Guia Practica Laboratorio 2013 309696

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES HÉCTOR URIEL VILLAMIL GONZÁLEZ (Director Nacional) JAIRO LUIS GUTIERREZ TORRES Acreditador CHIQUINQUIRÁ Julio de 2013

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO

309696 – MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

HÉCTOR URIEL VILLAMIL GONZÁLEZ

(Director Nacional)

JAIRO LUIS GUTIERREZ TORRES

Acreditador

CHIQUINQUIRÁ

Julio de 2013

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2. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

La guía de componente práctico del curso de microprocesadores y

microcontroladores en su versión 2009 y 2011 fue diseñada por el Ingeniero

Héctor Uriel Villamil González, tutor de la UNAD. Revisado en estilo y contenidos

por el Ingeniero Jairo Luis Gutiérrez Torres tutor de la UNAD. El Ingeniero Héctor

Uriel Villamil es Ingeniero Electrónico y Especialista en Informática y Telemática y

Especialista en Educación Superior a Distancia.

Esta guía de componente práctico parte de la edición 2011 con el

planteamiento de tres prácticas de laboratorio fundamentales, las cuales contienen

ejercicios propuestos relacionados con cada una de las unidades didácticas,

microprocesadores, microcontroladores y sus aplicaciones, pero se estructura un

nuevo contenido enfocado en lograr un aprendizaje en los conceptos básicos y

fundamentales respecto a los microprocesadores, microcontroladores, sus

principales familias y aplicaciones enmarcados en un aprendizaje efectivo y

practico en la programación de microprocesadores y microcontroladores. Esta

guía de prácticas de laboratorio ha sido desarrollada en el mes de Julio de 2013

por el Ingeniero y Especialista Héctor Uriel Villamil González. URIEL VILLAMIL, se

ha desempeñado como tutor de la UNAD en el CEAD de CHIQUINQUIRA, desde

el año 2007 y se desempeña actualmente como director nacional de curso.

En esta versión de la guía de práctica de laboratorio el Ingeniero JAIRO

LUIS GUTIÉRREZ TORRES, tutor de la cede nacional CEAD José Celestino

Mutis, apoyó el proceso de revisión de estilo de esta guía de prácticas de

laboratorio y dio aportes disciplinares, didácticos y pedagógicos en el proceso de

acreditación de material desarrollado en el mes de JULIO de 2013.

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3. INDICE DE CONTENIDO

Pág.

5. CARACTERÍSTICAS GENERALES .................................................................... 9

Introducción ......................................................................................................... 9

Justificación ....................................................................................................... 11

Intencionalidades formativas ............................................................................. 11

Denominación de practicas................................................................................ 14

Número de horas ............................................................................................... 14

Porcentaje .......................................................................................................... 14

Curso Evaluado por proyecto ............................................................................ 14

Seguridad industrial ........................................................................................... 14

6. DESCRIPCIÓN DE PRÁCTICAS ...................................................................... 15

PRACTICA No. 01 – Programación de microprocesadores y microcontroladores

con lenguaje ensamblador. ................................................................................... 16

Fundamentación Teórica ................................................................................... 18

Descripción de la práctica .................................................................................. 21

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) ............................... 22

Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo

de la práctica ..................................................................................................... 23

Seguridad Industrial ........................................................................................... 24

Metodología ....................................................................................................... 24

Sistema de Evaluación ...................................................................................... 31

Informe o productos a entregar .......................................................................... 31

Rúbrica de evaluación ....................................................................................... 32

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Retroalimentación .............................................................................................. 33

PRACTICA No. 02 – Programación básica de Microcontroladores Microchip PIC,

Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale ................................................ 34

Fundamentación Teórica ................................................................................... 36

Descripción de la práctica .................................................................................. 38

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) ............................... 40

Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo

de la práctica ..................................................................................................... 40

Seguridad Industrial ........................................................................................... 41

Metodología ....................................................................................................... 41

Sistema de Evaluación ...................................................................................... 46

Informe o productos a entregar .......................................................................... 46

Rúbrica de evaluación ....................................................................................... 48

Retroalimentación .............................................................................................. 48

PRACTICA No. 3 – Programación avanzada de Microcontroladores Microchip PIC,

Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale ................................................ 49

Fundamentación Teórica ................................................................................... 51

Descripción de la práctica .................................................................................. 53

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) ............................... 54

Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo

de la práctica ..................................................................................................... 54

Seguridad Industrial ........................................................................................... 55

Metodología ....................................................................................................... 55

Sistema de Evaluación ...................................................................................... 57

Informe o productos a entregar .......................................................................... 57

Rúbrica de evaluación ....................................................................................... 59

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Retroalimentación .............................................................................................. 59

7. FUENTES DOCUMENTALES ........................................................................... 60

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4. LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Rúbrica de evaluación de la primera práctica de laboratorio. .................. 32

Tabla 1. Rúbrica de evaluación de la segunda práctica de laboratorio. ................ 48

Tabla 1. Rúbrica de evaluación de la tercera práctica de laboratorio. ................... 59

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4.1 LISTADO DE GRÁFICOS Y FIGURAS

Figura 1. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros

pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con

microcontrolador PIC16F84................................................................................... 27

Figura 2. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros

pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.2. Propuesta con

microcontrolador PIC16F84................................................................................... 28

Figura 3. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros

pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con

microcontrolador PIC16F84................................................................................... 28

Figura 4. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros

pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con

microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ........................................ 29

Figura 5. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros

pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.2. Propuesta con

microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ........................................ 29

Figura 6. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros

pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con

microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ........................................ 29

Figura 7. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros

pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1 y Ejercicio 1.2.2.

Propuesta con microcontrolador Texas Instruments MSP430............................... 30

Figura 8. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros

pasos con la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con

microcontrolador Texas Instruments MSP430....................................................... 30

Figura 9. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control

de una pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador PIC16F84.

.............................................................................................................................. 44

Figura 10. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control

de un teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad.

Propuesta con microcontrolador PIC16F84. ......................................................... 44

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Figura 11. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control

de una pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Motorola

Freescale JK1 o JK3 o JL1.................................................................................... 45

Figura 12. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control

de un teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad.

Propuesta con microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1. ................ 45

Figura 13. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control

de una pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Texas

Instruments MSP430. ............................................................................................ 45

Figura 14. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control

de un teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad.

Propuesta con microcontrolador Texas Instruments MSP430............................... 46

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5. CARACTERÍSTICAS GENERALES

Introducción El desarrollo del componente práctico para un curso

metodológico es esencial para un correcto aprendizaje

de los conceptos, definiciones y técnicas, al igual que

para un desarrollo de las habilidades y competencias

básicas y especificas en el manejo, aplicación y posibles

funciones que pueden ser implementadas con

dispositivos programables como lo son los

microprocesadores y microcontroladores.

Esta guía de prácticas de laboratorio para el curso de

Microprocesadores y Microcontroladores, presenta una

serie de tres prácticas que corresponden a las tres

unidades didácticas del curso, el desarrollo de cada una

de las prácticas requiere realizar varios ejercicios

vinculados a los temas tratados en los capítulos de cada

unidad didáctica, están fundamentadas en el

aprendizaje basado problemas, de manera que

complementan los conocimientos teóricos adquiridos y

promueven el desarrollo de habilidades y competencias.

La gran ventaja que presenta el componente práctico de

este curso es la relativa accesibilidad a los componentes

y facilidad en la implementación, programación y prueba

de los circuitos. Lo que plantea poder desarrollar el

componente práctico con la guía de un profesional en

esta área de conocimiento e incluso de manera

independiente y autónoma al tener los componentes

para lograr la implementación, pero debe presentar y

sustentar la totalidad de las prácticas junto con el

respectivo informe al tutor encargado en cada centro

para su correspondiente calificación. En cada centro

donde se oferta el curso el estudiante debe solicitar

información respecto a la programación y

acompañamiento por parte de un tutor en el desarrollo

de las prácticas de laboratorio del curso.

El tutor encargado en cada centro para el

acompañamiento, apoyo y desarrollo del componente

práctico una vez haya valorado la participación,

implementación, sustentación e informe de los

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estudiantes a su cargo en las prácticas del curso, debe

enviar al director nacional de curso un archivo Excel por

medio del Foro de la red de curso, en el aplicativo

OLDCONTENS al cual solo tienen acceso los tutores,

antes de la fecha indicada en la agenda nacional para

“Curso Metodológico de 3 créditos con 100 puntos

asignados a laboratorio”.

El reporte debe presentarse En cuadro Excel (ubicado

para descarga en la red de curso OLDCONTENTS) con

los datos necesarios y suficientes para reportar

adecuadamente la calificación en el campus virtual,

indicando Curso, Centro, Nombre del Tutor de práctica,

Correo electrónico del Tutor de práctica, datos del

estudiante con: código, grupo en campus virtual,

nombres, apellidos, calificación de cada práctica, la

calificación final y correo electrónico del estudiante,

observaciones ó (realimentación).

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Justificación El diseño de hardware y software electrónico exige del

estudiante la interacción permanente con los dispositivos

que le permitan realizar diversas tareas que comienzan

con el planteamiento de la problemática, continúan con

el diseño del algoritmo, los diagramas de flujo, la edición

del programa, la depuración, simulación, implementación

del circuito, implementación de programa, prueba de la

solución y terminan con la implementación del prototipo.

Todas estas tareas exigen un conocimiento previo y una

guía que permita encaminar el conocimiento

adecuadamente, por lo que la guía de práctica de

laboratorio es un componente fundamental para el

desarrollo del curso.

El curso de Microprocesadores y Microcontroladores es

un curso metodológico de tres (3) créditos académicos,

por lo que el desarrollo del componente práctico además

de ser obligatorio es parte fundamental e indispensable

para el correcto entendimiento de los conceptos y

principios básicos de la programación de estos

dispositivos. La realización de la totalidad de los

ejercicios aquí propuestos es OBLIGATORIA para los

estudiantes del curso con lo que se garantiza el

desarrollo de las competencias y habilidades necesarias

para diseñar e implementar soluciones y proyectos con

microprocesadores y microcontroladores.

Intencionalidades

formativas

Propósitos

Integrar los conceptos y la teoria presentada en el

curso en el desarrollo e implementación de

soluciones y proyectos con Microprocesadores y

Microcontroladores.

Lograr que los estudiantes puedan realizar

prácticas acordes al contenido del curso en forma

autónoma o con el apoyo y guía del tutor en cada

centro.

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Objetivos

Desarrollar e implementar cada una de las

practicas de laboratorio y sus correspondientes

ejercicios.

Comprender la metodología que involucra el

diseño e integración del algoritmo y circuito

electrónico en proyectos con microprocesadores y

microcontroladores.

Adquirir las habilidades y competencias básicas y

específicas en el diseño, desarrollo e

implementación de soluciones basadas en

microprocesadores y microcontroladores.

Metas

Diseñar los algoritmos necesarios para la

realizacion de cada ejercicio.

Diseñar e implementar cada uno de los circuitos

electrónicos en simulación y fisicamente, de

manera que permitan la ejecucion adecuada de

los programas.

Compilar, depurar y simular los programas de

manera que cada ejercicio funcione

adecuadamente.

Realizar cada una de las implementaciones e

integracion de hardware y software para cada uno

de los ejecicios.

Competencias

Al finalizar el desarrollo de las actividades en la presente

guía de practica de laboratorio el estudiante:

Deberá tener la habilidad de transferir los

conocimientos teóricos planteados a situaciones

prácticas.

Será capaz de establecer las entradas, salidas y

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requerimientos de hardware, que le permitan

determinar el Microprocesador o Microcontrolador

adecuado para la implementación.

Tendra la capacidad y habilidad para diseñar el

algoritmo, editar el programa en lenguaje

ensamblador, compilarlo, depurarlo y simular el

comportamiento del sistema.

Desarrollará las habilidades para implementar el

circuito del prototipo y grabar el programa

diseñado para integrar el software y hardware,

logrando un sistema funcional.

Estará en capacidad de diseñar una solucion

basada en microprocesadores y

microcontroladores.

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Denominación de

practicas

Práctica 1: Programación de microprocesadores y

microcontroladores con lenguaje ensamblador.

Practica 2: Programación básica de Microcontroladores

Microchip PIC, Texas Instruments MSP430 y Motorola

Freescale

Practica 3: Programación avanzada de

Microcontroladores Microchip PIC, Texas Instruments

MSP430 y Motorola Freescale

Número de horas 18

Porcentaje 33,3% (100 / 300 puntos. Correspondientes al 60% de la calificación total del curso.)

Curso Evaluado por

proyecto

SI_X_ NO__

Seguridad industrial Para la realización del componente práctico del curso no se requiere seguridad especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulación de los circuitos integrados especialmente los microprocesadores y microcontroladores, puesto que son sensibles a las cargas electrostáticas que almacena el cuerpo humano, de igual forma se debe tener cuidado en la manipulación de los equipos de medida, tarjetas de desarrollo y equipo de cómputo pues varios ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la información guardada en la memoria RAM.

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6. DESCRIPCIÓN DE PRÁCTICAS

Para desarrollar las prácticas de laboratorio y los diferentes ejercicios que incluye

cada una de ellas, se utiliza software de simulación como parte importante del

proceso de diseño, desarrollo e implementación. Se aconseja tener como

herramienta básica un computador y destinar el tiempo y espacio exclusivo para el

desarrollo del componente practico, en caso de no estar seguro de la instalación

del software o implementación de los ejercicios, es recomendable e imprescindible

la asesoría y guía de un tutor local de apoyo a componente práctico o estar

pendiente de las ayudas y recursos dispuestos en el aula virtual, las utilidades de

software que se recomiendan se listan en cada una de las prácticas. Los

paquetes de software de simulación cuentan con amplio soporte documental en

las mismas páginas de descarga, lo aconsejable es instalar los programas y tener

un primer encuentro con los ejemplos y/o tutoriales que incorporan. En el campo

de la tecnología y sobre todo en los programas de ingeniería la mayoría de

paquetes especializados de software están diseñados y documentados en el

idioma Ingles, por lo que se hace necesario recordar lo aprendido en los diferentes

cursos de inglés en sus correspondientes programas o contar con un buen

traductor y un buen diccionario.

Conscientes de la necesidad de tener evidencias del proceso respecto a la

participación y desempeño de la actividad practica guiada, se solicita a los

estudiantes y al tutor encargado de la practica la necesidad de la utilización del

formato IEEE (www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), este formato es utilizado

para la presentación de informes o “papers” que evidencian el cumplimiento de

las prácticas, facilitan la valoración de las mismas y la realimentación individual y

para el pequeño grupo de trabajo colaborativo.

La presentación de informes de laboratorio tiene gran valor como herramienta

pedagógica, porque es un medio para evidenciar la comprensión de lo aprendido y

el seguimiento al trabajo práctico, individual y de grupo. Los informes de

laboratorio sirven a estudiante para compartir experiencias y resultados, a tutores

para facilitar la evaluación de conocimientos y competencias y a la escuela para

hacer seguimiento en el cumplimiento del compromiso de desarrollar

adecuadamente los componentes prácticos siguiendo los lineamientos propuestos

desde la dirección de curso.

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PRACTICA No. 01 – Programación de microprocesadores y

microcontroladores con lenguaje ensamblador.

Tipo de practica

Presencial X Autodirigida X Remota X

Otra ¿Cuál

Porcentaje de evaluación 11,67

Horas de la practica 6

Temáticas de la práctica UNIDAD 1: Microprocesadores

Microprocesadores y microcomputadores.

Familias de microprocesadores.

Lenguajes de programación en los microprocesadores.

Aspectos básicos y de reconocimiento de

herramientas de hardware y software:

UNIDAD 2: MICROCONTROLADORES

Introducción a los microcontroladores

Microcontroladores PIC de microchip

Microcontroladores Motorola Freescale , Texas, Basic Stamp y Arduino

Intencionalidades formativas

Propósito(s)

Diseñar la solucion a los problemas prácticos

propuestos que buscan aclarar dudas

conceptuales.

Integrar las soluciones con el diseño de

algoritmos, flujo gramas y código fuente en

lenguaje ensamblador para desarrollar las

habilidades y competencias en la

programación de microprocesadores y

microcontroladores.

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Objetivo(s)

Diseñar un algoritmo para generar el código

fuente en lenguaje ensamblador y de ahí

compilarlo, depurarlo, guardarlo, cargarlo y

ejecutarlo utilizando para ello el simulador

SIMUPROC, el compilador MASM o el

intérprete DEBUGGER.

Diseñar e implementar los algoritmos

correspondientes a los ejemplos del módulo

de manejo de LEDs de encendido / apagado,

control de encendido por botón y control de

secuencias por botón, para generar el código

fuente en lenguaje ensamblador y de ahí

compilarlo, depurarlo, guardarlo, cargarlo y

ejecutarlo utilizando para ello el IDE MPLAB

para Microchip, CCS o IAR para Texas

Instruments MSP430, WINIDE o CodeWarrior

para Motorola Freescale.

Implementar y sustentar el desarrollo de la

práctica ante el tutor encargado de

laboratorio.

Presentar el informe de laboratorio en formato

IEEE para su calificación y reporte al director

nacional de curso en campus virtual.

Meta(s)

Diseñar los algoritmo y diagramas de flujo de

cada uno de los ejercicios propuestos.

Construir cada uno de los programas en

lenguaje ensamblador para el

microprocesador y microcontrolador,

compilarlos, depurarlos, simularlos y

ejecutarlos utilizando los programas de

software sugeridos.

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Sustentar y entregar el informe de práctica de

laboratorio en formato IEEE.

Competencia(s)

Al finalizar el desarrollo de los ejercicios propuestos

en esta práctica el estudiante:

Conocerá la lógica y metodología del

funcionamiento de las instrucciones en

lenguaje ensamblador y su efecto en cada

una de las unidades y registros del

microprocesador y microcontrolador.

Deberá estar en capacidad de diseñar un

algoritmo con su correspondiente diagrama de

flujo y convertirlo a programa de código fuente

utilizando lenguaje ensamblador.

Tendrá la capacidad de realizar la simulación

e implementación básica de hardware y

software de microprocesadores y

microcontroladores.

Será capaz de utilizar compiladores y

simuladores para diseñar adecuadamente

cada solución basada en microprocesadores y

microcontroladores.

Fundamentación Teórica

Microprocesadores:

Los microprocesadores están constituidos internamente por unidades funcionales

que cumplen tareas específicas en cada una de las microoperaciones que implica

la ejecución de una instrucción. Para comprender el funcionamiento de cada una

de estas unidades funcionales, como son la Unidad Aritmética y Lógica (ALU), la

Unidad de Control (UC) y la Matriz de Registros, se debe comenzar por la

utilización del lenguaje de bajo nivel, en este caso lenguaje ensamblador.

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Una solución basada en microprocesador comienza con el establecimiento de las

variables, constantes y diseño de un algoritmo que inicia con un pseudocódigo,

con el cual se diseña un diagrama de flujo el cual sirve para establecer las

relaciones entre variables, constantes y procesos en una lógica de funcionamiento

coherente con el algoritmo. El diagrama de flujo es utilizado para editar el

programa en código fuente utilizando lenguaje ensamblador, con el que se plasma

cada una de las instrucciones. El lenguaje ensamblador utiliza instrucciones

simples, específicas para cada microprocesador o familia de microprocesadores y

que en conjunto forman programas, los cuales son compilados y depurados con

ayuda de programas especializados para cada familia de microprocesadores.

Se utilizan intérpretes como DEBUGGER que se encuentra en las versión

profesionales de sistemas operativos Microsoft, como XP, Vista, Seven u 8, se

utilizan compiladores como MASM o TASM que son editores profesionales para

microprocesadores compatibles x86 y se utilizan simuladores como SIMUPROG

que permiten editar, compilar, depurar y simular el funcionamiento de un

procesador hipotético. SIMUPROG facilita la comprensión y análisis del

funcionamiento interno de un procesador, de sus unidades funcionales y del

trabajo con instrucciones en lenguaje ensamblador.

SIMUPROG tiene un valor agregado que facilita el desarrollo auto dirigido de la

práctica de laboratorio porque además de ser un software libre, tiene

documentación y ejemplos de fácil acceso en el aula del curso virtual o en internet

que permite el desarrollo auto dirigido de los ejercicios propuestos y evita la

perdida de información o de ejecución de programas por bloqueo del sistema

causado por la prueba de software mal diseñado, que es muy común en los

estudiantes que comienzan a explorar y aprender este lenguaje de programación.

Cuando el algoritmo y/o programa están mal diseñados y causan un ciclo o bucle

infinito, normalmente ejecutado en DEBUGGER, MASM o TASM se bloquearía el

sistema y tendría que reiniciar el equipo perdiendo las demás aplicaciones e

información que se tenía abierta y en ejecución, con el uso de SIMUPROG solo

basta con ir al administrador de tareas y terminar el proceso de SIMUPROG y no

se corre riesgo de pérdida de datos, perdida de la ejecución de otros programas o

reinicio del equipo.

NOTA: Los estudiantes que realizan la práctica auto dirigida, deben utilizar

Simuproc como herramienta de trabajo inicial, deben apoyarse en el contenido del

curso con el módulo, material complementario y video tutoriales. Los estudiantes

que son apoyados por el Tutor en el Centro pueden seleccionar la herramienta

más adecuada para la práctica (Simuproc, Debugger, MASM, TASM, etc) según

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criterio del Tutor de práctica en el Centro.

Microcontroladores:

Los microcontroladores son dispositivos que integran en un mismo chip una CPU,

memoria de programa, memoria de datos y dispositivos de entrada/salida (I/O). La

programación básica de estos dispositivos al igual que en el microprocesador

necesita lograr una comprensión total de su funcionamiento, se utilizan

instrucciones y el lenguaje ensamblador para diseñar soluciones o proyectos

basados en microcontroladores.

Una solución basada en microcontroladores comienza con el establecimiento de

las entradas y salidas, lo que permite tener las primeras pautas para la selección

del dispositivo más adecuado. Las variables, constantes y diseño del algoritmo

inician con un pseudocódigo, prosigue con el diagrama de flujo para continuar con

la edición del programa utilizando el set de instrucciones del microcontrolador

seleccionado, el programador debe documentar el código fuente para permitir un

seguimiento y evaluación del programa diseñado.

La simulación es parte importante en el proceso de diseño y desarrollo, por lo que

es conveniente utilizar los entornos de desarrollo integrado suministrados por el

fabricante como MPLAB IDE de Microchip, WINIDE de Motorola Freescale, CCS

v5 o IAR para Texas Instruments.

Los proyectos desarrollados con microcontroladores además del software

requieren el diseño del hardware, es decir, requiere determinar todos los

periféricos externos al microcontrolador y su conexión coherente para que el

sistema en conjunto funcione adecuadamente. En esta fase el diseñador puede

hacer uso de simuladores en versión DEMO o evaluación como MULTISIM o

PROTEUS para hacer las pruebas preliminares de hardware y software.

Se debe recurrir a los conocimientos adquiridos en cursos como física electrónica,

electrónica básica, circuitos digitales o la orientación del Tutor de práctica de

laboratorio, entre otras estrategias para realizar la implementación del circuito

(hardware). Con la utilización de las herramientas y sistemas de desarrollo se

debe programar la memoria del microcontrolador para incorporar la acción del

software sobre el hardware y obtener la funcionalidad requerida.

NOTA: Los estudiantes que realizan la práctica auto dirigida, deben utilizar los

entornos de desarrollo integrado IDE, al igual que los simuladores, dejar los

montajes como parte final después de tener una certeza del 100% que funciona el

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programa en simulación, solicitar la asesoría del Tutor en el Centro o de forma

virtual, deben apoyarse en el contenido del curso con el módulo, material

complementario y video tutoriales. Los estudiantes que son apoyados por el Tutor

en el Centro pueden trabajar a la par tanto software como hardware y utilizar el

IDE y herramientas de desarrollo más adecuado para la práctica (PICKit,

LaunchPad MSP430, etc) según criterio del Tutor de práctica en el Centro.

Descripción de la práctica

Practica 1.1: Programación de microprocesadores con assembler: Como

primera práctica respecto a la primera unidad que trata los microprocesadores, se

plantea el desarrollo de ejercicios previos antes de la desarrollar la solución al

problema planteado, utilizando lenguaje ensamblador el cual es fácilmente

accesible desde cualquier computador con sistema operativo Microsoft Windows

XP, Vista, Seven u 8, en las versiones Profesionales mediante consola, con el

DEBUG, con compiladores como MASM o TASM o con simuladores como

SIMUPROG, el objetivo es integrar los conocimientos adquiridos en el curso de

ALGORITMOS para hallar una solución a una situación práctica que permita

adquirir habilidades en la programación de bajo nivel en lenguaje ensamblador. El

laboratorio debe estar compuesto de al menos un Ejercicio que cumpla con la

totalidad de parámetros solicitados:

Diseñar un programa que represente la solución matemática a un problema,

por ejemplo, hallar el área, el volumen, o encontrar la solución a un sistema

de ecuaciones lineales, puede optar por sistemas básicos 2x2, 3x3 o un

programa que halle la solución a un sistema nxn. El programa debe

presentar una interfaz agradable al usuario, con opciones para ingreso de

variables, operaciones, resultados, salida del programa etc, de manera que

se pueda visualizar correctamente el proceso, procedimiento y resultado.

Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores:

Con el planteamiento teórico de los contenidos del curso, se comienza el trabajo

práctico partiendo de conceptos fundamentales de programación y de electrónica

aplicada para implementar practicas básicas, similares a las primeros desarrollos

de programación de software con el programa “Hola mundo” (Hello world), en

nuestro campo y caso que exploran las funciones básicas de configuración de

pines como entrada / salida (I/O), programación lineal y semi-estructurada con

manejo de bifurcaciones, ciclos y llamado a subrutinas, en uno o en los tres

dispositivos más representativos de las familias Microchip PIC con el PIC16F84,

Texas Instruments con los MSP430G (14 pines o 20 pines) y Motorola Freescale

con el JK1/JL1/JK3. El laboratorio debe estar compuesto de al menos 3 Ejercicios

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básicos los cuales se encuentran explicados y parcialmente desarrollados en el

módulo de curso:

Ejercicio 1.2.1: Encendido y apagado de un LED con intermitencia de

aproximadamente 1 segundo.

Ejercicio 1.2.2: Encendido de un LED por acción sobre un pulsador.

Ejercicio 1.2.3: Implementación de al menos 5 secuencias diferentes sobre ocho

(8) LEDs controladas en selección por dos pulsadores, uno para seleccionar la

secuencia siguiente y otro para seleccionar la secuencia anterior.

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

Practica 1.1: Programación de microprocesadores con assembler:

Computador PC compatible con el sistema operativo Windows o que pueda

instalarse los paquetes de software necesarios para realizar la práctica.

Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores:

Computador PC compatible con el sistema operativo Windows o que pueda

instalarse los paquetes de software necesarios para realizar la práctica.

Los Equipos e instrumentos necesarios para la práctica y que son recomendables

que el estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Equipos de cómputo con puerto paralelo o puerto compatible con el

programador (serie o USB).

Fuente de poder regulada DC a 5 voltios.

Programador Universal o el programador para PICs gama media (PICKit 2,

PICKit 3, u otro compatible) y/o Tarjeta de desarrollo LaunchPad MSP430

y/o Programador para Motorola Freescale HC08.

Los materiales necesarios para la práctica y que son recomendables que el

estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Microcontroladores PIC16F84A y/o Microcontroladores MSP430Gxxxx y/o

Motorola Freescale 68HC908JK3oJK1oJL1.

Protoboard, Multímetro,

Resistencias, condensadores, cristal 4MHz, pulsadores, LEDs, según

esquemas de circuito.

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Pinzas, pelacables, cable AWG22 (similar al de UTP) en varios colores.

Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el

desarrollo de la práctica

Practica 1.1: Programación de microprocesadores con assembler: Se utiliza

principalmente herramientas de Software estas pueden ser:

Interprete DEBUGGER utilizado para desarrollar pequeñas aplicaciones

con lenguaje ensamblador, se accede mediante ventana de comandos

digitando “debug” + enter. Ver módulo de curso donde se establecen más

indicaciones y ejemplos.

Simulador SIMUPROC, que posee un conjunto de instrucciones fijo de un

microprocesador hipotético, esta herramienta es la más aconsejable para

estudiantes que auto dirigen su práctica o no tiene la posibilidad inmediata

de obtener el acompañamiento y asesoría de un Tutor de práctica.

SimuProc14, simulador hipotético de un microprocesador x86:

documentación (https://sites.google.com/site/simuproc/), descarga

(https://sites.google.com/site/simuproc/SimuProc14-

Setup.zip?attredirects=0).

Compilador MASM, TASM entre otros los cuales son compatibles con

versiones Windows 2000 o superior, para trabajar con este compilador es

necesario la asesoría y acompañamiento del Tutor de práctica, porque

estos paquetes de software interactúan directamente con el

microprocesador y los procesos internos del sistema. MASM32 DSK versión

11: documentación (http://www.masm32.com/), descarga

(http://www.masm32.com/masmdl.htm).

Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores: Se

utiliza principalmente herramientas de Software libre o gratuito limitado o versiones

DEMO estas pueden ser:

Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE/CodeWarrior para Motorola

Freescale o CCS v5/IAR para Texas Instruments MSP430)

Simuladores e IDE para Microcontroladores:

o MPLAB IDE: MPLAB IDE X: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469 , MPLAB IDE otras versiones: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE

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&nodeId=1406&dDocName=en023073

o PicDeveloment Studio: http://sourceforge.net/projects/picdev/files/picdev/PicDevelopmentStudio-1.1.exe/download

o CCS V5 E IAR: http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS , http://processors.wiki.ti.com/index.php/IAR_Embedded_Workbench_for_TI_MSP430

o CodeWarrior (Motorola-Freescale): http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=CW-MICROCONTROLLERS&fr=gtl

Software de simulación electrónico y digital (PROTEUS o MULTISIM)

o PROTEUS: http://www.labcenter.com/download/prodemo_download.cfm

o MULTISIM: http://www.ni.com/academic/esa/multisimse.htm

Seguridad Industrial

Para la realización del componente práctico del curso no se requiere seguridad

especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulación de los equipos de

cómputo pues los ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los

programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la información

guardada en la memoria RAM. Se recomienda tener cuidado en el uso y

manipulación de los circuitos integrados especialmente los microprocesadores y

microcontroladores, puesto que son sensibles a las cargas electrostáticas que

almacena el cuerpo humano, de igual forma se debe tener cuidado en la

manipulación de los equipos de medida, la fuente de poder y el circuito electrónico

implementado.

Metodología

Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica: Los estudiantes deben haber realizado lectura juiciosa y analítica de los contenidos del curso y material bibliográfico sugerido, de manera que tenga los fundamentos teóricos y los conocimientos necesarios para diseñar y desarrollar algoritmos, diagramas de flujo y programas en lenguaje ensamblador, simulación del sistema microcontrolado, programación de la memoria del microcontrolador e implementación del circuito electrónico. Para la práctica con Microprocesadores previo al encuentro tutorial práctico el estudiante debe de forma autónoma, hacer lectura previa de la guía de práctica del curso y utilizar el simulador SIMUPROG junto con su documentación y los ejemplos suministrados en el aula de curso en el recurso “Herramientas y sistemas de desarrollo” y en el módulo, para realizar una exploración preliminar y

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comprender el funcionamiento de cada una de las instrucciones y su relación con cada una de las unidades funcionales dentro del microprocesador. Para la práctica con Microcontroladores previo al encuentro tutorial práctico el estudiante debe de forma autónoma, hacer lectura previa de la guía de práctica del curso y utilizar la documentación y los ejemplos suministrados en el aula de curso, en el recurso “Herramientas y sistemas de desarrollo” y módulo de curso, para realizar los ejercicios de programación básica, de manera que el estudiante comprenda el funcionamiento interno de las instrucciones del microcontrolador seleccionado. Forma de trabajo: El estudiante debe tener en lo posible las herramientas y documentación necesaria, para la realización de la práctica de forma auto dirigida, el material de consulta necesario se encuentra en el aula de cursos virtual, en datateca, en internet en la página de cada fabricante, las herramientas de software se encuentran dispuestas en su mayoría en el aula de curso mediante enlaces directos a los fabricantes y desarrolladores, mucho del hardware son herramientas necesarias en la labor profesional y en su mayoría de fácil y accesible consecución. Todo lo anterior es para que de forma individual realice cada uno de los ejercicios de manera auto dirigida o con el acompañamiento y guía del Tutor de práctica de laboratorio en cada centro. En caso de dudas el Tutor de práctica se encarga de guiar el proceso de instalación del software a utilizar y de dar las indicaciones generales de utilización del mismo para que el estudiante pueda compilar, depurar, simular y ejecutar el programa que debe diseñar. Procedimiento:

Para la realización de los ejercicios, los estudiantes deben diseñar individualmente

sus algoritmos hacer la compilación, depuración, simulación y/o ejecución del

programa. Cada estudiante individualmente debe seguir el siguiente

procedimiento:

Practica 1.1: Programación de microprocesadores con assembler:

1. Leer detenidamente el ejercicio o problema a resolver, para determinar las

variables, constantes y proceso que debe realizar el programa.

2. Generar el pseudocódigo que relacione las variables y constantes con el

proceso a implementar en la forma de una secuencia de pasos que

describen la operación a realizar, los operandos sobre los que se realiza y

las bifurcaciones que se requieren.

3. Editar el código fuente utilizando instrucciones del lenguaje ensamblador

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según el microprocesador utilizado y la documentación de soporte. La

edición del código la puede hacer en el editor de texto del blog de notas y

guardar el archivo como .ASM o en el editor que viene con el compilador o

simulador.

4. Realizar la compilación, depuración y prueba o simulación del programa

siguiendo las indicaciones del Tutor encargado de la práctica.

5. Realizar los ajustes y modificaciones que garanticen el correcto

funcionamiento y cumplimiento de lo solicitado en cada ejercicio.

6. Sustentar el trabajo realizado de cada ejercicio al Tutor junto con el archivo

fuente, ejecutable e informe correspondiente en formato IEEE.

Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores:

1. Establecer las variables, constantes y entradas y/o salidas necesarias.

2. Establecer los elementos componentes principalmente el microcontrolador y

los componentes o periféricos que estarán conectados al microcontrolador.

3. Diseñar el esquema general de conexiones y su correspondiente circuito

electrónico.

4. Establecer los registros y configuración de registros, que servirán de

interfaz entre el programa de control y los puertos.

5. Diseñar el algoritmo y diagrama de flujo solución del problema planteado.

6. Generar el código fuente, producto del algoritmo diseñado.

7. Guardar el código fuente en .ASM o el archivo que solicite el fabricante del

micro y su IDE.

8. Compilar, depurar y ejecutar el programa, hacer uso del simulador IDE u

otro software de uso libre, evaluación o gratuito para realizar una simulación

previa y garantizar el funcionamiento de la fase de diseño de software.

9. Guardar los cambios realizados.

10. Grabar el programa en la memoria del microcontrolador físico.

11. Realizar la implementación del montaje electrónico, siguiendo los esquemas

generales y de conexión de circuito electrónico, propuestos en el paso (2),

tomar las precauciones de establecer la correcta continuidad entre

componentes, su distribución y montaje correcto en protoboard o tabla de

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prototipos.

12. Incorporar el microcontrolador en el montaje, probar su conexión antes de

energizar.

13. Energizar y probar el funcionamiento del programa, si hay fallas o

correcciones regresar al paso 3 para reevaluar el algoritmo proseguir con

los pasos siguientes hasta obtener la solución al problema planteado.

Ejercicios a desarrollar en la Practica 1.2: Primeros pasos con la

programación de microcontroladores:

Ejercicio 1.2.1: Encendido y apagado de un LED con intermitencia de

aproximadamente 1 segundo.

Ejercicio 1.2.2: Encendido de un LED por acción sobre un pulsador.

Ejercicio 1.2.3: Implementación de al menos 5 secuencias diferentes sobre ocho

(8) LEDs controladas en selección por dos pulsadores, uno para seleccionar la

secuencia siguiente y otro para seleccionar la secuencia anterior.

Esquemas generales de conexión propuesta para realizar los ejercicios de la

Practica 1.2: Primeros pasos con la programación de microcontroladores

Figura 1. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con

la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con microcontrolador

PIC16F84.

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Figura 2. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con

la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.2. Propuesta con microcontrolador

PIC16F84.

En la Figura se aprecia pulsador con circuito eliminador de rebote y resistencias

en caso de no utilizar las resistencias “pull-ups” de los puertos I/O del

microcontrolador.

Figura 3. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con

la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con microcontrolador

PIC16F84.

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Figura 4. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con

la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1. Propuesta con microcontrolador

Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.

Figura 5. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con

la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.2. Propuesta con microcontrolador

Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.

Figura 6. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con

la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con microcontrolador

Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.

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Figura 7. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con

la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.1 y Ejercicio 1.2.2. Propuesta con

microcontrolador Texas Instruments MSP430.

Figura 8. Esquema general de conexiones y componentes Práctica 1.2: Primeros pasos con

la programación de microcontroladores. Ejercicio 1.2.3. Propuesta con microcontrolador

Texas Instruments MSP430.

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Sistema de Evaluación

El tutor encargado del acompañamiento y calificación del componente práctico,

evaluara individualmente a cada estudiante teniendo en cuenta el desempeño en

la práctica y la rúbrica de evaluación. La calificación de la práctica se realizará en

escala de 0.0 a 35.0, siendo esta última la valoración más alta y que se sumara

con las otras dos prácticas para obtener una calificación final que será la que se

reporte en el aula de curso entre 0 y 100 puntos.

Informe o productos a entregar

Es necesario presentar un informe que evidencie el proceso de realización de la

práctica. El informe de laboratorio debe presentarse en formato IEEE

(www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), debe incluir entre otros aspectos incluidos

en el formato IEEE, aspectos relevantes como:

Resumen en español, Abstract, Palabras Clave (Index Terms)

Introducción, relacionada con la práctica realizada y los aspectos

relevantes tratados en el informe presentado.

Objetivos, relacionar los objetivos general y específicos en relación a la

realización de la práctica.

Metodología, Presenta los aspectos metodológicos y procedimentales

realizados en el ejercicio práctico, desde la lectura de la guía de laboratorio

hasta la implementación satisfactoria y funcional de los ejercicios

propuestos.

Algoritmos (Pseudocódigo, diagrama de flujo), Síntesis del procedimiento.

Implementación, Evidencias de la implementación (pantallazos, imágenes,

fotografías, etc), del proceso de diseño de software con la edición,

compilación, depuración y simulación, junto con el proceso de diseño de

hardware con la implementación del circuito (simulado, aunque preferible y

necesariamente físico) y su correspondiente funcionamiento.

Análisis de resultados, se analizan los resultados obtenidos en la

experiencia de laboratorio, desde el diseño del algoritmo hasta el

funcionamiento interno del micro y su relación funcional con los periféricos.

Conclusiones y Recomendaciones, después de establecer un análisis de

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los resultados obtenidos y de un ejercicio individual de reflexión y grupal

sobre la práctica realizada, se debe plasmar las conclusiones y

recomendaciones, como producto intelectual del ejercicio teórico – práctico.

Referencias, el trabajo realizado en la práctica, debe contar con soportes

teóricos o prácticos de tipo documental físico o electrónico, que el

estudiante debió consultar desde la preparación de la práctica con la lectura

de la guía hasta la terminación de la misma y la realización del informe,

estas fuentes se constituyen en la referencia documental del informe, la

cual debe seguir el formato IEEE.

Código fuente documentado (comentarios del programador) y programa

ejecutable, como archivos anexos al informe IEEE.

Rúbrica de evaluación

Tabla 1. Rúbrica de evaluación de la primera práctica de laboratorio.

Ítem Evaluado

Valoración Baja Valoración Media Valoración Alta Máximo Puntaje

Asistencia y participación en la Práctica

El estudiante no asistió o no participo en las prácticas de laboratorio. (Puntos= 0)

El estudiante asistió a las prácticas pero no participó activamente en el desarrollo de los ejercicios. (Puntos= 5)

El estudiante asiste y participa de manera activa en el desarrollo de la práctica de laboratorio. (Puntos= 10)

10

Desempeño individual del estudiante en la práctica.

El estudiante no dio solución a los problemas planteados, no realizó el algoritmo y no presenta ninguno de los programas e implementaciones requeridos. (Puntos= 0)

El estudiante dio solución a los ejercicios planteados, presentó los programas pero presentan errores de compilación o ejecución. (Puntos= 10)

El estudiante realizó la totalidad de los ejercicios solicitados y presento los programas sin errores de compilación ni ejecución, presenta los archivos ejecutables y las implementaciones solicitadas. (Puntos= 15)

15

Informe Final de la práctica.

El estudiante no presenta informe final de la práctica de laboratorio en formato IEEE. (Puntos= 0)

El estudiante presenta informe de laboratorio en formato IEEE, pero no incluye todos los productos a entregar (Puntos= 5)

El estudiante entrega el informe de laboratorio en formato IEEE con todos los productos solicitados. (Puntos= 10)

10

TOTAL 35

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Retroalimentación

La retroalimentación de la práctica individual de laboratorio la realiza el Tutor

encargado en cada centro, la cual será publicada por el Tutor virtual previo reporte

de la misma antes de la fecha de finalización, publicada en la agenda de curso. La

calificación y realimentación será publicada en el aula de curso dentro de los ocho

(8) días siguientes a la realización del reporte por parte del Tutor encargado de las

prácticas en el centro.

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PRACTICA No. 02 – Programación básica de Microcontroladores Microchip

PIC, Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale

Tipo de practica

Presencial X Autodirigida X Remota X

Porcentaje de evaluación 11,67

Horas de la practica 6

Temáticas de la práctica UNIDAD 2: MICROCONTROLADORES

Introducción a los microcontroladores

Microcontroladores PIC de microchip

Microcontroladores Motorola Freescale , Texas, Basic Stamp y Arduino.

Aspectos básicos y de reconocimiento de

herramientas de hardware y software:

UNIDAD 3 PROGRAMACION Y DESARROLLO DE PROYECTOS CON MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

Diseño y desarrollo de proyectos con microcontroladores y microprocesadores

Programación básica

Programación avanzada

Intencionalidades formativas

Propósitos

Diseñar la solucion a los problemas prácticos

propuestos que buscan aclarar dudas

conceptuales.

Integrar las soluciones con el diseño de

algoritmos, flujo gramas y código fuente en

lenguaje ensamblador para desarrollar las

habilidades y competencias en la

programación de microcontroladores.

Implementar las simulaciones y realizar los

montajes electrónicos que permitan

profundizar en el aprendizaje de la

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programación, simulación, implementación y

ejecución de programas de control basados

en Microcontroladores.

Objetivos

Diseñar un algoritmo para generar el código

fuente en lenguaje ensamblador y de ahí

compilarlo, depurarlo, guardarlo, cargarlo y

ejecutarlo utilizando para ello el Entorno de

Desarrollo Integrado MPLAB-IDE o WINIDE o

CCS v5 o IAR o CodeWarrior o WinIDE,

dependiendo del microcontrolador

seleccionado.

Implementar y demostrar a través de circuitos

funcionales las capacidades básicas de los

Microcontroladores, desarrollando una

solución acertada a los problemas planteados

Sustentar el desarrollo de la práctica ante el

Tutor encargado de laboratorio.

Presentar el informe de laboratorio en formato

IEEE para su calificación y reporte al director

nacional de curso en campus virtual.

Metas

Diseñar los algoritmo y diagramas de flujo de

cada uno de los ejercicios propuestos.

Construir cada uno de los programas en

lenguaje ensamblador para el

microcontrolador, compilarlos, depurarlos,

simularlos y ejecutarlos utilizando los

programas de software sugeridos.

Implemetar los circuitos tanto en simulador

como en físcico para integrar el hardware y el

software demostrando su funcionalidad total.

Sustentar y entregar el informe de práctica de

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laboratorio en formto IEEE.

Competencias

Al finalizar el desarrollo de los ejercicios propuestos

en esta práctica el estudiante:

Conocerá la lógica y metodología del

funcionamiento de las instrucciones en

lenguaje ensamblador y su efecto en cada

una de las unidades y registros del

microcontrolador.

Deberá estar en capacidad de diseñar un

algoritmo con su correspondiente diagrama de

flujo y convertirlo a programa de código fuente

utilizando lenguaje ensamblador.

Será capaz de utilizar compiladores, IDE y

simuladores para diseñar adecuadamente

cada solución basada en microcontroladores.

Estará en capacidad de implementar el

circuito electrónico e integrar el software y el

hardware logrando un sistema funcional

basado en microcontroladores.

Fundamentación Teórica

Los microcontroladores son dispositivos que integran en un mismo chip una CPU,

memoria de programa, memoria de datos y dispositivos de entrada/salida. La

programación básica de estos dispositivos al igual que en el microprocesador

necesita lograr una comprensión total de su funcionamiento, se utilizan

instrucciones y el lenguaje ensamblador para diseñar soluciones o proyectos

basados en microcontroladores.

Se tiene como prioridad en el curso el aprendizaje del lenguaje ensamblador, por

ser una técnica de aprendizaje del funcionamiento de cada una de las unidades o

módulos que integran el microcontrolador y sus periféricos, el lenguaje

ensamblador permite al estudiante de Ingeniería o Tecnología en el área de

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Electrónica y Sistemas, realizar verdaderos sistemas operativos para

microprocesadores y microcontroladores, el objetivo es adquirir la suficiencia en el

manejo, manipulación y control del lenguaje ensamblador como herramienta que

explota al máximo el potencial de cada microcontrolador. Los lenguajes de más

alto nivel generalmente basados en C, se dejan como alternativa a la

programación en futuras prácticas con módulos microcontrolados como lenguaje

de programación secundario, puesto que estos se utilizan cuando el estudiante no

requiere conocimiento avanzado en el funcionamiento del microcontrolador o

electrónica digital, que para el caso no aplicaría para este curso.

Una solución basada en microcontroladores comienza con el establecimiento de

las entradas y salidas, lo que permite tener las primeras pautas para la selección

del dispositivo y periféricos más adecuados. Las variables, constantes y diseño del

algoritmo inician con un pseudocódigo, prosigue con el diagrama de flujo para

continuar con la edición del programa utilizando el set de instrucciones del

microcontrolador seleccionado, el programador debe documentar el código fuente

para permitir un seguimiento y evaluación del programa diseñado.

La simulación es parte importante en el proceso de diseño y desarrollo, por lo que

es conveniente utilizar los entornos de desarrollo integrado (IDE) suministrados

por el fabricante Microchip PIC, Motorola Freescale JK1/JK3/JL1 y Texas

Instruments MSP430. Los proyectos desarrollados con microcontroladores

además de la solución de software requieren el diseño de la solución de hardware,

es decir, requiere determinar todos los periféricos externos al microcontrolador y

su conexión coherente, integrarlo en una solución de hardware y software para

que el sistema en conjunto funcione adecuadamente. En esta fase el diseñador

puede hacer uso de simuladores dentro de los mismos IDE del fabricante o en

versiones demo o evaluación como MULTISIM o PROTEUS para hacer las

pruebas preliminares de hardware y software.

Se debe recurrir a los conocimientos adquiridos en cursos como física electrónica,

electrónica básica, circuitos digitales o la orientación del Tutor de práctica de

laboratorio, entre otras estrategias para realizar la implementación del circuito

(hardware). Con la utilización de las herramientas y sistemas de desarrollo se

debe programar la memoria del microcontrolador para incorporar la acción del

software sobre el hardware y obtener la funcionalidad requerida.

NOTA: Los estudiantes que realizan la práctica auto dirigida, deben utilizar los

entornos de desarrollo integrado IDE, al igual que los simuladores, dejar los

montajes como parte final después de tener una certeza del 100% que funciona el

programa en simulación, solicitar la asesoría del Tutor en un centro o de forma

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virtual, deben apoyarse en el contenido del curso con el módulo, material

complementario y video tutoriales. Los estudiantes que son apoyados por el Tutor

en el Centro pueden trabajar a la par tanto software como hardware y utilizar el

IDE y herramientas de desarrollo más adecuado para la práctica (PICKit,

LaunchPad MSP430, etc) según criterio del Tutor de práctica en el Centro.

Descripción de la práctica

Con el planteamiento teórico expuesto en la Unidad 1 “Microprocesadores”,

Unidad 2 “Microcontroladores” y sus correspondientes capítulos y lecciones, se

comienza el trabajo práctico partiendo de conceptos fundamentales de

programación y de electrónica aplicada para implementar practicas esenciales que

exploran las funciones básicas de configuración de pines como I/O (entrada /

salida), utilización de macros, utilización de Timers, interrupciones y demás

módulos internos al micro, implementando una programación lineal y semi-

estructurada con manejo de bifurcaciones, ciclos y llamado a subrutinas, servicios

a interrupción, generación de tablas, administración de la PILA y vectores de

interrupción, en uno o en los tres dispositivos más representativos de las familias

Microchip PIC con el PIC16F84, Texas Instruments con los MSP430G (14 pines o

20 pines) y Motorola Freescale con el JK1/JL1/JK3. El laboratorio debe estar

compuesto de 2 Ejercicios básicos los cuales se encuentran parcialmente

explicados y desarrollados en el módulo de curso:

Ejercicio 1.2.1: Control de una pantalla LCD de mínimo 2x16, se debe presentar

un programa que despliegue los siguientes mensajes controlados por la acción de

un pulsador.

Evento 1: Mensaje por defecto - Línea 1: mensaje “Microprocesadores y

Microcontroladores” en desplazamiento a la izquierda o derecha, terminar con el

mensaje “309696-Mp&Mc” centrado. Línea 2: mensaje “II semestre 2013”

centrado.

Evento 2: Mensaje al oprimir el pulsador - Línea 1: mensaje “Integrantes:”

centrado. Línea 2: mensaje con el primer nombre y primer apellido de los

integrantes del grupo en desplazamiento a la izquierda o derecha.

Evento 3: Mensaje al oprimir el pulsador – Línea 1: mensaje “CEAD”. Línea 2:

mensaje con el nombre del CEAD.

Ejercicio 1.2.2: Control de un teclado matricial mínimo 4x3 (comercialmente como

teclado telefónico) o 4x4 y control de acceso por clave de seguridad de cuatro (4)

dígitos, ver apartado de acciones que debe ejecutarse en la práctica, el teclado en

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el caso del 4x3 debe contener:

Los diez (10) dígitos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).

Una tecla “#” (en teclados comerciales) se tomara como acción de ingreso

de clave para ser evaluada por el sistema microcontrolado.

Una tecla “*” (en teclados comerciales) se tomara como acción de borrado

de clave y regreso a estado inicial, para recibir un nuevo intento de clave.

Los indicadores que deben tenerse son del tipo LED, solo uno de ellos debe

encender a la vez y su función se describe como:

LED Amarillo o Azul, indica que el sistema y teclado está listo para recibir

una nueva clave.

LED Verde, indica que el usuario a digitado una clave correcta.

LED Rojo, indica que el usuario a digitado una clave incorrecta.

Las acciones que debe cumplir la práctica son:

Grabar una clave de 4 dígitos en la memoria no volátil del micro o

EEPROM, para el ejercicio la clave debe ser semestre/año, por ejemplo

para el segundo semestre de 2013 seria (0213).

La digitación correcta de la clave de debe incurrir en el encendido de un

LED Verde, conectado a un pin del puerto.

La digitación incorrecta de la clave, debe incurrir en el encendido de un LED

Rojo conectado a un pin del puerto.

Un LED Amarillo o Azul debe indicar que el sistema está listo para recibir

una nueva clave.

Los LED deben estar apagados al inicio del programa como condición

inicial, en el momento de estar listo para recibir datos por el teclado debe

encender el LED Amarillo o Azul.

Al oprimir la tecla “#” debe aceptar la clave digitada y realizar la

comparación con la clave interna grabada y de ahí tomar una decisión con

la acción correspondiente sobre el LED.

Al oprimir la tecla “*” debe permitir el ingreso de una nueva clave, apagando

los LED Verde o LED Rojo y encendiendo nuevamente el LED Amarillo o

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Azul autorizando un nuevo intento de ingreso.

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

Computador PC compatible con el sistema operativo Windows o que pueda

instalarse los paquetes de software necesarios para realizar la práctica.

Los Equipos e instrumentos necesarios para la práctica y que son recomendables

que el estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Equipos de cómputo con puerto paralelo o puerto compatible con el

programador (serie o USB).

Fuente de poder regulada DC a 5 voltios.

Programador Universal o el programador para PICs gama media (PICKit 2,

PICKit 3, u otro compatible) y/o Tarjeta de desarrollo LaunchPad MSP430

y/o Programador para Motorola Freescale HC08.

Los materiales necesarios para la práctica y que son recomendables que el

estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Microcontroladores PIC16F84A y/o Microcontroladores MSP430Gxxxx y/o

Motorola Freescale 68HC908JK3oJK1oJL1.

Protoboard, Multímetro.

Resistencias, condensadores, cristal 4MHz, pulsadores, LEDs, teclado

matricial (3x4 o 4x4), display LCD, según esquemas de circuito.

Pinzas, pelacables, cable AWG22 (similar al de UTP) en varios colores.

Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el

desarrollo de la práctica

Se utiliza principalmente herramientas de Software libre o gratuito limitado o

versiones DEMO estas pueden ser:

Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE/CodeWarrior para Motorola

Freescale o CCS v5/IAR para Texas Instruments MSP430)

Simuladores e IDE para Microcontroladores:

o MPLAB IDE: MPLAB IDE X: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE

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&nodeId=1406&dDocName=en019469 , MPLAB IDE otras versiones: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023073

o PicDeveloment Studio: http://sourceforge.net/projects/picdev/files/picdev/PicDevelopmentStudio-1.1.exe/download

o CCS V5 E IAR: http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS , http://processors.wiki.ti.com/index.php/IAR_Embedded_Workbench_for_TI_MSP430

o CodeWarrior (Motorola-Freescale): http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=CW-MICROCONTROLLERS&fr=gtl

Software de simulación electrónico y digital (PROTEUS o MULTISIM)

o PROTEUS: http://www.labcenter.com/download/prodemo_download.cfm

o MULTISIM: http://www.ni.com/academic/esa/multisimse.htm

Seguridad Industrial

Para la realización del componente práctico del curso no se requiere seguridad

especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulación de los equipos de

cómputo pues los ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los

programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la información

guardada en la memoria RAM. Se recomienda tener cuidado en el uso y

manipulación de los circuitos integrados especialmente los microcontroladores,

puesto que son sensibles a las cargas electrostáticas que almacena el cuerpo

humano, de igual forma se debe tener cuidado en la manipulación de los equipos

de medida, la fuente de poder y el circuito electrónico implementado.

Metodología

Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica: Los estudiantes deben haber realizado lectura juiciosa y analítica de los contenidos del curso y material bibliográfico sugerido, de manera que tenga los fundamentos teóricos y los conocimientos necesarios para diseñar y desarrollar algoritmos, diagramas de flujo y programas en lenguaje ensamblador, simulación del sistema microcontrolado, programación de la memoria del microcontrolador e implementación del circuito electrónico. Para la práctica con Microcontroladores, previo al encuentro tutorial práctico el estudiante debe de forma autónoma, hacer lectura previa de la guía de práctica del curso y utilizar la documentación y los ejemplos suministrados en el aula de

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curso, en el recurso “Herramientas y sistemas de desarrollo” y módulo de curso, para realizar los ejercicios de programación básica, de manera que el estudiante comprenda el funcionamiento interno de las instrucciones del microcontrolador seleccionado. Forma de trabajo: El estudiante debe tener en lo posible las herramientas y documentación necesaria, para la realización de la práctica de forma auto dirigida, el material de consulta necesario se encuentra en el aula de cursos virtual, en datateca, en internet en la página de cada fabricante, las herramientas de software se encuentran dispuestas en su mayoría en el aula de curso mediante enlaces directos a los fabricantes y desarrolladores, mucho del hardware son herramientas necesarias en la labor profesional y en su mayoría de fácil y accesible consecución. Todo lo anterior es para que de forma individual realice cada uno de los ejercicios de manera auto dirigida o con el acompañamiento y guía del Tutor de práctica de laboratorio en cada centro. En caso de dudas el Tutor de práctica se encarga de guiar el proceso de instalación del software a utilizar y de dar las indicaciones generales de utilización del mismo para que el estudiante pueda compilar, depurar, simular y ejecutar el programa que debe diseñar. Procedimiento:

Para la realización de los ejercicios, los estudiantes deben diseñar individualmente

sus algoritmos hacer la compilación, depuración y ejecución del programa. Cada

estudiante individualmente debe seguir el siguiente procedimiento:

Ejercicio 1.2.1: Control de una pantalla LCD de mínimo 2x16 y Ejercicio 1.2.2:

Control de un teclado matricial mínimo 4x3

1. Establecer las variables, constantes y entradas y/o salidas necesarias.

2. Establecer los elementos componentes principalmente el microcontrolador y

los componentes o periféricos que estarán conectados al microcontrolador.

3. Diseñar el esquema general de conexiones y su correspondiente circuito

electrónico.

4. Establecer los registros y configuración de registros, que servirán de

interfaz entre el programa de control y los puertos.

5. Diseñar el algoritmo y diagrama de flujo solución del problema planteado.

6. Generar el código fuente, producto del algoritmo diseñado.

7. Guardar el código fuente en .ASM o el archivo que solicite el fabricante del

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micro y su IDE.

8. Compilar, depurar y ejecutar el programa, hacer uso del simulador IDE u

otro software de uso libre, evaluación o gratuito para realizar una simulación

previa y garantizar el funcionamiento de la fase de diseño de software.

9. Guardar los cambios realizados.

10. Grabar el programa en la memoria del microcontrolador físico.

11. Realizar la implementación del montaje electrónico, siguiendo los esquemas

generales y de conexión de circuito electrónico, propuestos en el paso (2),

tomar las precauciones de establecer la correcta continuidad entre

componentes, su distribución y montaje correcto en protoboard o tabla de

prototipos.

12. Incorporar el microcontrolador en el montaje, probar su conexión antes de

energizar.

13. Energizar y probar el funcionamiento del programa, si hay fallas o

correcciones regresar al paso 3 para reevaluar el algoritmo proseguir con

los pasos siguientes hasta obtener la solución al problema planteado.

En los siguientes apartados se encuentra esquemas de conexión general, como

guía para los estudiantes que realizan práctica auto dirigida o para los estudiantes

en general que realizan la práctica con la guía del Tutor de práctica en el Centro.

Teniendo en cuenta la disponibilidad del chip microcontrolador, junto con su

sistema de desarrollo, incluyendo el programador, es posible realizar uno o los tres

montajes propuestos con los dispositivos relacionados.

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Figura 9. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control de una

pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador PIC16F84.

Figura 10. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control de un

teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad. Propuesta con

microcontrolador PIC16F84.

Las resistencias en los puertos como salida pueden sustituirse por “pull-ups”

internos.

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Figura 11. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control de una

pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Motorola Freescale JK1 o

JK3 o JL1.

Figura 12. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control de un

teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad. Propuesta con

microcontrolador Motorola Freescale JK1 o JK3 o JL1.

Figura 13. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.1: Control de una

pantalla LCD de mínimo 2x16. Propuesta con microcontrolador Texas Instruments MSP430.

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Figura 14. Esquema general de conexiones y componentes Ejercicio 1.2.2: Control de un

teclado matricial mínimo 4x3 y control de acceso por clave de seguridad. Propuesta con

microcontrolador Texas Instruments MSP430.

Sistema de Evaluación

El tutor encargado del acompañamiento y calificación del componente práctico,

evaluara individualmente a cada estudiante teniendo en cuenta el desempeño en

la práctica y la rúbrica de evaluación. La calificación de la práctica se realizará en

escala de 0.0 a 35.0 siendo esta última la valoración más alta y que se sumara

con las otras dos prácticas para obtener una calificación final que será la que se

reporte en el aula de curso entre 0 y 100 puntos.

Informe o productos a entregar

Es necesario presentar un informe que evidencie el proceso de realización de la

práctica. El informe de laboratorio debe presentarse en formato IEEE

(www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), debe incluir entre otros aspectos incluidos

en el formato IEEE, aspectos relevantes como:

Resumen en español, Abstract, Palabras Clave (Index Terms)

Introducción, relacionada con la práctica realizada y los aspectos

relevantes tratados en el informe presentado.

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Objetivos, relacionar los objetivos general y específicos en relación a la

realización de la práctica.

Metodología, Presenta los aspectos metodológicos y procedimentales

realizados en el ejercicio práctico, desde la lectura de la guía de laboratorio

hasta la implementación satisfactoria y funcional de los ejercicios

propuestos.

Algoritmos (Pseudocódigo, diagrama de flujo), Síntesis del procedimiento.

Implementación, Evidencias de la implementación (pantallazos, imágenes,

fotografías, etc), del proceso de diseño de software con la edición,

compilación, depuración y simulación, junto con el proceso de diseño de

hardware con la implementación del circuito (simulado, aunque preferible y

necesariamente físico) y su correspondiente funcionamiento.

Análisis de resultados, se analizan los resultados obtenidos en la

experiencia de laboratorio, desde el diseño del algoritmo hasta el

funcionamiento interno del micro y su relación funcional con los periféricos.

Conclusiones y Recomendaciones, después de establecer un análisis de

los resultados obtenidos y de un ejercicio individual de reflexión y grupal

sobre la práctica realizada, se debe plasmar las conclusiones y

recomendaciones, como producto intelectual del ejercicio teórico – práctico.

Referencias, el trabajo realizado en la práctica, debe contar con soportes

teóricos o prácticos de tipo documental físico o electrónico, que el

estudiante debió consultar desde la preparación de la práctica con la lectura

de la guía hasta la terminación de la misma y la realización del informe,

estas fuentes se constituyen en la referencia documental del informe, la

cual debe seguir el formato IEEE.

Código fuente documentado (comentarios del programador) y programa

ejecutable, como archivos anexos al informe IEEE.

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Rúbrica de evaluación

Tabla 2. Rúbrica de evaluación de la segunda práctica de laboratorio.

Ítem Evaluado

Valoración Baja Valoración Media Valoración Alta Máximo Puntaje

Asistencia y participación en la Práctica

El estudiante no asistió o no participo en las prácticas de laboratorio. (Puntos= 0)

El estudiante asistió a las prácticas pero no participó activamente en el desarrollo de los ejercicios. (Puntos= 5)

El estudiante asiste y participa de manera activa en el desarrollo de la práctica de laboratorio. (Puntos= 10)

10

Desempeño individual del estudiante en la práctica.

El estudiante no dio solución a los problemas planteados, no realizó el algoritmo y no presenta ninguno de los programas e implementaciones requeridos. (Puntos= 0)

El estudiante dio solución a los ejercicios planteados, presentó los programas pero presentan errores de compilación o ejecución. (Puntos= 9)

El estudiante realizó la totalidad de los ejercicios solicitados y presento los programas sin errores de compilación ni ejecución, presenta los archivos ejecutables y las implementaciones solicitadas. (Puntos= 15)

15

Informe Final de la práctica.

El estudiante no presenta informe final de la práctica de laboratorio en formato IEEE. (Puntos= 0)

El estudiante presenta informe de laboratorio en formato IEEE, pero no incluye todos los productos a entregar (Puntos= 5)

El estudiante entrega el informe de laboratorio en formato IEEE con todos los productos solicitados. (Puntos= 10)

10

TOTAL 35

Retroalimentación

La retroalimentación de la práctica individual de laboratorio la realiza el Tutor

encargado en cada centro, la cual será publicada por el Tutor virtual previo reporte

de la misma antes de la fecha de finalización, publicada en la agenda de curso. La

calificación y realimentación será publicada en el aula de curso dentro de los ocho

(8) días siguientes a la realización del reporte por parte del Tutor encargado de las

prácticas en el centro.

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PRACTICA No. 3 – Programación avanzada de Microcontroladores Microchip

PIC, Texas Instruments MSP430 y Motorola Freescale

Tipo de practica

Presencial X Autodirigida X Remota X

Porcentaje de evaluación 10

Horas de la practica 6

Temáticas de la práctica UNIDAD 3 PROGRAMACION Y DESARROLLO DE PROYECTOS CON MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

Diseño y desarrollo de proyectos con microcontroladores y microprocesadores

Programación básica

Programación avanzada

Intencionalidades formativas

Propósitos

Diseñar la solucion a los problemas prácticos

propuestos que buscan aclarar dudas

conceptuales.

Integrar las soluciones con el diseño de

algoritmos, flujo gramas y código fuente en

lenguaje ensamblador para desarrollar las

habilidades y competencias en la

programación avanzada de

microcontroladores y microcontroladores.

Implementar circuitos electrónicos basados en

Microcontroladores o microprocesadores con

capacidad de interacción con otros

componentes que permiten ampliar la gama

de aplicaciones y soluciones que puede

brindar estos dispositivos en la vida

profesional.

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Objetivos

Diseñar el algoritmo, generar el código fuente

en lenguaje ensamblador, compilarlo,

depurarlo, guardarlo, cargarlo, ejecutarlo y

simularlo, utilizando para ello el Entorno de

Desarrollo Integrado MPLAB-IDE o WINIDE o

CodeWarrior o CCS v5 / IAR según el

microcontrolador utilizado.

Implementar y ser capaz de configurar un

Microcontrolador para controlar dispositivos

externos formando esquemas de control más

complejos y funcionales.

Sustentar el desarrollo de la práctica ante el

Tutor encargado de laboratorio.

Presentar el informe de laboratorio en formato

IEEE para su calificación y reporte al director

nacional de curso en campus virtual.

Metas

Diseñar los algoritmo y diagramas de flujo

requeridos en el diseño propuesto.

Construir cada uno de los programas en

lenguaje ensamblador para el

microprocesador o microcontrolador,

compilarlos, depurarlos, ejecutarlos y

simularlos, utilizando los programas de

software sugeridos.

Implementar el circuito electrónico funional, en

simulación y físico, sustentar y entregar el

informe de práctica de laboratorio en formato

IEEE.

Competencias

Al finalizar el desarrollo de los ejercicios propuestos

en esta práctica el estudiante:

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Conocerá la lógica y metodología del

funcionamiento de las instrucciones en

lenguaje ensamblador y su efecto en cada

una de las unidades funcionales y registros

del microcontrolador o microprocesador y sus

periféricos externos.

Deberá estar en capacidad de diseñar un

algoritmo con su correspondiente diagrama de

flujo y convertirlo a programa de código fuente

utilizando lenguaje ensamblador.

Será capaz de utilizar compiladores y

simuladores para diseñar adecuadamente

cada solución de software y hardware, basada

en microcontroladores o microprocesadores.

Estará en capacidad de implementar el

circuito electrónico físico e integrar el software

y el hardware logrando un sistema funcional

basado en microcontroladores o

microprocesadores.

Fundamentación Teórica

El diseño, desarrollo e implementación de soluciones basadas en

microprocesadores y microcontroladores requieren que el estudiante realice

ejercicios previos básicos que le permiten lograr una comprensión total de la lógica

de funcionamiento de estos dispositivos. Se debe considerar que para cada

familia de microprocesadores o microcontroladores e incluso para cada micro en

particular, se tiene un conjunto de instrucciones y unas características particulares

que definen las capacidades y funcionalidades del dispositivo lo que requiere

desarrollar la habilidad para seleccionar el dispositivo adecuado. Esta habilidad se

desarrolla con la implementación de los ejercicios propuestos en anteriores

prácticas de laboratorio y dentro del material didáctico.

Es fundamental recurrir a las especificaciones técnicas de cada dispositivo o

“datasheet” para tener seguridad de los niveles de alimentación, señales de

entrada o salida y configuración de pines, en el diseño del circuito electrónico que

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debe comenzar con ayuda de los simuladores en los IDE (Entorno de Desarrollo

Integrado), de cada una de los fabricantes, familias y micros, o con ayuda de

versiones de evaluación, gratuitas o demos de simuladores más avanzados de

circuitos electrónicos como MULTISIM o PROTEUS o ORCAD, etc. La

implementación del circuito electrónico requiere especial atención en la disposición

de los componentes siguiendo los diagramas de circuito, la verificación de

continuidad eléctrica, la utilización de dispositivos de medida, la medición de

tensiones y los niveles de alimentación eléctrica para garantizar el correcto

funcionamiento y evitar la destrucción de algún componente.

Nuevamente se resalta la importancia y prioridad en el curso del lenguaje

ensamblador, por ser una técnica de aprendizaje del funcionamiento de cada una

de las unidades o módulos que integran el microcontrolador y sus periféricos, el

lenguaje ensamblador permite al estudiante de Ingeniería o Tecnología en el área

de Electrónica y Sistemas, realizar verdaderos sistemas operativos para

microprocesadores y microcontroladores, el objetivo es adquirir la suficiencia en el

manejo, manipulación y control del lenguaje ensamblador como herramienta que

explota al máximo el potencial de cada microcontrolador. Los lenguajes de más

alto nivel generalmente basados en C, se dejan como alternativa a la

programación en futuras prácticas con módulos microcontrolados como lenguaje

de programación secundario, puesto que estos se utilizan cuando el estudiante no

requiere conocimiento avanzado en el funcionamiento del microcontrolador o

electrónica digital, que para el caso no aplicaría para este curso.

Se debe recurrir a los conocimientos adquiridos en la realización de los ejercicios y

prácticas de laboratorio anteriores, a los contenidos del curso y la literatura de

cursos relacionados con temas de electrónica básica, circuitos digitales y medidas

eléctricas. Es importante contar con la orientación del Tutor de práctica de

laboratorio, recursos de video tutoriales o ayuda del grupo colaborativo de

estudiantes con mayor conocimiento, entre otras estrategias para realizar la

implementación del circuito (hardware) y diseño del software. Las herramientas y

sistemas de desarrollo integrado IDE, permiten la programación de la memoria del

microcontrolador para incorporar la acción del software sobre el hardware y

obtener la funcionalidad requerida, para este punto en el curso y en la web de los

fabricantes existe mucha literatura, tutoriales y manuales que pueden apoyar el

conocimiento para el desarrollo del ejercicio.

NOTA: Los estudiantes que realizan la práctica auto dirigida, deben utilizar los

entornos de desarrollo integrado IDE, al igual que los simuladores, dejar los

montajes como parte final después de tener una certeza del 100% que funciona el

programa en simulación, solicitar la asesoría del Tutor en un centro o de forma

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virtual, deben apoyarse en el contenido del curso con el módulo, material

complementario y video tutoriales. Los estudiantes que son apoyados por el Tutor

en el Centro pueden trabajar a la par tanto software como hardware y utilizar el

IDE y herramientas de desarrollo más adecuado para la práctica (PICKit,

LaunchPad MSP430, etc) según criterio del estudiante y su grupo colaborativo de

campus para realizar la solución planteada.

Descripción de la práctica

Desde el Trabajo Colaborativo 1, el grupo colaborativo de estudiantes en campus

debía haber planteado una propuesta como solución a una problemática, que

cumpliera con parámetros prestablecidos de manejo de módulos internos, pines

I/O y periféricos al micro. Propuesta que ha debido evolucionar y ser desarrollada

por el grupo colaborativo de estudiantes en campus, que ya debe estar muy

avanzada en el diseño de la solución de software y en proceso de terminación de

la implementación de la solución de hardware. En este punto el grupo colaborativo

de estudiantes en campus, debe ya tener integrada la solución de software y

hardware y cada uno de sus integrantes debe mostrar al Tutor de práctica en cada

Centro los avances de diseño, desarrollo e implementación, como desarrollo de la

práctica tres del curso.

Con las prácticas realizadas en los laboratorios anteriores, el alumno está en

capacidad de diseñar soluciones basadas en microprocesadores o

microcontroladores y estudiar como interactúa el Microcontrolador de cualquier

fabricante y familia con otros dispositivos.

La solución o aplicación debe evidenciar el manejo de dispositivos periféricos

destinados a servir como interfaz humana para visualización o introducir estados,

recibir señales de sensores y enviar señales a actuadores. Ejemplos como

seguidores de línea, sistemas de alarma, controles de temperatura, entre otros, se

encuentran en material bibliográfico o internet, por lo que se permiten al estudiante

tomarlos como guía pero se exige que el diseño del algoritmo, desarrollo de la

solución e implementación sean de autoría propia del estudiante y grupo

colaborativo de estudiantes en campus virtual. El desarrollo de este ejercicio final

debe involucrar aspectos como:

Manejo de periféricos externos al micro como puede ser teclados

matriciales, display 7-segmentos, display LCD, display GLCD, memorias,

ADC, transistores, relevos o indicadores, etc.

Manejo de módulos internos al micro como, manejo de interrupciones,

Timers, Conversores A/D, módulos PWM, módulos de comunicación

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UART/USART, USB, RJ45, entre otros.

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

Computador PC compatible con el sistema operativo Windows o que pueda

instalarse los paquetes de software necesarios para realizar la práctica.

Los Equipos e instrumentos necesarios para la práctica y que son recomendables

que el estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Equipos de cómputo con puerto paralelo o puerto compatible con el

programador (serie o USB).

Fuente de poder regulada DC a 5 voltios.

Programador Universal o el programador para PICs gama media (PICKit 2,

PICKit 3, u otro compatible) y/o Tarjeta de desarrollo LaunchPad MSP430

y/o Programador para Motorola Freescale HC08.

Los materiales necesarios para la práctica y que son recomendables que el

estudiante los tenga para su propio beneficio y desarrollo profesional son:

Microcontroladores PIC16F84A y/o Microcontroladores MSP430Gxxxx y/o

Motorola Freescale 68HC908JK3oJK1oJL1.

Protoboard, Multímetro.

Resistencias, condensadores, cristal 4MHz, pulsadores, LEDs, teclado

matricial (3x4 o 4x4), display LCD, etc, según esquemas de circuito

diseñado como solución por parte del grupo colaborativo de estudiantes en

campus virtual.

Pinzas, pelacables, cable AWG22 (similar al de UTP) en varios colores.

Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el

desarrollo de la práctica

Se utiliza principalmente herramientas de Software libre o gratuito limitado o

versiones DEMO estas pueden ser:

Compilador (MPLABIDE para PIC o WINIDE/CodeWarrior para Motorola

Freescale o CCS v5/IAR para Texas Instruments MSP430)

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Simuladores e IDE para Microcontroladores:

o MPLAB IDE: MPLAB IDE X: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469 , MPLAB IDE otras versiones: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023073

o PicDeveloment Studio: http://sourceforge.net/projects/picdev/files/picdev/PicDevelopmentStudio-1.1.exe/download

o CCS V5 E IAR: http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS , http://processors.wiki.ti.com/index.php/IAR_Embedded_Workbench_for_TI_MSP430

o CodeWarrior (Motorola-Freescale): http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=CW-MICROCONTROLLERS&fr=gtl

Software de simulación electrónico y digital (PROTEUS o MULTISIM)

o PROTEUS: http://www.labcenter.com/download/prodemo_download.cfm

o MULTISIM: http://www.ni.com/academic/esa/multisimse.htm

Seguridad Industrial

Para la realización del componente práctico del curso no se requiere seguridad

especial, se recomienda tener cuidado en el uso y manipulación de los equipos de

cómputo pues los ejercicios pueden interferir con el funcionamiento de los

programas pudiendo bloquear el sistema, reiniciarlo y perder la información

guardada en la memoria RAM. Se recomienda tener cuidado en el uso y

manipulación de los circuitos integrados especialmente los microcontroladores,

puesto que son sensibles a las cargas electrostáticas que almacena el cuerpo

humano, de igual forma se debe tener cuidado en la manipulación de los equipos

de medida, la fuente de poder y el circuito electrónico implementado.

Metodología

Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica: Los estudiantes deben haber realizado lectura juiciosa y analítica de los contenidos del curso y material bibliográfico sugerido, de manera que tenga los fundamentos teóricos y los conocimientos necesarios para diseñar y desarrollar algoritmos, diagramas de flujo y programas en lenguaje ensamblador, simulación del sistema microcontrolado, programación de la memoria del microcontrolador e implementación del circuito electrónico.

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Para la práctica con Microprocesadores previo al encuentro tutorial práctico el estudiante debe de forma autónoma, hacer lectura previa de la guía de práctica del curso y utilizar los IDE y simuladores junto con la documentación y los ejemplos suministrados en el aula de curso en el recurso “Herramientas y sistemas de desarrollo”, en el módulo de curso y los aportes del grupo colaborativo de estudiantes en campus, para realizar la presentación de los avances de software y hardware realizados en la solución propuesta por el grupo colaborativo de estudiantes de campus virtual. Forma de trabajo: El estudiante debe tener en lo posible las herramientas y documentación

necesaria, para la realización de la práctica de forma auto dirigida, el material de

consulta necesario se encuentra en el aula de cursos virtual, en datateca, en

internet en la página de cada fabricante, las herramientas de software se

encuentran dispuestas en su mayoría en el aula de curso mediante enlaces

directos a los fabricantes y desarrolladores, mucho del hardware son herramientas

necesarias en la labor profesional y en su mayoría de fácil y accesible

consecución. Todo lo anterior es para que de forma individual y autónoma, realice

las implementaciones y desarrollo de la solución de manera auto dirigida o con el

acompañamiento y guía del Tutor de práctica de laboratorio en cada centro. En

caso de dudas el Tutor de práctica se encarga de guiar el proceso de instalación

del software o implementación de hardware a utilizar y de dar las indicaciones

generales de utilización del software IDE para que el estudiante pueda compilar,

depurar, ejecutar y simular el programa que debe diseñar.

Procedimiento:

Para la realización de la práctica el estudiante debe presentar al Tutor de práctica

en el centro:

Avance de la solución de software, incluye esquemas generales, algoritmos,

diagramas de flujo, código fuente completamente documentado, archivos

de simulación o proyecto IDE.

Avance de la solución de hardware, incluye el esquema de circuito

electrónico y digital, hojas técnicas o “datasheet” y documentación de

soporte de la solución planteada, archivos de simulación electrónica y/o

implementación en protoboard del circuito para su revisión.

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Archivo con el avance del consolidado en formato IEEE, con el proyecto o

solución propuesta y desarrollada hasta la fecha por parte del grupo

colaborativo de estudiantes en campus virtual.

El Tutor de práctica encargado en el Centro, valora el trabajo individual del

estudiante en la solución planteada y acordada por el grupo colaborativo de

estudiantes en campus virtual, de esta manera el estudiantes tiene un apoyo

sustancial para comprender aspectos importantes que contribuyan al desarrollo de

la solución y el Tutor podrá valorar el conocimiento, habilidad y competencia del

estudiante en la solución de proyectos basados en microprocesadores y

microcontroladores.

Sistema de Evaluación

El tutor encargado del acompañamiento y calificación del componente práctico,

evaluara individualmente a cada estudiante teniendo en cuenta el desempeño en

la práctica y la rúbrica de evaluación. La calificación de la práctica se realizará en

escala de 0.0 a 30.0 siendo esta última la valoración más alta y que se sumara

con las otras dos prácticas para obtener una calificación final que será la que se

reporte en el aula de curso entre 0 y 100 puntos.

Informe o productos a entregar

Es necesario presentar un informe que evidencie el proceso de realización de la

práctica. El informe de laboratorio debe presentarse en formato IEEE

(www.ieee.org/documents/trans_jour.docx), debe incluir entre otros aspectos incluidos

en el formato IEEE, aspectos relevantes como:

Resumen en español, Abstract, Palabras Clave (Index Terms)

Introducción, relacionada con la práctica realizada y los aspectos

relevantes tratados en el informe presentado.

Objetivos, relacionar los objetivos general y específicos en relación a la

realización de la práctica.

Metodología, Presenta los aspectos metodológicos y procedimentales

realizados en el ejercicio práctico, desde la lectura de la guía de laboratorio

hasta la implementación satisfactoria y funcional de los ejercicios

propuestos.

Algoritmos (Pseudocódigo, diagrama de flujo), Síntesis del procedimiento.

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Implementación, Evidencias de la implementación (pantallazos, imágenes,

fotografías, etc), del proceso de diseño de software con la edición,

compilación, depuración y simulación, junto con el proceso de diseño de

hardware con la implementación del circuito (simulado, aunque preferible y

necesariamente físico) y su correspondiente funcionamiento.

Análisis de resultados, se analizan los resultados obtenidos en la

experiencia de laboratorio, desde el diseño del algoritmo hasta el

funcionamiento interno del micro y su relación funcional con los periféricos.

Conclusiones y Recomendaciones, después de establecer un análisis de

los resultados obtenidos y de un ejercicio individual de reflexión y grupal

sobre la práctica realizada, se debe plasmar las conclusiones y

recomendaciones, como producto intelectual del ejercicio teórico – práctico.

Referencias, el trabajo realizado en la práctica, debe contar con soportes

teóricos o prácticos de tipo documental físico o electrónico, que el

estudiante debió consultar desde la preparación de la práctica con la lectura

de la guía hasta la terminación de la misma y la realización del informe,

estas fuentes se constituyen en la referencia documental del informe, la

cual debe seguir el formato IEEE.

Código fuente documentado (comentarios del programador) y programa

ejecutable, como archivos anexos al informe IEEE.

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Rúbrica de evaluación

Tabla 3. Rúbrica de evaluación de la tercera práctica de laboratorio.

Ítem Evaluado

Valoración Baja Valoración Media Valoración Alta Máximo Puntaje

Asistencia y participación en la Práctica

El estudiante no asistió o no participo en las prácticas de laboratorio. (Puntos= 0)

El estudiante asistió a las prácticas pero no participó activamente en el desarrollo de los ejercicios que contribuyan a la solución plateada. (Puntos= 3)

El estudiante asiste y participa de manera activa en el desarrollo de la práctica de laboratorio. (Puntos= 5)

5

Desempeño individual del estudiante en la práctica.

El estudiante no dio solución a los problemas planteados, no se presenta el algoritmo y no presenta ninguno de los programas e implementaciones requeridos. (Puntos= 0)

El estudiante contribuye a la solución del problema, presentó los algoritmos, programas e implementación pero presentan errores de compilación o ejecución. (Puntos= 9)

El estudiante realizó la totalidad de los ejercicios solicitados, presento los programas sin errores de compilación ni ejecución, presenta los archivos y las implementaciones solicitadas. (Puntos= 15)

15

Informe Final de la práctica.

El estudiante no presenta informe final de la práctica de laboratorio en formato IEEE. (Puntos= 0)

El estudiante presenta informe de laboratorio en formato IEEE, pero no incluye todos los productos a entregar (Puntos= 5)

El estudiante entrega el informe de laboratorio en formato IEEE con todos los productos solicitados. (Puntos= 10)

10

TOTAL 30

Retroalimentación

La retroalimentación de la práctica individual de laboratorio la realiza el Tutor

encargado en cada centro, la cual será publicada por el Tutor virtual previo reporte

de la misma antes de la fecha de finalización, publicada en la agenda de curso. La

calificación y realimentación será publicada en el aula de curso dentro de los ocho

(8) días siguientes a la realización del reporte por parte del Tutor encargado de las

prácticas en el centro.

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7. FUENTES DOCUMENTALES

Stallings, William. “Organización y Arquitectura de Computadores”. ( 5ª edición ).

Editorial Prentice-Hall. Madrid, 2000.

González, Vásquez José Adolfo. (1992). Introducción a los microcontroladores:

hardware, software y aplicaciones. Editorial McGraw-Hill.

Rojas, Ponce Alberto. (1997). “Ensamblador Básico”. Editorial Computec.

AlfaOmega Santafé de Bogotá.

Uruñuela, José Mª. “Microprocesadores: Programación e Interconexión”. ( 2ª

edición ). Editorial Mc Graw Hill. España, 1995.

Tokheim, Roger. “Fundamentos de los Microprocesadores”. ( 2ª edición ). Editorial

Mc Graw Hill. México, 1985.

Vesga, Ferreira Juan Carlos. (2007). Microcontroladores Motorola – Freescale:

Programación, familias y sus distintas aplicaciones en la industria.

CEKIT. (2002). Curso Práctico de Microcontroladores: Teoría, Programación,

Diseño, Prácticas Proyectos completos. Editorial Cekit. Pereira-Colombia.

Ureña, López Alfonso, Sanchez, Solano Antonio Miguel, Martin, Valdivia María

Teresa & MANTAS, Ruiz Jose Miguel. (1999). Fundamentos de informática.

Editorial Alfaomega & ra-ma. Santafé de Bogotá.

Barry B. B. (1995).Los microprocesadores Intel 8086/8088, 80186, 80286, 80386 y

80486, Arquitectura, programación e interfaces. ( 3ª edición ). Prentice Hall

Hispanoamerica, S.A.

Téllez, Acuña Freddy Reynaldo. (2007). Módulo de Microprocesadores y

Microcontroladores. UNAD.

Angulo. (n.d). Microcontroladores PIC, la solución en un chip. Sección 5.1

Valdivia, Miranda Carlos. (n. d). Arquitectura de equipos y sistemas informáticos.

Editorial Paraninfo.

Angulo, Usategui José María. (n. d). Microcontroladores PIC. Diseño practico de

aplicaciones.

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Dorf, C. Richard. (1997). “Circuitos Eléctricos. Introducción al análisis y diseño”. (

2ª edición ). Editorial AlfaOmega S.A. Santafé de Bogotá.

Savant. J, Roden. S. Martin & Carpenter. L. Gordon. (1992). “Diseño Electrónico.

Circutos y sistemas”. ( 2ª edición ). Editorial Addison-Wesley Iberoamericana.

E.U.A.

DIRECCIONES DE SITIOS WEB

Simuproc, extraído el 23 de Julio de 2013 desde

https://sities.google.com/site/simuproc/home

MASM32, extraído el 23 de Julio de 2013 desde

http://www.masm32.com

Dispositivos lógicos microprogramables, extraído el 11 de Julio de 2011 desde

http://perso.wanadoo.es/pictob/indicemicroprg.htm

Herrera. R. Lucelly. (n.d.). Microcontroladores. Sistemas WinIDE. Extraído el 29 de

Julio desde.

http://fisica.udea.edu.co/~lab-

gicm/Curso_Microcontroladores/Micros_2012_WIN_IDE.pdf

Aparicio. O. H. (n.d). Todomcu. Extraído el 20 de Junio de 2013 desde.

http:/todomcu.scienceontheweb.net

Teoría de computadores. Extraído el 10 de Julio de 2009 desde

http://www.computacion.geozona.net/teoria.html

Dispositivos lógicos microprogramables, extraído el 10 de Julio de 2009 desde

http://perso.wanadoo.es/pictob/indicemicroprg.htm

Curso de Microcontroladores Motorola, extraído el 10 de Julio de 2009 desde

http://www.geocities.com/moto_hc08/index.html