-mos por un microcontrolador porque,

para el trabajo en el aula, no siempredisponemos de diversos programadores y si-muladores ajustados a los distintos tipos yfamilias. En nuestro caso, hemos optado porlos microcontroladores de Microchip® porqueson fácilmente accesibles en nuestro medio y,además, porque tienen un costo poco signi-ficativo para las diferentes experiencias quese realizarán con los simuladores.

Los microcontroladores PIC -a losque nos referimos más adelante, al

centrar nuestro análisis en losssiimmuullaaddoorreess iinntteerrccoonneeccttaabblleess bbaassaaddooss eennllóóggiiccaa ddiiggiittaall- responden a la arqui-tectura Harvard.

interpretación y la ejecución de las instruc-ciones que le llegan a través del bus, direc-cionando la memoria de instrucciones,recibiendo el código de operación de lainstrucción en curso, decodificándola y e-jecutando la operación que implica lainstrucción. Estas instrucciones pueden sersimples o complejas en su forma. Aquellosmicrocontroladores que optan por lasinstrucciones simples reciben el nombre deRISC -Reduce Instruction Set Computer-; losque trabajan con instrucciones complejasse denominan CISC -Complex Instruction SetComputer-.

MMeemmoorriiaa. Hoy en día, la memoria más uti-lizada es la FLASH, que permite laregrabación por medios eléctricos, hasta unmillón de veces; esta memoria es la utilizadaen la mayoría de los microcontroladores. Estaposibilidad otorga al sistema una gran flexi-bilidad, siendo muy útil a la hora de ensayarun desarrollo.

Otro tipo de memoria es la OTP -One timeprogrammable-. Se recomienda utilizarla sólocuando se tiene la certeza que el programaestá optimizado, en la fase de producción. Lamemoria OTP puede ser grabada una solavez.

En los microcontroladores existe, además,una memoria RAM que guarda las variables ylos datos. Algunos también poseen memoriastipo EEPROM.

Las memorias EEPROM y FLASH son muyútiles al permitir que los microcontroladoresque las incorporan puedan ser reprograma-dos "en circuito"; es decir, sin tener que sacarel circuito integrado de la tarjeta.

II//OO ppoorrttss ((ppuueerrttooss ddee eennttrraaddaa yy ddee ssaalliiddaa)). Lacantidad de líneas de entradas/salidas quecomunican al microcontrolador con los peri-féricos está en relación directa con la poten-cia de este chip. Es decir, aquella de menorcantidad de pines I/O tendrá menor cantidadde prestaciones y viceversa.

A la hora de realizar un proyecto, es muyimportante evaluar la cantidad de I/O nece-sarias; éste es uno de los puntos a consideraren la elección del microcontrolador. Según laconfiguración interna del microcontrolador,cada una de estas líneas se puede utilizarcomo entrada, salida o control.

RReelloojj --iinntteerrnnoo oo eexxtteerrnnoo-. La onda cuadradaoriginada por el reloj se utiliza en la sin-cronización de todas las operaciones del sis-tema. En los microcontroladores modernos,el reloj puede estar dentro del chip; su fre-cuencia es fijada por el fabricante y, op-cionalmente, permiten adicionar un relojexterno que establece la frecuencia en elvalor que el diseñador desee.

MMóódduullooss eessppeecciiaalliizzaaddooss. Estos componentesson los que marcan la diferencia entre unmicrocontrolador y otro de una misma fami-

4444

Es por eso que se utilizan microcon-troladores de este tipo en el equipo

simulador desarrollado.

Los circuitos de reloj utilizados ennuestro equipo de simuladores

interconectables son:

• a cristal de cuarzo• RC (resistencia - capacitor)

lia. Existen módulos básicos que se encuen-tran en la mayoría de los microcontrolado-res:

• TTiimmeerrss --tteemmppoorriizzaaddoorreess-. Estos registrosson usados para contabilizar eventos quesuceden en el exterior (contadores) ycontrolar los tiempos. Para medir el tiem-po, se carga un registro con un valor pre-viamente calculado; éste se va incremen-tando o decrementando, según los pulsosde reloj, hasta que se desborda y llega a0, avisando de ello al microcontrolador.La cantidad de estos módulos y elnúmero de bits de cada uno de ellos esimportante a la hora de elegir un micro-controlador.

• WWaattcchhddoogg --ppeerrrroo gguuaarrddiiáánn-. Casi todoslos microcontroladores lo poseen. Seocupa de vigilar que el programa noentre en un loop -bucle o ciclo- del cual nopueda salir. Resulta muy útil; sobre todo,al momento de realizar un sistema decontrol o uno que no pueda darse el lujode dejar de vigilar los parámetros de cier-to proceso.

• PPrrootteecccciióónn aannttee ffaalllloo ddee aalliimmeennttaacciióónn.Por medio de este circuito se protege almicrocontrolador, además de asegurarque empiece de nuevo el programa,reseteándolo si es que ocurre esta falla.Esta protección se activa cuando el volta-je de alimentación (VDD) es inferior a unvoltaje mínimo; así, comienza a fun-cionar normalmente cuando sobrepasaeste valor.

• EEssttaaddoo ddee rreeppoossoo oo ddee bbaajjoo ccoonnssuummoo. En

ciertas aplicaciones es útil colocar almicrocontrolador en un estado de bajoconsumo de energía; sobre todo, si el sis-tema será usado con baterías, esperando,sin hacer nada, a que se produzca algúnevento externo que lo ponga de nuevo enfuncionamiento. En este estado, se de-tiene el reloj principal y se "congelan" suscircuitos asociados.

• CCoonnvveerrssoorr AA//DD. Ciertos miembros de lafamilia tienen módulos especializadoscomo éste, mediante el cual se puedenrealizar conversiones de una cantidadanalógica a una digital de 10 bits. Suelen,además, disponer de un multiplexor quepermite aplicar diversas señales analógi-cas a la entrada del conversor.

• CCoonnvveerrssoorr DD//AA. Este módulo es elopuesto al anterior; de la cantidad digitalnos permite conseguir el valor analógicocorrespondiente.

• MMoodduullaaddoorr ppoorr aanncchhoo ddee ppuullssooss -- PPWWMM--.En una de las salidas del microcontro-lador, este módulo especializado ofrece laposibilidad de conseguir pulsos de anchovariable, de acuerdo a condiciones deentrada.

• PPuueerrttooss ddee EE//SS. Todos los microcontro-ladores poseen líneas de E/S asociadas aun grupo de pines, formando puertosque, mediante un registro interno, sepueden configurar como entrada o salida.La cantidad de líneas que existe define almicrocontrolador y resulta un parámetroimportante a la hora de elegirlo.

4455

4466

• PPuueerrttooss ddee ccoommuunniiccaacciióónn. Mediante estemódulo logramos la comunicación delmicrocontrolador con otros dispositivosexternos, inclusive con una PC. Existenciertos estándares como son:

• UART, adaptador de comunicaciónserie asincrónica.

• USART, adaptador de comunicaciónserie sincrónica y asincrónica.

• USB -Universal Serial Bus-, que es unmoderno bus serie para las PC.

• Bus I2C, que es una interfaz serie dedos hilos.

HHeerrrraammiieennttaass ppaarraa eell ddeessaarrrroolllloo ddeeaapplliiccaacciioonneess

Uno de los factores más importantes paraseleccionar un microcontrolador para undeterminado proyecto es el soporte, tanto desoftware como de hardware, que dispone; esdecir optar por un buen conjunto de herra-mientas de desarrollo.

Las principales herramientas de desarrollode sistemas basados en microcontroladoresson:

PPaarraa

eell dd

eessaarr

rroolllloo

yy ee

vvaalluu

aacciióó

nn ddee

ll ssooff

ttwwaarr

ee yy

ddeell hh

aarrddww

aarree

Ensamblador

Compilador

Simulador

Placasde evaluación

Emuladoresen circuito

La programación en lenguaje ensamblador, a veces compleja, permite desarrollarprogramas eficientes, pues el programador posee dominio de todo el sistema. Losfabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita (comoes el caso de la versión básica del MPLab de Microchip).

La programación en un lenguaje de alto nivel (como el C) permite disminuir el tiem-po de desarrollo de un producto. Debe programarse cuidadosamente para que noresultar ineficiente. Las versiones suelen ser caras.

Son capaces de ejecutar programas realizados para el microcontrolador, en unaPC. Los simuladores permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de unprograma, siendo ideales para su depuración.

Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado, que suelenconectarse a una PC desde la que se cargan los programas que se ejecutan en elmicrocontrolador. Las placas suelen incluir visualizadores LCD, teclados, led, fácilacceso a los pines de E/S, etc.

El sistema operativo de la placa recibe el nombre de programa monitor. El progra-ma monitor de algunas placas de evaluación, aparte de permitir cargar programasy datos en la memoria del microcontrolador, posibilita realizar ejecución paso apaso en cualquier momento, monitorear el estado del microcontrolador o modificarlos valores almacenados los registros o en la memoria.

Se trata de un instrumento que se coloca entre la PC y el zócalo del circuito impre-so donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa se ejecuta desde laPC; pero, para la tarjeta de aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontro-lador que luego irá en el zócalo.

Nuestra placa de simuladores interconectables no contiene un progra-ma monitor. Sí incorpora la capacidad de poder programar el PIC direc-

tamente, sin necesidad de utilizar otra distinta, y de simular su funcionamientodirectamente para las distintas aplicaciones que se propongan, repi-tiendo este proceso hasta la depuración total del programa.

LLaa ffaammiilliiaa ddee llooss PPIICC ccoommoo eelleecccciióónn

En determinadas aplicaciones, elegir un PIC4

es la mejor solución. Los detalles más impor-tantes por los cuales los profesionales sevuelcan a trabajar con PIC son:

• Un juego de instrucciones reducido, loque implica sencillez de manejo.

• Mucha información, fácil de conseguir yeconómica.

• Buen precio.

• En general, buenos parámetros: veloci-dad, consumo, tamaño, alimentación,código compacto, etc.

• Herramientasde desarrollofáciles y eco-nómicas. Mu-chas de éstas,accesibles enInternet.

• Gran variedadde herramien-tas hardwareque permitengrabar, depurar, borrar y comprobar elcomportamiento de los PIC.

• Diseño rápido.

• Gran variedad de modelos de PIC, lo quepermite elegir el que mejor responde alos requerimientos de la aplicación.

Otra ventaja de usar un PIC es que, una vezque se conoce su arquitectura y su repertoriode instrucciones, es muy fácil emplear otromodelo.

Las características relevantes de los PIC:

AArrqquuiitteeccttuurraa. La arquitectura del procesadorsigue el modelo Harvard. La CPU se conectade forma independiente y con buses distintoscon la memoria de instrucciones y con la dedatos. La arquitectura Harvard permite a laCPU acceder, simultáneamente, a las dosmemorias de instrucciones y datos, lo queposibilita la adecuación del tamaño de laspalabras y los buses a los requerimientosespecíficos de las instrucciones y los datos.

El procesador de los microcontroladoresmás moderno responde a la arquitecturaRISC que posee un repertorio de instruccio-nes-máquina pequeño (aproximadamente,

4477

Un mmiiccrrooccoonnttrroollaaddoorr PPIICC -ProgrammableInterfaces Controller- es un circuito inte-grado programable que contiene todos loscomponentes de una computadora. Seemplea para controlar el funcionamientode una tarea determinada y, debido a sureducido tamaño, suele ir incorporado enel propio dispositivo al que gobierna. Estaúltima característica es la que le confierela denominación de controlador incrusta-do -embedded controller-. El PIC es unacmputadora con dedicación exclusiva; esdecir que, una vez que es programado yconfigurado, sólo tiene por función realizarla tarea que se le asignó. Para ello, en sumemoria reside el programa destinado agobernar la aplicación y, en sus líneas deentrada-salida, se encuentran conectadoslos sensores y actuadores del dispositivo acontrolar y todos los recursos complemen-tarios disponibles que tienen como únicafinalidad atender sus requerimientos.

4 Otras familias de microcontroladores pueden ser más efi-caces en una aplicación específica; especialmente, si en ellaspredomina una característica concreta.

Le recomendamos ex-plorar con sus alum-nos la página web deMicrochip®:wwwwww..mmiiccrroocchhiipp..ccoommOtra empresa de mi-crocontroladores (queno son PIC) esFreescale®:wwwwww..ffrreeeessccaallee..ccoomm

35), de forma que la mayor parte de lasinstrucciones se ejecuta en un ciclo deinstrucción.

Otro aporte que aumenta el rendimiento dela CPU consiste en la segmentación delprocesador -pipe-line-, descomponiéndolo enetapas para poder procesar una instruccióndiferente en cada una de ellas y trabajar convarias a la vez.

FFoorrmmaattoo ddee llaass iinnssttrruucccciioonneess. El formato detodas las instrucciones es de la misma longi-tud. Algunas de las variedades de PIC suelentener instrucciones de una longitud de 12bits y, otras, de14 bits o más. Esta caracterís-tica es muy ventajosa en la optimización de lamemoria de instrucciones.

IInnssttrruucccciioonneess oorrttooggoonnaalleess. Cualquier instruc-ción puede manejar cualquier elementode la arquitectura como fuente o como desti-no.

AArrqquuiitteeccttuurraa bbaassaaddaa eenn uunn bbaannccoo ddee rreeggiiss--ttrrooss. Todos los objetos del sistema (puertosde E/S, temporizadores, posiciones dememoria, etc.) están implementados física-mente como registros. Cada modelo demicrocontroladores integra prestaciones yrecursos diferentes; la gran variedad de mo-delos de microcontroladores PIC permite queel usuario pueda seleccionar el más conve-niente para su proyecto.

IInnssttrruummeennttaall ddee ttrraabbaajjoo. Siempre que se dise-ñe con circuitos integrados programables serequiere herramientas para la puesta a puntodel hardware y del software. Con referenciaal software, además de los compiladores esinteresante disponer de simuladores que per-

mitan la ejecución de instrucciones, repre-sentando el comportamiento interno delprocesador y el estado de las líneas de E/S.Respecto del hardware, una herramientaindispensable es el grabador, parte integrantede nuestro equipo programador y simuladorinterconectable, basado en lógica digital.

LLaass ggaammaass ddee PPIICC55

Una tarea importante a la hora de realizar unproyecto determinado es la elección delmicrocontrolador adecuado para ese fin,tratando que sea, además, el de más bajo pre-supuesto.

Existen distintas gamas; cada una de lascuales se diferencia por las características de:tamaño, número de pines, alimentación,consumo, encapsulado, líneas de entrada-salida, frecuencia máxima, memoria de pro-grama, memoria de datos, timers, etc.

A continuación presentamos un resumen delos diversos microcontroladores PIC másimportantes:

4488

5 Hemos optado por describir productos de Microchip®, queson los que integramos en el equipo programador y simu-lador interconectable, basado en lógica digital. Usted y susalumnos pueden, perfectamente, decidirse por otra alterna-tiva de equipamiento.

A través de Internet, Microchip pone adisposición de sus usuarios, libremente,ensambladores como el MPASM ysimuladores como el MPSIM.wwwwww..mmiiccrroocchhiipp..ccoomm

4499

En esta selección observamos que se listanlos 12FXXX y 16FXXX dado que utilizanmemoria FLASH, que como ya aclaramos, sepueden grabar y borrar muchas veces, lo quefacilita las diversas pruebas a las que se verán

sometidos los programas de los distintosproyectos. Los otros tipos de PIC que usanmemorias OTP son más utilizados en pro-ducción.

PIC

12F509A

PIC

12F629

PIC

12F635

PIC

12F675

PIC

12F683

1536

1792

1792

1792

3584

1024

1024

1024

1024

2048

41

64

64

64

128

0

128

128

128

256

MMIICCRROOCCOONNTTRROOLLAADDOORREESS PPIICC66

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

6

6

6

6

6

0

0

0

4/10

Bit

4/10-

Bit

0

1

1

1

1

No

No

No

No

No

1-8bit

0-16bit

1-WDT

1-8bit

1-16bit

1-WDT

1-8bit

1-16bit

1-WDT

1-8bit

1-16bit

1-WDT

2-8bit

1-16bit

1-WDT

No

No

No

No

No

4

20

20

20

20

8/MSOP

8/PDIP300

8/SOIC 150mil

8/SOIC150

8/SOIC208

8/DFN

8/PDIP

8/PDIP 300mil

8/PDIP300

8/SOIC 150mil

8/SOIC150

8/DFN

8/PDIP300

8/SOIC 150mil

8/SOIC150

8/DFN

8/PDIP

8/PDIP 300mil

8/PDIP300

8/SOIC 150mil

8/SOIC150

8/DFN

8/PDIP

8/SOIC 150mil

8/SOIC150

14/PDIP 300mil

80/TQFP

BByytteess WWoorrddss RRAAMMEEEEPPRROOMMDDaattaa

mmeemmoorryy

MMeemmoorriiaa II//OO

PPiinnss

AADDCC CCoommppaarraaddoorr AAmmppOOpp TTiimmeerrss //WWDDTT

UUSSBB MMááxx vveell MMHHzz

VVddddmmíínn

VVddddmmááxx

EEnnccaappssuullaaddoo

6 wwwwww..mmiiccrroocchhiipp..ccoomm

5500

PIC16F505

PIC16F54

PIC16F57

PIC16F59

PIC16F627A

PIC16F628A

PIC16F630

PIC16F636

PIC16F639

PIC16F648A

1536

768

3072

3072

1792

3584

1792

3584

3584

7168

1024

512

2048

2048

1024

2048

1024

2048

2048

4096

72

25

72

134

224

224

64

128

128

256

0

0

0

0

128

128

128

256

256

256

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

12

12

20

32

16

16

12

12

12

16

0

0

0

0

0

0

0

0

00/10-Bit

0

0

0

0

2

2

1

2

2

2

No

No

No

No

No

No

No

No

No

No

1-8bit0-16bit1-WDT

1-8bit0-16bit1-WDT

1-8bit0-16bit1-WDT

1-8bit0-16bit1-WDT2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

1-8bit1-16bit1-WDT

1-8bit1-16bit1-WDT1-8bit1-16bit1-WDT2-8bit1-16bit1-WDT

No

No

No

No

No

No

No

No

NoNo

20

20

20

20

20

20

20

20

2020

2 5.5

14/PDIP300 14/SOIC 150mil

14/SOIC150 14/TSSOP 18/PDIP

18/PDIP300 18/SOIC 300mil

18/SOIC300 20/SSOP 208mil28/PDIP 300mil28/PDIP 600mil

28/PDIP600 28/SOIC 300mil

28/SOIC300 28/SPDIP

28/SSOP 208mil28/SSOP208 40/PDIP600

44/TQFP

18/PDIP18/SOIC 300mil

18/SOIC300 20/SSOP 208mil

28/QFN18/PDIP

18/SOIC 300mil18/SOIC300

20/SSOP 208mil28/QFN14/PDIP

14/PDIP 300mil14/PDIP300

14/SOIC 150mil14/SOIC150 14/TSSOP14/PDIP300 14/SOIC150 14/TSSOP

Please call forpackage

information18/PDIP

18/SOIC 300mil18/SOIC300

20/SSOP 208mil28/PDIP 300mil

28/QFN

BByytteess WWoorrddss RRAAMMEEEEPPRROOMMDDaattaa

mmeemmoorryy

MMeemmoo--

rriiaa

II//OO

PPiinnss

AADDCC CCoommppaa

--rraaddoorr

AAmmppOOpp TTiimmeerrss //WWDDTT

UUSSBB MMááxx vveell MMHHzz

VVddddmmíínn

VVddddmmááxx

EEnnccaappssuullaaddoo

AUSARTAUSARTAUSART

IInntteerrffaaccee

5511

PIC16F676

PIC16F684

PIC16F685

PIC16F687

PIC16F688

PIC16F689

PIC16F690

PIC16F716

PIC16F72

1792

3584

7168

3584

7168

7168

7168

3584

3584

1024

2048

4096

2048

4096

4096

4096

2048

2048

64

128

256

128

256

256

256

128

128

128

256

256

256

256

256

256

0

0

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

12

12

18

18

12

18

18

13

22

8/10-Bit

8/10-Bit

12/10-Bit

12/10-Bit

8/10-Bit

12/10-Bit

12/10-Bit

4/8-Bit

5/8-Bit

1

2

2

2

2

2

2

0

0

No

No

No

No

No

No

No

No

No

1-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT1-8bit1-16bit1-WDT

1-8bit1-16bit1-WDT

1-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT2-8bit1-16bit1-WDT2-8bit1-16bit1-WDT

No

No

No

No

No

No

No

NoNoNoNoNoNoNo

20

20

20

20

20

20

20

20

20

5.5

5.5

5.5

5.5

2

2

2

2

14/PDIP14/PDIP 300mil14/SOIC 150mil

14/SOIC150 14/TSSOP14/PDIP

14/PDIP 300mil14/SOIC 150mil

14/SOIC150 14/TSSOP16/QFN20/PDIP80/TQFP20/PDIP

20/SOIC 300mil20/SSOP 208mil

20/PDIP20/SOIC 300mil20/SSOP 208mil

14/PDIP14/PDIP 300mil14/SOIC 150mil

14/SOIC150 14/TSSOP20/PDIP

20/SOIC 300mil20/SSOP 208mil

20/PDIP20/SOIC 300mil20/SSOP 208mil

18/PDIP18/SOIC 300mil

18/SOIC300 20/SSOP 208mil28/PDIP 300mil

28/QFN28/PDIP 300mil

28/QFN28/SOIC 300mil

28/SOIC300 28/SPDIP

28/SSOP 208mil28/SSOP208

BByytteess WWoorrddss RRAAMMEEEEPPRROOMMDDaattaa

mmeemmoorryy

MMeemmoo--

rriiaa

II//OO

PPiinnss

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UUSSBB MMááxx vveell MMHHzz

VVddddmmíínn

VVddddmmááxx

EEnnccaappssuullaaddoo

EUSARTI²C™

Compatible/SPI™

EUSART

EUSARTI²C™

Compatible/SPI™

EUSARTI²C™

Compatible/SPI™

I²C™Compatible

/SPI™

IInntteerrffaaccee

5522

PIC16F73

PIC16F737

PIC16F74

PIC16F747

PIC16F76

PIC16F767

PIC16F77

PIC16F777

PIC16F785

7168

7168

7168

7168

14336

14336

14336

14336

3584

4096

4096

4096

4096

8192

8192

8192

8192

2048

192

368

192

368

368

368

368

368

128

0

0

0

0

0

0

0

0

256

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

Flash

22

25

33

36

22

25

33

36

18

5/8-Bit

11/10-Bit

8/8-Bit

14/10-Bit

5/8-Bit

11/10-Bit

8/8-Bit

14/10-Bit

12/10-Bit

0

2

0

2

0

2

0

2

2

No

No

No

No

No

No

No

No

Yes

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

No

No

No

No

No

No

No

No

No

20

20

20

20

20

20

20

20

20

28/PDIP 300mil28/PDIP300

28/QFN28/SOIC 300mil

28/SOIC300 28/SPDIP

28/SSOP 208mil28/SSOP208

28/PDIP 300mil28/QFN

28/SOIC 300mil28/SPDIP

28/SSOP 208mil40/PDIP

40/PDIP 600mil44/PLCC44/QFN44/TQFP40/PDIP

40/PDIP 600mil44/QFN44/TQFP

28/PDIP 300mil28/PDIP300

28/QFN28/SOIC 300mil

28/SOIC300 28/SPDIP

28/SSOP 208mil28/SSOP208

28/PDIP 300mil28/QFN

28/SOIC 300mil28/SPDIP

28/SSOP 208mil40/PDIP

40/PDIP 600mil40/PDIP600

44/PLCC44/QFN44/TQFP40/PDIP

40/PDIP 600mil44/QFN44/TQFP20/PDIP

20/SOIC 300mil20/SSOP 208mil

BByytteess WWoorrddss RRAAMMEEEEPPRROOMMDDaattaa

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MMeemmoo--

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UUSSBB MMááxx vveell MMHHzz

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VVddddmmááxx

EEnnccaappssuullaaddoo

USARTI²C™

Compatible/SPI™

AUSARTMI²C

Compatible/SPI™

USARTI²C™

Compatible/SPI™

AUSARTMI²C

Compatible/SPI™USARTI²C™

Compatible/SPI™

AUSARTMI²C

Compatible/SPI™

USARTI²C™

Compatible/SPI™

AUSARTMI²C

Compatible/SPI™

IInntteerrffaaccee

5533

PIC16F818

PIC16F819

PIC16F84A

PIC16F87

PIC16F870

PIC16F871

PIC16F872

PIC16F873A

PIC16F874A

1792

3584

1792

7168

3584

3584

3584

7168

7168

1024

2048

1024

4096

2048

2048

2048

4096

4096

128

256

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128

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192

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256

64

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128

128

Flashmodifi-cada

Flashmodifi-cada

Flash

Flashmodifi-cada

Flashmodifi-cada

Flashmodifi-cadaFlashmodifi-cada

Flashmodifi-cada

Flashmodifi-cada

16

16

13

16

22

33

22

22

33

5/10-Bit

5/10-Bit

0

0

5/10-Bit

8/10-Bit

5/10-Bit

5/10-Bit

8/10-Bit

0

0

0

2

0

0

0

2

2

No

No

No

No

No

No

No

No

No

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

1-8bit0-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

No

No

No

No

No

No

No

No

No

20

20

20

20

20

20

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20

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2

2

2

2

2

2.2

2

2

5.5

5.5

5.5

5.5

5.5

5.5

5.5

5.5

18/PDIP18/SOIC 300mil20/SSOP 208mil

28/QFN18/PDIP

18/PDIP300 18/SOIC 300mil

18/SOIC300 20/SSOP 208mil

28/QFN18/PDIP

18/PDIP300 18/SOIC 300mil20/SSOP 208mil

18/PDIP18/SOIC 300mil20/SSOP 208mil

28/QFN28/PDIP 300mil28/SOIC 300mil

28/SPDIP28/SSOP 208mil

40/PDIP44/PLCC44/TQFP

28/PDIP300 28/SOIC 300mil

28/SOIC300 28/SPDIP

28/SSOP 208mil28/SSOP208

28/PDIP 300mil28/QFN

28/SOIC 300mil28/SOIC300 28/SPDIP

28/SSOP 208mil28/SSOP208

40/PDIP40/PDIP 600mil

44/PLCC44/QFN44/TQFP

BByytteess WWoorrddss RRAAMMEEEEPPRROOMMDDaattaa

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AADDCC CCoommppaa

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UUSSBB MMááxx vveell MMHHzz

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EEnnccaappssuullaaddoo

I²C™Compatible

/SPI™

I²C™Compatible

/SPI™

AUSARTI²C™

Compatible

/SPI™AUSART

AUSART

MI²CCompatible

/SPI™

AUSARTMI²C

Compatible

/SPI™

AUSARTMI²C

Compatible

/SPI™

IInntteerrffaaccee

5544

PIC16F876A

PIC16F877A

PIC16F88

PIC16F913

PIC16F914

PIC16F916

PIC16F917

14336

14336

7168

7168

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14336

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8192

8192

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4096

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8192

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352

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256

256

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256

256

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256

Flashmodifi-cada

Flashmodifi-cada

Flashmodifi-cada

Flash

Flash

Flash

Flash

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16

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25

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5/10-Bit

8/10-Bit

7/10-Bit

5/10-Bit

8/10-Bit

5/10-Bit

8/10-Bit

2

2

2

2

2

2

2

No

No

No

No

No

No

No

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit0-WDT

2-8bit1-16bit1-WDT

2-8bit1-16bit0-WDT

2-8bit1-16bit0-WDT

No

No

NoNoNoNoNo

20

20

20

20

202020

2

2

2

0

5.5

5.5

5.5

0

28/PDIP 300mil28/PDIP300

28/QFN28/SOIC 300mil

28/SOIC300 28/SPDIP

28/SSOP 208mil28/SSOP208

40/PDIP40/PDIP 600mil

40/PDIP600 44/PLCC44/QFN44/TQFP18/PDIP

18/SOIC 300mil18/SOIC300

20/SSOP 208mil28/QFN28/QFN

28/SOIC 300mil28/SPDIP

28/SSOP 208mil40/PDIP44/TQFP

28/QFN28/SOIC 300mil

28/SPDIP28/SSOP 208mil

40/PDIP44/TQFP

BByytteess WWoorrddss RRAAMMEEEEPPRROOMMDDaattaa

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AADDCC CCoommppaa

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UUSSBB MMááxx vveell MMHHzz

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VVddddmmááxx

EEnnccaappssuullaaddoo

AUSARTMI²C

Compatible

/SPI™

AUSARTMI²C

Compatible

/SPI™

AUSARTI²C™

Compatible

/SPI™

AUSARTI²C™

Compatible

/SPI™AUSART

I²C™Compatible

/SPI™AUSART

I²C™Compatible

/SPI™AUSART

I²C™Compatible

/SPI™

IInntteerrffaaccee

A manera de ilustración, presentamosalgunos encapsulados de los modelos másutilizados en los distintos desarrollos:

5555

Decíamos que el PIC posee arquitecturaRISC; o sea que su juego de instrucciones esreducido; aproximadamente, 35 instruc-ciones. Estas instrucciones son, además, sen-cillas y rápidas, puesto que casi todas se eje-cutan en un único ciclo de máquina (equiva-lente a 4 del reloj principal). Sus operandos

AA.. RREEPPEERRTTOORRIIOO DDEE IINNSSTTRRUUCCCCIIOONNEESS

aa.. RReeppeerrttoorriioo ddee iinnssttrruucccciioonneessbb.. MMaanneejjoo ddee iinntteerrrruuppcciioonneess

cc.. RReeggiissttrrooss

MMIICCRROOCCOONNTTRROOLLAADDOORREESS PPIICC

dd.. TTaabbllaass yy ssuubbrruuttiinnaass

son de gran flexibilidad; puede actuarcualquier objeto como fuente y como desti-no.

El PIC posee tres tipos bien diferenciados dedireccionamiento; éstos son:

• IInnmmeeddiiaattoo. El valor del dato está incluidoen el propio código OP, junto a la instruc-ción.

• DDiirreeccttoo. La dirección del dato está inclu-ida en el propio código OP, junto a lainstrucción.

• IInnddiirreeccttoo. La dirección de la memoria dedatos que guarda el operando está con-tenida en un registro.

BB.. MMAANNEEJJOO DDEE IINNTTEERRRRUUPPCCIIOONNEESS

La iinntteerrrruuppcciióónn es una técnica que colocaal programa temporalmente, en suspenso,mientras el microcontrolador ejecuta otroconjunto de instrucciones en respuesta a unsuceso. Las causas de una interrupciónpueden ser externas o internas:

• Las iinntteerrnnaass podrían ser el desbor-damiento, por ejemplo, del temporizadorTMR0, el fin de la escritura de la EEP-ROM, la finalización de la conversiónA/D.

• Las eexxtteerrnnaass principales son la activacióndel pin 0 del puerto B (RB0/INT), elcambio de estado en la parte alta delpuerto B, pines 4-7.

Al activarse una interrupción, el microproce-sador ejecuta una rruuttiinnaa ddee sseerrvviicciioo ddee iinnttee--rrrruuppcciióónn ((RRSSII)) y, al terminar, el programaprincipal continúa donde fue interrumpido,dirección que guarda el mismo microcontro-lador en el lugar de la memoria llamado pila.La dirección en la que se debe situar la ruti-na de interrupción es la 04. Para terminarlacorrectamente, se debe usar la instrucciónretfie, dado que al activarse una interrupción,el mecanismo de éstas se deshabilita, colo-cando un cero en el bit gie del registro intconcomo medida de seguridad y, entonces, elretfie sirve para rehabilitarlas, volviendodicho bit automáticamente a uno.

Como las rutinas pueden modificar el con-tenido de los registros del microprocesador,al iniciarlas conviene guardar en la pila suvalor y restaurarlo antes de finalizarlas. Antesde finalizar la rutina de interrupción se debe,por programa, volver a cero el bit del flagcorrespondiente a la interrupción producidaen el registro intcon.

El contenido del registro W debe guardarseprimero, junto con todos los registros quedeban ser usados en la rutina de interrup-ción. El hecho de mover W a otro registromodifica la bandera Z, cambiando el registrode estado.

Recomendamos una secuencia de código quepermite salvar y restaurar los registros sinmodificarlos. La mostramos en la siguientesecuencia de código:

5566

Nosotros centramos nuestrosproyectos en tres microcontro-

ladores PIC12F509, PIC16F628 y PIC16F873A que, como dijimos, poseenaproximadamente 35 instrucciones.

La instrucción swapf mueve los datos sinafectar a la bandera Z del registro de estado.Aunque los conjuntos de 4 bits se inviertenen el proceso, posteriormente son restaura-dos en su situación inicial. Si se emplea lainstrucción movf, se modifica el bit Z.

CC.. RREEGGIISSTTRROOSS

RReeggiissttrroo ssttaattuuss. Tiene por misión mantener elestado del microcontrolador; entendemospor estado el signo de las cuentas que elmicro va haciendo.

Algunos de los bits de este registro son:

• Bit ZZ. Se ocupa de indicar que la cuentadio cero.

• Bit CC. Se ocupa de indicar si huboacarreo en una suma o resta.

• Bit RRPP00. Se ocupa de realizar el cambiode banco de memoria.

• El bit DDCC. Se ocupa de indicar si huboacarreo del bit 3 al 4.

RReeggiissttrroo ooppttiioonn. Tiene por misión fundamen-tal, manejar el registro TMR0, que es el quese ocupa de medir tiempos.

Algunos de los bits de este registro son:

• Bit PPSS00,,11,,22. Se denomina preescaler ytiene por misión dividir la frecuencia queingresa al TMR0 en una relaciónpreestablecida (1:2 hasta 1: 256).

• Bit PPSSAA. Se ocupa de asignar el preescaleral TMR0 o al WDT.

• Bit IINNTTEEDDGG. Decide el flanco activo en lainterrupción por RB0/INT.

5577

; ************************** SALVAR *************************

MOVWF cont1_W ; Guardamos contenido de W en su sitioSWAPF estado,w ; Swap del contenido de estado en WMOVWF cont2_S ; Guarda el contenido de estado en la memoria.........

;********************** FIN RUTINA RSI ***********************SWAPF cont2_S,w ; Deja estado como estabaMOVWF estado ; Y lo restauraSWAPF cont1_W,fSWAPF cont1_W,wRETFIE

IRP RP1 RP0 TO PD Z DC C

Bit 7 Bit 0

RBPU INTEDG T0CS TOSE PSA PS2 PS1 PS0

Bit 7 Bit 0

RReeggiissttrrooss ddee iinntteerrrruuppcciióónn yy bbaannddeerraass,, iinnttccoonn..Cada causa de interrupción actúa con dosseñales. Una de ellas como señalizador, flag obandera que indica, con un "1", si se ha pro-ducido o no la interrupción, mientras que laotra funciona como habilitación o prohibi-ción de la interrupción en sí.

El PIC 16F84, por ejemplo, dispone de 4fuentes de interrupción que se habilitanponiendo a "1" los correspondientes bits delregistro intcon que ocupa la dirección 0B Hdel banco 0, encontrándose duplicado en elbanco 1.

Pasaremos a describir el funcionamiento decada uno de los bits del RReeggiissttrroo iinnttccoonn

• El bit GGIIEE -Global Interrupt Enable-1: Permite la ejecución de todas las inte-rrupciones que también posea su bitde permiso individual habilitado.0: Prohíbe todas la interrupciones.Las interrupciones son capaces de des-pertar al chip de su estado de reposo. Elbit GIE se borra en cuanto se está aten-diendo una interrupción, para evitar quese atienda otra. Vuelve a ponerse a 1 si sevuelve de la interrupción mediante unretfie.

• El bit RRBBIIEE habilita la interrupción pro-ducida en la parte alta del Puerto B; esdecir, la interrupción ante cambios en lospines RB4-RB7. RRBBIIFF es la bandera o flagque indica que se ha producido estainterrupción.

• El bit IINNTTEE activa la interrupción por elpin RB0/INT. El bit IINNTTFF es la bandera oflag que indica si se ha producido estainterrupción.

• El bit TT00IIEE habilita la interrupción pordesbordamiento del TMR0. El bit TT00IIFF esla bandera o flag que indica si se ha pro-ducido la interrupción.

• El bit EEEEIIEE habilita la interrupción porfinalización de la escritura en la EEPROMde datos. La bandera o flag que indica sise ha producido la interrupción sesupone por descarte, en relación con lasotras.

Todas las banderas o flags mencionadasdeben ponerse a "0" por programa y sólo elmicrocontrolador las cambia a "1" cuando seatiende la interrupción como aviso de identi-ficación para el programador; luego, alfinalizar la interrupción, también por progra-ma, deben ser puestas a "0" nuevamente .

En muchos casos es importante y muyútil conocer la existencia y el manejo delwatchdog o perro guardián; esta herramientaes un contador de 8 bits que, al desbordarse,produce el reseteo del micro. La única formade evitar este reseteo es, por tanto, borrarlopor software cada cierto tiempo con lainstrucción CCLLRRWWDDTT, que devuelve su valora 0. Su variación es la de una cuenta por cadaciclo de instrucción, aunque puedeasignársele el preescaler (al igual que alTMR0) para variar su frecuencia desde el re-gistro option del microcontrolador.

Su utilización es opcional, y se activa odesactiva durante el proceso de grabación delmicrocontrolador. Todos los grabadores que

5588

GIE EEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF

Bit 7 Bit 0

conocemos y hemos usado tienen en susmenús o en sus funciones esta opción especí-fica, que sirve para evitar posibles problemasde grabación no controlados o controlables-como, por ejemplo, bucles infinitos, esperasexageradamente largas de alguna determina-da entrada, etc.- y que es especialmente útilen ambientes con mucho ruido, haciendoque el PIC ejecute líneas al azar.

DD.. TTAABBLLAASS YY SSUUBBRRUUTTIINNAASS

El uso de rutinas es esencial, puesto que sim-plifica los programas, haciéndolos, además,más modulares.

Llamamos a una subrutina con la ordenCCAALLLL, seguida de la etiqueta que la encabezao su dirección en memoria. Para regresar a lasiguiente instrucción tras el CALL basta consituar, en la última línea de la subrutina, elcomando RREETTUURRNN; también es posibleemplear RREETTLLWW kk, que se diferencia delanterior por situar en el registro W el valor k.

En general, en los microcontroladores existeuna manera específica de regresar en caso deinterrupción: RREETTFFIIEE. Las interrupcionesgeneran un salto a la dirección 0x04 que estratado como una subrutina para permitir lacontinuación normal del programa a partirdel punto en que se llevó a cabo la interrup-ción. Este regreso se realiza mediante RET-FIE, que, además de restaurar el contador deprograma, habilita de nuevo las interrup-ciones (ya que éstas son deshabilitadas mien-tras se está atendiendo una).

La pila -stack-, en la mayoría de los micro-controladores permite guardar hasta 8 saltos;es decir, admite un máximo de 8 saltos a sub-

rutina anidados. Recuerde este dato para noexcederse. Recuerde, también, siempre, unposible salto por interrupción, para no pasarde 7 si ésta está habilitada.

Una tabla, en cambio, es una lista ROM deconstantes en la memoria de programa omemoria EEPROM de datos. Éstos son útilespara la conversión de códigos, como pasar dehexadecimal a información a ser mostrada enun display. Para generarlas se aprovecha lacualidad de RETLW para situar un dato en elregistro W o se utilizan rutinas de grabaciónen EEPROM de datos dadas por el fabricante.

DDiissppoossiittiivvooss rreellaacciioonnaaddoossccoonn eell eeqquuiippoo77

MMeemmoorriiaass

Las memorias son registros de desplazamiento deentrada en paralelo (la información está presenteen todos los bits, simultáneamente) con salidasque, también, se hallan en paralelo (salidas acce-sibles en todos los biestables al mismo tiempo).

5599

MMeemmoorriiaassCCoonnvveerrssoorreess

OOsscciillaaddoorreess.. TTeemmppoorriizzaaddoorreess..GGeenneerraaddoorreess ddee ppuullssooss ddee cclloocckk oo rreelloojj

FFuueenntteess ddee aalliimmeennttaacciióónnOOttrrooss ddiissppoossiittiivvooss

7 Le proponemos ampliar con:• Gil Padilla, Antonio (1990) Electrónica general.

Dispositivos básicos y analógicos. Mc Graw-Hill.• Revista Electrónica & computadores. Cekit.

wwwwww..cceekkiitt..ccoomm..ccoo//iinnddeexx..pphhpp

6600

Las memorias semiconductoras de tipo co-mercial vienen en forma de chip o encapsula-do integrado, definidas por su longitud de pa-labra y su capacidad; contienen una matriz dememoria, un decodificador de direcciones, lostransductores correspondientes y el tratamien-to lógico de algunas señales de control.

• La lloonnggiittuudd ddee ppaallaabbrraa es la cantidad debits que se pueden manejar en paralelo(en forma simultánea). Las memoriassuelen tener 2, 4, 8 etc. bits de longitudde palabra.

• La ccaappaacciiddaadd de una memoria está repre-sentada por la cantidad de lugares o re-gistros de almacenamiento -la longitud depalabra determinada-, que posee dichamemoria, de acuerdo con su posibilidadde direccionamiento (por ejemplo, 1 k,4 k, etc.). La posibilidad de direc-cionamiento está dada por la cantidad delíneas de dirección que entra al chip.

Una mmeemmoorriiaa es una unidad de almace-namiento de información binaria en la queel contenido permanece allí, guardado,hasta que una nueva entrada lo modifica;es decir, hasta cuando se almacena unnuevo dato.

Estructura internade una memoria

Estructura externa de una memoria ; por ejemplo, una memoria RAM

• El bbuuss ddee ddaattooss es el conjunto de líneasde tres estados que transportan la infor-mación almacenada en memoria. El busde datos se puede conectar a las líneascorrespondientes de varios integrados.

• El bbuuss ddee ddiirreecccciioonneess es un conjunto de"m" líneas que transportan la dirección,que permite codificar la posición dememoria a la que se desea acceder.

A modo de ejemplo, supongamos unamemoria RAM (a definir más adelante) de1 k x 8. Esto implica que tiene una capacidadde 1 k y una longitud de palabra de 8 bits(que es equivalente a 1 byte), de lo que sedesprende que el bus de datos de la memoriaes D0 - D7.

1 k =1024 registros o lugares.1024 = 210 → la memoria necesita 10 líneasde dirección para seleccionar alguno de los1024 lugares a leer o escribir. En consecuencia, el bus de direcciones es A0 - A9.

La memoria es un bloque fundamental decualquier sistema de computadoras o micro-controladores; su función consiste en alma-cenar los datos y las instrucciones. La mmeemmoo--rriiaa pprriinncciippaall es el órgano que almacena losdatos e instrucciones de los programas enejecución; pero, a veces, la memoria princi-pal no tiene la suficiente capacidad comopara contener todos los datos e instruc-ciones; en este caso se precisan otras memo-rias auxiliares o secundarias, que funcionancomo periféricos del sistema y cuya informa-ción se transfiere a la memoria principalcuando se necesita.

La memoria sólo puede realizar dos opera-

ciones básicas:

• LLeeccttuurraa. El dispositivo de memoria recibeuna dirección de la posición de la que sequiere extraer la información depositadapreviamente.

• EEssccrriittuurraa. Además de la dirección, sesuministra la información que se deseagrabar.

Las memorias no eléctricas:

• Permiten un almacenamiento masivo.

• Son memorias periféricas (normalmente,son externas a lo que es la CPU).

• Requieren de un controlador.

• Son de velocidades de acceso variables.

• Son no volátiles (la información per-manece almacenada aún cuando se cortala alimentación).

• Pueden ser de acceso aleatorio o secuen-cial.

6611

MMaaggnnééttiiccaass →→ DDiissccoo rrííggiiddoo

ÓÓppttiiccaass →→ CCDD

NNOO EELLÉÉCCTTRRIICCAASS

EELLÉÉCCTTRRIICCAASS

RRAAMM

RROOMM

PPRROOMM

EEPPRROOMM

EEEEPPRROOMM

FFLLAASSHH

CCLLAASSIIFFIICCAACCIIÓÓNN DDEE MMEEMMOORRIIAASS

MMeemmoorriiaass RRAAMM. Son las memorias de accesoaleatorio -Random Access Memory-. En ellasse puede leer o escribir un dato aleatoria-mente, según se desee. Son memoriasvolátiles; su contenido desaparece al cortarsela alimentación del circuito integrado.

Encontramos dos tipos de memoria RAM:

• DRAM -Dynamic Random Access Memory-.Es la memoria de acceso aleatoriodinámica. Está organizada en direccionesde memoria -addresses- que son reacti-vadas varias veces por segundo (refres-co). A mayor cantidad de este tipo dememoria, más datos se pueden tener enella y más aplicaciones pueden estar fun-cionando simultáneamente a mayorvelocidad de proceso.

• SRAM -Static Random Access Memory-. Esla memoria estática de acceso aleatorio,alternativa a la DRAM. No necesita tantoconsumo de energía para su refresco yreemplazo de las direcciones, funcionan-do más rápido. Son de mayor costo quela DRAM.

Ambos tipos son volátiles, lo que significaque pueden perder su contenido cuando sedesconecta la alimentación.

MMeemmoorriiaass RROOMM. Son memorias de sólo lec-tura -Read Only Memory-. En el proceso defabricación son cargadas con cierta informa-ción que es permanente; permiten la lectura

de cada posición las veces que sea necesario.Son no volátiles y de acceso aleatorio.

MMeemmoorriiaass PPRROOMM. Constituyen un tipo dememoria ROM. Los PROM -Programable ReadOnly Memory; memoria programable de sólolectura- son dispositivos de almacenamientode lectura solamente, que se pueden repro-gramar después de su manufactura, pormedio de equipo externo. Los PROM son,generalmente, circuitos integrados.

MMeemmoorriiaass EEPPRROOMM. Las memorias EPROM -laE corresponde a erasable, borrable- son ROMque se pueden borrar totalmente con luzultravioleta y, luego, en condiciones limi-tadas, reprogramarse. Las EPROM resultanmucho más económicas que las PROMporque pueden reutilizarse.

MMeemmoorriiaass EEEEPPRROOMM. Aún mejores que lasEPROM son las EEPROM -eléctricamenteborrables-, también llamadas EAROM-ROM-eléctricamente alterables-, que pueden bo-rrarse mediante impulsos eléctricos, sinnecesidad de ser introducidas en un lugarespecial para ser expuestas a luz ultravioleta.

MMeemmoorriiaass FFLLAASSHH. Son del tipo no volátil,similares en algunos aspectos a las de tec-nología EEPROM, pero con ventajas respectoa estas últimas, que las han hecho memoriasmuy utilizadas en los modernos microcon-troladores. Su tecnología es del tipo borrabley programable eléctricamente; pero, a dife-

6622

Este tipo de memorias no es utiliza-do en nuestro proyecto de simu-

ladores interconectables.

El microcontrolador en torno al cualrealizamos las distintas prácticas

que programamos y simulamos en el kitproyectado, posee memorias de losdistintos tipos.

rencia de la EEPROM presenta una reduc-ción a mínima expresión de los circuitosauxiliares de acceso orientados al byte. Esdecir, no es posible acceder al borrado de unsolo byte en forma arbitraria, ya que no secuenta con los mecanismos de acceso (cir-cuitos de direccionamiento) que permitan elborrado de un byte independientemente delresto. Este rasgo redunda en una reducciónde los costos de esta memoria y de su imple-mentación.

CCoonnvveerrssoorreess

Las variables involucradas en los distintossistemas de tipo digital no son necesaria-mente discretas, variando continuamente enel dominio tiempo. Es por ello que, para serprocesadas, deben ser convertidas a digital.Luego, en muchos casos, deben volver a suforma analógica.

CCoonnvveerrssoorr AA//DD ((AADDCC)). El conversor analógi-co-digital es un dispositivo que convierte unaseñal que varía continuamente en el tiempoen otra que lo hace a saltos -es decir, quetiene valores discretos-.

El proceso de conversión analógico a digitalinvolucra cuatro pasos fundamentales:muestreo, mantenimiento, cuantificación ycodificación.

Uno de los parámetros más importantes de

esta conversión es el error de cuantificación.Éste constituye la diferencia que existe entrela salida digital y la entrada analógica, depen-diendo de la cantidad de bits utilizados en laconversión.

CCoonnvveerrssoorr DD//AA ((DDAACC)). Un conversor digital-analógico es un dispositivo que genera unaseñal proporcional a la palabra digital pre-sente en sus entradas. El conversor D/A mássimple que se puede describir consta de unatensión de referencia y de un conjunto deresistencias que entran en juego en el cir-cuito, de acuerdo a si se conecta o no el co-rrespondiente interruptor:

6633

Este tipo de memoria es la queposee el microcontrolador en el

que se basa nuestro sistema desimuladores.

Diagrama básico de conversor A/D

Diagrama de conversor D/A

6644

La mayoría de los circuitos que hemos ana-lizado -biestables, contadores o registros dedesplazamiento- necesita de una señal declock o reloj para su funcionamiento comocircuitos secuenciales; lo mismo ocurre conlos circuitos con microcontroladores utiliza-dos en el recurso didáctico que le pro-ponemos desarrollar. Los osciladores o gene-radores de pulso o temporizadores son loscircuitos que cumplen esta función.

Un oosscciillaaddoorr es un circuito que tiene comocaracterística la de cambiar el estado lógicode su salida continuamente, entre dos valores1 y 0. La tensión de cada uno de estos nive-les depende de la tecnología que se utilice.

Trabajando con componentes conocidoscomo resistencias, capacitores, inversores ycompuertas, se pueden construir diversosgeneradores de clock o reloj.

OOsscciillaaddoorreess.. TTeemmppoorriizzaaddoorreess.. GGeenneerraaddoorreess ddee ppuullssooss ddee cclloocckk oo rreelloojj

El cciirrccuuiittoo 11 es un económico oscilador RC, en el que el tiempo de carga es, aproximadamente,T = R . C [s], siendo [R] = Ω y [C] = F

En el cciirrccuuiittoo 22, si la salida está en nivel alto y C está descargado, en el instante inicial, la entra-da del primer inversor es igual a la salida del segundo. C se carga a través de R, cerrándose elcircuito por la salida del primer inversor que se encuentra en nivel bajo. Cuando la entrada delprimer inversor llega a nivel bajo conmuta y su salida pasa a nivel alto, siendo la salida deloscilador un nivel bajo. C se descarga a través de R, cerrándose el circuito por la salida delsegundo inversor hasta que la entrada del primer inversor alcanza un nivel alto y el osciladorpasa también a nivel alto; y, así, sucesivamente, generándose los pulsos deseados.

El cciirrccuuiittoo 33 está realizado con compuertas nand con el mismo criterio de generación de pulsosque el anterior. La resistencia y el capacitor colocados allí determinan la frecuencia deoscilación de estos circuitos.

En estos circuitos es importante considerar tiempos de conmutación cortos; por esto, los cir-cuitos de tecnología de fabricación CMOS resultan útiles.

Algunos ejemplos de circuitos generadores de pulsos de clock o reloj

Existen dos tipos de osciladores muy utiliza-dos actualmente:

• El multivibrador astable, usando el cir-cuito integrado CI-555.

• El sencillo oscilador con disparador deSchmitt.

Como queda establecido por el fun-cionamiento en modo astable, la señal desalida es una onda cuadrada con valoresextremos 1 (5 V) y 0 (0 V):

Donde:• tt11 == 00,,669933 .. RRBB .. CC

• tt22 == 00,,669933 .. ((RRAA ++ RRBB)) .. CC

Deducimos que el período seráTT== tt11 ++ tt22 y, lógicamente, la frecuen-

cia es la inversa de éste.

Existen consideraciones de diseño,fundamentalmente en los valores delos componentes usados, para que elcircuito oscile adecuadamente y no sedeteriore el integrado. Éstas son:

RA 1 K

RA + RB 6,6 M

C 500 pF

En la próxima figura podemos obser-var el oosscciillaaddoorr ccoonn ddiissppaarraaddoorr ddeeSScchhmmiitttt, un sencillo diseño con sólodos componentes adicionales a la com-puerta lógica, la resistencia R y elcapacitor C. De ellos depende la formade onda aproximadamente cuadradaresultante a la salida.

6655

Estos tipos de osciladores pueden serutilizados para las distintas temporiza-

ciones necesarias en el sistema de simu-ladores que proponemos como recurso didác-tico. Estableceremos aquí sólo los aspectosbásicos de su montaje y construcción. sin pro-fundizar en su funcionamiento ni en elanálisis de su operación.

Señal de salida del astable

Podemos observar cómo conectar los distintoscomponentes a los pines del circuito integrado paraque trabaje como astable. Los valores de las re-sistencias RA, RB y C determinan la frecuencia deoscilación de la señal de salida.

Oscilador astable con CI-555

Con el cciirrccuuiittoo iinntteeggrraaddoo CCII--555555 tambiénpodemos diseñar un mmuullttiivviibbrraaddoorr mmoo--nnooeessttaabbllee que, por su montaje, produce elretardo o temporización necesarios enmuchas implementaciones de electrónicadigital actuales.

En la figura podemos apreciar el montaje deun monoestable. La principal característica esla conexión del pin 2 del integrado, llamado

Disparo; éste debe permanecer en nivel alto(1 lógico) hasta el momento de empezar latemporización. Cuando este pin 2 va a "0",comienza el retardo calculado.

Mientras el pin 2 de disparo está a nivel "1"lógico, la salida por el pin 3 permanece anivel bajo (0 lógico), lo que debe tenerse encuenta para un mejor aprovechamiento deldispositivo.

El rreettaarrddoo de tiempo se calcula:

Como ejemplo po-dríamos considerarla posibilidad deusar este tipo detemporizador parapermitir encender yapagar una luz(lámpara o diodoled), o para arran-car y parar unmotor colocado ensu salida con uncierto retardo pre-visto y calculado.Recuerde que la sa-lida puede entregaruna corriente de,aproximadamente,

200 mA como máximo; por esto, en muchasocasiones es necesario colocar un relé paradar más potencia a la salida.

6666

Oscilador con disparador de Schmitt

Debemos aclarar que, para evitar disparosaleatorios que variarían el tiempo de retar-do, este pin 2 debe volver a su nivel altoantes de terminar la temporización.

T = 1,1 . Ra . C

En el desarrollo de algunos proyectos va a sernecesario contar con un oscilador de muchaexactitud y estabilidad en la frecuencia deoscilación. Puede integrarse, entonces, unoosscciillaaddoorr aa ccrriissttaall ddee ccuuaarrzzoo. El cristal(XTAL) actúa como una bobina en serie conun pequeño condensador.

En este circuito, el capacitor Co representa -en total- la capacidad entre los electrodos delcristal más la capacidad de la carcaza y susterminales. R1, C1 y L1; éstos conforman larama principal del cristal, donde L1 repre-senta la masa vibrante del cristal, C1 la elas-ticidad del cuarzo y R1 las pérdidas queocurren dentro del cristal.

El cristal viene especificado por el fabricante,para trabajar con una determinada frecuen-cia.

FFuueenntteess ddee aalliimmeennttaacciióónn

En muchas ocasiones es necesario construiruna fuente de alimentación estabilizada paraalimentar un circuito electrónico con especi-ficaciones digitales. Por ello, es importanteconsiderar algunas características.

6677

Todos los circuitos contadores pre-sentados pueden ser fácilmente

realizables con una programación relati-vamente sencilla y verificar los estados decuenta con led indicadores conectados alos puertos del equipo simulador pro-puesto.

De la misma manera, pueden ser realiza-dos y probados circuitos de registro dedesplazamiento, temporizaciones, retar-dos y generación de ondas cuadradas deoscilación.

Además, la realización de estos circuitosen lógica digital discreta ayuda, en granmanera, a la comprensión del fun-cionamiento de los contadores internosde un microcontrolador y, así, facili-ta su programación.

Un circuito básico, que utilizamosen nuestro equipo de simuladores

interconectables es:

Este circuito utiliza dos capacitores quecomponen la capacidad de carga y, juntoal cristal, establecen la frecuenciade oscilación del circuito.

Estas fuentes son utilizadas parala alimentación de los progra-

madores y del probador que componen elsistema de simuladores interconectablesbasados en lógica digital queproyectamos.

Para un diseño simple de fuentes de ali-mentación estabilizadas, podemos utilizarreguladores integrados monolíticos (regu-ladores fijos), con encapsulado TO-220 de3 pines, otorgando por ejemplo 1A (ampere)-como máximo, con la debida disipación- decorriente de salida y una variada gama detensiones de salida:

Si tomamos como ejemplo al integradoLM7805 de la tabla, podemos diseñar unafuente de alimentación de 5 V y 500 mA,cuyo esquema es el siguiente:

En el mercado existen otros reguladoresajustables de tres o más pines, con diferentesencapsulados según la potencia a manejar.Podemos mencionar, entre ellos, los LM317y LM337, con corrientes de trabajo menoresa 1 A. Estos circuitos permiten que el pincomún esté flotante y no conectado a masa,lo que posibilita una tensión regulable.

Los fabricantes de los reguladores recomien-dan que la diferencia de potencial entre lospines de entrada y salida sea, como mínimo,3 V, para que el regulador mantenga cons-

tante la tensión de salida.

Para eliminar tensiones al-ternas no deseadas y mejo-rar el ripple de la rectifi-cación se colocan los capac-itores de 10 f. Las tensio-nes inversas y parásitas pue-den evitarse con los diodosde segu-ridad "D".Se reco-m i e n d acolocar un disipador de alu-minio adecuado para la disi-pación de temperatura, dadala corriente que maneja.

El potenciómetro "pot", per-mite ajustar la tensión de salidaque se desee en cada momento.

6688

TTiippoo

LM7805

LM7806

LM7808

LM7809

TTeennssiióónn//SSaalliiddaa

5

6

8

9

Fuente de alimentación fija, utilizando un regulador LM7805

Encapsulado de un reguladorLM7805

Encapsulado deun regulador

ajustableLM317

Es muy impor-tante incluir es-tos diodos "D".

6699

OOttrrooss ddiissppoossiittiivvooss

Otros dispositivos asociados con el EEqquuiippoopprrooggrraammaaddoorr yy ssiimmuullaaddoorr iinntteerrccoonneeccttaabbllee,,bbaassaaddoo eenn llóóggiiccaa ddiiggiittaall se relacionan con larepresentación y visualización de señales.

DDiissppllaayy ddee lleedd. Un led -Light Emitting Diode-es un diodo en el que la energía de sepa-ración entre bandas debe estar entre 1,8 eV y

3,1 eV, para poder generar luz visible y per-mitir la obtención de emisiones de luz en dis-tintos colores, según las características cons-titutivas. Desde el punto de vista eléctrico, secomporta como un diodo común; pero, condiferentes niveles de tensión y de corrientede acuerdo con el color de la emisión.

Los displays basados en led pueden ser de 7 seg-mentos o más, como ya se trató oportunamente.

Fuente regulada utilizando LM317

En estos ejemplos, dis-pone usted de esque-

mas sobre fuentes de alimen-tación reguladas que puedenservirle como punto de parti-da para otros proyectos.

Parte del equipo que pro-ponemos, utiliza una fuentede alimentación generalincluida en la misma placadonde se conecta el micro-controlador a grabar y otrafuente, en placa sepa-rada.

Fuente de alimentación regulada, utilizada en el equipo de simuladores interconectables

DDiissppllaayy ddee ccrriissttaall llííqquuiiddoo --LLiiqquuiidd CCrryyssttaallDDiissppllaayy;; LLCCDD-. En esta tecnología, los displayestán físicamente compuestos por dos capasde vidrio que encierran entre sí un líquidocompuesto por un enorme número decristales en forma de hebras en suspensión.

Los LCD son ópticamente pasivos (no emitenluz); sólo bloquean o no su paso, por lo quese caracterizan por consumir cantidadesmínimas de energía. Se basan en la pro-piedad del líquido de rotar la luz polarizadaen forma relativa a un par de polarizadorescruzados laminados en ambas caras deldisplay.

Hoy día hay dos tipos principales de displayssimples de tipo LCD: los más económicos, detipo TN -Twisted Nematic- y los de tipo STN -Super Twisted Nematic-, que tienen mejorcontraste y ángulo de visión.

Para el caso de displays complejos (por ejem-plo, del tipo usado en notebooks) se handesarrollado otras tecnologías.

En el caso de los displays de formato están-dar pueden diferenciarse tres grandes tiposde display:

• DDee sseeggmmeennttooss, para la generación dedígitos o símbolos especiales. Se presen-tan displays de 2, 3 ½, 4, 5, 6 y 8 dígitos,en los que las mayores diferencias estándadas por el tamaño de los dígitos y po-sibles indicaciones auxiliares Estos dis-plays no suelen tener controladores dedi-cados y su excitación debe ser resueltapor el diseñador.

• DDee mmaattrriizz ddee ppuunnttooss oorrggaanniizzaaddooss ccoommooddiissppllaayyss ddee ccaarraacctteerreess. Los displays

alfanuméricos están organizados comouna matriz de columnas y filas de carac-teres; en ella, cada carácter está resuelto,a su vez, mediante una matriz de 8 pun-tos en alto por 5 puntos en ancho. Aligual que en el tipo anterior, la gran dife-rencia adicional es el alto de cada carác-ter, de importancia según la distancia a laque deberá poder ser leído el display.Estos displays incorporan un controladorque facilita enormemente su uso, progra-mado mediante un bus de datos de 4 u 8bits, y 3 líneas de control.

• DDee mmaattrriizz ddee ppuunnttooss oorrggaanniizzaaddooss ccoommooddiissppllaayyss ggrrááffiiccooss. Los displays gráficosestán organizados como una matriz decolumnas y filas de puntos -dot pixels-,donde cada punto puede ser cuadrado oligeramente rectangular. La cantidad ytamaño de los pixel define el grado dedetalle de la imagen y la distancia a la quepuede ser leído el display. Para la especi-ficación de los displays gráficos se empleaun código compuesto de 9 a 11 letras ynúmeros, con el mismo formato al deta-llado para los displays de caracteres.

PPuueerrttoo ppaarraalleelloo. Uno de los puertos de entra-da/salida estándar de la PC es el puerto para-lelo. Existen, además, otros dos puertos serie(RS 232).

7700

Nuestro equipo de simuladores inter-conectables cuenta con módulos de

visualización: led y display de 7 segmentos,conectados a los puertos del microcontro-lador, para la realización de las diferentesexperiencias en el manejo de la infor-mación.

El puerto paralelo permite, por ejemplo,conectar la impresora a la PC. Es utilizadopor la CPU -unidad central de proceso- paraenviar datos a la impresora usando líneas deentrada / salida como control para la comu-nicación.

La utilidad de estas señales es dejar que laCPU conozca el estado de la impresora ycontrole el dispositivo.

El hardware de este puerto consiste en 8 bitsde salida de datos, 5 bits de entradas de con-trol y 5 bits de salidas de control.

Salidas:• STROBE. Indica a la impresora que los

datos están disponibles para ser leídos.

• INIT. Resetea la impresora.

•SLCT IN. Selecciona la impresora al pasara nivel bajo.

• AUTO FD. Indica a la impresora queimprima una línea en blanco seguida poruna señal de "enter".

• D0-D7. Bits de datos.

Entradas:• ACK. Indica a la CPU que los datos

fueron recibidos correctamente.

• BUSY. Indica a la CPU que no debeenviar más datos.

• SLCT. Indica a la CPU que la impresoraestá conectada.

• ERROR. Indica a LA CPU que no debeenviar más datos pues se ha producidoun error.

• PE: Indica que el papel se ha acabado.

Todas estas señales de nivel lógico TTL estánconectadas a un conector hembra de 25pines (DB25).

En el sistema operativo MS-DOS, puedemanejar tres puertos paralelos LPT1, LPT2 yLPT3, cada uno asociado a una dirección3BCh, 378h, 278h -lo usual es disponer sólouno en la PC-; como ejemplo, el LPT1 utilizalas direcciones 378h (líneas de datos), 379h(líneas de status) y 37Ah (líneas de control)del mapa de entradas/salidas de la CPU.

PPuueerrttoo sseerriiee. Las comunicaciones serie se uti-lizan para enviar datos a través de largas dis-

7711

tancias. Los datos serie recibidos desde unmódem u otros dispositivos se convierten aparalelo, para ser operados por la PC.

Los equipos de comunicaciones serie sepueden dividir entre simplex, half-duplex yfull-duplex:

• Una comunicación serie simplex envíainformación en una sola dirección (porejemplo, una emisora de radio comercial).

• Half-duplex significa que los datospueden ser enviados en ambas direc-ciones entre dos sistemas; pero, en unasola dirección al mismo tiempo.

• En una transmisión full-duplex cada sis-tema puede enviar y recibir datos almismo tiempo.

El puerto serie de la PC realiza una comuni-cación asincrónica, donde un bit identifica elcomienzo de la palabra de datos -start- y otrobit identifica el final -stop-. La palabra digitalestá compuesta por 7 u 8 bits, con bit deparidad incluido para la verificación deerrores, depende del alfabeto internacionalque se utiliza y envía primero el bit menossignificativo.

El puerto serie de la PC es compatible con elestándar de comunicación RS-232C queposee 25 pines de señal. El conector de la PCes macho y el conector hembra es el decualquier dispositivo externo a comunicar(en nuestro caso, el equipo pprrooggrraammaaddoorr yyssiimmuullaaddoorr iinntteerrccoonneeccttaabbllee).

Muchos pines del conector DB 25 macho noson utilizados; por ello se usan los DB-9macho. Lo usual es encontrar dos puertos

serie (COM1 y COM2): uno DB 25 macho yotro DB 9 macho en la parte trasera de la PC.

7722

PPiinn1

2

3

4

5

6

7

8

9

FFuunncciióónnPGND

TxD

RxD

RTS

CTS

PROG

SGND

0 V out

+5 V out

Los voltajes para un nivel lógico alto estánentre -3 V y -15 V. Un nivel lógico bajo tieneun voltaje entre +3 V y +15 V. Los voltajesmás usados son +12 V y -12 V.

Las señales más utilizadas se listan a conti-nuación:

• /DTR -Data-Terminal-Ready-. La PC le in-dica al módem que esta lista para trabajar.

• /DSR -Data-Set-Ready-. El módem le in-dica a la PC que está listo para transmitiro recibir datos.

• /RTS -Request-To-Send-. La PC indica queexiste un dato a transmitir.

• /CD -Carrier-Detect-. El módem reconoceque hay señal desde la CPU.

• /CTS -Clear-To-Send-. El módem está pre-parado para transmitir datos.

• TxD: El módem recibe datos desde la PC.

• RxD: El módem transmite datos a la PC.

MMoottoorreess ppaassoo aa ppaassoo ((ppaapp)). Los motores pasoa paso son motores eléctricos de corrientecontinua, que convierten pulsos eléctricos enmovimientos discretos.

La clave del motor paso a paso radica en ali-neaciones entre el estator y el rotor, en formaespaciada, creadas por polos magnéticos

alternados dispuestos radialmente.

La característica principal de estos motores esel hecho de poder moverse un paso por cadapulso que se le aplica. Este paso puede variardesde 90° hasta pequeños movimientos detan solo 1.8° e, incluso, hasta de 0.72º; esdecir que, para el caso de un movimiento de90º, se necesitan 4 pasos para completar ungiro completo del motor (360º) y para el casode un movimiento de 1,8º se necesitan 200pasos para completar ese giro de 360º.

Los bobinados se encuentran ubicados en elestator y, según su distribución, podemostener mayor o menor recorrido del rotor,dando como resultado mayor o menor ángu-lo de movimiento. Esta relación pasos-gradosdefine la resolución de un motor pap.

Entonces, además de caracterizarse por elhecho de poder moverse un paso por cadapulso que se le aplica, este tipo de motor per-mite mantener la posición mecánica -tam-bién llamada enclavamiento-, sólo mante-niendo la combinación de bobinados corres-pondientes alimentados con tensión; y, por elcontrario, queda completamente libre si nocircula corriente por ninguna de sus bobinas.

Los motores pap pueden ser de dos tipos: deimán permanente y de reluctancia variable.

7733

En los ssiimmuullaaddoorreess iinntteerrccoonneeccttaabblleessbbaassaaddooss eenn llóóggiiccaa ddiiggiittaall hacemos uso

de los puertos serie y paralelo para la conexiónde los programadores construidos con la PC,en conjunto con los softwares de progra-mación utilizados, para programar los micro-controladores.

Motor pap de reluctancia variable; el estatordel motor tiene tres bobinas conectadas

con un terminal común, C

Los motores pap de imán permanente estánconstituidos por un rotor sobre el que van apli-cados distintos imanes permanentes y por uncierto número de bobinas excitadoras bobi-nadas en su estator, de 2 o 4 devanados (bobi-nados). La cantidad corresponde al número determinales que llegan al exterior. Por ejemplolo bipolares cuatro cables (o menos) y los mul-tipolares más de cuatro cables.

Existe una multiplicidad de conexionados.Optamos por mostrar aquí uno de los másutilizados; se observan dos bobinas en cadauno de los estatores, donde la polaridad seinvierte cuando se aplica tensión a uno de losdevanados.

7744

Estator de cuatro bobinas

Para seleccionar un motor pap es conve-niente tener en cuenta algunas de las siguien-tes características:

• El vvoollttaajjee. Éste se encuentra impresosobre la carcaza del motor o se especificaen la hoja de datos del fabricante. A veceses necesario exceder el voltaje nominalpara obtener el par deseado; pero, estoocasiona un mayor calentamiento e,incluso, al acortamiento de la vida delmotor.

• La rreessiisstteenncciiaa por bobina. Ésta determinala corriente del estator y, por tanto, afec-ta a la curva característica del par y a lavelocidad máxima.

• La rreessoolluucciióónn. Es uno de los más impor-tantes factores a tener en cuenta para laaplicación deseada. Plantea el ángulode giro por cada paso. Los númerosgrados-paso habituales son: 0.72, 1.8,3.6, 7.5, 15 e, incluso, 90.

• EEll ttiieemmppoo ddee dduurraacciióónn yy llaa ffrreeccuueenncciiaa ddeellooss ppuullssooss aapplliiccaaddooss. Debido a que losmotores paso a paso son dispositivosmecánicos y, como tal, deben vencer cier-

tas inercias, este aspecto reviste impor-tancia. En tal sentido, el motor debealcanzar el paso antes que la próximasecuencia de pulsos comience. En aplica-ciones con secuencia lenta, el motoralcanza el reposo al final de cada paso. Sila velocidad aumenta, el movimientocambia de discreto a continuo. En estecaso, si no se tienen en cuenta las especi-ficaciones, su comportamiento puede serinestable; por ejemplo, el motor puedequedar fijo (no realiza ningún movimien-to), puede comenzar a vibrar pero sin lle-gar a girar, puede girar erráticamente opuede llegar a girar en sentido opuesto.Para obtener un arranque suave y pre-ciso, es recomendable comenzar con unafrecuencia de pulso baja y, gradualmente,ir aumentándola hasta la velocidaddeseada sin superar la máxima tolerada.El giro en inversa debería también serrealizado previamente, bajando la veloci-dad de giro y, luego, cambiar el sentidode rotación.

RReellééss. Son componentes electromagnéticosde interconexión entre circuitos de control ycircuitos a controlar. Son dispositivos depotencia, compuestos por un electroimánque actúa como intermediario para activarun interruptor -que es totalmente indepen-diente-.

Un relé consiste, entonces, en una bobinaarrollada sobre un soporte metálico, demodo que, al circular por la bobina una cier-ta corriente, provoca la atracción de unalámina sobre el soporte metálico, activandolos contactos eléctricos, y provocando elcierre o la apertura. Los parámetros básicos

7755

Pasos

1

2

3

4

1

Q1

On

On

Off

Off

On

Q2

Off

Off

On

On

Off

Q3

On

Off

Off

On

On

Q4

Off

On

On

Off

Off

para su manejo son la tensión de ali-mentación y el consumo de la bobina, y lacorriente máxima que admiten los contactos.

7766

7777

Éste es el diagrama que nos permite entenderla secuencia de esa tarea.

IIddeeaarr uunn pprrooyyeeccttoo yy eeddiittaarr uunn pprrooggrraammaa. Enprimer lugar, para realizar y simular nuestrosprogramas, necesitamos de un software enentorno Windows. Para ello disponemos delIDE® -Integrate Development Enviroment-, unambiente de desarrollo integrado8.

Este software es el encargado de compilarnuestro código fuente, el conjunto deinstrucciones que editamos en el MPLAB® yque tienen extensión .asm.

Una vez depurado nuestro programa, éstegenera un archivo de salida .hex. Este archi-vo se carga en una interface de usuario; lasinterfaces más conocidas son

• EPIC, para programación por puertoparalelo de la PC, y

• ICPROG, para programación por puertoserie.

3. HACIA UNA RESOLUCIÓN TÉCNICA

LLaa pprrooggrraammaacciióónn ddee llooss mmiiccrrooccoonnttrroollaaddoorreess PPIICC..EEll eennttoorrnnoo MMPPLLAABB®®

Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo

IIddeeaarr uunn pprrooyyeeccttoo

EEddiittaarr eell pprrooggrraammaa

Escribir el código fuente

.ASM

EEnnssaammbbllaarr oo ccoommppiillaarr

Traducir el programa en lenguaje fuente

a código ejecutable

.HEX

SSiimmuullaarr eell ccoommppoorrttaammiieennttoo ddeell pprrooggrraammaa

DDeeppuurraarr

Corregir los errores del programa (De ser

necesario, volver al comienzo)

GGrraabbaarr eell mmiiccrrooccoonnttrroollaaddoorr

8 Antes de comenzar a escribir programas, es necesario cono-cer las herramientas disponibles para desarrollarlos. Entrelos muchos posibles, el entorno que nos resulta más intere-sante para formar parte integrante de nuestro equipo, es elMPLAB-IDE®; básicamente, porque es accesible y porquese puede obtener gratuitamente en wwwwww..mmiiccrroocchhiipp..ccoomm.

El MPLAB® utiliza, por defecto, el ensam-blador MPASM, bajo MS-DOS. Una vezingresado al programa, aparece la siguienteventana:

Para comenzar a trabajar, vamos a File en labarra de herramientas y, dentro de esaopción, elegimos New en la ventana desple-gable.

Allí, escribimos el programa, como si fueraun editor de textos, siguiendo algunas reglasde sintaxis que vamos a presentarle en unmomento más. Una vez terminada esta tarea,seleccionamos la opción File de la barra deherramientas y, dentro de ésta, Save, asignán-dole un nombre con la extensión .asm.

Si este archivo ya existe dentro de la PC, paraabrirlo utilizamos la opción Open del menúFile o el icono típico:

En la primera línea, colocamos LLiisstt PP == 1166FF8844,que permite definir el microcontrolador autilizar durante todo el proceso.

La directiva iinncclluuddee tiene por finalidad, a lahora de la compilación o ensamblado, tomaren cuenta los mnemónicos que en dichoarchivo existen. Es útil usar esta directiva conel fin de ahorrar tiempo en la definición deregistros en nuestro programa, cuidando uti-lizar el mismo nombre de registro usado porel archivo *.inc correspondiente a nuestromicrocontrolador.

La directiva oorrgg, seguida de una posición dememoria, indica al ensamblador dónde debesituar el siguiente fragmento de código. Serecomienda incluirla en todo programa, antes

de la primera instruc-ción, como mínimo.

La directiva eenndd esimprescindible, ya que

le indica al ensamblador el final del programa.

El ; es empleado a modo de comando rreemm; esdecir, indica que, a continuación, se escribeun comentario.

El ensamblador exige una cierta tabulaciónmínima de sus distintos elementos. De estemodo, la definición de variables puedeescribirse en la primera columna de cual-quier línea, mientras que las directivas einstrucciones deben ir en la segunda colum-na, como mínimo.

Las cifras se expresan de acuerdo con latabla:

El uso de las mayúsculas y minúsculas obe-dece a una serie de normas de estilo quefacilitan la lectura del código fuente. Un re-sumen de estas reglas es el siguiente:

• Directivas del compilador, en mayúsculas.

• Nombres de variables, en minúsculas.

• Mnemónicos (instrucciones), en mayús-culas.

• Programa bien tabulado.

7788

BBAASSEE

DECIMAL d'12' / .12HEXADECIMAL 0x0c / h'0c' / 0c / OchBINARIO b'1010'

A manera de ejemplo, listamos un programa: Una vez que el archivo .asm existe, creamosun proyecto que relacione el archivo .hex conel anterior.

Para hacer esto, de la barra de herramientasProject, elegimos New project. Aparece unapantalla con ese título. En esta pantalla,asignamos el nombre al proyecto con exten-sión .pjt (por ejemplo: trabajo1.pjt.) y damosOK.

Nos encontramos, entonces, con la ventanaEdit project:

Manteniendo nuestro ejemplo, del sectorProject files seleccionamos trabajo1 [.hex].Aparece la opción Node properties. Si laelegimos, vamos a poder seleccionar el Hexformat deseado; es decir, el tipo de fichero enel que el ensamblador debe convertir los*.asm.

7799

;programna ilustrativo;vbersión 1.0;fecha;programa que enciende y apaga unled con un pulsador;colocado en Rb0

#include"P16f83"List P=16f84

Flag equ 0corg 00hgoto Principioorg 04hgoto interr

Principiobsf satus, 5movlw b'00000001'movwf TRISBmovlw b'00000000'novwf TRISAmovlw b'10010000'movwf INTCONbcf flag, 0bcf status, 5

de_nuevobtfss flag, 0goto apagagoto prende

apaga bcf PORTB,1goto de_nuevo

prende bsf PORTB,1goto de_nuevo

interr btfsc PORTB,0goto salircall delay_100btfss PORTB,0goto $-1btfss INTCON, INTFgoto salirbtfsc flag,0goto poner_a_cerogoto poner_a_uno

poner_a_unobsf flag,0bcf INTCON, INTFgoto salir

poner_a_cerobcf flag,0bcf INCTON, INTFgoto salir

salir retfieend

8800

Luego de pulsar OK, encontramos que elproyecto sigue estando vacío. Es necesarioque añadamos el programa (*.asm) para quepueda ensamblarse y probarse.

Esto es posible, si el proyecto y programaestán en la misma carpeta. Podemos observarque, ahora, tenemos activa la opciónAdd node de la ventana Project files.Entonces, seleccionamos y añadimos elarchivo *.asm.

EEnnssaammbbllaarr oo ccoommppiillaarr. En este momento,estamos en condiciones de crear un nuevoproyecto. Para hacerlo, oprimimos la teclaF10 que tiene por misión ensamblar el archi-vo .asm y convertirlo en un archivo .hex.

Podemos realizar el proceso de ensambladode la siguiente manera:

• Sobre el menú Proyect, basta con pulsarla opción Build node, que ensambla sólo

la ventana activa o la opción Build all,que ensambla todos los nodos delproyecto.

• Por último, la opción Make Projectensambla todos los nodos de un proyec-to y los unifica en un único *.hex.

Es importante destacar que el programa va acrear el archivo .hex siempre y cuando nohaya errores en la compilación. Si loshubiere, el programa se encarga de mar-cárnoslos, dando los números de línea dondefigura el error. Con un doble clic sobre estenúmero, el programa bifurca directamente alcódigo, indicando dónde está el error.

Ahora, la tarea consiste en ir corrigiendoestos errores, uniendo esta corrección con elpulsado de la tecla F10, para que realice unanueva compilación hasta que ésta aparezcalibre de errores. Cuando sucede esto, el pro-grama emite el mensaje Build succesfully,luego de lo cual es conveniente hacer un Saveproject del menú Project.

8811

SSiimmuullaarr eell ccoommppoorrttaammiieennttoo ddeell pprrooggrraammaa. Una vez corregidos todos los errores, el programaestá listo para ser grabado en el PIC y probado. Pero, resulta más fiable si, antes, llevamos acabo una simulación por software.

MPLAB® tiene una herramienta de simulación de software, el MPLAB-SIM, que puede seractivada, desde la barra de herramientas, con la opción Debug.

Este icono es Step, ejecuciónpaso a paso; avanza una líneade programa cada vez que se lopulsa.

Este icono es Change ProgramCounter; es utilizado para cam-biar el contador de programa(salto a otra línea de memoriade programa en ejecución para,por ejemplo, probar sólo unarutina específica, si el resto yase sabe correcto).

Este icono es Create a NewWatch Window; permite editarvariables para ver su valordurante la ejecución.

Este comando permite cambiarel valor de direcciones dememoria en tiempo de simu-lación y en cualquiera de susáreas (datos, programa,EPROM, pila); lo hace directa-mente (por su número) o a

través de su nombre (mne-motécnico definido en elensamblador; en el ejemplo esOperando1). Combinado conlos dos anteriores, es muy útilpara probar fácilmente todaslas variantes de una rutina ozona de código determinada,sin tener que ejecutar todo elcódigo, de nuevo, para cadauna.

Con este comando se puedendefinir puntos de parada-Breaks- en la ejecución para,mediante Run, no recorrer líneaa línea todo el programa. Esto esimprescindible si deseamos eje-cutar todo un proceso de golpehasta esa línea.

Define condiciones de parada-Conditional Breaks-; es decir,valores de variables o pines(E/S) ante las que parar, si seproducen.

La simulación comienza mediante la opción Run (semáforo verde) y se detiene con Halt (semá-foro rojo); pero, no comienza a correr si no hace un Reset mediante la pulsación de:

Otras posibilidades que contiene el menúOptions son:

• Por ejemplo, con su comandoDevelopment mode... es posible elegir eltipo de microprocesador sobre el quesimular y activar el modo de simulación(MPLAB-SIM simulator), no siempre acti-vo por defecto.

• Con el submenú Processor Setup podemoscambiar condiciones como la velocidaddel reloj (para controlar el tiempo de eje-cución) o la activación del Watchdog.

• A través del menú Window, puede ver lamemoria de programa (submenúProgram Memory) y la de la EEPROM (silo desea y la va a utilizar; submenúEEPROM Memory).

Vamos a plantearle, ahora, un ejemplo de apli-cación, a modo de visualización de los distin-tos pasos que sus alumnos van a tener en cuen-ta, desde que se plantea el problema a solu-cionar hasta el uso del equipo desarrollado.

Una vez que los alumnos han preparado elcódigo fuente (*.asm) de nuestro programa ylo han convertido en un fichero *.hex, uti-lizando el ensamblador MPLAB®, el progra-ma puede ser volcado sobre la memoria deprograma flash del microcontrolador.Estamos, entonces, en la fase de progra-mación.

Este código es el que va a ser volcado almicrocontrolador.

DDeeppuurraarr yy ggrraabbaarr eell mmiiccrrooccoonnttrroollaaddoorr. Paracumplimentar este trabajo, necesitamos doselementos; el programa de grabado de micro-controladores y el programador.

La primera tarea es fácilmente realizable,pues todos los programas necesarios son gra-tuitos y fáciles de obtener.

Para la segunda tarea, existen programadoresque utilizan el puerto serie de la PC y otrosque utilizan el puerto paralelo; ambos sonsencillos de llevar a cabo, no tienen grandescomplicaciones de fabricación y formanparte del proyecto que estamos manejando.Cualquiera sea el programador elegido, elprograma que está en la PC se descarga uti-lizando el programa adecuado y concretán-dose, entonces, la grabación del PIC.

EEll eeqquuiippoo

Decíamos que, luego de realizado el progra-ma de un proyecto determinado, es necesariograbar en el microcontrolador seleccionado yprobar si el desarrollo funciona.

Es aquí donde el equipo de ssiimmuullaaddoorreessiinntteerrccoonneeccttaabblleess bbaassaaddooss eenn llóóggiiccaa ddiiggiittaall,encuentra su aplicación.

8822

:020000000528D1:06000A008316F0308500B2:0E001000FF30860083120608FF3A85000B2899:00000001FF

Aspecto que tiene el archivo *.hex

Este equipo desarrollado y unproyecto tecnológico concreto,

permiten el trabajo en el aula, conectandola aplicación parcial o totalmente, y/oexpandiendo el bus hacia otros circuitossimuladores de mayor complejidad, dadoque la placa lo permite.

Consideremos el diagrama en bloques queesquematiza la conformación del equipo:

¿Advierte, usted, el por qué del término"interconectables"? Las distintas placas seinterconectan de acuerdo con la necesidad delos productos.

El equipo puede soportar otros dispositivoscomo, por ejemplo, motores paso a paso enel caso que se diseñe y anexe una placa depotencia para esos motores -la que no estáincluida en esta versión- o el manejo de undisplay LCD, cuyo diseño de placa tambiénqueda como tarea para los estudiantes de sucurso. Es decir que el kit no queda limitado alas posibilidades que le presentamos sino quepuede ser ampliado a otras nuevas, ya quepermite realizar experimentos con la totali-dad de las instrucciones del microcontro-lador, sin la necesidad de componentes adi-cionales.

Esta modularidad del sistema da idea de supracticidad, a la hora de interconectar variasplacas de aplicación para un mismo diseño.

LLooss ccoommppoonneenntteess

Vamos a describir, ahora, las diversas placasque conforman el equipo.

8833

PPllaaccaa pprriinncciippaall

PPllaaccaa ddee lleedd

PPllaaccaa ddee iinntteerrrruuppttoorreess

PPllaaccaa ddeell ddiissppllaayy ddee ssiieetteesseeggmmeennttooss

PPllaaccaa ffuueennttee ddee aalliimmeennttaacciióónn

PPllaaccaa ddeell pprrooggrraammaaddoorr ppoorrppuueerrttoo sseerriiee

SSIIMMUULLAADDOORREESS IINNTTEERRCCOONNEECCTTAABBLLEESSBBAASSAADDOOSS EENN LLÓÓGGIICCAA DDIIGGIITTAALL

PPllaaccaa ddeell pprrooggrraammaaddoorr ppaarraalleelloo

PPllaaccaass ppaarraa eell hhaarrddwwaarree ppeerriifféérriiccoo

PPllaaccaa ffuueennttee ddee aalliimmeennttaacciióónn

La fuente de alimentación del circuitose compone de un transformador de220 V / 12 V - 500 mA, que se conecta a laplaca a través de los pines JP1, un rectifi-cador de onda completa (D1-D4) con filtrocapacitivo (C1) y estabilización de tensiónusando reguladores de la línea LM78XX.

La fuente tiene dos salidas, una de 5 V através de un LM7805 (IC2) y otra de 13,8 Vque utiliza un regulador LM7812 (IC1) con3 diodos en serie (D5-D7) para elevar el nivelde tensión, logrando el adecuado.

La intensidad de corriente no es demasiadoelevada; resulta, aproximadamente, de valo-res menores a 200 mA.

También dispone de un diodo 1N4148 (D8)para protección del circuito frente a posiblesinversiones de polaridad y un led (L1) rojoque muestra la condición de funcionamiento.

Integra una segunda tira de pines JP2 quepermite la conexión de esta placa fuente alresto de las placas que lo necesiten.

Los componentes de la placa fuente de ali-mentación son:

Resistencias: R1: 1,5 k

R2: 1 k

Transformador: T: 220 V/12 V - 500 mA

Capacitores: C1: 1000 microfaradios 50 V electrolíticoC2, C3: 0.1 microfaradios 50 V cerámicoC4, C5: 47 microfaradios 50 V electrolítico

Semiconductores: L1: Led rojoD1, D2, D3, D4, D5, D6, D7: 1N4001D8: 1N4148IC1: LM 7812IC2: LM 7805

Conectores:JP1: Tira de 2 pines SIPJP2: Tira de 3 pines SIP

8844

Placa fuente:

• Esquema eléctrico.

• Ruteo de pistas.

• Vista superior.

En el CD que acompaña esta publicación, ustedpuede acceder a:

Placa fuente terminada; vista superior

PPllaaccaa pprriinncciippaall

En esta placa se ubican tres zócalos donde seinsertarán los integrados IC3, IC4 e IC5.Cada uno de ellos tiene un número determi-nado de pines, Z1 = 8, Z2 = 18 y Z3 = 28respectivamente, que permiten cubrir lagama de modelos de microcontroladoresdetallada en la tabla general de Microchip.

La placa trabaja con una frecuencia de relojde 4 MHz, en general. Ésta se consigue me-diante un oscilador a cristal de cuarzo o unoscilador RC. Se puede seleccionar uno uotro mediante el conmutador S1. La frecuen-cia del oscilador RC puede variarse en formalibre, con el preset P1.

Esta placa posee,además, tres co-nectores DB25hembra que per-miten la inter-conexión entre elmicrocontroladory las distintas pla-cas periféricas(led, interruptores, etc.), para la simulacióndel proyecto a desarrollar.

Mediante la doble llave inversora S2 se selec-ciona una de las dos posibilidades: progra-mación serie o simulación.

El pulsador S3 permite un reset en el micro-controlador en el MCLR, para reiniciarlo.

La tira de 9 pines JP3 permite la conexión dela placa principal con la fuente de ali-mentación y el programador serie.

Los componentes de la placa principal son:

Resistencias: R3: 270 R4: 4,7 k

Preset P1: 100 k

Capacitores: C6, C6a, C6b, C6c: 100 nanofaradioscerámicoC7, C8: 27 picofaradios cerámico

Cristal: 4 MHz

Conectores: JP3: Tira de 9 pines SIPX1, X2, X3: DB25 hembra

8855

Placa fuente terminada; vista inferior

Debemos tener muypresente que sepuede programar oprobar sólo un mi-crocontrolador a lavez.

Placa principal:

• Esquema eléctrico.

• Ruteo de pistas.

• Ruteo de los componentes.

• Ruteo completo.

• Vista superior.

En el CD va a encontrar:

Zócalos: Z1: DIP 8 pinesZ2: DIP 18 pinesZ3: DIP 28 pines

Interruptores: S1: Conmutador simpleS2: Llave doble inversoraS3: Pulsador

PPllaaccaa ddeell pprrooggrraammaaddoorr ppoorr ppuueerrttoosseerriiee

El programa correspondiente al proyecto adesarrollar debe ser escrito en la memoria deinstrucciones del microcontrolador y, paraello, es necesaria la placa de grabación.

Cuando -con la llave S2, de la placa princi-pal- se selecciona el modo correspondiente aprogramación, se aplica una tensión de con-tinua de 13,8 V en la entrada MCLR.Entonces, el microcontrolador cambia sumodo de trabajo a modo de programación.Además S2 conecta a masa los terminalesde habilitación del buffer integrado IC6(74HCT125) de la placa del programadorserie.

La tensión de programación se genera en laplaca de fuente de alimentación que yahemos descrito.

El diodo led L2 verde es el que indica la acti-vación en el modo de programación.

La placa se conecta a la PC a través de lainterfaz serie, por medio de un conectorDB9, X4. La conexión se puede realizarmediante un cable normal RS 232 (no uncable de módem nulo), con un conectorDB9 macho en el lado de la placa y otroconector tradicional DB9 hembra en el ladode la PC.

Verifique que elmódulo esté co-nectado, antes deiniciar la secuen-cia.

Las dos señales de programación, Data yClock, llegan a través de los controladoresIC6 pin 8 e IC6 pin 11 (escritura respecto delmicrocontrolador) hacia las entradas delmicrocontrolador RB6 y RB7.

El controlador IC6 pin 5 suministra la lectura dedatos desde el microcontrolador hacia la inter-

8866

Placa principal terminada; vista superior

Placa principal terminada; vista inferior

La conexión a la PCdebe realizarse con launidad desconectada.

faz. La etapa de controladores IC6 pin 3 se uti-liza para controlar la tensión de programación yla señal de Reset del microcontrolador.

La tira de 6 pines JP4 permite la conexión delprogramador serie a la placa principal.

Los componentes de la placa del progra-mador por puerto serie son:

Resistencias: R5, R6, R7, R8, R9, R10: 10 k

R 11: 470 R12: 3,3 k

RA: 470

Semiconductores:IC6: 74HCT125Q1, Q2: BC548CL2: Led verdeD9: 1N4148

Zócalo:Z4: DIP 14 pines

Conector:X4: DB9 hembraJP4: Tira de 6 pines SIP PPllaaccaa ddeell pprrooggrraammaaddoorr ppaarraalleelloo

Aunque las memorias de PIC se programan,generalmente, por el puerto serie de la PC, elequipo de simuladores interconectables agre-ga un programador también en placa separa-da que se conecta al puerto paralelo de la PC.Esto se debe a que este puerto se puede con-trolar fácilmente por software y, además, aque suministra niveles TTL para ser utiliza-dos. También se desarrolla en función deque, mientras se realiza la programación sedeben disponer de algunas líneas de controlpara conmutar las distintas alimentaciones

8877

Placa del programador por puertoserie:

• Esquema eléctrico.

• Ruteo de pistas.

• Vista superior.

En el CD va a encontrar:

Placa del programador por puertoserie terminada; vista superior

Placa del programador por puertoserie terminada; vista inferior

del microcontrolador y esto es más fácil enprogramación por puerto paralelo que porserie.

Este programador consta de tres zócalos (Z5,Z6 y Z7) de 8, 18 y 28 pines, que permitenprogramar los microcontroladores PIC sobrela placa. Cuenta, además, con una tira depines JP5 que permite programar, en formaexterna, cualquier otro microcontrolador dela empresa Microchip® que no se adapte a loszócalos Z5, Z6 y Z7.

La alimentación del programador se consiguea través de un transformador (T1) 220 V / 12V - 500 mA con un puente de diodos (D10 aD13) para la rectificación y un par de capa-citares (C9 - C10) para su filtrado. Estafuente entrega dos tensiones estabilizadas;una, a través del IC9 7805 de 5 V (Vcc) parala alimentación y, otra, con el IC8 7812 de 12V y tres diodos en serie (D14 a D16) paralograr los 13,8 V (V1) necesarios para la pro-gramación.

La intensidad de corriente no es demasiadoelevada; aproximadamente, sus valores sonmenores a 200 mA.

También dispone de un diodo led (L4) verdeque se enciende cuando el programador estábajo tensión, con el fin de señalar el buenfuncionamiento de la alimentación.

Por medio del buffer inversor IC7(SN74LS07) los datos son transferidos delpuerto paralelo al microcontrolador -y vice-versa- a través de una ficha de conexión DB9hembra (X6) dispuesta en la placa y una fichade conexión DB25 macho (X5) al puertoparalelo de la PC.

Los datos a programar en el circuito transitanpor la puerta IC7E, (pin 10) pasandopor IC7F (pin 13) en caso de lectura del cir-cuito.

En cuanto al reloj de programación, éste pasapor IC7D (pin 8).

El transistor BC558C Q3, que toma losdatos del pin 4 del buffer IC7, permiteaplicar la tensión alta de programación VPPa los correspondientes pines de cada unode los tres zócalos de programación. Elled rojo L3, conectado al colector de estetransistor, da indicación de la fase de progra-mación.

El transistor Q4 es un BC558C y entregala tensión normal de alimentación VDD,aplicada a los tres zócalos, lo que permitealimentar el circuito a programar sólocuando es necesario acceder a él. De estaforma, evita cualquier problema durantesu inserción o extracción del circuito integra-do del zócalo de programación. El ledverde L4 se conecta al colector de este tran-sistor.

Los componentes de la placa del progra-

8888

Placa del programador paralelo:

• Esquema eléctrico.

• Ruteo de pistas.

• Vista superior.

En el CD va a encontrar:

mador paralelo son:

Resistencias: R13, R14, R15: 8,2 k

R16, R17: 1,8 k

R18, R19: 12 k

R20: 10 k

R21: 560 R22: 1,2 k

Capacitores: C9: 1000 microfaradios 16 V electrolíticoC10: 1 microfaradios 16 V electrolíticoC11: 100 nanofaradios

Semiconductores: L3: Led rojo L4: Led verdeD10, D11, D12, D13, D14, D15, D16:1N4007Q3, Q4: BC558BIC7: SN74LS07IC8: LM 7812IC9: LM 7805

Zócalos:Z5: DIP 8 pinesZ6: DIP 18 pinesZ7: DIP 28 pinesZ8: DIP 14 pines

Conectores:X5: DB25 (macho)X6: DB9 (hembra)JP5: Tira de 5 pines

Transformador:T: 220 V - 12 V - 500 mA

PPllaaccaass ppaarraa eell hhaarrddwwaarree ppeerriifféérriiccoo Además del sis-tema principalcompuesto por laplaca de la fuentede alimentación,el programadorserie y la placaprincipal, se cuen-

8899

Placa del programador paralelo terminada;vista superior

Placa del programador paralelo terminada;vista inferior

Además, se dispone unaplaca adicional para pro-gramación del microcon-trolador a través del puer-to paralelo de la PC, queposteriormente detallare-mos.

ta con un hardware periférico compuesto portres placas interconectables separadas pararealizar los distintos ensayos:

• Placa de led.

• Placa de interruptores.

• Placa del display de siete segmentos.

Cada una de estas placas puede montarsesobre cualquier otro proyecto más complejoa desarrollar, dado que cada entrada-salidapuede seleccionarse en forma individual.

PPllaaccaa ddee lleedd. Los diodos led que van nume-rados de L5 a L18 indican los valores lógicospresentes en los puertos RA y RB del micro-controlador; más precisamente:

• de L5 a L10 para RA y

• de L11 a L18 para RB.

Estas indicaciones lumínicas son útiles cuan-do se están depurando aplicaciones a bajavelocidad mediante el oscilador RC. Tambiénse pueden utilizar en ejercicios básicos deprogramación -por ejemplo, un diodo ledque parpadee, una luz que se desplace, unvisualizador de barra gráfica o un reguladorde intensidad con diodos led-.

La alimentación de cada led es provista porlos puertos del microcontrolador. Cada ledtoma masa independientemente, a través delos microconmutadores o jumpers JP6 y JP7;de esta manera, se habilitan o inhabilitan enforma individual, de acuerdo a la necesidad.

El conector (X7) DB25 permite la interco-nexión de la placa de led a la placa principal.

El transistor Q5 de la placa de led se utiliza

para activar al led L9, ya que la salida RB4 es acolector abierto y, si se hubiera conectado igualque los otros led, éste no hubiera funcionado.

Los componentes de la placa de led son:

Resistencias: R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30,R31, R32, R33, R34, R35, R36: 560 R37: 470 k

Semiconductores:L5, L6, L7, L8, L9, L10, L11, L12, L13, L14,L15, L16, L17, L18: Led rojosQ5: BC 547

Conectores:JP6: 6 jumpersJP7: 8 jumpersX7: DB25 (hembra)

9900

Placa de led:

• Esquema eléctrico.

• Ruteo de pistas.

• Vista superior.

En el CD va a encontrar:

Placa de led terminada; vista inferior

PPllaaccaa ddee iinntteerrrruuppttoorreess

Esta placa consta de 8 pulsadores S1 a S8,que permiten simular interrupciones exter-nas, activaciones, etc. sobre el microcontro-lador.

Con los jumpers JP8 se obtiene la posibilidadde habilitar o inhabilitar en forma individuala cada uno de los pulsadores, de acuerdo conla necesidad del proyecto.

Al presionar sobre cada pulsador, éstos secierran y se conectan a masa, generando unnivel lógico "0" en las entradas del puertoRB0 a RB7.

A su vez, los pulsadores S5 a S8 puedenquedar fijos a nivel "0" por medio de losjumpers JP9 a JP12.

Los componentes de la placa de interruptoresson:

Resistencias: R38, R40, R42, R44, R46, R48, R50, R52:100 R39, R41, R43, R45, R47, R49, R51, R53: 10 k

Capacitores:C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19:100 nanofaradios

Conectores:X8: DB25 (hembra)JP8: 8 jumpersJP9, JP10, JP11, JP12: jumpersS1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8: pulsadores

PPllaaccaa ddeell ddiissppllaayy ddee ssiieettee sseeggmmeennttooss

Otra placa que compone el equipo de simu-ladores es un módulo visualizador con cuatrodisplay de siete segmentos, de ánodo común.Los display pueden habilitarse o inhabilitarseen forma individual, de acuerdo con lanecesidad del proyecto.

Para poder aprovechar la mayor cantidad deentradas-salidas del microcontrolador, se hautilizado un decodificador de BCD a display

9911

Placa de interruptores:

• Esquema eléctrico.

• Ruteo de pistas.

• Vista superior.

En el CD va a encontrar:

Placa de interruptores terminada; vista superior

Placa de interuptores terminada; vista inferior

de segmentos, como manera de reducir lacantidad de conexiones necesarias parapoder manejar el display.

Además, se usan cuatro transistores 2N3906para realizar el multiplexado de los datos, evi-tando, de esta manera, la utilización de cuatrodecodificadores de BCD a 7 segmentos.

También permite la posibilidad de conexióno desconexión, según la dificultad de la si-mulación, aprovechando al máximo los cua-tro display o utilizando menor cantidad -aldejar los pines correspondientes del micro-controlador libres para poder ser utilizadoscon otro propósito-.

Estos display pueden ser utilizados para visu-alizar cuentas o cantidades numéricas, tareaque no se podría realizar por ejemplo con laplaca de led; permite, además, reducir loscircuitos asociados al desarrollo planteado.

Los componentes de la placa del display desiete segmentos son:

Display:DIS1, DIS2, DIS3, DIS4: HD - H101 (ánodocomún)

Semiconductores: Q6, Q7, Q8, Q9: 2N3906IC10: 74LS47

Resistencias: R54, R55, R56, R57: 3,9 k

R58: 1 k

R59, R60, R61, R62, R63, R64, R65: 47

Conectores:X9: DB25 (hembra)JP13: Jumpers dobleJP14, JP15, JP16: Jumpers simple

9922

Placa del display de siete segmentos:

• Esquema eléctrico.

• Ruteo de pistas.

• Vista superior.

En el CD va a encontrar:

Placa del display de siete segmentosterminada; vista inferior

Interconexión final de las placas

EEll ddeessaarrrroolllloo ddeell cciirrccuuiittooiimmpprreessoo

El desarrollo de un circuito impreso es unpaso imprescindible para la concreción de uncircuito electrónico.

Una somera descripción de los materiales yherramientas utilizados es:

• TTaallaaddrroo mmiinniiaattuurraa. Para realizar los agu-jeros donde irán montados los compo-nentes. Es importante que la pieza quesujeta las brocas garantice un buen agarrea éstas para que no se descentren mien-tras se realiza el taladrado, y para que lasperforaciones sean circulares y no que-den deformadas.

• BBrrooccaass. Apropiadas para metal y degrosores comprendidos entre los 0.7 mmpara los pads9 y 3 mm para el meca-nizado. Se utilizan también las de0.8, 1 y 1.2 mm. Es necesario tener variasde repuesto, porque se parten fácilmente.Las mechas de diámetros menores almilímetro son, a veces, difíciles de con-seguir; por lo tanto, los diámetros aquípropuestos no deben tomarse como unaregla fija sino, más bien, como una su-gerencia de trabajo.

• SSoollddaaddoorr. De tipo lápiz y de unos 30 wattde potencia.

• EEssttaaññoo. Adquirido en casas de electróni-ca, para respetar la proporción de estaño-plomo 60/40.

• CCuubbeettaass ddee pplláássttiiccoo. Son utilizadas parahacer la reacción química. Su tamaño

depende del de la placa a realizar. Susbordes son lo suficientemente altos comopara no derramar nada al mover los líqui-dos.

• GGuuaanntteess ddee pplláássttiiccoo yy ppiinnzzaass ppaarraa ttoommaarrllaass ppllaaccaass.

• TTéésstteerr. Para comprobar la continuidad de laspistas y la presencia de señal en algún pin.

• PPllaaccaass ccoobbrreeaaddaass. Se adquieren en loscomercios de electrónica; le sugerimoselegir una de buena calidad.

• CCaammiinnooss ttrraannssffeerriibblleess,, ffiibbrróónn iinnddeelleebbllee.Para imprimir el diseño de las pistas.

• PPeerrcclloorruurroo fféérrrriiccoo. Como químico paraeliminar el cobre sobrante del diseño dela placa.

• BBaarrnniizz eellééccttrriiccoo. Para proteger la oxi-dación las pistas, una vez soldados todoslos componentes.

• AAllccoohhooll eettíílliiccoo ccoommúúnn,, aallggooddóónn yy vviirruu--llaannaa. Para la limpieza de las placas.

aa.. LLaa ffaabbrriiccaacciióónn ddeell cciirrccuuiittoo iimmpprreessoo

Con el diseño del ruteo de pistas que le acer-camos en el CD anexo, procedemos a cortarla placa de cobre con una sierra, según lamedida correspondiente a cada una de ellas.

Luego, limpiamos las placas cuidadosamentecon una virulana o con algún otro dispositi-vo mecánico similar, en forma muy suavepara no marcar el cobre.

9933

9 Islas formadas por el engrosamiento de la pista en las cualesse soldarán los componentes.

Las placas más sencillas, de simple faz, sepueden fabricar en forma manual, usandoruteadores de pads y caminos transferibles, otrazando las pistas con fibrón indeleble.

Para placas de diseño complicado -por lacantidad de componentes y por su disposi-ción, o por ser placas doble faz como la prin-cipal-, le recomendamos un método más efi-ciente. Un tipo de traslado del diseño delimpreso a la placa cobreada suele ser el ópti-co; pero, un equipo de estas característicasresulta muy oneroso, por lo que le recomen-damos tercerizar la tarea a empresas dedi-cadas a tal efecto.

Para el caso de las placas más sencillas (placade led, placa de interruptores, placa de dis-play, placa de fuente, placa de programadorserie), procedemos a dibujar o transferir lospads sobre el cobre. Luego, los unimos através de los caminos transferibles o pinta-mos las pistas correspondientes.

Una vez terminado el diseño, colocamos lasplacas en la cubeta con percloruro férrico,para quitar el cobre que no fue cubierto porla tinta indeleble o los caminos transferibles.

Para esta tarea recomendamos:

• Usar guantes.

• Colocar suficiente percloruro férrico enla cubeta, como para cubrir la placa.

• Introducir la placa con las pistas haciaarriba, con mucho cuidado de nosalpicar. Luego de unos minutos, elcobre que no estaba protegido por latinta indeleble y/o los caminos transferi-bles se ha ido.

• Con la pinza pertinente, procedemos aretirar las placas de la cubeta, lavándolascon abundante agua.

bb.. EEll ttaallaaddrraaddoo

Para hacer los agujeros de los pads donde seinsertarán los componentes, utilizamos el ta-ladro miniatura con varios grosores de broca,todas ellas para metal.

Primero, utilizamos una broca de 0.7 mm,para hacer todos los agujeros. Si el diseñotiene el centro del pad en blanco, evitarátener que marcar éste con un punzón paraque la broca no se deslice, quedando perfec-tamente centrado.

Luego, repasamos con una broca de mayor

9944

Tenemos en cuenta que este productoquímico es muy corrosivo, capaz de atacartela, metales, etc., por lo que actuamoscon mucho cuidado en su manipulación ytomamos las medidas de seguridad ade-cuadas.

diámetro los pads que requieran un diámetromayor, usando siempre la de menor grosorposible.

cc.. LLaa ssoollddaadduurraa

Luego de limpiar la placa, podemos dar unafina capa de barniz eléctrico a la placa, paradetener su proceso de oxidación, especial-mente si pasará mucho tiempo hasta comen-zar las tareas de soldado.

Antes de realizar la primera soldadura, com-probamos que todos los componentes entrenperfectamente, para evitar realizar un agujeroentre componentes ya soldados, pues elloresulta muy complicado.

Comenzamos soldando los puentes, zócalosde integrados y las resistencias, por ser las demenor altura.

Seguimos con los capacitores y, luego, conlos componentes semiconductores: diodos,transistores, etc., evitando así el calentamien-to de estos últimos.

Es necesario aclarar que, en la placa princi-

pal, por ser ésta doble faz, debemos comen-zar soldando las uniones entre ambas super-ficies o caras de la placa y, luego, continua-mos soldando de acuerdo con el orden es-tablecido previamente.

9955

Componentes

Realizamos la soldadura introduciendo todoslos pines o extremos de los componentes enel pad correspondiente, de acuerdo con laubicación en el lado "componentes" del cir-cuito impreso, según la disposición mostradaen las distintas figuras. Verificamos, previa-mente, la limpieza de los terminales a soldar.

Con el soldador calentamos el pad y la patade conexión para, luego, aplicar el estaño,que se funde inmediatamente, y recubre todoel pad y el pin, homogéneamente.

El estaño debe quedar brillante y tenerforma de carpa y no de globo; porque, estoúltimo es un indicio de una mala soldadura(llamada soldadura fría) que no produce unbuen contacto eléctrico.

9966

Componentes

El soldador debe contar con conexión atoma de tierra, para que las cargas elec-trostáticas no estropeen los componentes.

BIEN MAL

Es importante no sobrecalentar los compo-nentes con el soldador, ya que se podríanquemar; sobre todo, si se trata de semicon-ductores.

Una vez soldados todos los componentes,cortamos los restos de patas sobrantes y pro-tegemos la placa con el barniz, para que laspistas de cobre no se oxiden con el tiempo.

Puede hacer su propio protector, diluyendoun poco de resina vegetal (se consigue encualquier ferretería) en acetona y aplicándolacon un pincel. Esta solución es económicapero deja todo pegajoso. Puede optar por unspray de aplicación, que es más limpio ycómodo.

Sólo queda probar el circuito.

LLooss ccaannaalleess ppoorr llooss qquueelllleeggaa eell pprrooggrraammaa aall PPIICC

En las figura siguientes, a modo de ejemplo,podemos ver una conexión típica entre el sis-tema de simuladores interconectables y laPC.

Volvamos, ahora, al IDE es decir, al ambientede desarrollo integrado MPLAB. Una vezbien depurado el programa, éste genera unarchivo de salida con extensión .hex.

Este archivo .hex se carga, primero, en unainterface de usuario; la más conocida y usadaes IC-Prog® o EPIC-Win®.

En el IC-Prog® se configuran el tipo de puer-to de comunicación (en el caso de nuestroequipo de simuladores interconectablesusamos el puerto serie en el programadorserie diseñado y lo mantenemos in circuit paratoda la tarea; pero no sucede así en el progra-mador paralelo), el microcontrolador a uti-lizar y el oscilador (RC o cristal) que dará lafrecuencia de reloj, entre otras posibilidades.

El EPIC-Win® seusa para el pro-gramador porpuerto paralelo dela PC desarrolladoen la placa delmismo nombre ypuede ser confi-

9977

Recuerde que elmicrocontrolador sequita de esta placapara colocarlo en laplaca de prueba; esdecir, no quedain circuit.

9988

gurado de acuerdo con las necesidades delusuario -igual que el anterior-.

El archivo ..hheexx contiene el código deoperación (Código OP) que es enviado a lamemoria de programa (Flash) dentro delPIC, por medio del cable paralelo o serie, ydel circuito del programador que forma partedel equipo.

Como el PIC sólo entiende código binario, senecesita siempre de un software de apli-cación que compile o traduzca a binario lasinstrucciones que se editan y que se conocencomo código fuente (archivo con extensión..aassmm)

Una vez grabado el código de operación den-tro de la memoria de programa, el PIC estálisto para realizar la función encomendada.

Numerosos programas como los menciona-dos están disponibles gratuitamente enInternet.

Antes de ejecutar el EPIC-Win o el IC-Prog,conectamos el programador al puerto parale-lo o serie de la PC, respectivamente.

Luego, alimentamos desde la fuente y verifi-camos su presencia mediante el encendidode los led destinados a esa tarea. El led verdedebe estar encendido y el rojo puede estarencendido o apagado, según lo hechopreviamente con el puerto; el led rojo par-padea en la programación del microcontro-lador.

Cualquiera que sea su modo de ejecución, seaccede a la pantalla principal:

Pantalla EPIC-Win

9999

aa.. EEll mmaanneejjoo ddee EEPPIICC--WWiinn®®

En la pantalla que aparece, comenzamosdesplegando el menú File.. Open, dondebuscamos el archivo ..hheexx a ser grabado.

A continuación, desplegando ahora el menúRun, realizamos el borrado del PIC, utilizan-do la opción Erase.

Antes de ser grabado el programa, configu-ramos el PIC usando la opción View en eldesplegable Configuration, por medio de lacual elegimos:

• Tipo de oscilador (RC o XT).

• WDT -Watch Dog Timer- o no.

• PWT -Power up Timer- o no.

• Protección contra lectura o no (evita lec-turas no deseadas del .hex).

• Tipo de microcontrolador a programar.

A continuación, también desde Run, utilizan-do la opción Program, realizamos el grabadodel PIC con la configuración de trabajo indi-cada anteriormente, recordando que duranteesta operación el led rojo parpadeará.

Pantalla IC-Prog

Si la opción contra lectura no está activada,utilizando la opción Verify, podemos corro-borar si la grabación fue satisfactoria.

Una vez finalizada esta tarea, quitamos la ali-mentación al programador y, luego, reti-ramos el PIC para ser instalado en la placa desimulación y prueba, que forma parte delequipo.

Podemos repetir la secuencia descrita tantasveces como sea necesario, hasta conseguirque la aplicación funcione de la maneradeseada.

El programa es modificado utilizando elMPLAB® y luego, sí, con el EPIC-Win, rea-lizamos una nueva carga del programa usan-do el archivo con extensión ..hheexx corregido.

bb.. EEll mmaanneejjoo ddee IICC--PPrroogg®®

El uso de este programa es casi intuitivo.

Comenzamos con la ventana File. Medianteel desplegable Open File elegimos el archivoa grabar con extensión ..hheexx -que, como sabe-mos, es creado por el MPLAB-.

La ventana Command o las teclas de pantallacorrespondientes permiten realizar una lec-tura del PIC, su borrado, la verificación de lograbado o un chequeo para saber si está enblanco: Read PIC, Erase PIC, Verify o BlankCheck.

De la ventana Setting con el desplegableHardware o con la tecla relacionada,podemos elegir el programador a usar y eltipo de puerto de comunicación (Com Port):

COM1, COM2, COM3 o COM4 para el casoserie; para el programador serie que formaparte del equipo, usamos el JDM Programmeren el COM1.

Desde la ventana principal o a través de laventana Setting con el desplegable Device,podemos elegir el dispositivo sobre el cualrealizar las distintas operaciones (por ejem-plo, Microchip® PIC 16F84).

Antes de la gra-bación, se progra-man los Fusespara indicarle alPIC con qué osci-lador va a traba-jar: LP, XT, HS oRC; también, acti-var o no el Power on Timer (PWRT); activar ono el Watch Dog Timer (WDT) y activar o nola opción Code Protect (CD) que permite ono, leer un PIC ya grabado.

OOttrraass ccoonnssiiddeerraacciioonneess úúttiilleessppaarraa eell mmaanneejjoo ddeell eeqquuiippoo

Para la interconexión del equipo de simu-ladores interconectables:

• Conectamos el transformador a la placafuente, mediante los jumpers JP1.

• Conectamos, a través de JP2 y JP4, laplaca fuente y la placa programador serie,respectivamente, al jumper JP3 de laplaca principal.

• Colocamos el PIC a programar con elprogramador serie, en el zócalo corres-

110000

Recuerde que, durantela grabación del PIC, elled verde de la placaprogramador serie queforma parte del equipoparpadeará.

pondiente en la placa principal10.

• Con la llave S2 (doble inversora) en laposición de Programación, conectamos laficha DB9 en el puerto serie de la PC.

• Alimentamos al equipo de simuladoresinterconectables, energizando la placafuente, enchufando a la red de 220 voltel transformador. De esta manera, el e-quipo estará listo para poder programarel PIC.

• Una vez programado el PIC con elIC-Prog, movemos la llave S2 pasándolaal modo Simulación, sin quitar el PIC delzócalo. En este punto, debemos tener lis-tas las placas adicionales (leds, llaves,display, etc.) conectadas y seleccionadas,con los respectivos jumpers, y lasentradas y salidas individuales a utilizaren cada una de las placas, para percibir lasimulación11.

• En referencia a la placa de llaves, recor-damos que, las S5, S6, S7 y S8 poseen, enparalelo, un conector JP9, JP10, JP11 yJP12 para poder dejar el pulsador cerra-do en forma permanente, de manera si-mular el accionar de una llave, de un finde carrera, etc.

• En la placa de displays hay cuatrojumpers que permiten elegir la cantidad

de displays a utilizar, teniendo en la partealta del Puerto B (RB4 a RB7) el conver-sor BCD a 7 segmentos 74LS47 y enla parte baja del puerto B los transistorespara hacer el multiplexado de losdisplays. Para el caso de necesitar sola-mente un display de 7 segmentos, estáprevisto en el conector (JP13) poderdejar el transistor asociado conectado enforma permanente y, así, liberar el pin dela parte alta del puerto B para otra apli-cación -con otra de las placas conectadas,por ejemplo-.

• Consideramos el siguiente diagrama deconexiones del DB25 conectado en laplaca principal:

110011

10 Recordamos que sólo podemos ubicar un microcontroladorPIC por vez, para ser programado en el zócalo respectivo.

11Para esto, recordamos que debemos seleccionar, mediantelos jumpers (JPx en los esquemas eléctricos), cuáles son losleds, llaves y/o displays a utilizar, puesto que no siempreusaremos el puerto en forma completa. Dado que se puedenconectar hasta tres placas adicionales en forma simultánea(existen tres conectores DB25) y todas ellas están asociadasa los mismos pines de los microcontroladores, la selecciónindividual con los jumpers permitirá el uso de varias placassimultáneamente, evitando la superposición y la posibledestrucción del microcontrolador.

PPiinn DDBB2255

123456789

10111213141516171819202122232425

SSeeññaall

RA0RA1RA2RA3RA4RA5RB0RB1RB2RB3RB4RB5RB6RB7RC7RC6RC5RC4RC3RC2RC1RC0NC

VCCGND

• En el caso de utilizar la placa paralelo paraprogramar el PIC usando el EPIC-Win,comenzamos colocando el microcontro-lador en el zócalo correspondiente endicha placa. Luego, conectamos la fichaDB25 al puerto paralelo de la PC parafinalizar energizando la placa conectandoa 220 volt el transformador. Una vez car-gado el programa en el PIC usando elEPIC-Win, procedemos en sentido inver-so a la conexión, tal que desconectare-mos primero el transformador de los 220

volt, luego la ficha DB25 de la PC y, porúltimo, quitaremos el microcontroladorprogramado del zócalo para probarlo.Posteriormente, insertaremos ese PIC enla placa principal, en el zócalo corres-pondiente, colocando la llave S2 enmodo Simulación, conectando a la mismaplaca las placas adicionales de hardwareperiféricos necesarios para llevar a cabola simulación correspondiente. Esta placaprincipal está alimentada con la placafuente.

110022

110033

El equipo de ssii--mmuullaaddoorreess iinntteerr--ccoonneeccttaabblleess bbaassaa--ddooss eenn llóóggiiccaa ddii--ggiittaall permite unamplio rango deaplicaciones, des-de el manejo deuna variable hastaun grupo de va-riables más com-plejas que posibilitan, por ejemplo, el encen-dido de un simple led o el desarrollo de unreloj controlado por cristal.

LLooss ppaassooss eenn llaa ggeenneerraacciióónnddee uunn pprrooyyeeccttoo

Un proyecto tecnológico nace de una necesi-dad detectada no satisfecha.

A partir de este problema, desplegamos dis-tintas etapas de trabajo con nuestros alum-nos.

1. Para resolver este problema, ¿debe uti-lizarse un microcontrolador o no es re-comendable? La respuesta suele ser afir-mativa, dado que los costos de estos CIson tan accesibles que no justifican daruna respuesta desarrollada con lógicadiscreta.

2. Seleccionamos la familia de microcontro-

ladores a utilizar. La elección deMicrochip® es buena, debido a que todosu soporte de software es gratuito y elhardware es posible de ser concretado;por otra parte, la cantidad de integrantesque tiene su familia -es decir, la variedadde componentes distintos, cada uno conprestaciones que lo caracterizan- esamplia, por lo que es posible seleccionarel componente más ajustado al proyectoa realizar. Entonces, con la idea y con lafamilia, decidimos el hardware a imple-mentar y el integrante de la familia másadecuado al proyecto a realizar.

3. Realizamos el programa, utilizando elMPLAB®. Como veíamos, este softwarepermite la edición del programa, labúsqueda de errores del programa yarealizado y la simulación en la PC delprograma. Cumplidas estas tres tareas,estamos en condiciones de probar nues-tro programa en la aplicación a realizar.

4. Grabamos el PIC con el programa recien-temente realizado.

5. Probamos el PIC ya grabado. Lo hacemossobre algún circuito mediante el cualpodamos evaluar su buen funcionamien-to. Este circuito debe ser confeccionadode tal manera que sea útil no sólo paraprobar este proyecto sino para probarotros que surjan. Entonces, preferente-mente, usamos un circuito probador uni-versal que cumple con todas las condi-ciones requeridas. Instalamos el PIC ya

4. EL EQUIPO EN EL AULA

El sistema permiterealizar experimen-tos con la totalidadde las 35 instruc-ciones del micro-controlador, sin ne-cesidad de ningúncomponente adicio-nal.

110044

grabado en este probador que armamos.Lo evaluamos, modificando sus entradasy observando cómo varían sus salidas, enfunción de lo programado. El equipo desimuladores interconectables, además,dispone de conectores que nos permitenconectar entradas y salidas de acuerdocon el proyecto a realizar. La evaluaciónde funcionamiento puede no terminar enesta quinta etapa; si el monitoreo es ne-gativo, volvemos atrás y regrabamos elPIC -esta vez, con el programa modifica-do-, para corregir el error observado en laprueba. Desarrollamos este proceso decontrol tantas veces como sea necesario,hasta que la quinta etapa sea cumplidasatisfactoriamente.

6. Diseñamos el circuito impreso utilizandocualquier programa de CAD que permitael ruteo de pistas. Una vez obtenido estediseño, desarrollamos el circuito impresodefinitivo. Éste sólo necesita de los com-ponentes y del PIC ya grabado para po-nerse en funcionamiento.

7. Evaluamos el producto ya terminado.

LLaass uuttiilliiddaaddeess ddeell ssiisstteemmaaddee ssiimmuullaaddoorreess

El desarrollo de una respuesta a este proble-ma implica, por ejemplo, encender y apagarun led por un tiempo determinado; algo sim-ple y útil al mismo tiempo. La soluciónpuede concretarse con nuestro recursodidáctico en forma sencilla, sin necesidad desacar el microcontrolador, pues el equipopermite programar y probar lo realizado.

Para concretar una solución, utilizando eleditor de textos que se encuentra dentro delprograma MPLAB®, escribimos el código dela aplicación que deseamos realizar.

Por ejemplo, éste que presentamos abajointenta encender durante un segundo un led,apagarlo y volverlo a encender; así, en formaindefinida:

En un proyecto tecnológico, muchas vecesnos enfrentamos con la necesidad de darseñales de aviso visuales que, por ejemplo,nos indiquen la presencia de un intruso osi se sobrepasó algún límite importante enun proceso químico.

pc equ 02hstatus equ 03hptoa equ 05h ;el puerto A está en la dirección 05 de la RAMptob equ 06h ;el puerto B está en la dirección 06 de la RAMtrisa equ 85h ;registro de configuración del puerto Atrisb equ 86h ;registro de configuración del puerto Bw equ 00h ;indica que el resultado se guarda en W

reset org 0 ;el vector de reset es la dirección 00goto inicio ;se salta al inicio del programa

Utilizando la parte del programa que realizala compilación -es decir, la corrección- de loescrito por los alumnos, verificamos si lorealizado es correcto.

Realizamos el grabado del microcontroladorcon la tarjeta que utiliza el puerto paralelo o

con la que utiliza el puerto serie. Si optamospor la segunda, tenemos la ventaja de nonecesitar sacar el microcontrolador entre elgrabado y la prueba. Si debemos corregir elprograma, es necesario volver al MPLAB® dedonde partimos con el trabajo.

110055

org 5 ;el programa empieza en la dirección de memoria 5

inicio bsf status,5 ;se ubica en el segundo banco de RAMmovlw 0f0h ;se carga el registro W con 0fmovwf trisa ;se programan los pines del puerto A como salidasmovlw 0ffh ;se carga el registro W con ffmovwf trisb ;se programan los pines del puerto B como entradasbcf status,5 ;se ubica en el primer banco de memoria RAM

empiezo bsf porta,0call retardo1_segbcf porta,0call retardo1_seggoto empiezo

retardo1_seg

subrutina de retardo de 1000 milisegundosmovlw D'100' ;el registro loops contiene el númeromovwf loops ;de milisegundos del retardo

top2 movlw D'110' ;movwf loops2 ;

top nopnopnopnopnopnopdecfsz loops2 ;pregunta si termino 1 msgoto topdecfsz loops ;pregunta si termina el retardogoto top2retlw 0

110066

También podemos plantear situacionesdonde sea necesario utilizar el bus de expan-sión que tiene el equipo, como alternativapara tener mayores posibilidades de prueba;e, incluso, adicionar a este probador circuitospreviamente diseñados en plaquetas inde-pendientes por los propios alumnos.

Como una primera solución alternativa, uti-lizando el bus de expansión, pretendemos

observar el estado de ciertos interrup-tores/sensores y encender el diodo emisor deluz que corresponda.

La utilización del bus de expansión es senci-lla; en él se encuentran todas las señalesdisponibles, las que sólo hay que tomar.

El siguiente código mira el estado de los pul-sadores y enciende el diodo led que le corres-ponde; es decir, si oprime el pulsador 1 seenciende el led 1, si oprime el pulsador 2 seenciende el led 2; y, así, siguiendo.

Para realizar este trabajo debemos usar el busde expansión para sacar de la tarjeta a lospulsadores y usar los led que están en la tar-jeta como indicadores de qué pulsador esoprimido:

Continuando con el ejemplo anterior ytornándolo algo más complejo en cuanto almanejo de entradas y salidas del microcon-trolador, podríamos proponer a nuestrosalumnos el proyecto de chequear el estadode los sensores de presencia de las distintaszonas de un sistema de alarma, para que seencienda el led correspondiente a la zonadonde se encuentra el intruso.

;Este programa lee el estado de 4 interruptores y de acuerdo;a ello enciende o no 4 led.

;En caso de que un número se escriba D'15': significa número decimal;En caso de que el número se escriba B'00010101': significa número binario;En caso de que un número se escriba 15H: significa número hexadecimal ;Si no se especifica nada, se supone numeración hexadecimal

; definición de registrospc equ 02hstatus equ 03hptoa equ 05h ;el puerto A está en la dirección 05 de la RAMptob equ 06h ;el puerto B está en la dirección 06 de la RAMtrisa equ 85h ;registro de configuración del puerto Atrisb equ 86h ;registro de configuración del puerto Bw equ 00h ;indica que el resultado se guarda en W

reset org 0 ;el vector de reset es la dirección 00goto inicio ;se salta al inicio del programa

org 5 ;el programa empieza en la dirección de memoria 5

110077

Este problema requiere la utilización del bus deexpansión del equipo que permite obtener la can-tidad de líneas para que -en otra tarjeta no inclui-da en nuestro equipo- se monten los circuitos depotencia necesarios para mover los motores.

Consideremos un cuarto problema:

Tomando como base de discusión esta pro-blemática, comenzamos a pensar cómo seríael desarrollo del proyecto.

Supongamos que un grupo de alumnos su-giere utilizar una PC para realizar el trabajo.Esto es válido, por supuesto; pero, el costodel emprendimiento es elevado, además deconstituir una limitación para el uso de otrasaplicaciones en distintos sitios del inver-nadero. El uso de la PC como solución sóloes aceptable si, durante todo el día, pudiése-mos distraer el equipo de otros usos, pararealizar la tarea de medición. Y, aún siendoesto posible, se necesitaría de electrónica deinterface entre la PC y la medición en sí.

Otro grupo de alumnos sugiere otra solu-

inicio bsf status,5 ;se ubica en el segundo banco de RAMmovlw 0f0h ;se carga el registro W con 0fmovwf trisa ;se programan los pines del puerto A como salidasmovlw 0ffh ;se carga el registro W con ffmovwf trisb ;se programan los pines del puerto B como entradasbcf status,5 ;se ubica en el primer banco de memoria RAM

ciclo movf ptob,w ;el valor de puerto B lo pasa al registro Wxorlw 0ffh ;con una operación xor se invierte el valor

;del dato leído del puerto Bmovwf ptoa ;pasa el valor de W al puerto Agoto ciclo

end;===================================================================; Fusibles de programación

; Osc XT; Watchdog OFF; Code protect OFF; Power-Up-Timer ON; Micro. PIC16F84

;===================================================================

Otro ejemplo práctico y útil para implemen-tar podría ser que un motor paso a pasoavance en un sentido o el otro, de acuerdocon la entrada de ciertos pulsadores.

El personal de un invernadero debe recopi-lar los datos de temperatura y humedad alo largo del día, durante un lapso de variassemanas para, así, tomar decisiones acercade cómo acondicionar el ambiente.

ción: Disponer de un sistema mínimo que seocupe de tomar y guardar los datos requeri-dos para, luego de un determinado tiempo,trasladar los datos a un lugar donde se en-cuentra la PC y, allí, descargar los datos guar-dados y graficar los resultados.

Teniendo en cuenta las dos alternativas, eva-luamos los rasgos a favor y en contra que cadauna plantea. Teniendo en cuenta el costo delemprendimiento y la utilización de la com-putadora sólo en el lapso breve de la descargade los datos-, optamos por la segunda.

A partir de esta decisión, comenzamos a pen-sar qué características generales debe tener elsistema a desarrollar.

TTiieennee llaa ppoossiibbiilliiddaadd ddee rreeaalliizzaarr uunnaa ccoommuunnii--ccaacciióónn ccoonn llaa PPCC. Este requerimiento es in-dispensable dado que, luego de un determi-nado tiempo, se hace necesario descargar losdatos y hacer una evaluación de éstos sobrela computadora.

Para cumplir con esta exigencia, contamoscon diferentes opciones:

• usar el puerto paralelo de la PC,

• usar el puerto serie de la PC.

Decidimos optar por la segunda alternativa,debido a que:

• Contamos con programas de recepciónhechos en Windows®, que se ocupan derecibir los datos. Por medio del programaHyperterminal se puede intercambiarinformación con la PC utilizando el puer-to serie.

• Desafectamos el puerto paralelo que,normalmente, se utiliza para imprimir.

• Como, habitualmente, la PC tiene más deun puerto serie, no entorpecemos su fun-cionamiento para otras actividades.

De todas maneras, el equipo de simuladoresprogramables posee en placa separada unprogramador paralelo como otra opciónposible.

CCuueennttaa ccoonn llaa ppoossiibbiilliiddaadd ddee eelleeggiirr ccaaddaaccuuáánnttoo ttiieemmppoo rreeaalliizzaarr llaa mmeeddiicciióónn ddee vvaarriiaa--bblleess qquuee vvaann aa sseerr eevvaalluuaaddaass. Este rasgo lepermite recolectar la mayor cantidad dedatos en poco tiempo e, incluso, hacer unamedición prolongada, recolectando datos

110088

EElliiggee ccaaddaa ccuuáánnttoo ttiieemmppoo ssee mmiiddeennllaass vvaarriiaabblleess..

aaddqquuiirriirr llooss ddaattooss yy gguuaarrddaarrllooss,,

lliimmppiiaarr eell ccoonntteenniiddoo ddee llaammeemmoorriiaa,,

eennvviiaarr llooss ddaattooss hhaacciiaa llaa PPCC..

SSee ccoommuunniiccaa ccoonn llaa PPCC..

IInncclluuyyee uunn ccoonnvveerrssoorr AA//DD..

CCAARRAACCTTEERRÍÍSSTTIICCAASS DDEELL SSIISSTTEEMMAA AADDEESSAARRRROOLLLLAARR::

PPoosseeee uunnaa mmeemmoorriiaa ccaappaazz ddeeaallmmaacceennaarr llooss ddaattooss..

CCuueennttaa ccoonn ppuullssaaddoorreess ppaarraa::

110099

más espaciados en el tiempo.

IInncclluuyyee uunn ccoonnvveerrssoorr AA//DD ((aannaallóóggiiccoo--ddiiggiittaall)).Éste tiene por misión convertir la señalanalógica en digital, para que pueda serrecibida por el microcontrolador. Las opcio-nes también son dos:

• usar un conversor A/D con salida paralelo,

• usar un conversor A/D con salida serie.

Podemos elegir la segunda alternativa que noconsume muchos pines del microcontrolador-éstos son necesarios para otras tareas delproyecto-.

PPoosseeee uunnaa mmeemmoo--rriiaa ccaappaazz ddee aallmmaa--cceennaarr llooss ddaattoossccoonnvveerrttiiddooss ddee llaassvvaarriiaabblleess. La ca-pacidad de la me-

moria está relacionada con la cantidad deinformación a almacenar, en función delintervalo de tiempo requerido entre mues-tras.

Si se muestrean y almacenan los datos conmayor velocidad, la memoria se completaantes, lo que implica refrescar los datos a laPC en forma más rápida. Caso contrario, elrefresco es más paulatino.

CCuueennttaa ccoonn ppuullssaaddoorreess para:

• adquirir los datos y guardarlos en la me-moria,

• limpiar el contenido de la memoria conel objetivo de comenzar una nuevarecolección de datos,

• enviar los datos guardados hacia la PC.

Realizamos, entonces, un diagrama de blo-ques de la situación planteada.

CCaappaacciiddaadd es lacantidad de datosdistintos que sepueden guardar.

VVaarriiaabblleeaa mmeeddiirr

CCoonnvveerrssoorrAA//DD MMiiccrrooccoonnttrroollaaddoorr CCoonnvveerrttiiddoorr

TTTTLL aa RRSS223322 PPCC

PPuullssaaddoorreessddee ccoonnttrrooll

MMeemmoorriiaaEEEEPPRROOMM

Para terminar con la descripción del sistema,incluimos las siguientes indicaciones:

• que se está realizando una transmisiónhacia la PC,

• que se toma un nuevo dato,

• que se está efectuando el borrado de lamemoria,

• que la memoria se encuentra llena.

La utilización del sistema es sencilla.Supongamos que optamos por evaluar latemperatura del invernadero una vez porminuto -60 veces por hora, 60 . 24 veces pordía-. Esto nos permitiría realizar una gráficade la variación de la temperatura a lo largodel día con una precisión aceptable, repre-sentando los datos obtenidos.

Una vez elegida la opción de cada cuántodeseamos medir, activamos el modo de me-dición por medio del cual todos los compo-nentes del sistema trabajan para:

• medir,

• convertir a un valor digital,

• guardar en memoria y

• comenzar un nuevo proceso de medi-ción.

El sistema avisa cuándo la memoria estállena. En ese momento, se conecta la PC através del puerto serie y, utilizando otro pul-sador, se realiza la transferencia de los datosguardados en la memoria del sistema, alma-cenándolos en la memoria de la PC para suanálisis; para la transferencia se utiliza el pro-grama Hyperterminal®, disponible en elpaquete Windows.

El sistema queda, entonces, liberado y listopara otra tarea. Y, en la PC encontramos losdatos, que pueden evaluarse por simpleinspección o a través de una grafica -porejemplo, para el caso de la temperatura comofunción de la hora del día-.

OOttrraass ppoossiibbiilliiddaaddeess

Podemos integrar los ssiimmuullaaddoorreess iinntteerr--ccoonneeccttaabblleess bbaassaaddooss eenn llóóggiiccaa ddiiggiittaall en pro-yectos tecnológicos que exigen:

• manejar puertos o conexión de interrup-tores como entradas del microcontro-lador y de led como salidas;

• visualizar el dato proveniente de un con-teo o la información tomada de unmuestreo -por ejemplo, de temperatura,presión, humedad, nivel, etc.- o del esta-do de máquinas, utilizando displays de7 segmentos; aquí suele ser necesaria laconversión analógica-digital y digital-analógica de las distintas señales que semanejan como entrada y/o salida en elmicrocontrolador, para poder procesarlasdentro del microcontrolador o en el exte-rior;

• contar con líneas de entrada/salida sufi-cientes en un dispositivo; por ejemplo,el multiplexado de teclados y la visua-lización en displays;

• visualizar un mensaje relacionado con elestado de una máquina, a controlar coninstrucciones indicativas, con valores deinstrumentos de medida, en los que undisplay de 7 segmentos no sería sufi-ciente ya que debe mostrar caracteres

111100

alfanuméricos; esta situación se relacionacon la necesidad de utilizar módulos decristal liquido o LCD;

• utilizar un microcontrolador como prin-cipal elemento para guiar la posición deun motor paso a paso o una máquina decaracterísticas especiales con bases digi-tales;

• variar la velocidad de motores de co-rriente continua con la técnica de modu-lación por ancho de pulso.

111111

111122

Esta parte final de nuestro módulo de capa-citación contiene un cuadernillo para la eva-luación del recurso didáctico que le presen-tamos y, de las experiencias didácticas y con-tenidos propuestos a partir de él:

Esta evaluación tiene dos finalidades:

• Brindarle a usted, como docente que uti-liza este material, la oportunidad de do-cumentar el seguimiento de las activi-dades que realice con sus alumnos, a par-tir de nuestras propuestas y, en funciónde esta memoria de acciones, propiciaruna reflexión acerca de los cambios,mejoras o enriquecimiento de su propiatarea de enseñanza.

• Obtener de su parte, como usuario deeste material, información sobre todoslos aspectos en torno a los cuales gira lapropuesta.

Para este relevamiento de información, ustedencontrará, a continuación, una serie decuestionarios organizados básicamente entablas o matrices para completar. Con losdatos que usted exprese en ellos esperamostener una realimentación que nos permitamejorar todos los componentes de la serie depublicaciones “Recursos didácticos” yenriquecerla con propuestas o docu-mentación complementaria para aquellosdocentes que planteen iniciativas, interro-

gantes o dificultades específicas con relacióna la construcción del recurso didáctico, a lasactividades de aula, a los contenidos cientí-ficos y tecnológicos, a la metodología deenseñanza, a los procedimientos incluidos, ala información sobre materiales y a otrosaspectos.

Dada la importancia que esta información deretorno tiene para nuestro trabajo deseguimiento, mejora y actualización, leagradecemos que nos remita el cuadernillocon todas las observaciones, comentarios osugerencias adicionales que nos quiera hacerllegar. Para ello puede remitirnos una copia,a través de correo postal, a

Área de Monitoreo y Evaluación –CeNET–Oficina 112Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

O, si lo prefiere, solicitarnos el archivo elec-trónico de las páginas que siguen aeevvcceenneett@@iinneett..eedduu..aarr, enviándonos la versióndigitalizada de sus respuestas a través delmismo correo electrónico.

Desde ya, muchas gracias.

5. LA PUESTA EN PRÁCTICA

Identificación del material:

Las dimensiones que se consideran para la evaluación del módulo de capacitación y delrecurso didáctico son:

IILa puesta en práctica

1. Nivel educativo

2. Contenidos científicos y tecnológicos

3. Componentes didácticos

4. Recurso didáctico

5. Documentación

6. Otras características del recurso didáctico

7. Otras características del material teórico

8. Propuestas o nuevas ideas

(*) Por favor, indique la modalidad, la orientación, la especialidad, etc.

Escuela técnica (*)Nivel educativo EGB2

Polimodal(*)

Trayecto técnico-profesional (*)

Formaciónprofesional (*)

Otra (*)

1 2 3 1 62 3 4 5

EGB3

Nivel en el queusted lo utilizó

Asignatura/espacio curricular en el que usted lo utilizó:

2. Contenidos científicos y tecnológicos trabajados:

1. Nivel educativo en el que trabajó el material:

3. Componentes didácticos:

3.1. Testimonios (situaciones problemáticas) presentados en el material

a. ¿Le resultaron motivadores para iniciar las actividades propuestas?

b. ¿Le facilitaron el desarrollo de contenidos curriculares que ustedtenía previstos?

c. A su criterio, ¿están vinculados con el recurso didáctico que se lepropone desarrollar?

d. ¿Le facilitan la organización de situaciones didácticas para el tra-bajo de los contenidos científicos y tecnológicos propuestos?

e. El nivel de las situaciones problemáticas que se plantean, ¿es eladecuado al nivel educativo para el que está previsto?

f. En caso negativo, ¿permiten adecuaciones para ser trabajados enel nivel educativo de sus alumnos o en otro nivel educativo?

g. Los testimonios iniciales, ¿permiten generar diferentes soluciones(soluciones tecnológicas o didácticas)?

En caso que su respuesta sea negativa (en cualquier ítem), le pedimos que nos indique porqué (señale el número del ítem a que corresponde su comentario)

Otro (indique el ítem al que corresponde el comentario):

La puesta en prácticaIIII

Sí Otro1No

1 Utilice esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la matriz.

La puesta en práctica

3.2. Estrategias

A partir de la utilización de las propuestas de trabajo en el aula contenidas en el material ydel recurso didáctico con el que se asocian, le solicitamos que nos indique (tomando comoreferencia su forma de trabajo anterior a disponer del material), cómo resolvió las activida-des consignadas en la tabla siguiente:

IIIIII

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado2

Inco

rpor

ado3

3.2.1. Contextualización de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

a. Determinar las capacidades, habilidades, conocimientos previosnecesarios para iniciar las actividades propuestas.

b. Organizar, asociar, relacionar los conocimientos científicos y tec-nológicos para resolver un problema tecnológico.

c. Recortar (identificar) los contenidos científicos y tecnológicos atrabajar con sus alumnos para el desarrollo de un sistema/produc-to tecnológico como el propuesto por el material.

d. Vincular estos conocimientos con los saberes previos de los alum-nos.

e. Establecer la secuencia adecuada de los contenidos científicos ytecnológicos, y de los procedimientos para generar una solucióntecnológica (la propuesta por el material u otra diferente).

f. Organizar una experiencia didáctica integrando conocimientoscientíficos y tecnológicos, metodología de resolución de problemasy procedimientos propios del trabajo tecnológico.

g. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

2 No aplicado: No lo hizo antes ni ahora con este recurso didáctico.3 Incorporado: Integró la estrategia a sus clases a partir de la utilización del recurso didáctico propuesto.

La puesta en prácticaIIVV

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.2. Desarrollo de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

h. Encuadrar la tarea a partir de la formulación de uno (o varios)problemas.

i. Explicitar consignas de trabajo que plantean una situación pro-blemática.

j. Organizar las actividades de aprendizaje atendiendo a las etapaspropias de la resolución de problemas.

k. Utilizar técnicas de trabajo grupal.l. Promover el trabajo colaborativo y cooperativo.m. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.3. Aspectos cognitivos (proceso de aprendizaje de sus alumnos)

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

n. Estimular a sus alumnos en la búsqueda de información e investi-gación en torno al problema eje del material.

o. Promover la consulta a variadas fuentes de información.p. Rescatar, incorporar los aportes del grupo para identificar aspectos

o variables críticas del problema.q. Evaluar los conflictos cognitivos propios del proceso de aprendizaje.r. Detectar, evaluar, la comprensión asociativa.s. Promover la reflexión sobre las actividades realizadas y las estrate-

gias utilizadas en cada parte del proceso.t. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

4. Recurso didáctico:

4.1. Construcción del recurso didáctico

Tomando en cuenta la finalidad prevista en el material para el recurso didáctico (equipamien-to o software), le pedimos que nos indique si, a partir de la propuesta contenida en el mate-rial:

4.1.1. Utilizó:

VVLa puesta en práctica

a. Un equipo ya construido, según lapropuesta del material.

c. Otro que ya tenía disponible(de características similares).

b. Un software.

d. Ninguno.

Si su respuesta fue “d.” indíquenos la razón, por favor:

a. ¿Pudo seguir sin dificultades los procedimientos indicados en el “Manual deconstrucción”?

b. La secuencia indicada, ¿fue la adecuada para la construcción?

c. El grado de complejidad, ¿fue el apropiado para el nivel educativo a que sedirige el recurso?

d. Los contenidos científicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollo delrecurso propuesto?

e. Los contenidos tecnológicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollodel recurso propuesto?

f. Con sus alumnos, ¿construyó el recurso didáctico siguiendo el proceso y lametodología de resolución de problemas?

g. ¿Siguió todos los procedimientos propuestos para la construcción peroincorporó sus propios contenidos científicos y tecnológicos?

h. Por el contrario, ¿hizo adaptaciones en los procedimientos de construcciónpero mantuvo los mismos contenidos?

i. ¿Realizó la construcción siguiendo las actividades de aula propuestas en elmaterial?

j. ¿Diseñó sus propias experiencias en función de su grupo de alumnos?

¿Completó todas las etapas del proceso de construcción propuesta?

En caso negativo, indíquenos a qué fase llegó:

Sí No

La puesta en práctica

4.1.2. ¿Realizó todo el proceso de construcción del recurso didáctico con susalumnos? (Conteste este apartado en caso de que haya construido un equipoigual al propuesto. En caso contrario, pase al apartado 5 “Documentación”)

4.1.3. En caso de que su respuesta sea afirmativa, le pedimos que nos indique:

Sí No

Sí No

a. Planificación.

c. Construcción, armado.

b. Diseño en dos dimensiones.

d. Ensayo y control.

e. Superación de dificultades (evaluación del funcionamiento, siguiendo las indica-ciones y la lista de control que brinda el material).

f. Construcción de otro equipo que se adapta más a sus necesidades curriculares(Si marcó esta alternativa, lo invitamos a responder, directamente, el apartado 4.1.5.).

VVII

VVIIIILa puesta en práctica

4.1.4. Complete este ítem sólo si realizó el proceso de construcción del equipo siguiendo losprocedimientos indicados en el Manual. Si no fue así, lo invitamos a responder elapartado 4.1.5.

Acerca de los materiales, herramientas e instrumentos:

a. La especificación de los materiales para la construcción, ¿fue suficiente paraconseguirlos?

b. ¿Utilizó los mismos materiales (en calidad y tipificación) indicados en ladocumentación?

c. ¿Reemplazó materiales, instrumentos, componentes, piezas, etc., sin alterarel resultado final previsto en el material?

d. La especificación de las herramientas a utilizar, ¿le resultó adecuada?

e. La cantidad de herramientas indicadas, ¿fue la necesaria?

f. Los instrumentos, ¿estuvieron bien especificados?

g. El tipo y cantidad de instrumentos, ¿fueron los adecuados para armar elrecurso didáctico?

Sí No

4.1.5. En caso de que usted haya construido un recurso didáctico diferente al propuesto porel material de capacitación, le pedimos que nos indique si la razón fue:

a. El propuesto no se ajustaba a susnecesidades curriculares.

c. No pudo interpretar el manual deconstrucción.

b. No pudo conseguir los materi-ales o instrumentos indicados.

d. Otra (Por favor, especifíquela).

La puesta en práctica

4.1.6. ¿Qué características específicas destacaría en este recurso didáctico diferente al pro-puesto por el material, que sus alumnos han construido. (Marque todas las opcionesque considere necesarias):

a. Se ajusta mejor a los contenidoscurriculares que necesita trabajar.

c.

b. Es más económico.

d. Es más adaptable(a diversos usos).

e. Otra (Por favor, especifique):

Permite su reutilización(mediante el desarme y armado, enfunción de necesidades didácticas).

Descripción del recurso didáctico construido:f.

Indique las principales diferencias con el equipo propuesto(estructurales, funcionales, didácticas):

g.

VVIIIIII

La puesta en práctica

a. Aprovechando todo el proceso y lasecuencia de construcción pro-puestos en el material.

c.

b. Aplicándolo (como algo ya comple-to) a la solución de problemas dife-rentes al propuesto en el material.

d. Otra (Por favor, especifique):

Utilizándolo como un sistema tecnológico (ya construido) en las funciones paralas que está pensado (manejo de las variables, control de operaciones, etc.).

4.2. Utilización del recurso didáctico

4.2.1. ¿Cómo utilizó el recurso didáctico (hecho por usted o ya construido), en las experien-cias didácticas que concretó? (Puede marcar todas las opciones que crea necesarias)

IIXX

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso didáctico lepermitió a usted, como docente:

a. Integrar contenidos científicos y tecnológicos en la solución de situa-ciones problemáticas de carácter tecnológico.

b. Diseñar situaciones de enseñanza y de aprendizaje centradas en laresolución de problemas tecnológicos.

c. Planificar y promover en sus alumnos la organización del trabajo(planificación y secuenciación de tareas), según el proceso tecnológico.

d. Favorecer la identificación de aspectos o variables críticas de unasituación problemática.

e. Organizar las actividades de manera que facilite la toma de decisionespor parte de los alumnos (determinación y selección de alternativas,opciones de diseño, materiales, etc.).

f. Organizar la actividad de sus alumnos en función de solucionesdiversas a los problemas planteados.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

4

Otro

5

4.2.2. Ya sea que haya desarrollado el recurso didáctico con sus alumnos según las especifi-caciones del material, ya sea que haya construido otro diferente o que haya utilizadoun equipo ya construido, en relación con las actividades que usted venía realizando,la utilización del recurso didáctico propuesto por el material le permitió (seleccione laopción que coincida con sus experiencias):

g. Agregue otras que usted considere haber logrado de una mejor manera con este recursodidáctico

4 NA: No aplicable; es una actividad que no realizó antes ni ahora.5 Otro: Recuerde utilizar esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la tabla.

XX

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso le permitió alos alumnos (habilidades intelectuales):

Capacidad de planificar

h. Identificar variables o aspectos fundamentales de un problema tec-nológico.

i. Organizar su trabajo en etapas (identificar y seguir la secuencia deoperaciones de un proceso).

j. Ejecutar las actividades en los plazos o etapas previstas.

k. Seleccionar materiales, herramientas y piezas, de acuerdo con lasnecesidades del diseño.

l. Anticipar y resolver dificultades que podrían surgir en el proceso.

m. Prever puntos críticos de todo el proceso.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

n. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XXII

La puesta en práctica

Capacidad para tomar decisiones

o. Analizar alternativas en función de un problema.

p. Seleccionar alternativas en función de las restricciones planteadasen el problema, o en el contexto de enseñanza y de aprendizaje.

q. Adecuar la propuesta para la solución del problema planteado.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

r. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XXIIII

La puesta en práctica

Capacidad de aplicar y transferir

s. Interrelacionar los datos, técnicas y procedimientos en el diseño dela solución.

t. Utilizar técnicas de representación adecuadas al equipo que seconstruye o en el ya construido que se utiliza.

u. Integrar los conocimientos científicos y tecnológicos en losmomentos pertinentes para el diseño de la solución.

v. Relacionar, ensamblar componentes en la secuencia adecuada.

w. Utilizar de manera correcta la simbología y los lenguajes propios dela tecnología (representación gráfica, simbólica, etc.).

x. Transferir conocimientos científicos y tecnológicos en otras activi-dades similares.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

y. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

Otro (Por favor, exprese aquí los comentarios que tenga, identificando el ítem con la letra quecorresponda):

XXIIIIII

La puesta en práctica

5. Documentación (Material teórico, manual de procedimientos y propuestas didácticas):

5.1. ¿Cómo calificaría los aportes del material recibido (encuadre y desarrollo teórico, y expe-riencias propuestas para el aula)?

a. Por su potencialidad didáctica (sugerencias, propuestas de trabajo en elaula, papel motivador, etc.).

b. Para sus necesidades curriculares (desarrollo de los contenidos y experien-cias previstas en su planificación).

c. Para organizar, planificar, concretar experiencias didácticas relacionadascon problemas de Educación Tecnológica.

d. Para renovar, actualizar, ampliar (subraye el que se ajusta más a su expe-riencia) los contenidos que desarrolla en su área/ disciplina.

e. Para trabajar conocimientos científicos y tecnológicos de manera asociadaa un problema tecnológico.

f. Para organizar experiencias de aprendizaje en torno a la utilización derecursos didácticos.

g. Para utilizar un recurso didáctico en el marco de experiencias didácticasorganizadas en función de la resolución de problemas.

h. Para integrar mejor contenidos científicos y tecnológicos en la soluciónde problemas de carácter tecnológico.

i. Para estimular la generación creativa de otros recursos didácticos.

MV6

V PV

Otras (Especifíquelas, por favor)

6 Escala= MV: Muy valioso / V: Valioso / PV: Poco valioso

XXIIVV

Sí OtroNo

La puesta en práctica

5.2. Manual de procedimientos para la construcción y el funcionamientodel recurso didáctico

En caso de que haya seguido los procedimientos contenidos en el Manual (ya sea para hacerun equipo igual o uno diferente al propuesto), le pedimos nos indique si:

a. ¿Pudo seguir todos los procedimientos descriptos, sin dificultad?

b. ¿La secuencia descripta le resultó la adecuada?

c. ¿La secuencia establecida le planteó alternativas según algún crite-rio (disponibilidad de los materiales, trabajo de contenidos especí-ficos, etc.)?

d. ¿La finalidad (para qué sirve) del equipo está indicada con clari-dad?

e. ¿Se establecen cuáles son los contenidos (científicos o tecnológicos)que se asocian al equipo a construir?

f. ¿Se determina la relación entre conocimientos implicados, proce-dimientos a seguir, materiales a utilizar y experiencias posibles derealizar?

g. ¿Considera que la relación anterior es pertinente (es la que corres-ponde) para la construcción que se propone?

h. ¿La descripción de los procedimientos le facilitaron la organizaciónde las experiencias de trabajo con sus alumnos?

i. ¿Pudo seguir las indicaciones para la puesta en funcionamiento?

j. ¿Todas las indicaciones para el uso son claras?

Otro (identifique con la letra que corresponda el ítem sobre el que hace observaciones)

Por favor, fundamente sus respuestas negativas o agregue los comentarios que crea pertinentes(identifique el ítem a que se refiere):

XXVV

La puesta en práctica

6. Otras características del recurso didáctico:

6.1. Constructivas (Por favor, conteste sólo si realizó el proceso de construcción). Indique siel proceso de construcción reúne las siguientes características:

a. Simplicidad.. Es sencillo de construir por parte de los alumnos.

b. Economía. Es posible hacerlo con materiales de bajo costo.

c. Compatibilidad. Todos los componentes, bloques y sistemas permiten serintegrados entre sí.

d. Acoplabilidad. Puede ser unido o combinado con otros recursos didácticos.

e. Sencillez. Permite combinar diferentes tipos de materiales (madera, cartón,plástico, otros similares).

f. Facilidad de armado y desarmado. Permite, sencillamente, realizar pruebas,correcciones, incorporación de nuevas funciones, etc.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué (Por favor, identifique sucomentario con la letra del rasgo aludido):

XXVVII

La puesta en práctica

6.2. Técnicas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno ya cons-truido)

a. Portabilidad. Puede ser utilizado en el taller, aula, laboratorio.

b. Modularidad. Puede ser adaptado a diversos usos; para trabajar diversos con-tenidos curriculares o para realizar diferentes experiencias didácticas; paraaprendizaje, demostraciones, análisis, etc.

c. Reutilización. Posee partes, componentes, bloques o subsistemas que puedenser desmontados para volver a su estado original, y usados en sí mismos o enforma independiente.

d. Incrementabilidad. Puede complejizarse agregando piezas o completando elsistema para mejorar su funcionalidad, rendimiento, precisión o calidad.

e. Aplicabilidad múltiple. Como sistema tecnológico, permite que usted selec-cione las variables con las que desea trabajar (algunas de las que maneja el sis-tema, todas las previstas o agregar otras).

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificando su comentariocon la letra correspondiente:

XXVVIIII

La puesta en práctica

6.3. Didácticas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno yaconstruido)

a. Congruencia. Tiene relación con los testimonios de realidad incluidos en elmódulo de capacitación.

b. Pertinencia. Los componentes, bloques funcionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos curriculares de la educación técnico-profe-sional.

c. Integración. Posibilita el tratamiento asociado de los conocimientos científicosy tecnológicos propuestos en el material.

d. Escalabilidad. Es posible utilizarlo con proyectos o problemas con diferentesniveles de complejidad.

e. Complejidad creciente. Las soluciones alcanzadas para una parte del proble-ma, sirven de base para las siguientes o permite que, agregando componentes,sea utilizado como solución a problemas más complejos.

f. Adaptabilidad. Permite su adaptación a soluciones diversas en torno a lasproblemáticas planteadas.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificándola con la letracorrespondiente:

XXVVIIIIII

La puesta en práctica

7. Otras características del material teórico:

¿Cómo calificaría el diseño del módulo escrito (desarrollo de contenidos científicos y tec-nológicos, y propuestas de experiencias didácticas)?

a. Formato gráfico del material (distribución del contenido, márgenes, dis-tribución de texto e imágenes, inserción de gráficos, diseño gráfico glo-bal, etc.).

b. Lenguaje utilizado (claridad, adecuación al destinatario).

c. Organización (secuencia entre cada parte).

d. Adecuación al destinatario (evidencia que se toma en cuenta que es unmaterial para ser trabajado en un ámbito escolar).

e. Pertinencia de los conocimientos científicos con las problemáticasplanteadas.

f. Pertinencia de los conocimientos tecnológicos con las problemáticasplanteadas.

g. Vinculación (pertinencia) del recurso didáctico que propone con lassituaciones didácticas planteadas.

h. Congruencia (vinculación) de los contenidos propuestos con el recursodidáctico.

i. Aporte metodológico para enriquecer sus estrategias didácticas.

j. Aporte teórico (en general) para su trabajo docente.

k. Valor motivador para el trabajo con sus alumnos.

l. Valor orientador para generar sus propios recursos didácticos.

m. Concepción innovadora para el trabajo didáctico en la educación técni-co-profesional.

MB7

B MR

Si marcó la opción “Malo”, le pedimos que nos explique por qué:

7 Escala= MB: Muy bueno / B: Bueno / R: Regular / M: Malo

XXIIXX

La puesta en práctica

8. Propuestas o nuevas ideas:

Tanto para los autores de este material, como para el CeNET como institución responsablede su elaboración y distribución, una de las finalidades más importantes es suscitar en loseducadores nuevas ideas, aplicaciones o propuestas creativas a partir de la lectura o el traba-jo con el módulo.

En función de ello, le solicitamos que nos indique:

Si a partir del módulo (contenido teórico y recurso didáctico) usted, en su calidad de(marque todas las opciones que correspondan):

a. docente a cargo de un grupo de alumnos

c. responsable de la asignatura:

b. directivo

d. lector del material

e. otro (especifique):

ha generado nuevas ideas o propuestas:

Respecto de los contenidos (independientemente del recurso didáctico):

a. Organización de su asignatura.

b. Contenidos científicos y tecnológicos (formas de asociarlos, ampliarlos,desarrollarlos, etc.)

c. Planificación de las experiencias didácticas.

d. Trabajo con resolución de problemas.

Sí No

XXXX

La puesta en práctica

Otras (Por favor, especifique en qué ámbitos ligados con los contenidos ha generado estasnuevas ideas o propuestas):

Si su respuesta fue afirmativa le pedimos que la amplíe:

XXXXII

La puesta en práctica

En relación con el recurso didáctico. Le pedimos que nos relate (libremente) las nuevas ideaso propuestas que el trabajo con este material le ha suscitado:

XXXXIIII

Sí

La puesta en práctica

No

En caso negativo, por favor, indíquenos por qué:

¿Puso en práctica alguna de estas ideas o propuestas?

¿Cuál/es?

XXXXIIIIII

Títulos en preparación de la serie “Desarrollo de contenidos”.

• Colección: Tecnología química en industrias de procesos

• El aire como materia prima

• El azufre como materia prima

• Los minerales como materia prima –bauxita y minerales de hierro

• Colección: Construcciones

• Construcción de edificios. Cómo enseñarla a través de la resoluciónde problemas

• Construcciones en hormigón armado: tecnología, diseño estructuraly dimensionamiento

• Colección: Telecomunicaciones

• Técnicas de transmisión banda base aplicadas a redes LAN y WAN

• Cálculo de enlaces alámbricos

• Colección: Materiales

• Fundamentos y ensayos en materiales metálicos

• Colección: Tecnología en herramientas

• Historial de las herramientas de corte

• Diseño y fabricación de herramientas de corte

• Colección: Electricidad, electrónica y sistemas de control

• Instalaciones eléctricas

• Familia TTL (Lógica transistor-transistor)

• Familia lógica CMOS