INTRODUCCION

Desde la invención del circuito integrado, el desarrollo constante de la electrónica digital ha dado lugar a dispositivos cada vez más complejos. Entre ellos los microprocesadores y los microcontroladores, los cuales son básicos en las carreras de ingeniería electrónica. 

Un microcontrolador es un computador completo, aunque de limitadas prestaciones, que está contenido en el chip de un circuito integrado y se destina a gobernar una sola tarea. El número de productos que funcionan en base a uno o varios microcontroladores aumenta de forma exponencial. 

La industria Informática acapara gran parte de los microcontroladores que se fabrican. Casi todos los periféricos del computador, desde el ratón o el teclado hasta la impresora, son regulados por el programa de un microcontrolador. Los electrodomésticos de línea blanca (lavadoras, hornos, lavavajillas, etc.) y de línea marrón (televisores, vídeos, aparatos musicales, etc.) incorporan numerosos microcontroladores. Igualmente, los sistemas de supervisión, vigilancia y alarma en los edificios utilizan estos chips. También se emplean para optimizar el rendimiento de ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc. 

Las aplicaciones de los microcontroladores son vastas, se puede decir que solo están limitadas por la imaginación del usuario. 

Es común encontrar microcontroladores en campos como la robótica y el automatismo, en la industria del entretenimiento, en las telecomunicaciones, en la instrumentación, en la industria automotriz, etc. 

Aunque el concepto de controlador ha permanecido invariable a través del tiempo, su implementación física ha variado frecuentemente. Hace tres décadas, los controladores electrónicos se construían exclusivamente con componentes de lógica discreta, posteriormente se emplearon los microprocesadores, que se rodeaban con chips de memoria y E/S sobre una tarjeta de circuito impreso. En la actualidad, todos los elementos del controlador se han podido incluir en un solo circuito integrado, el cual recibe el nombre de microcontrolador. Realmente consiste en un sencillo pero completo ordenador contenido en un circuito integrado.

Aplicaciones de los Micro Controladores.

Aplicaciones de los microcontroladores.

Si sólo se dispusiese de un modelo de microcontrolador, éste debería tener muy potenciados todos sus recursos para poderse adaptar a las exigencias de las diferentes aplicaciones. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. En la práctica cada fabricante de microcontroladores oferta un elevado número de modelos diferentes, desde los más sencillos hasta los más poderosos. Es posible seleccionar la capacidad de las memorias, el número de líneas de E/S, la cantidad y potencia de los elementos auxiliares, la velocidad de funcionamiento, etc. Por todo ello, un aspecto muy destacado del diseño es la selección del microcontrolador a utilizar. 

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC.

Los microcontroladores se encuentran por todas partes: 

• Sistemas de comunicación: en grandes automatismos como centrales y en teléfonos fijos, móviles, fax, etc. 
• Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc.
• Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc. 
• Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc. 
• Industria: Autómatas, control de procesos, etc.
• Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc. 
• Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc. 

La distribución de las ventas según su aplicación es la siguiente:

• Una tercera parte se absorbe en las aplicaciones relacionadas con los ordenadores y sus periféricos.
• La cuarta parte se utiliza en las aplicaciones de consumo (electrodomésticos, juegos, TV, vídeo, etc.) • El 16% de las ventas mundiales se destinó al área de las comunicaciones.
• Otro 16% fue empleado en aplicaciones industriales.
• El resto de los microcontroladores vendidos en el mundo, aproximadamente un 10% fueron adquiridos por las industrias de automoción.

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Diferencias entre un microprocesador y un Micro Controlador

Diferencias entre un microprocesador y un micro controlador

El microprocesador es un circuito integrado que contiene la Unidad Central de Proceso (CPU), también llamado procesador, de un computador. El CPU está formado por la Unidad de Control, que interpreta las instrucciones, y el BUS de Datos, que los ejecuta. 

Los pines de un microprocesador sacan al exterior las líneas de sus buses de direcciones, datos y control, para permitir conectarle con la Memoria y los Módulos de (ENTRADA / SALIDA) E/S y configurar un computador implementado por varios circuitos integrados. Se dice que un microprocesador es un sistema abierto porque su configuración es variable de acuerdo con la aplicación a la que se destine. 

El microcontrolador es un sistema cerrado. Todas las partes del computador están contenidas en su interior y sólo salen al exterior las líneas que gobiernan los periféricos. 

Usted podría pensar que las características de un sistema cerrado representan una desventaja con relación a los Microprocesadores, pero en la práctica cada fabricante de microcontroladores oferta un elevado número de modelos diferentes, desde los más sencillos hasta los más poderosos. Es difícil no encontrar uno que se adapte a nuestros requerimientos del momento. 

Es posible seleccionar la capacidad de las memorias, el número de líneas de (ENTRADA / SALIDA) E/S, la cantidad y potencia de los elementos auxiliares, la velocidad de funcionamiento, etc. Por todo ello, un aspecto muy destacado del diseño es la selección del microcontrolador a utilizar. Podemos concluir con que la diferencia fundamental entre un Microprocesador y un Microcontrolador: es que el Microprocesador es un sistema abierto con el que se puede construirse un computador con las características que se desee, acoplándole los módulos necesarios. 

Los productos que para su regulación incorporan un microcontrolador disponen de las siguientes ventajas: Aumento de prestaciones, un mayor control sobre un determinado elemento representa una mejora considerable en el mismo. Aumento de la habilidad al reemplazar el microcontrolador por un elevado número de elementos disminuye el riesgo de averías y se precisan menos ajustes. Reducción del tamaño en el producto acabado. 

La integración del microcontrolador en un chip disminuye el volumen, la mano de obra y los stocks. Mayor flexibilidad: las características de control están programadas por lo que su medicación sólo necesita cambios en el programa de instrucciones.

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La siguiente imagen muestra un poco mas alguna de las diferencias entre ellos

Arquitectura De Un Microcontrolador

Aunque inicialmente todos los microcontroladores adoptaron la arquitectura clásica de von Neumann, en el momento presente se impone la arquitectura Harvard. La arquitectura de von Neumann se caracteriza por disponer de una sola memoria principal donde se almacenan datos e instrucciones de forma indistinta. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (direcciones, datos y control). La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes, una que contiene sólo instrucciones y otra, sólo datos. La repercusión más importante del empleo de la arquitectura Harvard en los microcontroladores PIC se manifiesta en la organización de la memoria del sistema. La memoria de programa es independiente de la de los datos, teniendo tamaños y longitudes de palabra diferentes.

En los PIC16C5X el formato de todas las instrucciones es de 12 bits y, en consecuencia, la longitud de las palabras de la memoria de programa también. Este tamaño permite codificar en una palabra el código OP de la instrucción junto al operando o su dirección. Para adaptarse a las necesidades de las aplicaciones del usuario hay modelos de la gama baja con 512 posiciones para la memoria de instrucciones y otros que tienen 1 k y 2 k posiciones de 12 bits. 

El tamaño de los buses que direccionan la memoria de datos y la de programa son diferentes. Lo mismo pasa con el bus que transfiere las instrucciones y el que lo hace con los datos. La total independencia entre los accesos a las dos memorias permite realizar accesos simultáneos. La memoria de programa siempre está direccionada desde el Contador de Programa (PC), mientras que la memoria de datos pueda direccionarse directamente desde parte del código OP de la instrucción o indirectamente a través de un registro denominado FSR (Registro de Selección del Banco). Un microcontrolador posee todos los componentes de un computador, pero con unas características fijas que no pueden alterarse.

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Tipos De Micro Controladoras (Por Gamas).

Existen una gran variedad de tipos de Micro Controladores, esto continuación estas divido por "gamas" ya sea baja, media o alta y la gama mejorada.

- Gama baja o básica: PIC16C5X con instrucciones de 12 bits Se trata de una serie de PIC de recursos limitados, pero con una de las mejores relaciones Coste/prestaciones. Sus versiones están encapsuladas con I8 y 28 patitas y pueden alimentarse a partir de una tensión de 2,5 V lo que les hace ideales en las aplicaciones que funcionan con pilas. Tienen un repertorio de 33 instrucciones cuyo formato consta de I2 bits. No admiten ningún tipo de interrupción y la pila sólo dispone de dos nivele

- Gama media: PIC16CXXX con instrucciones de 14 bits Es la gama más variada y completa de los PIC. Abarca modelos con encapsulado desde 18 pines hasta 68, cubriendo varias opciones que integran abundantes periféricos. Dentro de esta gama se halla el «fabuloso PIC 16F84». El repertorio de instrucciones es de 35 a 14 bits cada una y compatible con el de la gama baja. Sus distintos modelos contienen todos los recursos que se precisan en las aplicaciones de los microcontroladores de 8 bits. También dispone de interrupciones y una Pila de 8 niveles que permite el anidamiento de subrutinas. 

- Gama alta: PIC17CXXX con instrucciones de 16 bits Se alcanzan las 58 instrucciones de 16 bits en el repertorio y sus modelos disponen de un sistema de gestión de interrupciones vectorizadas muy potente. También incluyen variados controladores de periféricos, puertas de comunicación serie y paralelo con elementos externos y un multiplicador hardware de gran velocidad. Quizás la característica más destacable de los componentes de esta gama es su arquitectura abierta, que consiste en la posibilidad de ampliación del microcontrolador con elementos externos. Para este fin, las patitas sacan al exterior las líneas de los buses de datos, direcciones y control, a las que se conectan memorias o controladores de periféricos. Esta filosofía de construcción del sistema es la que se empleaba en los microprocesadores y no suele ser una práctica habitual cuando se emplean microcontroladores. 

- Gama mejorada: PIC18C(F)XXX con instrucciones de 16 bits En los inicios del tercer milenio de nuestra era Microchip presentó la gama mejorada de los microcontroladores PIC con la finalidad de soportar las aplicaciones avanzadas en las áreas de automoción, comunicaciones, ofimática y control industrial. Sus modelos destacaron por su alta velocidad (40 MHz) y su gran rendimiento (10 MIPS a 10 MHz). Entre las aportaciones más representativas de esta serie de modelos que crece cada año, destacan. 17 | P a g e A) Un espacio de direccionamiento para la memoria de programa que permite alcanzar los2 MB, y 4 KB para la memoria de datos. B) Inclusión de la tecnología FLASH para la memoria de código. C) Potente juego de 77 instrucciones de 16 bits cada una. Permiten realizar una multiplicación8 x 8 en un ciclo de instrucción, mover información entre las memorias y modificar el valor de un bit en un registro o en una línea de E/S. D) Orientación a la programación en lenguaje C con la incorporación de compiladores muy eficientes para este lenguaje. E) Nuevas herramientas para la emulación.

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Evolución del Micro Crontrolador

A medida que fue transcurriendo el tiempo los microcontroladores fueron tomando mayor relevancia en el ámbito de la electrónica y la computación, esto debido a los grandes resultados que se obtienen al integrarlos a los distintos circuitos eléctricos  tomando muchas veces el control completo de un sistema y también a la gran evolución que tuvieron durante en transcurso del tiempo en cuanto a su arquitectura y funcionamiento, continuación les presentamos una pequeña lista de la evolución de los microcontroladores.

Empezamos nuestra lista con:

8048 (Intel - 1976):

El primer microcontrolador. Antiguo y un poco obsoleto (para los estándares de hoy en día), es aún muy popular debido a su bajo precio, disponibilidad y un enorme rango de herramientas de desarrollo. Tiene arquitectura de Harvard modificada con programa ROM en chip con una memoria RAM de 64 a 256 bytes adicionales en el chip. La entrada salida tiene su propio espacio de memoria.

8051 (Intel y otros - 1980):

§  Segunda generación de microcontroladores Intel, ha marcado muchas de las características actuales.Tiene un diseño un poco raro, pero es muy potente y sencillo de programar (una vez que se conoce). Su arquitectura es Hardvard Modificada con espacio de direcciones separadas para memoria de programa y memoria de datos.

§  El 8051 puede direccionar hasta 64k de memoria de datos externa, y solo puede acceder a ella mediante direccionamiento indirecto. 80c196 (MCS-96)

§  La tercera generación de microcontroladores Intel, el 80C196 es un procesador de 16 bits. Originalmente fabricado en tecnología NMOS (8096), ahora está disponible principalmente en CMOS. Intel Corp. Ha introducido recientemente una versión del doble de velocidad (50 MHz) del 80C196. Sus características son:

• Multiplicador y divisor hardware, 6 modos de direccionamiento. Alta velocidad de E/S.
• Conversor A/D.
• Canal de comunicaciones Serie.
• Hasta 40 puertos de E/S.
• 8 Controladores de interrupción programables.

80186,80188 (Intel- 1982):

Estos chips son, fundamentalmente, la versión en microcontrolador del 8086 y del 8088 (del famoso IBM PC).

El chip tiene:

2 Canales de DMA (acceso directo a memoria)

2 Contadores/temporizadores.

Controlador de interrupción programable.

Refresco de RAM dinámica.

Una de las mayores ventajas de estos dispositivos es que se pueden utilizar herramientas de desarrollo estándar para PC (Compiladores, ensambladores, etc.). 80386 EX Intel

El 80386 EX (1994):

es por supuesto un 386 vestido de microcontrolador, dentro del chip existen:

• Entrada/Salida serie.
• Manejo de la alimentación del chip.
• DMA (Acceso directo a memoria)
• Contadores/Temporizadores.
• Circuito de refresco para memoria DRAM.
• Una de las mayores ventajas de estos dispositivos es que se pueden utilizar herramientas de desarrollo estándar para PC (Compiladores, ensambladores, etc.).

65C02/W65C816S/W65C134S WDC (Western Design Center):

El Western Design Center Inc. es el dueño original y diseñador del microcontrolador 65C02 de 8-bit que se usó en el Apple original.

Para el ordenador Commodore y el Atari WDC desarrollo el microprocesador 65C816 de 16 bits.

§  El W65C816S es un microcontrolador con un 65C02 dentro.

§  El W65C134S es un microcontrolador hecho con un 65C816.

68HC05 (Motorola):

Está basado en el antiguo 6800, tiene arquitectura Von-Neuman donde las instrucciones, datos, entrada/salida y temporizadores ocupan un mismo espacio de memoria.

El puntero de pila tiene un ancho de palabra de 5 bits, lo que limita la pila a 32 posiciones, algunos modelos incluyen:

• Conversor A/D.
• Sintetizador PLL.
• E/S serie.

68HC11 (Motorola y Toshiba):

El popular 68HC11 es un poderoso microcontrolador de Motorola de 8 bits con las siguientes características:

§  Direcciones de 16 bits.

§  Juego de instrucciones similar a la familia 68xx. (6801, 6805, 6809)

§  Tiene un único espacio de memoria principal donde están las instrucciones, datos, E/S, y temporizadores.

PIC (MicroChip):

Aunque el éxito de los microcontroladores PIC es reciente, su introducción en el mercado se realizó hace 20 años.

Los microcontroladores PIC fueron los primeros microcontroladores RISC, RISC generalmente implica que la simplicidad de diseño permite añadir más características a bajo precio y la línea PIC no es una excepción.

Aunque tiene pocas instrucciones (33 instrucciones el 16C5X mientras que el Intel 8048 tiene más de 90), la línea PIC tiene las características siguientes:

Buses de instrucciones y datos separados (arquitectura Harvard) lo que permite el acceso simultáneo a las instrucciones y a los datos, y el solapamiento de algunas operaciones para incrementar las prestaciones de proceso.

Los microcontroladores PIC están ganando popularidad debido a su bajo costo, pequeño tamaño y a su bajo consumo pueden ser usados en áreas en las que antes se pensaba que eran inapropiados.

COP400 Familia:

La familia C0P400 es un microcontrolador de 4 bit P2CMOS que ofrece desde 512 hasta 2K de ROM y desde 32×4 hasta 160×4 de memoria RAM.

Lejos de la vieja tecnología, los microcontroladores de 4 bits tienen un importante mercado y tienen más aplicaciones que nunca.

Estos dispositivos son muy versátiles, hay más de 60 diferentes.

COP800 Familia (National Semiconductor):

La familia COP800 Basic es un microcontrolador de 8 bits totalmente estático, fabricado usando puertas “double metal silicon” de tecnología microCMOS.

Este microcontrolador de bajo costo contiene:

• Temporizadores. Lógica de Interrupción.
• Memoria ROM. Memoria RAM. Entrada/Salida
• Memoria de E/S mapeada. Entrada/Salida serie Microwire.
• UART Muchos temporizadores/Contadores de 16 bits.
• Interrupciones vectorizadas.Comparador.
• Temporizador WATCHDOG. Monitor de reloj.
• Conversor A/D de 8 canales. Protección Brownout.

https://sites.google.com/site/ilimcortezjesusantonio/2-marco-historico/2-2-segunda-fase-microcontroladores

https://microcontroladoressesv.wordpres.com/evolucion-del-microcontrolador/

Características De Los Micro Controladores

Todos están basados en la arquitectura Harvard, con memorias de programa y datos separadas. Como en la mayoría de los micro controladores, la memoria de programa es mucho mayor que la de datos. La memoria de programa esta organizada en palabras de 12, 14 ó 16 bits mientas que la memoria de datos está compuesta por registros de 8 bits. El acceso a los diversos dispositivos de entrada y salida se realiza a través de algunos registros de la memoria de datos, denominados registros de funciones especiales. Muchos micro controladores cuentan con una cierta cantidad de memoria EEPROM para el almacenamiento no volátil de datos.

Las principales características de estos son:

• Unidad de Procesamiento Central (CPU): Típicamente de 8 bits, pero tambien las hay de 4, 32 y hasta 64 bits con arquitectura Harvard, con memoria/bus de datos separada de la memoria/bus de instrucciones de programa, o arquitectura de von Neumann, tambi´en llamada arquitectura Princeton, con memoria/bus de datos y memoria/bus de programa compartidas.
• Memoria de Programa: Es una memoria ROM (Read-Only Memory), EPROM (Electrically Programable ROM), EEPROM (Electrically Erasable/Programable ROM) o Flash que almacena el código del programa que típicamente puede ser de 1 kilobyte a varios megabytes.
• Memoria de Datos: Es una memoria RAM (Random Access Memory) que t´ıpicamente puede ser de 1, 2 4, 8, 16, 32 kilobytes.
• Generador del Reloj: Usualmente un cristal de cuarzo de frecuencias que genera una señal oscilatoria de entre 1 a 40 MHz, o también resonadores o circuitos RC.
• Interfaz de Entrada/Salida: Puertos paralelos, seriales

- Wouter van Ooijen. Starting with PIC microcontrollers. http://www.voti.nl/swp/ Introducci´on sencilla y completa, un buen complemento al presente tutorial.
- David Tait. Programador de PICs e informaci´on relacionada. http://people.man.ac.uk/~mbhstdj/piclinks.html
- Eric’s PIC Page. http://www.brouhaha.com/~eric/pic/ [11] mikroElektronika : books : PIC microcontrollers: http://www.mikroe.com/en/books/picbook/picbook.htm
- Microcontroladores: fundamentos y aplicaciones con PIC,Fernando E. Valdés Pérez, Ramón Pallàs Areny 

Un Poco De Historia

Antes que todo, como nacieron los micro controladores??

Los microcontroladores nacieron a mediados de los 80 y rápidamente ganaron mercado, al desplazar a los sistemas mínimos desarrollados con microprocesadores en el campo del control industria.

Los microcontroles, debido a su muy bajo costo, alta inmunidad al ruido eléctrico y pequeño tamaño, produjeron la resolución microcontroladores, que desplazó a toda la lógica cableada (utilizada en la electrónica industrial) y a la lógica programada (realizada con microprocesadores). Es en este campo donde se los bautizo con el nombre de microcontroladores y se desechó el de microcomputadores.

 

A partir de los 90 los microcontroladores invadieron la electrónica de consumo, brindado a los electrodomésticos y a todo tipo de sistema electrónico de consumo la capacidad de inteligencia y conectividad. El mundo actual está rodeado de microcontroladores, desde celulares, sistemas de alarmas, etc.

- Microcontroladores USERSHOP -

¿Que Es un Micro Controlador?

¿QUÉ ES UN MICRO CONTROLADOR? 

Un microcontrolador es un circuito integrado que en su interior contiene una unidad central de procesamiento (CPU), unidades de memoria (RAM y ROM), puertos de entrada y salida y periféricos. Estas partes están interconectadas dentro del microcontrolador, y en conjunto forman lo que se le conoce como microcomputadora. Se puede decir con toda propiedad que un microcontrolador es una microcomputadora completa encapsulada en un circuito integrado. 

El micro controlador es un computador dedicado a diversas aplicaciones. En su memoria sólo reside un programa destinado a gobernar una aplicación determinada; sus líneas de entrada/salida soportan el conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo a controlar, y todos los recursos complementarios disponibles tienen como única finalidad atender sus requerimientos. Una vez programado y configurado el micro controlador solamente sirve para gobernar la tarea asignada.

Microcontroladores PIC 16F84. Desarrollo de proyectos. Fernando Ramiro, Lucas J. López, Alfa omega, 2004