PRESENTACIÓN DEL CURSO

Microcontroladores

M. C. Felipe Santiago EspinosaInstituto de Electrónica y Mecatrónica

Cubículo 19

Octubre / 2019

Contacto: fsantiag@mixteco.utm.mxhttp://www.utm.mx/~fsantiag (material del curso)

OBJETIVO

O t o r g a r a l a l u m n o l a s b a s e s t e ó r i c a s , metodológicas y técnicas del diseño de sistemas electrónicos basados en microcontroladores.

Específicamente en el curso se trabajará con el microcontrolador ATMega328P de la familia AVR de ATMEL.

El temario oficial del curso se puede descargar de:

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http://www.utm.mx/~ofertaeducativa/mecatronica/Plan2013/7MO._SEMESTRE/MICROCONTROLADORES.pdf

TEMAS Y SUBTEMAS1. Introducción a los microcontroladores

1. Controlador y microcontrolador2. Microprocesador y microcontrolador3. Microcontrolador vs. FPGA4. Arquitectura básica de un microcontrolador5. Unidad central de procesamiento (CPU)6. Sistema de Memoria7. Periféricos incorporados a un microcontrolador8. Familias populares de microcontroladores9. Elección de un microcontrolador

2. Organización interna de los microcontroladores1. Arquitectura2. Registros3. Mapa de memoria4. Sistema de inicialización5. Sistema de interrupciones6. Puertos de entrada/salida7. Modos de funcionamiento

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3. Programación en bajo nivel

1. Lenguaje ensamblador.2. Conjunto de instrucciones.3. Modos de direccionamiento.4. Estructura de un programa.5. Gestión de interrupciones.6. Estimación de tiempos7. Herramientas de desarrrollo

4. Programación en alto nivel.

1. Tipos de datos 2. Operadores y expresiones3. Estructuras de control 4. Organización de un programa5. Gestión de interrupciones6. Herramientas de desarrollo

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5. Periféricos incluidos en un microcontrolador

1. Interrupciones Externas2. Temporizadores/Contadores3. Modulador de ancho de pulso (PWM)4. Comparador analógico5. Convertidor analógico a digital6. Convertidor digital a analógico7. Protocolos de comunicación (USART, SPI, I2C)

6. Interfaz y control de periféricos externos1. Botones e Interruptores2. LEDs3. Visualizadores de 7 segmentos4. Teclados5. Display de Cristral Líquido (LCD)6. Control de motores de CD7. Control de motores de pasos8. Manejo de servomotores9. Manejo de dispositivos con interfaces SPI e I2C10. Interfaz con una PC

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7. Desarrollo de aplicaciones y sistemas basados en microcontroladores

1. Metodología de diseño2. Desarrollo de un sistema hardware y software3. Proyecto final mecatrónico

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CRONOGRAMA

Capítulo 1er. Parcial 2o. Parcial 3er. Parcial Final1. Introducción

2. Organización

3. Programación (Ensamblador)

4. Programación (Lenguaje C)

5. Periféricos Internos

6. Periféricos Externos

7. Proyecto Final

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EVALUACIÓN

Parciales : Examen : 60  %  Laboratorio (prácticas y reporte) : 40  %

Final (Depende del promedio de los parciales (P.P.)) : 

                                P.P. < 8.0          P.P. >= 8.0Examen   :                  50 %                     0 %Proyecto  :                  50 %                   100 %

El proyecto es obligatorio, es conveniente definirlo y registrarlo al inicio del 3er. Parcial, los proyectos no se deben repetir y al finalizar el curso se hará una exposición.

Extraordinario 1: Examen  :      70  % Proyecto :      30  %

(ajuste o ampliación del proyecto final). 8

EVALUACIÓN

Para las prácticas y el proyecto se trabajará en equipos con 3 integrantes como máximo.

Las prácticas deben funcionar adecuadamente para ser consideradas, entregas fuera de tiempo tienen una sanción de 2 puntos menos por día hábil de retraso.

En los exámenes del 2º y 3er parcial es posible (y conveniente) sacar las diapositivas impresas.

ASISTENCIA

Deben cubrir el 85 % de Asistencia para tener derecho al examen parcial correspondiente y un 65 % durante el semestre para el 1er y 2do examen extraordinario. (Art. 48, reglamento de alumnos. http://www.utm.mx/DocsUTM/Reglamentos/4_ALUMNOS.pdf ).

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REPORTES Se realizará sólo un reporte por cada parcial, así como uno para el proyecto

final.

Los reportes se enviarán en formato electrónico a fsantiag@mixteco.utm.mx

El reporte es tan valioso como la práctica misma.

El formato es a una sóla columna, letra tamaño 12 a espacio y medio. El reporte debe incluir:

1. Introducción. (Breve, original y enfocada a las prácticas, entre media y una página)

2. Objetivo general. (¿Qué se espera de las prácticas?)3. Objetivos específicos. (¿Cómo se va a conseguir el objetivo general?)4. Diseño del hardware. (explicando entradas y salidas, cómo se va a resolver el

problema)5. Diseño del software. (diagrama de flujo o algoritmo, explicando el

comportamiento esperado)6. Resultados. (Simulaciones y/o fotos de la implementación real)7. Conclusiones. (Especificar qué concluyó cada integrante del equipo)8. Referencias9. Apéndices. (código, descripción de componentes interesantes) 10

BIBLIOGRAFÍA

Libros básicos:

Los Microcontroladores AVR de Atmel / Felipe Santiago Espinosa; México: Universidad Tecnológica de la Mixteca, 2012. ISBN: 978-607-95222-7-8.

Programming and Customizing the AVR Microcontroller / Dhananjay V. Grade; New York, N. Y.: McGraw-Hill , 2001. ISBN: 0-07-134666-X.

Libros complementarios:

ATMega328 : AVR RISC Microcontroller, Datasheet, Atmel Corporation (http://www.atmel.com)

The AVR Microcontroller and Embedded System, using assembly and C / Muhamad Ali Mazidi, Sarmad Naimi, Sepehr Naimi; United States of America: Prentice Hall, 2011. ISBN-10: 0-13-800331-9.

Make: AVR Programming / Elliot Williams, 2014, Printed in the United States of America. Published by Maker Media, ISBN: 978-1-449-35578-4 11

HERRAMIENTAS DE DESARROLLO

Si tienen Windows XP o Win-7 lo conveniente es usar el entorno AVR-Studio, versión 4.18.

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+

Editor, simulador y ensamblador (AVR-asm).

Suite que incluye alcompilador AVR-gcc.

Instalando ambos programas, desde el AVR-Studio es posible la edición de programas en lenguaje C, la invocación del compilador con exhibición de resultados, así como la simulación y depuración de aplicaciones.

HERRAMIENTAS DE DESARROLLO

Con Windows 8 ó 10, lo mejor es utilizar el entorno de Atmel Studiom la versión más reciente es la 7.

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Atmel Studio permite trabajar con microcontroladores AVR de 8 bits, así como con dispositivos AVR y ARM de 32 bits.

Incluye al compilador para C/C++ y es completamente compatible con el estándar ANSI-C.

SIMULADOR VISUAL

Facilidades de Proteus :

• Edición de Esquemáticos• Simulación Visual de Sistemas• Diseño de Circuitos Impresos

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PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR

1. Programador Universal

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2. ATMel AVR STK-500

3. AVR Dragon

4. Programador USBasp

5. Programador USB ISP

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6. La Tarjeta Arduino puede ser un programador para los AVR, básicamente se debe considerar:• El "sketch" a descargar en Arduino es ArduinoISP y está en los ejemplos

incluidos en el entorno.• La conexión Arduino One -Microcontrolador es:

• Ejecutar el programa avrdude en línea de comandos, por ejemplo:

c:\...\avrdude -p m328p -P com19 -b 19200 -c avrisp -U flash:w:nom_archivo.hex

Avrdude es parte de WinAvr, la ayuda para las opciones se obtiene con -? o se puede obtener en el sitio: http://www.ladyada.net/learn/avr/avrdude.htm, fue hecho para Linux y por ello se maneja en línea de comandos, pero se pueden descargar interfaces gráficas que facilitan su uso.

Arduino One ATMega328P10 RST (1)11 MOSI (17)12 MISO (18)13 SCK (19)